Cualquier estudiante, licenciado o graduado en Inef conoce este termino, aunque sea de “pasada”. Se trata del parámetro fisiológico más importante en todos aquellos esfuerzos en los que se demanda una gran cantidad de energía. Esto significa que esta entrada al blog no es para hacer erudición científica, sino para hacer ver cuál es la trascendencia fisiológica de éste parámetro tan importante. A lo largo de mi vida intelectual y académica he escrito mucho sobre el significado fisiológico del consumo máximo de oxígeno ( ), de manera que sobra “erudición” y hay que “ir al grano”, como vulgarmente se dice.
Una cuestión previa antes de explicar, de forma sencilla, el significado fisiológico del es indicar los diferentes términos con los que se conoce y considerar el que puede parecer más acorde con los parámetros fisiológicos que lo determinan
DENOMINACIONES DEL MÁXIMO CONSUMO DE OXÍGENO.
Como el concepto de nace de la cultura anglosajona, inevitablemente las diferentes denominaciones hay que explicarla con la lengua de Shakespeare. Yo recomiendo el freedictionary para consultar los términos, me lo recomendó el profesor de inglés Soldevila Ribelles, Luis, gran profesor.
Los términos con los que se conoce a este parámetro
- Maximal aerobic capacity (máxima capacidad aeróbica). Literalmente sería la máxima capacidad que una persona es capaz de desarrollar en condiciones aeróbicas. Ya tenemos el primer problema, no ya terminológico, que es nimio comparado con el concepto. El problema radica en los dos términos utilizados: capacidad y aeróbica.
- (máxima potencia aeróbica o potencia aeróbica máxima porque nuestra lengua permite alternar los términos). Como consecuencia que el ´termino capacidad no parece adecuado para algunos estudiosos se cambió capacidad por potencia
- Velocidad aeróbica máxima (VAM). Termino muy utilizado por los entrenadores con toda lógica, pues les permite, a través de la velocidad de carrera conseguida en el tapiz rodante al determinar el planificar las cargas del entrenamiento
- Maximal oxygen consumption (máximo consume de oxígeno o consumo máximo de oxígeno, porque nuestra lengua permite alternar los términos). El termino más frecuente utilizado, pero, como se verá, induce a equívoco desde el punto de vista de su significado fisiológico
- Maximal oxygen uptake. Probablemente, en español, el significado sea el mismo que Maximal oxygen consumtion, poque los ¿sustantivos uptake y consumption son sinónimos? Pero si hacen esa distinción semántica habrá que saber el porqué. Para ello, acudamos al freedictionary
- Uptake = absorption and incorporation of a substance by living tissue, señala como acepción general. Luego añade:
biologic uptake movement of hazardous substances from the environment into the tissues of plants or animals.
- Consumption = Dice el diccionario 1. the act of consuming, or the process of being consumed.
2. a wasting away of the body. Remite a los términos oxygen consumption, cuyo significado es
the amount of oxygen consumed by the tissues of the body, usually measured as the oxygen uptake in the lung
¿Cuál de todos los términos es el adecuado, desde el punto de vista del significado del
1º) cualquier denominación con el término aeróbico no se debe de considerar, pues la aportación de energía es continua. De hecho, aproximadamente a partir del 60 % de intensidad, el organismo comienza la transición aeróbica/anaeróbica. Por consiguiente, al 100% de intensidad, dónde se mide el , la energía aportada anaeróbicamente es considerable. Así, se descartan: Maximal aerobic capacity, Maximal aerobic power y Velocidad aeróbica máxima.
2º) la definición entre capacidad y potencia no es tan clara como algunos estudiosos pretende. Atendiendo, a un conocimiento básico de la física es claro que potencia vienen definido por la trabajo realizado en un determinado tiempo. Bajo este prisma a una intensidad de se puede realizar mucho trabajo pero pero durante muy poco tiempo, luego sería potencia. Mientras que a una intensidad próxima al punto medio entre los umbrales ventilatorios, se podría desarrollar un elevado trabajo (menor que a pero durante mucho tiempo. Así, a esta intensidad desarrollaríamos capacidad aeróbica. Sin embargo, el ´termino capacidad se puede entender como “posibilidad” de desarrollo de trabajo, de manera que el constituye la máxima capacidad de nuestro organismo para conseguir energía por vía aeróbica. Intensidades por debajo de esta “máxima posibilidad” sería potencia
3º) En cualquier caso, como Maximal aerobic capacity, Maximal aerobic power y Velocidad aeróbica máxima han sido descartadas por el término equivoco de “aeróbico” no se consideran válidas, siempre desde el punto de vista conceptual.
Total que nos quedan dos términos: Maximal oxygen consumption y Maximal oxygen uptake. Como se ha expuesto, claramente, el término más adecuado en función de lo que representa el desde el punto de vista de su significado fisiológico es Maximal oxygen uptake. La acepción de “movimiento de sustancias al interior de las plantas o animales” es lo que determina la conveniencia de utilizar Maximal oxygen uptake en lugar de Maximal oxygen consumption. Pero, como el más frecuente es el último, con ser totalmente confuso, es el que voy a utilizar y el que encabeza el título de esta entrada.
El se expresa en valores absolutos es unidades de volumen por unidad de tiempo, es decir, en L/min, ml/min. En textos de biomecánica se emplean unidades de capacidad (cm3) por tiempo (min), pero es excepcional. Tambien se expresa en unidades relativas al peso total (ml/Kg/min). La utilización en unidades absolutas o relativas depende de la aplicación. En deportes en los que cambia el centro de gravedad conviene expresarlo en valores relativos. Igualmente, se aconseja en personas sanas o enfermas que realizan la actividad física habitual. Por el contrario, en deportes dónde el centro de gravedad permanece estable es más conveniente expresarlo valores absolutos. Así mismo, en personas enfermas, muchas veces es más conveniente expresarlo en valores absolutos, pues las variaciones del peso y composición corporal pueden no acompañarse de cambios en la cantidad y proporción de músculos activos u otros factores fisiológicos.
SIGNIFICADO FISIOLÓGICO DEL CONSUMO MÁXIMO DE OXÍGENO
El es un parámetro integrador. La respuesta de este parámetro a un esfuerzo incremental continuo se ilustra en la figura 1.
Se conoce como Sistema de Aporte de Oxígeno (SAO) o Sistema porta oxígeno al conjunto formado por
- un sistema de captación (aparato respiratorio),
- un sistema de transporte (sangre) y
- un sistema de bombeo y distribución (sistema cardiovascular).
El objetivo “conjunto» del SAO es el de suministrar el oxígeno necesario para la realización de los procesos de oxidación-reducción.
Se conoce como Sistema de Aporte de Energía (SAE) al conjunto formado por:
- un sistema de “asimilación del combustible” (aparato digestivo) y
- un mecanismo de liberación y utilización de energía (metabolismo y endocrino).
Ya que la función digestiva está limitada al ciclo alimentación/ayuno, la función del SAE sería la liberación y utilización de la energía. La liberación de combustibles la lleva a cabo el hígado, preferentemente. Pero, el tejido muscular dispone de energía inmediata (fosfato de creatina y glucógeno) lo que le permite no depender, en parte del hígado. Así, la función del SAE se limita a la utilización de energía. Aunque erróneamente, como se ha señalado anteriormente, el sentido del es el consumo de este preciado gas que hay en la atmósfera. Ahí radica el error conceptual de la denominación de Máximo consumo de oxígeno. Al denominarlo como “consumo” no se tiene en cuenta el sentido fisiológico completo que se ilustra en la figura 2
Cuando todos los componentes que determinan el no se encuentran funcionalmente al máximo de sus posibilidades no se alcanzará el . Nótese como en la figura 2 no se ha indicado “función eritrocitaria máxima”. Esto es porque las características de la hemoglobina son únicas y, probablemente, su contribución al son escasa cuantitativamente. Los efectos combinados de Bohr y Haldane dan como resultado la mejor liberación del oxígeno al tejido muscular, el protagonista del consumo de oxígeno. Pero, también al mejor transporte de dióxido de carbono. Así, he considerado no poner “función eritrocitaria máxima”, aunque considero que cualitativamente puede ser muy importante en la obtención del . Finalmente, la denominación de “función mitocondrial maxima” se refiere a que a la musculatura implicada utiliza la mayor parte de las mitocondrias y, también, probablemete, la máxima velocidad de las reacciones que tienen lugar en estos orgánulos.
APLICACIÓN DEL SISGNIFICADO FISIOLÓGICO DEL A LA PRÁCTICA DEL EJERCICIO
Una analogía burda del significado del podría ser la gasolina que consume un coche. La gasolina es el combustible y en nuestro cuerpo los combustibles son los azúcares y las grasas. Por tanto, en realidad cuando se mide el consumo de oxígeno, estás midiendo el comburente. Es como si en el coche midieras la cantidad de oxígeno necesario para quemar una cierta cantidad de gasolina. ¿Es importante este parámetro en la salud y el rendimiento?. Naturalmente que sí, pues mide las funciones del aparato respiratorio, el sistema cardiovascular, la sangre y el tejido muscular, como destino final del oxígeno. Por tanto, a mayor capacidad individual y colectiva de todos ellos mayor será el consumo de oxígeno.
Importancia del en el rendimiento. Es fácil entender que en deportistas en los que este parámetro es trascendental tendrán mayores valores de , pues todos los componentes tendrán una mayor función. Ahora bien, ¿es determinante para alcanzar el éxito deportivo? Naturalmente que no, porque los valores de son muy elevados en cualquiera de los deportistas de elite y las diferencias pueden ser mínimas o, incluso, nulas entre el número 1 y el resto. Recomiendo el editorial que publique en archivos de medicina del deporte (Arch Med Deporte 2019;36(3):134-136) con el título ¿Realmente estudiamos al deportista de resistencia de élite?
Importancia del . No me gusta el término salud, porque la mejora y mantenimiento de ésta es producto de muchos factores y considero que el ejercicio no es el principal. No obstante, el es extraordinariamente relevante para valorar y mejorar en la medida de los posible la condición física de los enfermos con diversas patologías. En la figura 3 se muestra el efecto de las patologías del aparato respiratorio y del sistema cardiovascular sobre el . Es de Perogrullo que si hay una alteración del sistema de captación (alteración del aparato respiratorio) el oxígeno de la atmósfera no llega como debería, de manera que el ineludiblemente desciende, aunque los otros sistemas se encuentran al máximo de su capacidad funcional. Igualmente, es evidente que si la capacidad de “bombeo” del oxígeno (alteración del sistema cardiovascular) se encuentra alterado el también disminuirá aunque se intente compensar con el ajuste de los otros componentes. Otras patologías asociadas con el transporte (anemias), la distribución (sistema arterial o venoso) o el metabolismo (enfermedades mitocondriales o metabólicas) causan naturalmente un descenso del
La importancia de este parámetro en las diferentes patologías que le pueden hacer descender por debajo de los valores normales radica en que también se puede “atenuar” o, incluso, mejorar si se trabajan los otros componentes no afectados. La realidad es que enfermedades “aisladas” son excepcionales, de manera que, por ejemplo, una alteración cardiaca repercute indefectiblemente sobre el aparato respiratorio y viceversa. De forma, también evidente es que si se produce una alteración de unos de los componentes del conjunto formado por el SAO (respiratorio, cardiovascular y sangre) y el SAE (metabolismo) al “trabajar” (entrenar), el resto de los componentes podrá mejorar el resultado conjunto, es decir, el . No obstante, el problema de considerar la mejora depende de los siguientes factores:
- Carga genética. La importancia de la herencia en el de una persona ha sido muy debatido a lo largo de la historia. Mientras que algunos autores sostienen que la heredabilidad puede explicar menos del 50 % del, otros opinan que puede alcanzar la cifra del 70 %. El desarrollo de la genética a partir del estudio del genoma humano puede contribuir en el futuro a aclarar la contribución de la herencia en el , si bien al ser un parámetro fisiológicamente multifactorial pienso que la explicación “genética” de este parámetro es compleja.
- Edad y sexo. Como es coherente pensar, al ser el un parámetro integrador a medida que el organismo va creciendo, los órganos y tejidos (sistema cardiovascular, aparato respiratorio, concentración de hemoglobina, tejido muscular) que determinan este parámetro también lo hacen. Así el absoluto va aumentando conforme avanza la edad, pero condicionado al nivel de actividad física y entrenamiento. No obstante, el relativo a partir de una determinada edad se mantiene constante en los niños y desciende en las niñas.
A partir de alcanzar el máximo desarrollo corporal, el desciende con la edad. Las estimaciones del descenso con la edad indican un valor de 0,4 ml/kg/min por año o un 10 % por cada década respecto al valor conseguido al final de la época de crecimiento. Estos valores son discutidos pues se ha demostrado que el descenso del puede ralentizarse mediante el entrenamiento adecuado y reducirse a la mitad, es decir a un 5 %, teniendo en cuenta la dotación genética. El descenso del se atribuye a: pérdida de la función ventricular, pérdida de la masa muscular, pérdida de la función pulmonar.
Como se ilustra en las figuras 4 y 5, el tamaño corporal, valorado por el peso total, afecta al . Aunque el VO2 absoluto va aumentando con la edad, también lo hace el peso corporal, de manera que el relativo se estabiliza a partir de una cierta edad en los varones y desciende en las mujeres. Igualmente, como se ha indicado anteriormente la perdida de con la edad depende entre otros factores de la masa muscular, la cual va descendiendo con la edad.
La innegable diferencia en los valores de VO2 max entre varones y mujeres se atribuye a las diferencias de composición corporal y capacidad de transporte del oxígeno. El mayor porcentaje de grasa en las mujeres respecto a los varones parece explicar el menor VO2 max, ya que al expresar este parámetro en relación al peso libre de grasa o peso magro, las diferencias son prácticamente inexistentes, sobre todo en personas entrenadas. Por otra parte, la menor concentración de hemoglobina en la mujer determina una menor capacidad de transporte (véase capítulo 4). Hasta que se produce la pubertad, las diferencias entre varones y mujeres no se hacen tan ostensibles (figuras 11 y 12)
- Metodología de determinación. Como muchas variables fisiológicas el muestra una respuesta lineal con una pendiente variable (figura 1). De forma similar a la relación FC/intensidad, a partir de una determinada intensidad, el se estabiliza o la pendiente disminuye considerablemente a pesar de aumentar la carga de trabajo. Los valores alcanzados en esta fase final, denominada “plateau”, son considerados como el a partir del trabajo de Hill (Hill, Long et al. 1924). Sin embargo, dado el procedimiento de medición de éste parámetro (ver capítulo 24 “Ergoespirometría: paradigma del análisis integrado de la respuesta del organismo al ejercicio” en Fisiología humana: Aplicación a la actividad física, 2ª edición. Editorial Médica Panamericana, 2018) el puede mostrar una oscilación que en valores absolutos o relativos oscila considerablemente, como se muestra en la tabla (Howley, Bassett et al. 1995). Estos criterios han sido y son muy debatidos a lo largo de la historia de esta prueba de valoración. Lo que sucede es que hay mucho listo en la comunidad científica y pretende hacernos creer que han inventado la pólvora.
Para finalizar, unos comentarios, que considero importantes, respecto a la metodología de determinación del De los diversos criterios empleados (tabla 1) para conocer si se ha alcanzado el el más coherente es que los valores de este parámetro alcance una “meseta”, pero presenta algunos inconveniente
1º) Todos los criterios establecidos por diferentes autores para determinar los puntos de corte a la hora de obtener los criterios máximos, ¡han sido realizados con protocolos de carga creciente discontínuos! Aunque la mayor parte de los investigadores han utilizado el tapiz porque se consiguen valores más elevados, otros lo han hecho en cicloergómetro
2º) Los estudios para determinar los criterios de la “meseta del VO2 max”, ¡se han realizado mediante la determinación de la ventilación por gasómetros y de la composición de los gases con analizadores químicos! Es decir, recogiendo el aire con sacos de Douglas, midiendo el aire contenido con un gasómetro, extrayendo una muestra de gas para medirla con el método de Haldane
3º) ¡La aplicación de los puntos de corte es muy dependiente de la población estudiada, el protocolo de esfuerzo y la motivación! Estos factores, por sí solos condicionan el obtener o no la “meseta del
4º) Otros parámetros (frecuencia cardiaca máxima, cociente respiratorio y lactato) utilizados para determinar cuándo se alcanza el son menos precisos aún que la obtención de la “meseta. Así por ejemplo, Astrand cuando se alcanzaba el descenso del (leaving off) el valor medio fue de 6,7 a 10,1, mientras Issekutz consideró 7,3 mM/L. Igualmente, no se admite el valor del CR ≥ 1,15 de Issekutz. Y tampoco el de la frecuencia cardiaca máxima teórica. Estos valores dependen de los mismos factores anteriores, por lo que no se pueden aplicar de forma universal. Para conocer la frecuencia cardiaca máxima se pueden utilizar diversas ecuaciones de estimación, tales como las siguientes:
De lo anteriormente señalado, es difícil establecer criterios específicos de forma general que permitan determinar la “meseta del ”. Es coherente que el lector interesado se preguntará: ¿Cómo desde el punto de vista de la práctica puedo obtener el VO2 max?. Porque otra cuestión muy diferente es si se está desarrollando algún estudio en el que sea necesario determinar el real y no estimado. Entonces, la recomendaciones son las que se han señalado, estableciendo previamente los criterios de meseta del en conjunción con otros criterios, de los cuales es la concentración de lactato la más conveniente.
Sin embargo, la realidad es que la mayor parte de los laboratorios de fisiología emplean sistema automatizados y con protocolos de carga creciente continuos. Este hecho determina que hay que ser muy escrupuloso con: 1) sistemas de calibración de las condiciones ambientales, 2) sistemas de calibración de los aparatos de medición (neurotacógrafos y turbina) y 3) control de los tiempos de retraso de los aparatos de medición. El resultado práctico es que en la actualidad en lugar de hablar de , es corriente determinar más el denominado VO2 pico, pues dependiendo de la población, protocolo y ergómetro se puede alcanzar del 70 al 93 % del real. Por consiguiente, el VO2 pico es el valor más alto obtenido durante una prueba de esfuerzo incremental y continua.
| Tabla 1. Criterios establecidos por diferentes autores para determinar el VO2 max | |
| Criterio | Análisis crítico |
| Alcanzar o superar el 100 % de la máxima frecuencia cardiaca teórica | Las ecuaciones de predicción de la FC máx teórica en relación a la edad pueden no ajustarse a la realidad |
| Superar cierto valor del cociente respiratorio CR ≥ 1,15 (Issekutz et al, 1961 y 1962) CR ≥ 1,12 (Otros autores) CR ≥ 1,91 a 1,11 (Otros autores) | No se admite de forma universal este criterio y menos aún el CR ≥ 1,15. Se puede alcanzar la meseta del VO2 sin haber logrado un valor cercano, ni siquiera a la unidad |
| Alcanzar la estabilización del VO2 (platteau o meseta) 1) Astrand descenso (levelling off) del VO2. Protocolo incremental discontínuo en tapiz 2) Taylor et al variaciones del VO2 < 2,1 ml/Kg/min o 150 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en tapiz 3) Mitchell et al: variaciones del VO2 < 54 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en tapiz 4) Astrand: variaciones del VO2 < 80 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en cicloergómetro 5) Issekultz et al: variaciones del VO2 < 100 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en cicloergómetro 6) Cumming y Friesen: variaciones del VO2 < 50 ml/min. Protocolo incremental discontínuoen cicloergómetro | Todos los criterios han sido considerados mediante protocolos crecientes discontínuos, que son los menos habituales en la rutina de las pruebas de ergoespirometría. Por consiguiente, puede no tener sentido su aplicación. Además estos puntos de corte para establecer la meseta están influidos por: 1) población, 2) protocolo y 3) motivación individual |
| Lactato en plasma Astrand: [lactato postejercicio] = rango 6,7 a 10 ,1 mM/L valores medios (6,7-10,1) Issekutz et al: [lactato postejercicio] = 7,3 | La utilización del lactato postejercicio es cuestionable |
| Agotamiento manifestado por el sujeto o mediante escalas de percepción del esfuerzo Borg: escala | Elevado componente de subjetividad, relacionado con la experiencia del sujeto |
| Tabla 1. Criterios establecidos por diferentes autores para determinar el VO2 max | |
| Criterio | Análisis crítico |
| Alcanzar o superar el 100 % de la máxima frecuencia cardiaca teórica | Las ecuaciones de predicción de la FC máx teórica en relación a la edad pueden no ajustarse a la realidad |
| Superar cierto valor del cociente respiratorio CR ≥ 1,15 (Issekutz et al, 1961 y 1962) CR ≥ 1,12 (Otros autores) CR ≥ 1,91 a 1,11 (Otros autores) | No se admite de forma universal este criterio y menos aún el CR ≥ 1,15. Se puede alcanzar la meseta del VO2 sin haber logrado un valor cercano, ni siquiera a la unidad |
| Alcanzar la estabilización del VO2 (platteau o meseta) 1) Astrand descenso (levelling off) del VO2. Protocolo incremental discontínuo en tapiz 2) Taylor et al variaciones del VO2 < 2,1 ml/Kg/min o 150 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en tapiz 3) Mitchell et al: variaciones del VO2 < 54 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en tapiz 4) Astrand: variaciones del VO2 < 80 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en cicloergómetro 5) Issekultz et al: variaciones del VO2 < 100 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en cicloergómetro 6) Cumming y Friesen: variaciones del VO2 < 50 ml/min. Protocolo incremental discontínuoen cicloergómetro | Todos los criterios han sido considerados mediante protocolos crecientes discontínuos, que son los menos habituales en la rutina de las pruebas de ergoespirometría. Por consiguiente, puede no tener sentido su aplicación. Además estos puntos de corte para establecer la meseta están influidos por: 1) población, 2) protocolo y 3) motivación individual |
| Lactato en plasma Astrand: [lactato postejercicio] = rango 6,7 a 10 ,1 mM/L valores medios (6,7-10,1) Issekutz et al: [lactato postejercicio] = 7,3 | La utilización del lactato postejercicio es cuestionable |
| Agotamiento manifestado por el sujeto o mediante escalas de percepción del esfuerzo Borg: escala | Elevado componente de subjetividad, relacionado con la experiencia del sujeto |
Material utilizado
Calderón Montero, Francisco Javier. Fisiología humana: Aplicación a la actividad física, 2ª edición. Editorial Médica Panamericana.
Un buen libro, aunque parezca una falta de modestia, que se perderá en el olvido
Calderón, FJ,; Lorenzo, I. Fundamentos y aplicaciones de la ergoespirometría: De la fisiología a la fisiopatología. VDM Verlag. Mayo 2017
Un esfuerzo considerable el realizado, para que los golfos de la dichosa editorial no hayan cumplido sus compromisos. Pero me esta bien empleado por ser un “tonto del higo”
franciscojaviercalderon 