El libro escrito por Newshome y Leech en 1985 (1) es, sin ninguna duda, EL MEJOR LIBRO DE BIOQUÍMICA DEL EJERCICIO. Como siempre habrá un imbécil que se fije en la fecha de publicación y señalará “es muy antiguo”. Aunque ha salido una versión actualizada (2), la cual todavía no he podido conseguir, pienso que los fundamentos generales no han cambiado mucho, aunque la bioquímica haya experimentado un avance considerable. Cuando alguien hace este comentario, mi respuesta es siempre la misma: “los libros y, por supuesto, los trabajos científicos no se deben de valorar por el año de publicación; simplemente si son buenos o malos”. Actualmente, hay tal cantidad de “papers” de cualquier tema que abruma. Pero, eso sí, muy actuales; a ser posible de antes de ayer. Este libro es un ejemplo de cómo la fecha no determina la calidad.
Conocí la existencia de este libro, cuando habiendo terminado medicina me seguía interesando por todo lo relacionado con el ejercicio. Naturalmente, la bioquímica es una parte muy importante para conocer la respuesta y adaptación del organismo al ejercicio y entrenamiento, respectivamente. Fue un profesor de una de una de las cátedras de bioquímica de la Universidad Complutense de Madrid, el profesor Tamarit, el que me aconsejó el libro: no se equivocó. Empecé desde el mismo momento que lo compré a leérmelo con avidez, pero me di cuenta que para entenderlo tenía que repasar y adquirir nuevos conocimientos en bioquímica, sobre todo en regulación metabólica. Mirado el libro, solo desde el punto de vista de la edición en español, la realidad es que es infumable: en blanco y negro, árido de lectura, con figuras también en blanco y negro y poco trabajadas desde el punto de vista formal. Es decir, un libro poco atractivo. Sin embargo, cuando, superando los inconvenientes te pones de verdad a estudiarlo con profundidad es, sencillamente, EXTRAORDINARIO, para entender que es lo que sucede al organismo durante el ejercicio
¿POR QUÉ EL LIBRO DE NEWSHOLME Y LEECH ES EXTRAORDINARIO?
Para dar respuesta a la pregunta conviene conocer, en primer lugar, un poco la historia de este bioquímico. Newsholme estudió la licenciatura de ciencias naturales en Cambridge, probablemente en el área de bioquímica o biología. Se doctoró en bioquímica bajo la supervisión del Sir Philip Randle, publicando su primer trabajo en Biochemical Journal en 1961 sobre la regulación del consumo de glucosa por el músculo (3). Las enseñanzas del Dr. Randle fueron esenciales en el análisis metabólico integrado durante la maratón. Cuando se doctoró y comenzó su carrera profesional, Newsholme no se dedicó a explicar la bioquímica del ejercicio. Su área de interés fue comprender los mecanismos de regulación metabólica en términos cuantitativos para intentar comprender la complejidad de las diferentes rutan metabolicas. A ese interés se le añadió que era un entusiasta de la teoría y práctica del ejercicio, debido a su devoción por el club de futbol de Liverpool, su ciudad de nata, y a realizar más de 40 maratones durante su vida. Juntándose estas dos condiciones (base sólida en bioquímica y entusiasmo por el ejercicio), se entenderá lo fácil que fue para Newsholme comprender la utilización y control metabólico durante el ejercicio
Este libro de bioquímica médica, pero con una considerable aplicación al ejercicio, es extraordinario por las siguientes razones:
- Ciertamente sólo tiene un capítulo (capítulo 9: Metabolismo en el ejercicio) sobre metabolismo durante el ejercicio, de manera que no tendría sentido calificarlo como extraordinario, cuando el libro tiene 22 capítulos. No obstante, cuando se estudia este capítulo concreto, los autores remiten de forma continua a capítulos anteriores, los cuales hacen referencia al ejercicio. Por consiguiente, el libro “está salpicado” de aplicaciones de la bioquímica al ejercicio
- El interés de los autores por la regulación metabólica determinó que un capítulo completo (capítulo 3: Cinética y metabolismo) este dedicado a esta parte tan importante del metabolismo. Además, los capítulo 7 (Regulación de la oxidación de glucosa y ácidos grasos en relación a la demanda energética) y 8 (Integración del metabolismo de carbohidratos y lípidos) son fundamentales para comprender la respuesta metabólica a los esfuerzos de resistencia
- Sin abandonar completamente la complejidad de las vías metabólicas, en este libro hacen hincapié en que nunca debe de perderse la perspectiva de aplicación a la medicina. Por este motivo, las aplicaciones de la bioquímica a la medicina son muy acertadas.
ALGUNAS CONSIDERACIONES DE LA IMPORTANCIA DE ESTUDIAR ESTE LIBRO
Es corriente que los alumnos del INEF aprendan el metabolismo de una manera excesivamente simple, acudiendo a términos muy imprecisos. La culpa, naturalmente, no es de los alumnos, sino de los profesores que tienen aversión a la bioquímica y reducen de forma errónea, en aras de la aplicación práctica, el metabolismo a lo que denominan las “fuentes o sistemas de energía de energía” (tabla 1).
| Tabla 1. Clasificación de las fuentes de energía o sistemas energéticos | ||
| Fuentes de energía | Sustratos energéticos | Duración |
| Aeróbica | Oxidación de carbohidratos y ácidos grasos | A partir de 240 segundos |
| Anaeróbica aláctica | ATP y Fosfocreatina | 1 a 20 segundos |
| Anaeróbica láctica | Glucolisis anaeróbica | 20 a 240 segundos |
Aunque, ciertamente, en todos los libros de fisiología del ejercicio indican que los sistemas energéticos no hay que tomarlos en sentido estricto, es decir, que funcionan aisladamente sino de manera que cuando uno “finaliza” otro “comienza”, la realidad es que los alumnos y licenciados los toman en muchas ocasiones como si no hubiera una “continuidad energética”. Y cuando lo aplican al entrenamiento es el remate de la ignorancia. Por este motivo la forma de explicar mejor la obtención de energía durante el ejercicio es la que figura en la tabla 2.
| Tabla 2. Formas de obtener energía durante el ejercicio | |
| Forma de obtención de energía | Vías o rutas metabólicas |
| Oxidación completa Carbohidratos (glucógeno y glucosa) Ácidos grasos (de cadena larga y corta) Cuerpos cetónicos Cetoácidos | Glucogenolisis y glucolisis aeróbica(*) b oxidación Cetogénesis Transaminación y desaminación previa |
| Oxidación incompleta Carbohidratos (glucógeno y glucosa) | Glucogenolisis y glucolisis anaeróbica(*) |
| Escisión del Fosfágeno Hidrólisis del ATP Escisión de la fosfocreatina | Reacción de la ATP-asa Reacción de la creatin-fosfo-quinasa |
| Los términos glucolisis aeróbica y glucolisis anaeróbica, particularmente, no me parecen adecuados, pues la glucolisis es hasta ácido pirúvico y luego este puede experimentar: fermentación láctica, fermentación alcohólica o bien AcetilCoA | |
Incluso, no se debería hacer divisiones y simplemente hacer referencia a que dependiendo de la intensidad y duración del ejercicio, se utilizarían preferentemente unas rutas metabólica u otras.
En el capítulo 9 Newsholme y Leech abordan el metabolismo durante el ejercicio en dos situaciones extremas desde el punto de vista de la intensidad y duración: Esprín y Maratón. Así, por ejemplo, para comprender la figura 9.1, relacionada con la regulación del flujo de la glucolisis durante el esprín, mediante un ciclo de inter-conversión enzimática, los autores hacen referencia al capítulo 7. Igualmente, para comprender la regulación metabólica durante la maratón, Newsholme y Leech hacen referencia al ciclo glucosa/ácidos (capítulo 8. Integración del metabolismo de carbohidratos y lípidos).
¿En qué consiste un ciclo de inter-conversión y como se aplica al ejercicio? De forma sencilla y elemental, entiendo el ciclo de inter-conversión de la siguiente manera.
Las dos enzimas E1 y E2 catalizan reacciones de no equilibrio, lo que significa que determina que el sentido de la reacción (de A a B o al revés) dependa de factores que regulan la actividad de ambas enzimas. Una mayor información se encuentra en el capítulo 7 (sección A apartado 2). ¿Como se aplican los ciclos de inter-conversión al ejercicio? La glucolisis tiene 10 reacciones hasta liberar dos moléculas de ácido pirúvico. Pues bien parece natural pensar que la velocidad con la que se producen estas dos moléculas no tenga que depender de tantas reacciones, sino sólo de una, que se conoce como etapa generadora de flujo glucolítco. Pues, en efecto, la etapa reguladora de flujo glucolítico es un ciclo de inter-conversión. La figura 1 muestra lo que sucede durante los 100 m lisos (figura 9-1 del libro)
Figura 1. Adaptación de la figura 9-1 del libro de Newsholme y Leech, referida al control de la glucolisis y glucogenolisis durante un ejercicio de muy alta intensidad y poca duración, como puede ser los 100 m lisos
¿Qué conclusiones prácticas podemos extraer de la excelente interpretación del ciclo de inter-conversión que regula la glucolisis y la glucogenolisis? Pues, una muy sencilla. Para los entrenadores y, desgraciadamente, los alumnos que consideran las fuentes de energía como compartimentos estanco, es evidente que comenten un error. Según la tabla 1, un velocista no utilizaría la glucolisis anaeróbica ni la glucogenolisis, le bastaría con los depósitos de fosfocretaina. Falso por las siguientes razones:
- al velocista le sale el ácido láctico hasta por las orejas, como se demuestra por el mecanismo de regulación de la glucolisis y glucogenolisis (figura 1) y los datos de la tabla 3
- desde un punto de vista bioquímico, el velocista no debería restringir sus entrenamiento a distancias de 50, 100 y 200 m o entrenamientos interválicos. Con mucha coherencia “metabólica” en el apartado de entrenamiento para el esprín, Newsholme indica: 1º) entrenamiento con pesas (aumento de la masa muscular y capacidad de la glucolisis y de la degradación de la fosfocreatina), 2º) esprín en salida lenta para mejorar la coordinación y 3º) esprín en salida desde tacos para mejorar los ciclos de interconverisón
- aunque parecería que la oxidación no es importante, aunque sea en una pequeña proporción contribuye al rendimiento. Si no tuviera relevancia, ¿Por qué los velocistas no corren los 100 m lisos sin respirar
| Distancia (metros) | Momento | [ATP] (mM) | [PCr] | [lactato] | pH |
| 40 | Antes Después | 5,4 3,5 | 10,3 3,8 | 1,5 4,5 | 7,44 7,36 |
| 60 | Antes Después | 5,5 3,2 | 10,8 4,1 | 1,5 5,9 | 7,42 7,31 |
| 80 | Antes Después | 5,4 3,3 | 10,3 2,5 | 1,5 6,8 | 7,41 7,28 |
| 100 | Antes Después | 5,2 3,7 | 9,1 2,6 | 1,6 8,3 | 7,42 7,24 |
¿En qué consiste y como se aplica el ciclo glucosa/ácidos grasos al ejercicio de resistencia?
Como se ha señalado anteriormente, Newsholme era un practicante de maratón, especialidad de atletismo que constituye el mejor ejemplo de integración fisiológica y, en el caso concreto del libro, de control metabólico. Como apuntan los autores durante la maratón la glucosa sanguínea (procedente de la glucogenolisis hepática), la glucogenolisis muscular y los ácidos grasos (derivados de los Triacilglicéridos del tejido adiposo) constituyen los sustratos energéticos de cualquier ejercicio de resistencia. Habría que añadir en algunas circustancias los cuerpos cetónicos como sustrato. Newsholme señala que la hipótesis de Randle (ciclo de Randle) es una forma de integración de las rutas metabólicas de los sustratos indicados. Escierto que se cuestiona el ciclo de Randle y no tengo conocimientos suficientes para saber la función de coordinación metabólica de este ciclo en situaciones espaciales, como es el ayuno. No obstante me parece tan de sentido común que considero importante el análisis elemental de su participación durante el ejercicio, muy similar al ayuno.
El ciclo glucosa/ácidos grasos (ciclo de Randle) propone que durante el ejercicio se deben de utilizar de forma simultánea los carbohidratos y los ácidos grasos al objeto de aportar la energía suficiente para poder desarrollar la potencia deseada durante toda la maratón. La figura 2 muestra de forma esquemática cómo el ciclo glucosa/ácidos grasos permitiría l coordinación entre los ácidos grasos y los carbohidratos
Figura 2. Interrelación entre tejido adiposo, sangre y músculo para aumentar la oxidación de los ácidos grasos. El aumento de la oxidación de los ácidos grasos en el tejido muscular por mecanismos de control enzimático (indicados por los signos menos), hoy en día discutidos, determinan un descenso de la oxidación de la glucosa. En determinadas circunstancias los ácidos grasos podrían ir al hígado, el cual generaría cuerpos cetónicos que utilizaría, entre otros tejidos, el muscular. Para un mayor detalle del ciclo glucosa/ácidos grasos, consultar la sección B-1 del capítulo 8.
¿Qué conclusiones prácticas podemos extraer de la excelente interpretación del ciclo glucosa/ácidos grasos durante la maratón?
- El aumento de la concentración de ácidos grasos en sangre, consecuencia de la actividad hormonal sobre la lipasa hormono sensible, estimula la oxidación en el músculo disminuyendo la oxidación de carbohidratos (glucosa y glucógeno)
- La b oxidación no puede aportar por si sola la potencia necesaria para desarrollar la máxima potencia durante la maratón. Por consiguiente, algunas pautas dietéticas como por ejemplo, dieta elevada en ácidos grasos o intentar aumentar de forma “artificial” la liberación, transporte y utilización de los ácidos grasos para mejorar el rendimiento son muy cuestionables
- De la anterior consideración se deduce que los carbohidratos son indispensables para conseguir la mayor potencia mecánica
- El entrenamiento para la maratón persigue los siguientes objetivos metabólicos:
- Aumentar de la capacidad de los enzimas oxidativos (por mayor concentración), como por ejemplo, la carnitoil-transferasa y la cetoglutarato.deshidrogenasa, de manera que se pueda mantener una alta velocidad glucolítica sin entrar en anaerobiosis
- Aumentar la capacidad e integración del ciclo glucosa/ácidos grasos a consecuencia de una mayor sensibilidad de las enzimas a las hormonas (glucagón, cortisol, catecolaminas e insulina)
RESUMEN
El libro de Newsholme y Leech aborda, por «entretenimiento y vocación deportiva», el estudio del metabolismo durante el ejercicio, pero, ciertamente, con un punto de partida muy ventajoso: estudió a fondo y escribió un libro sobre los mecanismos de la regulación metabólica (4). Esta base, al igual que a muchos investigadores, le permitió «aplicar fácilmente» sus conocimientos sobre la regulación metabólica a la respuesta metabólica durante el ejercicio. La exposición en su libro sobre las fuentes de energía y su regulación es, en mi opinión, sencillamente excelente. Sin embargo, aunque de forma breve expone las bases metabólicas del ejercicio interválico, es cierto que se echa en falta un análisis de similar profundidad al que realiza en el capítulo 9 sobre el esprín y la maratón. Quizás esta forma de ejercicio tan utilizada en el campo del entrenamiento (entrenamiento interválico) haya sido abordada en libros específicos (5) y (6) sobre el metabolismo durante el ejercicio. En realidad, es probable que Newsholme tuviera en mente escribir sobre la base metabólica del entrenamiento interválico. De hecho, su proyecto final fue un importante texto sobre la base científica del extraordinario rendimiento físico humano en el fútbol, un deporte «interválico».
REFERENCIAS
(1) Newsholme, E. A. and Leech, A.R. (1985). Biochemistry for the medical sciences. John Wiley & Sons Incorporated
(2) Newsholme, E. A. and Leech, A.R (2011). Functional Biochemistry in Health and Disease. John Wiley & Sons.
(3) Newsholme, E. A., & Randle, P. J. (1961). Regulation of glucose uptake by muscle. 5. Effects of anoxia, insulin, adrenaline and prolonged starving on concentrations of hexose phosphates in isolated rat diaphragm and perfused isolated rat heart. Biochemical Journal, 80(3), 655.
(4) Newsholme, E. A., & Start, C. (1973). Regulation in metabolism. John Wiley and Sons
(5) Newsholme, E. A., Leech, A. R., Leech, T., & Duester, G. (1994). Keep on running: the science of training and performance. John Wiley & Sons Incorporated.
(6) Newsholme, E. A., & Leech, A. R. (1985). The runner: energy and endurance. JAMA, 253(17), 2494-2495.
franciscojaviercalderon 