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Primera edición: junio del 2013
© Fabienne Durand y Kilian Jornet
© De Boek, Bruselas, 2013, Physiologie des sports d’endurance en montagne
© Lectio Ediciones
© de la edición:
9 Grupo Editorial
Lectio Ediciones
C/ Muntaner, 200, ático 8ª • 08036 Barcelona
Tel. 977 60 25 91 • 93 363 08 23
[email protected] • www.lectio.es
Traducción: José Luis Díez Lerma
Fotografía de la portada: Monica Dalmasso
Diseño y composición: Imatge-9, SL
Impresión: Romanyà-Valls, SA
ISBN: 978-84-15088-82-0
DL T 396-2013
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CONMETROSDEDESNIVELPOSITIVOSECELEBRØENELA×O#ONTØCONUN
TOTALDEPARTICIPANTES#INCOA×OSDESPUÏSERANMÈSDEDENACIONALIdades. Es algo sintomático del entusiasmo causado por este nuevo avance de los
deportes de resistencia, que cabe calificar de extremo.
¿Cómo puede el organismo, cuya plasticidad merece toda la admiración, resistir o adaptarse a tales cargas? ¿Cómo debe prepararse un atleta para afrontar un
reto de este tipo? Es lo que Fabienne Durand y Kilian Jornet Burgada nos describen
en este libro. La lectura se inicia de forma pausada para ir acelerando como si se
tratara de una novela de aventuras y, en realidad, es de lo que se trata.
Todo el mundo sabe que la fisiología estudia de forma integrada el funcionamiento del organismo. Es integrada porque, por ejemplo, el corazón no podría
funcionar sin los pulmones, o los músculos tampoco lo harían sin estos dos órganos. Pero aún mejor, la fisiología es también, por no decir ante todo, la adaptación
de nuestro organismo al entorno. En este libro se abordan al menos dos adaptaciones: al ejercicio y a la altitud, y la integración de ambas: el ejercicio a gran
altura. Sin embargo, la fisiología es compleja: ¿le resulta útil al atleta saber cómo
funcionan las cosas? ¿Eso no debería ser tarea del entrenador?
¿Un abogado podría defender al acusado sin conocer las leyes? ¿Un médico
podría curar sin conocer las enfermedades? ¿Un atleta puede entrenarse sin conocer el funcionamiento de su propio organismo? Dicho con otras palabras, se
trata de «comprender para entrenar mejor». ¿Es algo comprensible? Sí, por dos
razones. En primer lugar, tenemos el enfoque pedagógico del universitario, que de
una forma concisa y sencilla explica los distintos fenómenos, sustentados mediante figuras, fotos, etc. y en segundo lugar, están los «recuadros» de Kilian, quien
explica el empleo y aplicación sobre el terreno de la información fisiológica para
optimizar su entrenamiento, ¡y menudo éxito!
Este libro es también el encuentro entre un atleta de alto nivel, un campeón y
su pasión: el trail, o para ser exactos, el ultra trail. ¿Cómo se puede correr «cómoDAMENTEwDURANTEOHORASTENIENDOENCUENTALOSDESNIVELESPOSITIVOSDE
AMETROSz#ØMOPODEMOSADAPTARNOSALCALOREXTREMODELA7ESTERN
3TATEENTREYGRADOSOALFRÓOENLASCARRERASENALTITUDz#ØMOPODEMOS
PREPARARNOSPARABATIRELRÏCORDDEL+ILIMANJARO METROS LOQUEIMPLICA
aclimatarse a la carrera en altura y, por tanto, a las hipoxias extremas?
¿Kilian está genéticamente programado para ganar tantas carreras y establecer todo esos récords? ¿Es una adaptación a la vida en montaña de una o varias
generaciones?
Puede que este libro nos dé la respuesta. Cualquiera que sea, por tanto, merece la pena leerlo.
CHRISTIAN PRÉFAUT
Catedrático de la Facultad de Medicina de Montpellier
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Desde hace unos diez años salta a la vista que son muchos los atletas que se
dirigen hacia nuevas actividades de resistencia, o incluso de ultrarresistencia. Eso
HAPERMITIDOQUELASCARRERASENMONTA×AOTRAILESTÏNENPLENOAUGEYQUELOS
atletas sigan superando año tras año lo que podríamos denominar límites fisiológicos. La carrera de referencia en este ámbito es el Ultra Trail del Mont Blanc: 9.400
METROSDEDESNIVELPOSITIVOYUNOSKMENMONTA×A$ELMISMOMODOELESQUÓ
de montaña sigue el mismo movimiento, con, cierto es, un poco más de intimidad
relacionada con la técnica de la práctica, igualmente exigente. En este caso también hay carreras míticas, como la famosa Pierra Menta: 4 días de carrera con casi
10.000 metros de desnivel positivo y una quincena de puertos de alta montaña.
Pero a pesar del nivel de dificultad física y psicológica, a pesar del sufrimiento
del que nadie escapa, a pesar de las concesiones que hay que realizar para entrenarse específicamente para estas grandes aventuras de resistencia, hay, en todas
las disciplinas de montaña, cada vez más participantes. Algunos son prácticamente profesionales, otros son aficionados extraordinarios, pero todos comparten un
sueño al adentrarse en una aventura deportiva extrema: cruzar la meta. Y pasadas
las horas de esfuerzo, a veces sin parar y sin dormir, algunos alcanzarán la meta
y habrán llegado a sus propios límites. Otros abandonarán jurando que volverán
mejor preparados… Bien sea un fenómeno de moda relacionado con los deportes
verdes o una verdadera necesidad de superación, las actividades de resistencia y
de ultrarresistencia inspiran respeto y en ocasiones permiten actualizar los fundamentos de la fisiología de la adaptación al ejercicio.
Este libro, cuya intención primordial es ser didáctico y pedagógico, permitirá a
los diferentes lectores ubicarse respecto a las adaptaciones fisiológicas al ejercicio
de resistencia. Para ello, se presentará de forma clara y concisa, con numerosas
figuras, diferentes elementos imprescindibles, tanto anatómicos como fisiológicos.
Se abordarán las consecuencias de la preparación para la resistencia en montaña
desde el punto de vista del funcionamiento de los principales sistemas implicados
en el ejercicio, a menudo lindando entre el deporte y la salud… Mediante el trail
presentaremos la resistencia en montaña, de forma teórica y de forma práctica con
los comentarios del campeón Kilian Jornet.
Por tanto, encontraremos varios niveles de lectura, desde el estudiante de
INEF hasta el médico deportivo, pasando por fisioterapeutas, entrenadores o atletas, incluidos los aficionados, quienes dispondrán así de una serie de conocimientos científicos antes de lanzarse a esta aventura.
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El cuerpo humano dispone de una extraordinaria maquinaria celular, perfectamente organizada en diferentes niveles. De este modo, desde la célula, la
unidad de vida más pequeña, hasta el sistema de nuestro organismo pasando
por los tejidos y los órganos, todo está pensado y construido para un funcionamiento óptimo en condiciones normales, es decir, un organismo sano y en
reposo. Dicho funcionamiento está directamente relacionado con la degradación de una molécula, el trifosfato de adenosina (ATP), que permite liberar
la energía necesaria. Esta molécula de ATP debe renovarse constantemente y
hay varias vías de regeneración, pero la que está mayoritariamente implicada
en las condiciones normales de vida es también la más eficaz, es la fosforilación oxidativa que se desarrolla en la mitocondria. Esta vía requiere oxígeno,
que como todo el mundo sabe es un elemento indispensable para la vida.
Pero en los próximos capítulos veremos que también puede ser peligroso, lo
que algunos autores denominan la «paradoja del oxígeno». El recorrido del
oxígeno y su transporte hasta la mitocondria son especialmente importantes
y, durante el ejercicio, dado que los músculos en activo son los que necesitan
más oxígeno, las mitocondrias del sistema muscular son las más implicadas.
Los diferentes elementos presentes, organizados en forma de cadena, son por
tanto complementarios y el conjunto está representado por una estructura
denominada habitualmente como cardiorrespiratoria (Figura 1). La cadena
cardiorrespiratoria se compone de diferentes eslabones complementarios: el
eslabón pulmonar, el eslabón cardíaco y el eslabón muscular, cuyo funcionamiento está directamente relacionado con las características anatómicas y
fisiológicas de cada uno de los sistemas.
2.1. El eslabón pulmonar
El aparato respiratorio es el primer eslabón de la cadena cardiorrespiratoria
y está directamente relacionado con el medio exterior por su situación anatómica, estructura y función. Dicha situación le permite, lo veremos más adelante, implicarse especialmente en la prevalencia de determinadas patologías
respiratorias específicas de los atletas de resistencia.
Figura 1. Cadena cardiorrespiratoria con los eslabones pulmonar, cardíaco
y muscular que representan el transporte de oxígeno
Circulación
periférica
Circulación
pulmonar
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2.1.1. Organización del aparato respiratorio
El aparato respiratorio está formado por vías aéreas extratorácicas o superiores, entre las cuales están la mucosa nasal, la faringe, la laringe y la tráquea
superior y las vías respiratorias intratorácicas o inferiores con los bronquios
primarios, que se divide en bronquios secundarios, terciarios... hasta los bronquiolos terminales. Este árbol conduce a varios miles de bronquiolos terminales
que desembocan a su vez en varios alvéolos (Figura 2). Dichos alvéolos están
en la zona respiratoria del árbol bronquial y su misión consiste en intercambiar
gases, ya que están en estrecho contacto con los capilares pulmonares. La comunicación entre el aire exterior y el medio interior se da gracias a la interfaz
que representa la barrera alveolocapilar. Dicha barrera, que es en realidad el
resultado de la fusión del epitelio alveolar y del endotelio capilar (Figura 3),
es extremadamente sensible a las fuertes presiones. Pero más allá de esta
organización, no hay que olvidar que el aparato respiratorio es, de hecho, un
conjunto de elementos entre los cuales hay que distinguir los pulmones y el
tórax con, relacionados con este último, elementos clave como la caja torácica
y el diafragma. La acción integrada de estos elementos permite al aparato
respiratorio cumplir con su principal misión: hacer entrar el aire y por tanto el
oxígeno en el organismo.
Figura 2. Organización del árbol bronquial en las vías aéreas inferiores, de la tráquea
a los alveolos
tráquea
bronquio
alvéolos
Figura 3. Estructura y función de la barrera alveolocapilar
epitelio alveolar
Alvéolo
intersticio
endotelio capilar
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2.1.2. ¿Cómo entra el aire en los pulmones?
La entrada de aire en los pulmones la provoca la inspiración, fenómeno
básico de la ventilación y del ciclo respiratorio junto con la espiración. El fenómeno de la inspiración está regido por las leyes de la mecánica ventilatoria.
Todo empieza cuando se contraen los músculos inspiratorios, es decir, fundamentalmente el diafragma. Su contracción hace que adopte una posición baja
mientras que la caja torácica se eleva. Esta modificación geométrica provoca
un cambio de volumen en la caja torácica y, por tanto, un cambio de presión
(ley de Boyle-Mariotte). Dicha modificación sigue a nivel alveolar y, por tanto, la presión alveolar (PA) es inferior a la atmosférica (Patm) en ese preciso
momento. Los gases que se desplazan de las zonas de altas presiones a las de
bajas presiones (ley de desplazamiento de los gases), el conjunto de gases que
forma el aire (principalmente oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono) entra
en los pulmones hasta que la PA iguala a la Patm. El fenómeno inverso, desencadenado por la relajación de los músculos inspiratorios, provoca la espiración
pasiva. De ese modo, hay por unidad de tiempo una cantidad de aire que entra
en los pulmones, es la denominada ventilación global, VE (en L/min). La VE aumenta durante el ejercicio en función del coste metabólico y su cinética durante
el ejercicio está marcada por la presencia de dos «rupturas» ventilatorias que
permiten determinar los umbrales ventilatorios, útiles para el entrenamiento
de los atletas de resistencia (ver Recuadro 1).
Si la ventilación global es el resultado final, no hay que olvidar que la forma
de hacer entrar el aire en los pulmones, es decir, la forma de ventilar, puede ser
muy diferente según el estatus de los individuos y/o su entorno. El régimen ventilatorio está, de hecho, directamente relacionado con dos valores ventilatorios
fundamentales: la frecuencia respiratoria (fr, en ciclos respiratorios/min) y el volumen corriente (VT, en L) de tal forma que VE = fr × VT. De este modo, el mismo
valor de VE puede obtenerse con valores distintos de fr y VT. Para un sujeto
sedentario que hace ejercicio, está ampliamente admitido que la contribución de
la fr respecto a la del VT es mucho mayor que la de un sujeto que entrena la resistencia, pero volveremos a abordar este aspecto. Del mismo modo, un sujeto con
una patología respiratoria como el asma ventilará con un VT bajo y una fr alta
y estas modalidades de régimen respiratorio estarán aún más marcadas durante
el ejercicio. Otra característica de la ventilación es su modalidad, es decir, nasal,
oronasal o únicamente oral. La ventilación en modo nasal se produce casi exclusivamente en las situaciones de descanso o de ejercicio suave. Facilita la ventilación
con una buena contribución del VT. Al aumentar la intensidad del ejercicio el sujeto, sedentario o entrenado, pasa de una ventilación oronasal a una puramente
oral, con valores de VT insignificantes y valores de fr mucho más significativos.
El nivel de entrenamiento del sujeto influye en el momento de pasar a estos
modos ventilatorios y cuanto más haya entrenado el sujeto la resistencia, mejor
ventilará en modo nasal y a continución en modo oronasal para intensidades más
elevadas, lo que permitirá mantener la calidad de estos intercambios gaseosos
inspirando por la nariz y soplando por la boca. El modo estrictamente oral queda
reservado a intensidades máximas de ejercicio (ver testimonio de Kilian).
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Recuadro 1. Los umbrales ventilatorios
Variables ventilatorias
Son dos y se pueden establecer únicamente tras realizar una prueba
de máximo esfuerzo con medición de los intercambios gaseosos. Según
Wasserman, el primer umbral ventilatorio (UV1) se encuentra en un punto
que permite observar un primer aumento de la ventilación global VE, un
aumento del equivalente respiratorio en O2 (VE/VO2), mientras que el
equivalente respiratorio en CO2 (VE/VO2) permanece constante. Este umbral
está asociado a la aparición de lactatos sanguíneos, pero las catecolaminas
también juegan su papel. A priori, los lactatos sanguíneos se taponan según
la ecuación H+ + HCO3– <=> H2CO3 inestable <=> H2O + CO2 que se
desprende y estimula entonces la VE, que es cuando se produce la primera
ruptura ventilatoria. Al UV1 le corresponde una frecuencia cardíaca que
permite, si se utiliza como referencia, mantener un nivel físico adquirido, y de
hecho, el sistema aeróbico nunca se sobrecarga.
El segundo umbral ventilatorio (UV2) se encuentra en un punto que
permite observar un segundo aumento neto de la VE, un segundo aumento
de VE/VO2 y un segundo aumento de VE/VCO2. Llegado este punto, se
supera el taponamiento de los lactatos y se produce una acumulación de
iones H+ que estimulan también la VE. Con la frecuencia cardíaca del UV2,
el sistema aeróbico está sobrecargado y dicha sobrecarga permite avanzar.
Habitualmente, el UV1 suele estar en una media del 50-60% de VO2máx
y el UV2 a 70-80% de VO2máx pero no hay que olvidar que la fijación de
los umbrales debe hacerse de forma individualizada y que depende del nivel
físico. Un atleta que entrena la resistencia tendrá umbrales más tardíos (UV1
hacia el 70% VO2máx y el UV2 hacia el 90% VO2máx).
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Índice general
PREFACIO....................................................................................................5
1. INTRODUCCIÓN.....................................................................................7
2. Sistemas implicados en el ejercicio..............................................9
2.1. El eslabón pulmonar.......................................................................10
2.1.1. Organización del aparato respiratorio...................................11
2.1.2. ¿Cómo entra el aire en los pulmones?..................................12
2.1.3. ¿Cómo pasa el O2 del aire a la sangre?.................................14
2.1.4. ¿Y luego…?.........................................................................16
2.1.5. Volúmenes y capacidades del sistema...................................16
2.2. El eslabón cardiovascular..............................................................18
2.2.1. La sangre.............................................................................18
2.2.2. Los vasos sanguíneos...........................................................20
2.2.3. El corazón............................................................................22
2.2.4. La fisiología cardíaca............................................................23
2.2.5. Capacidades del sistema.......................................................26
2.2.5.1. La frecuencia cardíaca (Fc)......................................26
2.2.5.2. El volumen de eyección sistólica (VES)....................26
2.2.5.3. El gasto cardíaco (Qc).............................................28
2.3. El eslabón muscular........................................................................28
2.3.1. El músculo esquelético.........................................................28
2.3.2. La contracción muscular.......................................................29
2.3.3. Los diferentes tipos de fibras musculares..............................31
2.3.4. Los diferentes metabolismos musculares...............................32
2.3.4.1. Vía de la fosfocreatina.............................................32
2.3.4.2. Vía de la glucólisis anaeróbica.................................33
2.3.4.3. Vía de la fosforilación oxidativa o vía aeróbica........33
2.3.5. Los sustratos durante el esfuerzo.............................................34
3. El entrenamiento de la resistencia............................................37
3.1. Las adaptaciones ventilatorias........................................................39
3.1.1. Consecuencias del entrenamiento en la ventilación..............39
3.1.2. Impacto en los umbrales ventilatorios...................................39
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3.1.3. Entrenamiento y difusión.....................................................40
3.1.4. La hipoxemia inducida por el ejercicio..................................40
3.2. La adaptación cardíaca...................................................................44
3.2.1. Consecuencias morfológicas.................................................44
3.2.2. Impacto en las variables de la función cardíaca.....................44
3.2.3. Modificación del volumen sanguíneo y consecuencias..........45
3.3. La adaptación muscular..................................................................47
3.3.1. Desde un punto de vista cuantitativo y cualitativo................47
3.3.2. Desde un punto de vista metabólico....................................49
4. Cuando se acumula el estrés…...................................................53
4.1. La altitud........................................................................................54
4.1.1. Definiciones.........................................................................54
4.1.2. Las diferentes exposiciones a la hipoxia................................56
4.1.2.1. La respuesta ventilatoria a la hipoxia
y la difusión alveolocapilar..................................................... 56
4.1.2.2. La respuesta cardíaca................................................... 58
4.1.2.3. Las adaptaciones musculares, hormonales
y metabólicas.......................................................................... 58
4.1.2.4. La teoría de la adaptación hematológica................... 60
4.1.3. Y cuando la adaptación no va bien.......................................63
4.1.3.1. Las múltiples facetas de las patología
relacionadas con el estrés hipóxico....................................... 63
4.1.3.2. La prevención............................................................... 66
4.1.4. ¿Y qué pasa con la genética?...............................................70
4.2. La termorregulación.......................................................................72
4.2.1. Ejemplos de condiciones de carrera y adaptaciones..............75
4.2.2. Cuando el aire es frío y seco.................................................78
4.3. El estrés oxidativo...........................................................................80
4.3.1. Algunos principios básicos....................................................80
4.3.1.1. Producción de ERO mediante
la cadena respiratoria mitocondrial....................................... 81
4.3.1.2. Producción de ERO por acción de la
xantina oxidasa.................................................................82
4.3.1.3. Producción de ERO por acción de la
NADPH oxidasa...................................................................... 83
4.3.1.4. Producción de ERO por acción de la NO sintasa...... 83
4.3.1.5. Los sistemas antioxidantes.......................................... 83
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4.3.2. Cuando se inclina la balanza….............................................84
4.3.3. Consecuencias del estrés oxidativo.......................................84
4.3.3.1. La oxidación de los lípidos.......................................... 84
4.3.3.2. La oxidación de las proteínas...................................... 85
4.3.3.3. Oxidación del ADN..................................................... 85
4.3.3.4. ¿Y en el ámbito funcional?........................................ 85
4.3.4. Estrés oxidativo y ejercicio en altitud....................................86
5. Aplicaciones teóricas y prácticas en trail
y ultra trail con Kilian.....................................................................89
5.1. Historia..........................................................................................90
5.2. Clasificación...................................................................................92
5.2.1. En baja y media montaña.....................................................92
5.2.2. En alta montaña...................................................................92
5.2.3. En outdoor...........................................................................93
5.3. Aplicaciones a través de las carreras míticas de Kilian.....................93
5.3.1. El Ultra Trail del Mont Blanc (UTMB)....................................94
5.3.2. La Western State (WS100)...................................................95
5.3.3. Travesía de los Pirineos de Oeste a Este................................96
BIBLIOGRAFÍA...........................................................................................99
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