CURVAS DE FATIGA ISOMÉTRICAS E ISOTÓNICAS BAJO CONDICIONES NORMALES E ISQUÉMICAS

Edgar Lopategui Estudiante Graduado Adelphi University

        La fatiga es un fenómeno común en nuestra vida cotidiana.  Para los atletas, la fatiga representa un obstáculo para una ejecutoria deportiva óptima. La etiología de la fatiga puede ser la acumulación de desechos metabólicos, hipoxia, deficiencia de nutrientes, y la inhibición de nervios.
        El propósito de este experimento es de comparar las curvas de fatiga rítmicas e isométricas bajo condiciones normales versus isquémicas entre varones y féminas.

METODOLOGÍA

        Dos sujetos (uno de sexo femenino, y otro masculino) sirvieron de voluntarios como sujetos en este experimento.  Cada sujeto apretó un dinanómetro de mano para determinar su capacidad máxima de prensión.  La fatiga fue calculada como un 50 por ciento del máximo, de ahí en adelante los sujetos ejecutaron contraciones isotónicas con el dinanómetro hasta alcanzar la fatiga (50% del Máx), repitiendo el mismo procedimiento en esta ocasión ocluyendo la arteria braquial con el brazal del esfignomanómetro.  Utilizando una contracción isométrica con una prensión contínua con el dinamómetro, los sujetos realizaron la misma agenda previa.

Tabla 1

Fortaleza de Prensión a niveles Máximos y 50 Porciento para los Sujetos Fenenina y Masculino

        La Tabla 1 muestra la fuerza de prensión máxima y de fatiga en kilogramas para cada sujeto. Como puede observarse, el varón posee una mayor fuerza de prensión y un mayor porciento de fatiga (50 % del máximo) cuando se compara con la fémina. La figura 1 se ilustra las curvas rítmicas de fatiga. En esta figura se observa una caída apreciable de la fuerza generada para las condiciones isquémicas y normales al comienzo de la tensión a 24 kg para el sujeto varón. En la figura se puede apreciar las curvas isométricas de fatiga bajo ambas condiciones. Nótese que para ambos sujetos la diferencia entre los resultados bajo ambas condiciones fue insignificativo al inicio de las curvas de fatiga.

DISCUSIÓN

1.	¿Como compara el varón de la fémina en cuanto a la fortaleza Absoluta:Relativa?
	En términos de la fortaleza absoluta, el varón posee una fortaleza muscular más alta (véase Tabla 1).  Según la literatura, la fortaleza muscular de las mujere es aproximadamente dos-tercios del hombre (Åstrand & Rodahl, 1986, p. 345).  En este experimento, la proporción de la fortaleza (la fortaleza absoluta de la fémena dididido entre la fortaleza absoluta del varón) es 0.6, lo cual significa que el varón el más fuerte.  Por otro lado, las diferencias en la fortaleza entre el varón y fémina disminuyen cuando se expresan en términos relativo a la dimensión corporal.  En adición, la fortaleza relativa al tamaño muscular (expresado como la sección transversal fisiológica del músculo esquelético) es la misma para el varón y fémina; esto significa que la fuerza generada por músculos de tamaños equivalente es la misma para ambos sexos (Åstrand & Rodahl, 1986, pp. 344-346).
2.	¿Cuáles fueron los efectos de la oclusión durante el trabajo rítmico?
	La oclusión arterial durante el trabajo isotónico acelera el tiempo de fatiga (véase figura 1).  Posiblemente, esto se origine de una reducción en el flujo sanguíneo a través de los músculos esqueléticos activos (conocido como isquemia), como consecuencia de la oclusión con el brazal del esfignomanómetro, lo cual disminuye el sumimistro de oxígeno, causando un déficit o ausencia de oxígeno (hipoxia); como resultado, se acumulan metabolitos y bióxido de carbono, y se obstaculiza la disipación de calor (puesto que se bloquea el flujo sanguíneo hacia la periferia o piel), lo cual eventualmente habrá de producir fatiga.  En otras palabras, durante dicha oclusión, se reclutan las fibras musculares tipo I o fibras de contracción rápida (como consecuencia de la falta de oxígeno) y el metabolismo anaeróbico habrá de activarse; esto significa que menos oxígeno podrá ser extraído por los músculos (particularmente causado por la disminución en la cantidad de mioglobina en las fibras tipo I).  Eventualmente, se producirá un estado hipóxico y fatiga en estas fibras, posiblemente como consecuencia de la acumulación de ácido láctico (producto de desecho de la glucólisis anaeróbica), iones de hidrógenos (lo cual causa una reducción en el pH, i.e., acidosis metabólica), y/o calor (Åstrand & Rodahl, 1986, pp. 118-121; Simonson, Lind, & Alexander, 1971).
3.	¿Cuáles fueron los efectos de la oclusión durante el trabajo isométrico?
	Durante el trabajo muscular isométrico en oclusión, se evidencia una reducción notable en el flujo sanguíneo a través de los músculos esqueléticos activos; esto habrá también de disminuir la disponibilidad de oxígeno en el músculo, ocasionando una acumulación extensa de ácido láctico.  Como resultado, se produce el dolor isquémico, probablemente debido a la liberación de agentes químicos, tales como bradiquina, enzimas proteolíticas, entre otras, las cuales se pueden ser el producto de la deprivación de oxígeno hacia los músculos esqueléticos, estimulando éstas las terminaciones nerviosas de dolor (Guyton, 1981, pp. 612-613).  Estos efectos ocurren principalmente porque la contracción activa de las células musculares durante tales condiciones isquémicas causan estímulos mecánicos o químicos (principalmente norepinefrina) o receptores locales (receptores alfa- vasoconstrictores) responsables de iniciar y mantener una respuesta presora de la circulación general probablemente dirigido hacia el aseguramiento de los requisitos del flujo sanguíneo a través del músculo esquelético.  Por lo tanto, la oclusión ocasionará una reducción súbita en la fortaleza muscular básicamente debido a un aumento en la tensión resultante del efecto vasoconstrictor que induce isquemia, lo cual tiende a también elevar el gasto cardíaco y presión arterial.
4.	¿Los puentes cruzados son similares tanto para varones como para las mujeres?, apoye o  refiérase a esta pregunta basado en la data recolectada.
	Como se puede observar en la figura 1, la tensión desarrollada en el sujeto masculino es mucho más alta que en la mujer, lo cual significa que se esta llevando a cabo un traslapado máximo entre los miofilamentos de actina y los puentes cruzados de miosina, esto es, existe un mayor número de puentes cruzados traccionado los miofilamentos de actina.  Sin embargo, la tensión generada durante la contracción isométrica (donde no ocurre a una alto grado el deslizamiento entre las proyecciones de los puentes cruzados de miosina y los filamentos de actina) ha sido reducido en ambos sujetos (varones y mujeres); no obstante, la duración de la tensión hasta la fatiga es más larga que en la sujeto femenino; esto significa que los puentes cruzados de miosina estarán halando los filamentos de actina hacia el centro del filamento de miosina en una tensión más constante y prolongada en duración que el varón, en otras palabras, ella posee un mayor número de puentes cruzados en contacto con el filamento de actina en comparación con el sujeto varón.  Una posible explicación para esto puede ser que el sujeto femenino posee una mayor cantidad de iones de calcio dirigidos a inhibir el efecto inhibitorio del complejo troponina-tropomiosina sobre los miofilamentos de actina, de manera que las cabezas de los puentes cruzados de los filamentos de miosina puedan ser atraídos hacia las áreas activas de los filamentos de actina, y en esta manera ocurrirá un estado prolongado de contracción.  La razón para estos niveles superiores de los iónes de calcio en el líquido extracelular femenino en comparación con el varón puede ser -como es conocido- que los iónes de calcio son requeridos para la síntesisde leche durante el embarazo, lo cual significa un mayor estímulo de retroalimentación positiva de la hormona paratiroide (Guyton, 1981, pp. 981-984, 1028).
5.	¿Esta fatiga es de naturaleza neurológica o muscular? Explique
	Según la literatura, el fenómeno de la fatiga es particularmente de origen periférico (muscular).  Normalmente, la fatiga no se encuentra asociada con fallo de la unión neuromuscular.  Merton (1954) ha demostrado que cuando se estimulan los nervios de un músculo fatigado, se registran potenciales de acción similares de aquellos registrados sobre el músculo, aunque no responda.  El concluye que la fatiga ocurre solamente en los músculos.  Lippold (1960) postula que, en la fatiga, se pueden mostrar los cambios eléctricos dependen de factores periféricos, a saber, fallo de los mecanismos contractiles para producir suficiente tensión como en el estado normal.  Por consiguiente, conforme progresa la contracción, aumenta la actividad eléctrica integrada en el músculo generando una tensión constante.  La literatura ha reportado que la temperatura muscular representa un determinante importante para la capacidad de la fibras musculares en producir su tensión máxima y de mantener tensiones submáximas.  En el caso del ejercicio isométrico, la fatiga quede ser el resultado de la acumulación de productos de desecho que no pueden ser transportados u oxidados.  En adición, la elevación de la presión arterial asociada al ejercicio isométrico (particularmente inducido por vasoconstricción) puede representar un factor determinate para el estado de fatiga cuando el flujo sanguíneo a través de los músculos esqueléticos no puede de transportar el oxígeno lo suficientemente rápido para poder satisfacer las demandas de energía, se librera la energía para la restauración de ATP mediante el degradamiento de la fosfocreatina, de la cual el músculo una reserva limitada. o del glucógeno, el cual se encuentra presente en grandes cantidades.  Debido a que tanto el ATP y la fosfocreatina pueden ser resintetizadas mediante la energía derivada del degradamiento del glucógeno y ácido láctico, es el último proceso que comunmente conduce hacia la fatiga de los músculos.

        Basado en los resultados de este experimentos, y en la revisión de la literatura, podemos concluir que: (1) Los varones poseeen una mayor fortaleza isométrica absoluta en comparación con las mujeres, mientras que no hay diferencias en la fortaleza relativa a la sección transversal fisiológica para ambos sexos; (2) se acelera el proceso de fatiga cuando se ocluye el músculo (con el brazal del esfignomanómetro) durante el ejercicio isotónico (o dinámico), principalmente como resultado de isquemia e hipoxemia, y la acumulación de metabolitos (e.g., iones de hidrógenos, ácido láctico, entre otros), bióxido de carbono, y calor; (3) las acciones isométricas por naturaleza tienden a inducir vasoconstricción local, isquemia/hipoxemia, acumulación de metabolitos y otras sustancias, dolor, y disminución en la fortaleza muscular, lo cual se acelera cuando se ocluyen estos músculos con el brazal del esfignomanómetro; (4) En el sujeto varón, existe un mayor número de puentes cruzado traccionando los miofilamentos de actina, mientras que durante la contracción isométrica, en el sujeto femenino los puentes cruzados de los filamentos de miosina estaran traccionando los filamentos de actina de forma constante y mayor duración en comparación con el sujeto varón; (5) la fatiga que experimentaron ambos sujeto es ocasionada principalmente por fenómenos periféricos (musculares), tales como la acumulación de desechos metabólicos, y reducción en las restauraciones energéticas intramusculares.

REFERENCIAS

        Åstrand, P-O., & Rodahl, K. (1986). Textbook of Work Physiology. (3rd ed., pp. 118-121, 344-346). New York: McGraw-Hill Book Company.

        Guyton, A. C. (1981). Textbook of Medical Physiology. (6th ed., pp. 612-613, 981-984, 1028). Philadelphia: W. B. Saunders Company.

        Lippold, O. C. J., Fearn, F. J, W. T., & Vuco, J. (1960). The elctromiography of  fatigue. Ergonomics, 3, 121-131.

        Merton, P. A. (1954). Voluntary strength and fatigue. Journal of Physiology, 123, 553-564.

        Simmons, E., & Lind, A. R. (1971). Fatigue in static work. In E. Simmons (Ed.), Physiology of Work Capacity and Fatigue. Springfield, IL: Charles C. Thomas, Publishers.