EL LABORATORIO CLINICO EN EL SEGUIMIENTO Y CONTROL DEL EJERCICIO Y ACTIVIDAD FÍSICA

Jorge Iván Palacio Uribe

Médico y Cirujano

Especialista en Medicina de la Actividad Física y el Deporte

Valoración del metabolismo durante el ejercicio: rendimiento deportivo.

UMBRAL ANAEROBICO Y LACTATO.

Integridad muscular y lesión del miocito asociada al ejercicio.

Complicaciones derivadas de la lesión muscular: rabdomiolisis, iones, riñón.

Funciones endocrinas del músculo.

Optimización del rendimiento deportivo a través del doping. Desde 1928 se tenían prohibidas sustancias como la cafeína y el alcohol en el ejercicio. Controles anti-dopaje iniciaron en la década de los 70.

INTRODUCCIÓN: UTILIDAD DEL LABORATORIO EN EL EJERCICIO Y LA

ACTIVIDAD FÍSICA

METABOLISMO MUSCULAR

Valores en reposo 0.7 a 1 Mmol/Lt.

Ejercicio extremo: ácido pirúvico producido por la glicolisis supera capacidad del ciclo de krebs.

Demanda metabólica aumenta respecto al aporte de oxígeno.

Se activa lactato deshidrogenasa, se acumula ácido láctico, se genera NADH.

Aumento de hidrogeniones es sensado en quimiorreceptores carotídeos, que en repuesta aumentan drive respiratorio para generar alcalosis respiratoria compensatoria.

Umbral 4 Mmol/Lt.

Muestra capilar: debe ser sangre arterial (Finalgon®). Muestras venosas pueden causar errores.

LACTATO

Exercise lactate levels: simulation and reality of aerobic and anaerobic metabolism. Eur J Appl Physiol (2001) 86: 3-5.

BIOMARCADORES EN DAÑO MUSCULAR

ENTRENAMIENTO INTENSO Y

PROLONGADO PUEDE PRODUCIR DAÑO DEL TEJIDO

MUSCULAR.

LESIÓN DE LA MEMBRANA DE LAS

CÉLULAS MUSCULARES,

RABDOMIOLISIS, SALIDA DE

COMPONENTES INTRACELULARES DEL MÚSCULO AL LÍQUIDO

EXTRACELULAR

FACTORES:

• MECÁNICOS

• METABÓLICOS

• DIRECTOS

• INDIRECTOS

APOPTOSIS INDUCIDA

POR ESTRÉS OXIDATIVO.

DAÑO MUSCULAR

Ojo: Mayor riesgo de rabdomiolisis con el uso de

esteroides anabólicos/androgénicos.

Braseth NR, Allison EJ Jr, Gough JE. Exertional rhabdomyo- lysis in a body builder abusing anabolic androgenic steroids. Eur J Emerg Med 2001;8:155–7. Daniels JM, van Westerloo DJ, de Hon OM, Frissen PH. Rhab- domyolysis in a bodybuilder using steroids. Ned Tijdschr Geneeskd 2006;150:1077–80.

MECANISMOS DE DAÑO DIRECTO

Proceso de reparación: fusión de vesículas con la membrana lesionada por medio de exocitosis.

Daño de la membrana.

Pérdida de componentes citoplasmáticos (indicadores de necrosis y daño en lesiones agudas y crónicas).

Influjo de iones extracelulares.

Degeneración sarcomérica por fragmentación de la línea Z.

Calpaína: proteína que activa la vía proteosoma ubiquitina dependiente de ATP.

Creatina kinasa

Lactato deshidrogenasa.

Aldolasa.

Mioglobina.

Troponina.

AST.

Anhidrasa carbónica 3.

COMPONENTES CITOPLASMÁTICOS: MARCADORES DE DAÑO CELULAR

MEDICIÓN SÉRICA

Buffer entre ADP y ATP.

Cataliza reacción enzimática reversible de intercambio de enlaces de fosfato de alta energía entre fosfocreatina y ADP durante la contracción muscular.

Isoenzimas:

3 citoplasmáticas: CK-MB (corazón), CK-BB (cerebral), CK-MM (músculo estriado, alto consumo energético, se une a la línea M miofibrilar del sarcómero).

2 mitocondriales: sarcomérica y no sarcomérica (miopatías mitocondriales).

MACRO CK: polimerización con Igs. Tipo 1: autoinm, tipo 2: malignidades.

Creatina kinasa

Valores de CK basales (300-500 U/lt) son mayores en el deportista. Se elevan con el tiempo y no con la intensidad del entrenamiento.

Respondedores altos: mayores niveles de CK al parecer por menor capacidad en la utilización de ácidos grasos libres como fuente de energía.

Sin embargo la liberación aguda durante el ejercicio es mayor en pacientes desacondicionados que entrenados.

Enzima conversión bidireccional piruvato-lactato y NAD-NADH respectivamente.

Cinco isoenzimas.

Diferente número de monómeros M y H: a mayor número de monómeros M y menor número de monómeros H, mayor eficiencia en metabolismo anaerobio.

Su elevación en sangre después del ejercicio depende tanto de la intensidad como del tiempo del ejercicio.

LACTATO DESHIDROGENASA

Enzima glucolítica que participa en la conversión de fructosa 1-6 bifosfato en gliceraldehido3 fosfato y dihidroxiacetona fosfato.

Citoplasmática y a nivel nuclear.

3 isoenzimas: A (muscular), B (hepática), C (sistema

nervioso).

Unión reversible a filamentos musculares que regula la contracción celular

ALDOLASA

Transaminasa: Aspartato + alfacetoglutarato: oxalato + glutamato.

Reacción entre mitocondria y citosol, energía a las células.

Musculo esquelético y cardíaco, hígado, eritrocitos.

Elevación sérica después del ejercicio se correlaciona con magnitud y duración del mismo.

En deportistas de alto rendimiento puede elevarse marcadamente con otros marcadores hepáticos por doping, esteroides.

AST

Transporte y almacenamiento de oxígeno en el miocito.

En ejercicio aumenta de manera temprana y se correlaciona con actividad de neutrófilos y con inflamación leve.

Liberación masiva por rabdomiolisis: Peroxidación membranas mitocondriales por liberación de hierro del grupo heme de la mioglobina. Alteración de óxido nítrico a nivel microvascular y tisular. Precipitación renal e injuria.

MIOGLOBINA

Regulan la contracción muscular, sensibilidad al calcio citosólico de interacciones actina miosina. C, I, T.

TROPONINA

Presente en músculo esquelético pero no en miocardio.

Mayor sensibilidad que CK y aldolasa.

Cambios son precoces respecto a los demás marcadores.

ANHIDRASA CARBÓNICA 3

Nueve subtipos.

H: se encuentra en corazón (en menor cantidad en músculo esquelético). También en riñón y cerebro.

L: hígado, riñón.

I: intestinal.

B: cerebral.

Se extrapolará su uso de trauma cardíaco donde su elevación es mucho más sensible y temprana que la de la mioglobina.

FABP Fatty acid-binding proteins

MECANISMOS DE DAÑO INDIRECTO

Estado hipermetabólico, reducción ATP y alteración

actividad bomba Na/K ATPasa.

Calcio intracelular activa canales de potasio de la membrana y proteasas.

Hipocalemia secundaria a diaforesis puede limitar

vasodilatación y producir isquemia muscular por disminución de flujo.

Condiciones anaerobias: mayor permeabilidad de membrana y tránsito burbujas (“blebs”) con

sustancias hacia el exterior. Si no mejora oxigenación: necrosis.

Estrés oxidativo: supera capacidad antioxidante, lesión de proteínas de citoesqueleto (desmina y distrofina).

Peroxidación lipídica y apoptosis.

MARCADORES DE DAÑO CELULAR: LESIÓN OXIDATIVA

Glutatión.

Glutamina sintetasa.

Superoxido dismutasa.

Catalasa.

Malondialdehido.

Ácido ascórbico.

Ubiquinona.

Cisteina.

Entre otros.

COMPLICACIONES DERIVADAS DE LA LESIÓN MUSCULAR

Durante el ejercicio se aumenta el flujo sanguíneo al músculo, disminuyen el flujo esplácnico y renal. Redistribución.

Flujo renal se disminuye como compensación hasta 25% de su valor en reposo. Disminución directamente proporcional a la carga y la duración del ejercicio.

Mecanismos que compensan alteración hemodinámica renal para mantener tasa de filtración glomerular: simpático, angiotensina II y vasopresina.

Compromiso renal durante el ejercicio

Variation of serum and urinary neutrophil gelatinase associated lipcalin (NGAL) after strenuosus physical exercise. Lippi G, Sanchi-Gomar F. Clin Chem Lab

Med 2012;50(9): 1585 – 1589.

MARCADORES CLÁSICOS:

Creatinina y BUN. Tardíos.

Estado ácido base, electrolitos.

Citoquímico de orina.

OTRO EXTREMO:

Hiponatremia dilusional por sobrehidratación.

Daño renal y complicaciones metabólicas

Variation of serum and urinary neutrophil gelatinase associated lipcalin (NGAL) after strenuosus

physical exercise. Lippi G, Sanchi-Gomar F. Clin Chem Lab Med 2012;50(9): 1585 – 1589.

Nuevos marcadores tempranos de daño renal: NAGL

(lipocaína asociada a la gelatinasa del neutrófilo)

Proteína de 25 Kda producida en el túbulo renal.

También aumenta su expresión en: ca pancreático y rectal, diabetes, arteriosclerosis, IAM.

Variaciones séricas de NGAL fueron encontradas después de cargas altas de ejercicio.

Predictor de falla renal. Utilidad en rabdomiolisis.

También asociado con complicaciones gastrointestinales en corredores

de maratones (deshidratación).

Medición de: Creatinina sérica y en orina NGAL sérico y en orina TFG Objetivo: evaluar las variaciones agudas en el NGAL y la creatinina después de

cargas altas de ejercicio. Métodos: 16 atletas bien entrenados (3 a 10 años previos, 240 minutos a la semana). Caucásicos, sexo masculino. Edad promedio 42 años. VO2 máx 65+/-2 ml/kg/min Excluidos pacientes con falla renal, que tomaran cualquier tipo de medicamento o nicotina.

Intervención: correr 60 km.

Muestras tomadas en un periodo de 8 horas así:

20 minutos antes de iniciar el calentamiento

10 minutos despues de terminado el ejercicio

Por primera vez se demostró que con ejercicio de alta intensidad se aumenta el NGAL en orina.

La variación aguda de la creatinina sérica y del NGAL en orina dan fe que la insuficiencia renal aguda se puede presenta con ejercicios de larga distancia.

NGAL urinario presentó un comportamiento independiente de la variación de la creatinina.

CONCLUSIONES

OTROS MARCADORES DE DAÑO RENAL TEMPRANOS

Cistatina C.

IL18.

Péptido quimitáctico del monocito.

NETRIN-1.

Menos validadas que NGAL.

FUNCIONES ENDOCRINAS DEL MÚSCULO Y MODULACIÓN DE LA

INFLAMACIÓN

CARDIOVASCULARES.

Perfil lipídico.

Resistencia a la insulina, control metabólico.

MINERALIZACIÓN ÓSEA.

Fortalecimiento sistema nervioso autónomo.

Efectos clásicos del ejercicio

Proteína muscular, citoquina?. MIOQUINA.

Hormona: cuando es liberada del músculo y entra al torrente sanguíneo estimula procesos como:

Oxidación de grasa.

>> Oscurecimiento de la grasa subcutánea blanca.

Captación de glucosa celular.

Activación de la termogénesis por mayor desacoplamiento de la proteína 1 (UCP1).

IRISINA

Plasma irisin levels progressively increase in response to increasing exercise

workloads in young healthy, active subjects. Daskalopoulou S, Cooke A.European

Journal of Endocrinology. 2014; 171 (3): 343 - 352

Niveles séricos de Irisina en humanos se relación de manera

directa con la carga y del tiempo de ejercicio realizados.

European Journal of Endocrinology. 2014;171 (3): 343 - 352

Estudio piloto: 4 sujetos saludables, (22+/- 1.7) años. Ejercicio hasta generar VO2 máx. Se tomaron muestras de sangre seriadas para valorar cambios en la IRISINA pre y post entrenamiento (24H). Estudio principal: 35 hombres y mujeres saludables, no fumadores (N = 20/15). (23.0 +/- 3.3) años 3 protocolos: aleatorizados > o = 48 horas. Vo2 max (bruce) 70% vo2 max/10 min (banda) Cargas absoluta de trabajo (75w/10 minutos) (cicloergometro) Muestras sanguíneas pre ejercicio y 3 minutos post ejercicio

RESULTADOS

El ejercicio aumenta significativamente los niveles de irisina circulante.

Grandes incrementos de los niveles de irisina se asocian a ejercicio máximo hasta la fatiga. Relación directamente proporcional.

La irisina aumenta el gasto energético y el consumo de grasa como fuente energética, lo cual lleva a pensar en esta como futura hormona en el manejo de la obesidad y la diabetes.

Se necesitan más estudios para comprender mejor la regulación metabólica de la irisina.

CONCLUSIÓN

Papini et al. Actividad física para la comunidad en programa de un año de actividad física.

Franca disminución de marcadores inflamatorios.

Potencial efecto salud pública.

Impacto en enfermedades crónicas y/o inflamatorias.

Ejercicio como modulador de la inflamación…

The effect of a community – Based, primary health care exercise program on inflammatory biomarkers and

hormone levels.

Physical Therapy and Rehabilitation Training Research. Koc B, Sarman H, Boyraz I. December 2014

Obesidad: estado inflamatorio crónico.

Leptina, TNF alfa, PCR.

Plan de entrenamiento aeróbico en sujetos obesos disminuyeron en el seguimiento en el tiempo los marcadores proinflamatorios.

Ejercicio como modulador de la inflamación en el paciente obeso…

GRACIAS