Adaptaciones fisiológicas del entrenamiento para la hipertrofia muscular

¿Qué adaptaciones fisiológicas y mecanismos afectan en la hipertrofia muscular?

Como hemos visto en otras ocasiones, la hipertrofia muscular dispone de varias claves necesarias para que nuestra musculatura crezca. Pues bien, hoy las analizamos en profundidad y además, vemos las adaptaciones fisiológicas que se producen.

Adaptaciones fisiológicas: la contracción muscular

El sistema músculo esquelético tiene algunas características fundamentales en el ser humano, las cuales son producir movimiento, unir varias articulaciones, generar calor y soportar cargas internas o externas(1). Además, el tejido muscular posee cuatro propiedades particulares como lo son la excitabilidad, contractibilidad, elasticidad y extensibilidad (2). Por lo tanto, su estructura morfológica le da estas características, tiene tres fascias, las cuales son el epimisio la capa más externa del musculo, el perimisio la  cual recubre los fascículos musculares y el perimisio que se encarga de rodear 10 a 100 fibras musculares(2). Estas fibras musculares están inervadas por una motoneurona que se encarga de llevar el impulso nervioso y permitir el movimiento(3).

Fibra muscular
Imagen 1. Fibra muscular. Extraído de Brown, L. E. (2007).

Cabe aclarar que el citoplasma de la célula muscular se denomina sarcoplasma, la cual es una estructura que contiene proteínas contráctiles de miosina, actina, troponina, tropomisiona, nebulina, titina, glucógeno, lípidos y enzimas (1) estos filamentos de actina y miosina se extienden longitudinalmente formando la unidad mínima funcional del músculo denominado sarcómero (1).

La ciencia y la contracción muscular

Es así, que la ciencia se ha encargado de estudiar la fisiología de la contracción muscular. Describiendo su proceso de la siguiente manera: teniendo como primer paso el impulso nervioso emitido desde el centro motor del cerebro (bulbo raquídeo). Liberando un neurotransmisor llamado acetilcolina (ACH). Dirigiéndose hacia la membrana externa de la fibra muscular. Haciendo que el sarcolema se despolarice y de esta manera a través de una corriente iónica se dé la liberación de los iones de calcio ( Ca+) desde el retículo sarcoplasmàtico. El cual, es una estructura que recubre la fibra muscular y actúa como estación de reserva para dicho ion.

Siguiendo una ruta por los canales de rianodin, saliendo a través de los túbulos transversos dirigiéndose por las cisternas y así  el calcio se une a las moléculas de troponina generando un cambio en la ubicación en la troponina y tropomiosina haciendo que los sitios de la actina queden expuestos, para que esta genere los puentes cruzados con la miosina.

Al establecerse estos puentes de genera lo que se denomina como contracción muscular o acortamiento del sarcómero; dicho de otra manera la unión entre estas dos proteínas establece que la cabeza de los filamentos gruesos (miosina) se desplace hacia adelante. Provocando que los filamentos delgado (actina) deslicen sobre la miosina y a este suceso fisiológico se le conoce como golpe de potencia. Por consiguiente, para que se genere un nuevo acortamiento es determinante que el puente cruzado se desprenda de los filamentos delgados y busque nuevamente sobre ese mismo filamento un sitio activo el cual progresivamente se acerca hacia las líneas Z del sarcómero.

El ATP

Por consiguiente, para que se dé la contracción muscular y su evento antagónico (relajación) es relevante enunciar la importancia que tiene la molécula de energía ATP dentro de dichos procesos a través de un suceso realizado por una enzima perteneciente de la familia de las liazas conocida como adenosina trifosfatasa (ATPasa). La cual convierte al ATP mediante un proceso de hidrolizaciòn en adenosin difosfato (ADP). Permitiendo de este modo el proceso de la contracción y relajación muscular. La culminación de la relajación se produce al haber finalizado el impulso eléctrico proveniente de la neurona motora. Inhibiendo la liberación de calcio por parte del retículo sarcoplasmàtico haciendo uso de la bomba Ca+ ATPasa para regresarlo a dicho organelo muscular y finalmente cada estructura retorne a su estado inicial.

Imagen 2. Filamentos musculares.
Imagen 2. Filamentos musculares. Extraído de Brown, L. E. (2007).

Hipertrofia muscular y sus adaptaciones fisiológicas

“La hipertrofia muscular es el aumento en el tamaño del tejido muscular, durante el proceso hipertrófico, los elementos contráctiles aumentan de tamaño y la matriz extracelular se expande para soporta el crecimiento. Este crecimiento se produce mediante la adición de sarcomeros, aumento de elementos no contráctiles y fluido sarcoplasmático, y refuerzos de las células satélite.”(3)

Del mismo modo la hipertrofia es el aumento en el diámetro radial de las fibras musculares del individuo por esta razón es importante resaltar los dos tipos de hipertrofia muscular que son inducidos por el entrenamiento de la fuerza. En primer lugar según (4) la hipertrofia sarcoplasmática es el aumento del tamaño de la célula muscular acompañado de un crecimiento de los depósitos de glucógeno. Así mismo, este aumento se debe al entrenamiento de la fuerza por medio de cargas ligeras y  mayor repeticiones como lo plantea(5). Mientras que la hipertrofia sarcomérica hace alusión al aumento del número de sarcómeros en serie o paralelo de  las proteínas contráctiles de la célula(6)

Adaptaciones fisiológicas y respuestas al entrenamiento de la hipertrofia muscular

La literatura científica ofrece amplia evidencia de las diferentes adaptaciones fisiológicas cuando se somete a un programa de entrenamiento de fuerza. A su vez, produce un aumento de la sección trasversal del músculo, el cual estará determinado por unos factores intrínsecos como la genética, edad, género y otros factores como lo son la síntesis proteica y ganancias en la masa muscular magra (Kraemer, 1999). Por esta razón en este apartado se hará mención de las adaptaciones fisiológicas que se producen.

Adaptaciones fisiológicas de tipo neuromuscular

La disposición adaptativa tal y como lo indica (1)se dan desde el orden neural antes que las manifestaciones del orden estructural del tejido músculo esquelético. Es por ello, que los estímulos continuos al sistema nervioso central dando inicio desde los centros superiores del cerebro llegando finalmente a las fibras musculares de forma individual, son el primer proceso para aumentar la tasa de frecuencia de reclutamiento de las unidades motoras y un aumento directamente proporcional de la capacidad de generar fuerza ante movimientos o ejecuciones de ejercicios supeditados por el manejo de la carga a desplazar.(1)

Adaptaciones fisiológicas de tipo muscular

El sistema músculo esquelético experimenta una serie de cambios a nivel funcional y estructural, debido a la carga del entrenamiento de la fuerza, cuyo objetivo es generar un estrés fisiológico que modifica la arquitectura, actividad enzimática y concentraciones de sustratos energéticos (1).

Del mismo modo estos cambios estructurales se deben a un aumento de las miofibrillas, aumento del tejido conectivo, mayor trasporte de sangre a los tejidos, mayor tamaño del área trasversal de las fibras musculares(7). Además, las proteínas contráctiles como la titina y nebulina proporcionan cambios en sus miofilamentos. Sin embargo la hipertrofia muscular dependerá de las diferentes variables del entrenamiento que de forma eficaz y eficiente se dosifique (8).

Durante el entrenamiento de la hipertrofia muscular las fibras musculares responden a un estímulo aumentando la sección trasversal del músculo. No obstante, las fibras musculares tipo II manifiestan un mayor incremento en el tamaño que las fibras tipo I, por su mayor capacidad de predominio glucolítico (9).

Adaptaciones óseas

Asimismo, el sistema óseo experimenta adaptaciones fisiológicas producto del entrenamiento de la fuerza por medio de una carga mecánica. Donde los tendones, ligamentos, fascias y cartílagos se vuelven más compactos y resistentes por dicho estimulo. Es así, que al incrementar la masa muscular conllevara a un incremento de la densidad mineral ósea. (10)

Números estudios de investigación han reportado que las personas que se someten a un programa de entrenamiento de resistencia muscular, tienden a presentar mayor densidad ósea que las personas que no se someten a un programa de entrenamiento de fuerza (11). Por otra parte, a medida que los músculos obtienen mayores niveles de fuerza los tendones experimentan un aumento del diámetro, número, y densidad  de las fibrillas del colágeno.

Adaptaciones fisiológicas de tipo endocrino

El entrenamiento de la fuerza es el pilar fundamental en los diferentes programas de acondicionamiento, cuyo objetivo es la ganancia de la masa muscular. El sistema endocrino puede activar diferentes mecanismos que producen un aumento o disminución de las concentraciones hormonales como respuesta de un entrenamiento resistido (12).

La testosterona

La testosterona es una hormona que proviene del colesterol que tiene un efecto positivo en la síntesis del desarrollo del tejido muscular (13). Esta testosterona esta secretada por las células de Leydig en los testículos de los hombres, y en pequeñas cantidades en los ovarios de las mujeres (14) al someter al cuerpo a cargas externas se ha demostrado que los niveles de testosterona en sangre promueven el aumento de las células satélite (15).

Así mismo, según las elevaciones de testosterona desempeñan un factor importante en la hipertrofia muscular, es decir a mayores niveles de testosterona mayor aumento de la masa libre de grasa.(16)

La hormona de crecimiento

“La hormona del crecimiento es una hormona polipeptídica que se considera que tiene propiedades anabólicas y catabólicas. Específicamente, la GH actúa como un agente de reparto para inducir el metabolismo de las grasas hacia la movilización de los triglicéridos, y estimula la captación celular y la incorporación de aminoácidos en varias proteínas, incluido el músculo” (1)

Durante la realización de varios ejercicios de resistencia, la hormona de crecimiento aumenta posterior al entrenamiento, proporcionando un ambiente de hipertrofia de las fibras musculares tipo I y tipo II (17). Esta hormona como anteriormente expuesto interviene en proceso anabólicos y catabólicos aumentado la síntesis de proteínas, conservación de glucosa, procesos lipoliticos, disminución de síntesis de glucógeno, aumento de la síntesis de colágeno (1).

Del mismo modo la GH en el entrenamiento de la fuerza sus valores en reposo tienden a ser más elevados en personas entrenadas infiriendo que se desarrolla un efecto crónico a este tipo de preparación; caso contrario se evidencia que el aumento en los niveles de GH no son significativos en trabajos intrasesión (18)

Prosiguiendo con este apartado, un nuevo protagonista que surge es el factor de crecimiento insulinico (IGF-1) la cual cumple funciones anabólicas, se produce en el hígado, riñón, corazón y músculo en respuesta a la presencia de GH en sangre. Esta importante hormona regula procesos metabólicos de la insulina. Colabora con los efectos anabólicos de la GH y estimula el crecimiento de tejidos corporales (18).

Del mismo modo, las adaptaciones fisiológicas de esta hormona se observan a nivel crónico y no agudo en amplios periodos de descanso en sujetos entrenados estimulando el anabolismo y crecimiento de la fibra muscular (Nicholas, 2015)

Imagen 3. Adaptaciones fisiógicas en el entrenamiento de hipertrofia muscular
Adaptaciones fisiógicas en el entrenamiento de hipertrofia muscular.

Igualmente dentro de las adaptaciones fisiológicas de tipo endocrino se encuentra la insulina, la cual es una hormona secretada en el páncreas desde los islotes de Langerhans por las células beta (20). Esta hormona peptídica, facilita el almacenamiento de glucógeno muscular y hepático, interviniendo en los procesos metabólicos en los diferentes tejidos corporales (3). Por lo tanto, es importante resaltar que la sensibilidad en el tejido muscular y adiposo de la insulina se ve aumentado significativamente. El ejercicio disminuye la cantidad de insulina necesaria para regular la glucemia, esto se debe a su mayor capacidad de ser recepcionada en los GLUT4, los cuales son característicos del tejido muscular y adiposo(18).

Así mismo otra hormona que influye directamente en el desarrollo del aumento de la masa muscular es el cortisol, la cual es una hormona transmisora del metabolismo de los hidratos de carbono y está relacionada con las reservas de glucógeno del músculo, además está presente en los procesos catabólicos (1).

Sin embargo, se observa mayores niveles de degradación en las fibras musculares tipo II. Esto se debe porque contienen mayores proteínas que las fibras tipo I. No obstante, según (20) el cortisol también está implicado en los procesos catabólicas en las fibras tipo I con un menor predominio. Por otro lado el entrenamiento de la fuerza produce ruptura a nivel miofibrillar, lo que produce que las elevaciones de cortisol favorezcan en los proceso de remodelación de las proteínas dañadas (1)

Mecanismo de la hipertrofia muscular

Existen varios mecanismos que influyen en la hipertrofia muscular y los vemos en la imagen que mostramos a continuación:

Figura 4. Mecanismos de la hipertrofia. Adaptaciones fisiógicas en el entrenamiento de hipertrofia muscular
Figura 4. Mecanismos de la hipertrofia

Estrés Mecánico

Uno de los mecanismos más importantes y estudiados para el crecimiento de la masa muscular es el estrés mecánico según Brad schoenfeld (21).

El músculo experimenta un cambio en su arquitectura gracias a la sobrecarga mecánica, esto es debido a que el entrenamiento de la fuerza produce una perturbación del músculo esquelético alterando las vías de señalización molecular.

“Tanto la amplitud como la duración del acoplamiento de excitación sondeterminada por la frecuencia de disparo de la unidad del motor (MU), la extensiónde los cuales se cree que codifican señales a varias rutas descendentes que incluyen Ca2 + calmodulina fosfatasa calcineurina, CaMKII y CAMKIV, y PKC” (21) permitiendo así que las células satélite reparen el tejido muscular que fue dañado producto  del entrenamiento (22).

Así pues, las cargas pesadas son necesarias para producir mayor reclutamiento de las placas motoras (3). No obstante emplear entrenamientos con una alta tensión mecánica induce  adaptaciones neurales sin una hipertrofia como lo plantea (23)

Estrés metabólico

Diferentes estudios de investigación han demostrado que el estrés metabólico es un factor fundamental para producir un estado anabólico. Sin embargo, no se ha podido demostrar si es un mecanismo primario o secundario (21). Este estrés, es producto de una liberación importante de las concentraciones de lactato, fosfato inorgánico, hidrogeniones, lo cual llevara al músculo a experimentar un efecto hipertrófico (24).

Es por ello que en su estudio de investigación (25) ha demostrado cuales son los mecanismos potenciales del estrés metabólico que se basa en la glucólisis anaeróbica para la producción de trifosfato de adenosina.

Estos mecanismos inducidos por el ejercicio son el incremento del reclutamiento de fibras musculares, elevación hormonal, alteración de la producción de miokinas, producción de especies reactivas, proliferación de las células satélite (25)

Adaptaciones fisiológicas y Daño Muscular

El tercer mecanismo potencializador de la hipertrofia muscular es el daño muscular. El cual es una respuesta notable después del entrenamiento, donde la liberación de proteínas intracelulares, desgarro en el sarcolema, daño en las proteínas contráctiles y tejido conjuntivo produce dolor muscular de aparición tardida conocido como (DOMS) (26).

Esto se debe a que el músculo esquelético produce una liberación de la creatin quinasa (27), la cual es un biomarcador de daño muscular. Esta micro lesión del tejido muscular dependerá de diferentes  factores tales como el tipo de ejercicio, intensidad y duración total del entrenamiento(28).

Para producir este daño los estudios de investigación han reportado priorizar en los ejercicios excéntricos ya que tiene mayor efecto hipertrófico en comparación con otros tipos de acciones. A mayor daño muscular producirá liberación de agentes inflamatorios en la célula muscular activando las células satélites que actuarán como un mecanismo reparador de dicho tejido (26).

Variables del entrenamiento de la hipertrofia muscular

A continuación mostramos un esquema con las variables que afectan a la hipertrofia muscular en lo que al entrenamiento se refiere:

Figura 5. Variables del entrenamiento de la hipertrofia muscular.
Figura 5. Variables del entrenamiento de la hipertrofia muscular.

Volumen de entrenamiento

El volumen de entrenamiento descrito como la cantidad de trabajo realizado, es una de las principales variables para la hipertrofia muscular.

Durante la realización de programas de entrenamiento se ha evidenciado que los altos volúmenes de series son más efectivas que la realización de una sola serie(29). Además (30) se realizo un estudio de investigación donde se comparó la efectividad de 1 serie vs 3 series para determinar el aumento de la masa muscular. Concluyendo así, que el alto volumen de entrenamiento produce un aumento de la síntesis a nivel miofibrillar en las proteínas, que su vez desencadenara ambiente anabólico.

Por otro lado, se realizó un metaanálisis donde se observó el efecto dosis- respuesta del número total de series. Como un método cuantitativo para el desarrollo de la masa libre de grasa, de acuerdo con las conclusiones de este estudio se pudo observar que el rango óptimo de repeticiones se encuentra entre 6 y 20+ (31).

Cabe recalcar que el volumen y el crecimiento muscular no es lineal (8) ya que en un estudio de investigación no se encontraron diferencias significativas entre la realización de 5 series de 10 repeticiones vs 10 series de 10 repeticiones a lo largo de seis semanas (32).

No obstante la incorrecta dosificación del volumen de entrenamiento podría producir un estancamiento en los objetivos planteados y desencadenar el síndrome de sobreentrenamiento (8)

Intensidad del entrenamiento

La intensidad del ejercicio es una variable que se ha discutido durante los últimos años para determinar cuál es el porcentaje más adecuado para el crecimiento muscular (8). Se recomienda entrenar a intensidades del 85 % del RM para alcanzar la máxima tensión mecánica del músculo, el cual es uno de los mecanismo más importantes de la hipertrofia.

Igualmente la utilización de cargas pesadas estimula más las fibras musculares tipo II, no obstante el entrenamiento de la fuerza hipertrofia según un metanálisis, se evidencio que el entrenamiento de cargas mayores del 65% de 1RM no es más efectivo que el entrenamiento de intensidades por debajo del 65% 1 RM (33).

Frecuencia de entrenamiento

La frecuencia de entrenamiento hace alusión al número de sesiones por semana y al número de estímulos por grupo muscular. Desde el punto de vista de la hipertrofia muscular, esta variable es uno de los aspectos más fundamentales para la óptima programación y dosificación de la diferentes cadenas musculares para alcanzar una correcta síntesis proteica(8).

Según Schoenfeld(34) la frecuencia de entrenamiento en los diferentes estudio de investigación reportan entrenar los grupos musculares de 1 a 3 veces por semana.

Es inevitable aclarar que el volumen por sesión y la frecuencia de entrenamiento son inversamente proporcional ya que si aumenta la frecuencia hay una reducción del volumen por sesión (8)

Tipo de Contracción

Las contracciones excéntricas son las que producen más daño de la fibra muscular que las concéntricas, elevando la síntesis proteica. Sin embargo, estas contracciones incrementan el estrés mecánico de las unidades músculo esqueléticas (8).

Por lo tanto, estos entrenamientos promueven adaptaciones hipertróficas si se realizan de una manera adecuada con los descansos pertinentes de recuperación (8). Así mismo, el entrenamiento excéntrico aislado incrementa la amplitud de los fascículos, mientras que el entrenamiento concéntrico aumenta el ángulo de penación (35).

Orden de los ejercicios

Se recomienda realizar ejercicios multiarticulares, que involucren varias cadenas musculares permitiendo así, que el sistema neuromuscular pueda soportar y completar el volumen de la carga planteado (8). Esto se debe gracias a la coordinación intermuscular, si el objetivo principal es el estrés mecánico los ejercicios monoarticulares no deberían ir antes que los multiarticulares ya que los músculos prefatigados pueden alterar el patrón técnico y la activación del reclutamiento muscular. Por esta razón, los preparadores físicos deberían programar los ejercicios según los grupos musculares agonistas- antagonistas (8).

Recuperación entre series

La duración del intervalo de descaso es una variable importante para la optimización de la masa muscular. Es por ello que manipular la recuperación entre series en los programas de entrenamiento de la fuerza, son un factor fundamental para alterar el equilibrio del volumen e intensidad (8).

Estos tiempos de recuperación según la revisión sistemática (36) recomiendan periodos cortos de recuperación (<60 s). Sin embargo, también se recomienda tiempos de recuperación mayores de (> 2 min). Aunque los beneficios de combinar intervalos de descanso entre series de corta y larga duración son un elemento que contribuye al incremento de los tres factores del crecimiento muscular (estrés mecánico, estrés metabólico, daño muscular).

Figura 5
Figura 5. Incremento muscular con los tres factores que contribuyen a dicho crecimiento.

Ritmo de ejecución

El tiempo bajo tensión está relacionado con la duración entre las contracciones concéntricas, isométricas y excéntricas, por consiguiente, el ritmo de las repeticiones está relacionado inversamente entre el volumen e intensidad (3).

No obstante los diferentes estudios de investigación no son concretos en sacar  conclusiones de los ritmos de ejecución en la fase concéntrica  y excéntrica. Según un metaanalisis (37) no se mostraron cambios significativos en el crecimiento de la masa muscular cuando se abarcan 0.5 segundos hasta 8 segundos para la fase concéntrica.

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Artículo sobre adaptaciones fisiológicas en la hipertrofia realizado por Camilo Rincón, Miller Vargas Santiago y José Manuel Beltrán.

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