Sistema energético aeróbico u oxidativo: Como se mencionó en el sistema aláctico y en el sistema láctico, las reacciones glucolíticas producen una cantidad relativamente baja de ATP si lo comparamos con el tiempo de ejecución de este tipo de ejercicios, el cual es un tiempo relativamente corto (15-30 segundos para el mecanismo aláctico; 60-180 segundos para el mecanismo láctico).
Por lo anterior, el metabolismo aeróbico provee casi el total de la energía requerida para continuar un ejercicio de alta intensidad más allá de los 180 segundos, por varios minutos más.
Esto depende mucho de la condición física de la persona que le permita captar y utilizar buenas cantidades del oxígeno contenido en el aire respirado, para oxidar sustratos energéticos (glucosa, ácidos grasos y en casos extremos: aminoácidos).
Consumo de oxígeno durante el ejercicio
La imagen anterior ilustra el consumo de oxígeno (durante cada minuto de una caminata a paso lento de 10 minutos), también referido como absorción pulmonar de oxígeno, puesto que las mediciones de oxígeno ocurren en los pulmones y no en los músculos activos.
El consumo de oxígeno se incrementa de manera exponencial durante los primeros minutos del ejercicio (rápido componente del consumo de oxígeno durante el ejercicio) hasta alcanzar una meseta entre el tercer y cuarto minuto. Aquí es entonces cuando la duración del esfuerzo permanece relativamente constante.
El término estado estable (steady-sate) o ritmo continuo/estable (steady-rate), generalmente describe la porción plana (la meseta o plateau) en la curva del consumo de oxígeno. El Steady-rate refleja un equilibrio entre la energía requerida por los músculos trabajados y la producción de ATP por medio del metabolismo aeróbico.
Dentro de la región del Steady-rate o Steady-state, las reacciones metabólicas que requieren de oxígeno proveen la energía necesaria para la realización del ejercicio; cualquier cantidad de lactato producida o bien se reutiliza/oxida o bien es reclicada/reconvertida a glucosa a través del ciclo de Cori.
“No ocurren acumulaciones apreciables de lactato dentro de las condiciones metabólicas del Steady-rate (aeróbico)”.
Una vez que el Steady-rate del metabolismo aeróbico ocurre, en teoría el ejercicio podría progresar indefinidamente si el sujeto posee la voluntad para continuar. Esto indica que el Steady-rate del metabolismo aeróbico determina la capacidad de mantener la ejecución de un ejercicio submáximo.
La pérdida de fluidos corporales y el agotamiento de electrolitos suelen plantear factores limitantes, especialmente durante la práctica de ejercicio en climas cálidos.
El mantener reservas adecuadas de glucógeno hepático para el correcto funcionamiento del sistema nervioso central y de glucógeno intramuscular para potenciar el trabajo mecánico de los músculos esqueléticos, adquiere mayor importancia en esfuerzos aeróbicos de prolongada duración y de mayor intensidad.
El agotamiento de glucógeno reduce dramáticamente la capacidad de realizar este tipo de ejercicios. Las personas poseen muchos niveles de Steady-rate en cuanto al ejercicio. Para algunos, los rangos de espectrales pueden medirse en cosas simples como desde sentarse y ver televisión a empujar una podadora de césped eléctrica.
Un corredor de resistencia de elite puede mantener un Steady-rate por medio del metabolismo aeróbico a través de 26,2 millas (42 Km) de maratón, promediando un poco menos de 5 minutos por milla (1,6 Km), o durante una maratón de 658 millas (1058 Km), promediando 118 millas (190 Km) al día sobre 5,6 días. Estos asombrosos logros en cuanto a la resistencia se dan gracias a dos factores:
1. Alta capacidad de la central circulatoria para entregar oxígeno a los músculos trabajados o activos.
2. Alta capacidad de los ejercicios trabajados para usar el oxígeno disponible.
Déficit de Oxígeno
Al inicio del ejercicio, la curva del consumo de oxígeno no incrementa instantáneamente hasta el Steady-rate. Al principio de la etapa transicional de la constante carga del ejercicio, el consumo de oxígeno se mantiene por debajo del nivel del Steady-rate, aun cuando la energía requerida se mantiene sin cambio durante el ejercicio.
Un retraso temprano en el consumo de oxígeno durante el ejercicio no debería ser sorprendente puesto que la energía requerida para las contracciones musculares proviene directamente de la degradación del ATP por medios anaeróbicos.
Aun cuando de manera experimental se pudiera incrementar la disponibilidad de oxígeno y por aumentar la difusión de los gradientes de oxígeno en a nivel de los tejidos, el incremento inicial durante el ejercicio en el consumo de oxígeno siempre es más bajo que el consumo de oxígeno en el nivel del Steady-rate.
Debido a la interacción de la inercia intrínseca en las señales metabólicas celulares y la activación enzimática y la relativa lentitud con la que se entrega el oxígeno a las mitocondrias, los hidrógenos producidos en el metabolismo energético no son inmediatamente oxidados y combinados con el oxígeno.
El consumo de oxígeno se incrementa de una manera rápida, sin embargo, las subsecuentes reacciones de transferencia de energía cuando el oxígeno se combina con los hidrógenos liberados en la glucólisis, beta-oxidación de los ácidos grasos, o en las reacciones del ciclo del ácido cítrico, luego de varios minutos de ejercicio submáximo, la producción de hidrógenos y la subsecuente oxidación (y producción de ATP) se vuelven proporcionales al requerimiento energético del ejercicio en curso.
En esta etapa el consumo de oxígeno alcanza un equilibrio que indica un Sterady-rate entre los requerimientos energéticos y la transferencia de energía por medios aeróbicos.
El déficit de Oxígeno se expresa de forma cuantitativa como la diferencia entre el total de oxígeno consumido durante el ejercicio y el total de oxígeno que en teoría hubiera sido consumido si la etapa de Steady-rate de consumo de oxígeno (como indicador de la transferencia de energía por vías aeróbica) se hubiera logrado desde el inicio.
O visto de otra manera se lo puede ver como la diferencia entre la demanda de oxígeno y el consumo de oxígeno.
La siguiente imagen representa la relación entre la cantidad de déficit de oxígeno y la contribución energética por parte del sistema ATP-PC y el sistema láctico (glucolítico). Los fosfatos de alta carga energética se agotan de manera sustancial en ejercicios que provocan un déficit de oxígeno de entre 3 a 4 litros.
Especificaciones del sistema energético aeróbico
- Lugar de la célula donde ocurre: mitocondrias.
- Sustrato energético: ácidos grasos de los triglicéridos, ácido láctico producto de la glucólisis anaeróbica, aminoácidos oxidables que se convierten a glucosa (glutamina, adenina, leucina, isoleucina, valina).
- Desecho metabólico: dióxido de Carbono (CO2) y Agua (H2O).
- Potencia en términos cualitativos: menor potencia energética y máxima duración .
- Potencia en términos cuantitativos: Depende del tiempo en el cual la persona alcance su Steady State o sea cuando el consumo de oxígeno permita cubrir la demanda energética (medios aeróbicos), y hasta que la voluntad o la condición física de la persona lo permita.
- Indicador: consumo máximo de oxígeno (VO2máx), Frecuencia cardíaca, potencia.
- Umbral en %: 40% - 55% VO2máx.
- Umbral en frecuencia cardíaca: para mejorar la capacidad aeróbica el ritmo cardíaco se debe mantener entre el 55% y el 70% de la FCmáx, lo que en ejercicios de estructura cíclica como caminar, montar bicicleta o correr, este ritmo cardíaco se compara con el 40% a 55% del VO2máx. En atletas jóvenes las ppm oscilan entre los 120 y 140 ppm..
- Respiratory Quotient (RQ) o cociente respiratorio (gráficas):
- Nivel de lactato: Niveles cercanos a cero mg o cero mM. Los niveles de lactato durante el Steady state coinciden con los obtenidos en condiciones de reposo en sujetos sanos.
- Tipo de entrenamiento: Para mejorar la capacidad aeróbica el ritmo cardíaco se debe mantener entre el 60% y el 75% de la FCmáx, lo que en ejercicios de estructura cíclica como caminar, montar bicicleta o correr, este ritmo cardíaco se compara quizás con el 70% del VO2máx en promedio, aunque por supuesto esto varía de acuerdo a cada quien, a su edad, sexo, nivel de condición física, entre otras variables.
En atletas jóvenes las ppm oscilan entre los 140 y 160 ppm, aproximadamente. Aunque hay que tener en cuenta siempre que es en las pruebas de esfuerzo en donde se sabe la relación directa entre el consumo de oxígeno y las FC obtenida que dio como resultado X valor de consumo de oxígeno.