2. Introducción al Metabolismo.

Energía para el Fútbol.

Los jugadores solo tienen una cantidad limitada de energía disponible (ATP), que se consume rápidamente durante la actividad futbolística. Por lo tanto, para proporcionar continuamente la energía necesaria durante un partido de fútbol, se debe regenerar el ATP continuamente. El jugador logra esto mediante una combinación de tres sistemas energéticos principales: 1º la descomposición de fosfocreatina, 2º la glucólisis y 3º el metabolismo aeróbico. La descomposición de fosfocreatina y la glucólisis pueden ocurrir sin el uso de oxígeno y, por lo tanto, se las llama sistemas energéticos “anaeróbicos”. Por el contrario, la formación de ATP usando oxígeno (fosforilación oxidativa) se conoce como un sistema energético “aeróbico”.

Establecer una comprensión básica de los sistemas que proporcionan energía para las actividades del fútbol brindará las bases sobre las que se construyen los conceptos de nutrición básicos y más avanzados. En esta unidad, los sistemas energéticos principales asociados con las actividades futbolísticas analizados en el tema 1 se categorizarán de la siguiente manera: (1) sprints usando el sistema de ATP-fosfocreatina (ATP-PCr); (2) carreras de alta velocidad dependientes de la glucólisis; y (3) actividades de intensidad baja a moderada dependientes del metabolismo aeróbico. Para evitar malentendidos sobre la función de los sistemas energéticos “aeróbicos” y “anaeróbicos”, es importante reconocer que funcionan de manera conjunta, no aislada. Por ejemplo, durante un sprint, la alta tasa de producción energética está proporcionada por los sistemas energéticos anaeróbicos, mientras que, simultáneamente, las funciones fisiológicas del corazón y otros órganos están respaldadas por la energía derivada del metabolismo aeróbico permanente.

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1. ATP: La moneda energética para el fútbol.

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El proceso de contracción muscular, un requisito previo para el desempeño en el fútbol, depende finalmente de la degradación de una molécula orgánica, el ATP. La descomposición de ATP libera energía. Se elimina un grupo de fosfatos, se libera energía y se produce adenosín difosfato (ADP). La descomposición de ATP produce una gran cantidad de energía, pero las reservas de ATP en los tejidos musculares son limitadas. Debido a estas bajas concentraciones, el ATP solo puede proporcionar energía para realizar un esfuerzo intenso durante aproximadamente 2 segundos antes de agotarse. Por este motivo, la habilidad de los jugadores para mantener toda la energía necesaria para las actividades demandantes del fútbol depende de la capacidad de su musculatura esquelética para reponer el ATP rápidamente. El proceso de resíntesis del ATP depende de la reformación del ATP a partir del adenosín difosfato (ADP) y un grupo de fosfatos (Figura 1).

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Las reservas de ATP pueden actuar de manera independiente como una fuente de energía inmediata. El proceso de resíntesis de ATP es posible gracias a que los jugadores tienen reservas energéticas que respaldan el proceso de formación de ADP en ATP. Se debe proporcionar energía a los jugadores a través de los alimentos que comen. Después de ser consumido, el alimento se utiliza o almacena en el cuerpo para estar disponible para liberar su energía cuando el ATP se forma a partir del ADP. Específicamente, estas reservas energéticas incluyen creatina (Cr) (que se almacena como fosfocreatina [PCr]), glucosa (que se almacena como glucógeno) y lípidos (que se almacenan como triglicéridos [TG]).

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2. Sistema Metabólicos.

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Las principales vías metabólicas que usan reservas energéticas para impulsar la resíntesis de ATP son las siguientes: (1) el sistema energético ATP-PCr (fosfágeno), (2) el sistema glucolítico (para el metabolismo de glucosa y glucógeno) y (3) el sistema aeróbico (para el metabolismo de glucosa, glucógeno, grasa y proteínas). Cada sistema energético requiere distintas enzimas y pasos en los procesos metabólicos, lo que influye en la tasa de resíntesis de ATP.

Como la fosfocreatina, el glucógeno y los triglicéridos tienen estructuras diferentes, su tasa de degradación es diferente, y esto influye en las tasas de resíntesis de ATP. Esta es una característica muy importante de las reservas energéticas, ya que la tasa de resíntesis de ATP determina la tasa de producción de fuerza que se puede mantener en la musculatura esquelética del jugador (Figura 2). Cuanto más rápida es la tasa de resíntesis de ATP, más alta es la producción de fuerza por unidad de tiempo. La relación entre la fuerza producida por el músculo y el tiempo necesario para producirla se llama curva de fuerza-tiempo.

En el fútbol, es importante generar una producción de fuerza apropiada en relación con la potencia de los pases, la precisión de los tiros y una respuesta adecuada a los eventos constantes del partido. La descomposición del ATP a tasas altas genera un fallo en la función celular y fatiga muscular. Para esto, los jugadores de fútbol tienen dos objetivos principales desde un punto de vista energético: 1º usar el ATP rápidamente y 2º regenerar el ATP rápidamente. Los jugadores pueden lograr esto mediante el metabolismo de depósitos de energía disponibles (fuentes de combustible) para mantener el desempeño. Un resultado deseable de las estrategias de nutrición adecuadas es asegurar que el jugador tenga depósitos de energía disponibles para resintetizar ATP a las tasas requeridas para el mantener el desempeño futbolístico.

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3. Sprint.

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Todas aquellas actividades que requieren que el jugador genere fuerza rápidamente durante el fútbol, tales como los sprints, saltar o patear, dependen del sistema de ATP-PCr. El sistema de ATP-PCr es el sistema más rápido y simple para regenerar ATP, ya que solo requiere de un solo paso enzimático.

En las etapas iniciales de un sprint en el fútbol, la energía será proporcionada instantáneamente por el sistema de ATP-PCr sin el uso de oxígeno. Como se mencionó anteriormente, el ATP puede actuar de manera independiente como una fuente de energía inmediata. Este es el aporte de ATP del sistema de ATP-PCr. La división del fosfato de alta energía del ATP presente en la célula proporciona energía inmediata en las etapas iniciales de la contracción muscular. La sección de fosfocreatina del sistema de ATP-PCr divide el fosfato de alta energía de la fosfocreatina y lo dona al ADP, para luego volver a formar el ATP.

Durante los primeros segundos de una contracción muscular de alta intensidad, se resintetiza el ATP a tasas muy elevadas mediante la descomposición de fosfocreatina. Esto es consecuencia de dos factores importantes: (1) la fosfocreatina se almacena en el citosol de la célula, muy cerca de los sitios de utilización de energía; y (2) el proceso de descomposición de fosfocreatina requiere solo un paso enzimático. Por lo tanto, esta manera de proporcionar energía al músculo es simple y rápida. La descomposición de fosfocreatina es catalizada por la enzima creatina quinasa (CK), que se activa por una acumulación de ADP en la célula muscular. El sistema ATP-PCr es capaz de regenerar ATP a una tasa doble de la de resíntesis de ATP a partir de la glucólisis. Por lo tanto, el ATP-PCr es el sistema predominante de la resíntesis de ATP durante los primeros 5 segundos de las contracciones musculares máximas (Figura 3).

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Una limitación del sistema energético de fosfocreatina es que, al igual que el ATP, la reserva intramuscular de fosfocreatina es pequeña, lo que limita la cantidad de energía que se puede producir a partir de la descomposición de fosfocreatina. Los niveles de fosfocreatina en reposo pueden agotarse completamente al final del ejercicio de agotamiento de alta intensidad. La tasa de descomposición de fosfocreatina aumenta aproximadamente un 28 % después de tan solo 1,3 segundos de la contracción muscular y un 45 % después de 2,6 segundos (Figura 5). Del mismo modo, aproximadamente el 70 % de la producción de ATP es suministrada por la degradación de fosfocreatina durante los primeros 3 segundos a medida que un jugador realiza sprints para alcanzar una pelota. Se ha informado que la degradación de fosfocreatina sigue una respuesta bifásica, con una fase rápida que dura aproximadamente 10 segundos (durante la cual el 70 % de la fosfocreatina se degrada) y una fase lenta que dura aproximadamente 20 segundos (en donde el 30 % restante se degrada). Se ha informado que las fibras de contracción rápida contienen de un 15 a un 20 % más de fosfocreatina en comparación con las fibras de contracción lenta.

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Las mediciones de fosfocreatina tomadas de biopsias musculares obtenidas después de períodos de ejercicio intenso durante un partido de fútbol han mostrado valores de alrededor del 75 % del nivel en reposo. Sin embargo, es probable que esta cifra sea significativamente menor durante el partido, ya que estos valores se obtuvieron de biopsias tomadas de 15 a 30 segundos después de actvidades del pando, durante las cuales con certeza se habría producido una resíntesis considerable de fosfocreatina. Utilizando los valores calculados para la síntesis de fosfocreatina, se puede esperar que los niveles de fosfocreatina sean menores que el 30 % de las concentraciones en reposo durante las partes de un partido, cuando se realizan una cantidad de episodios intensos con solo períodos de recuperación cortos entre ellos.

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Se observa que las actividades de alta intensidad producen H+, cuya acumulación aumenta la acidez dentro de la célula y se ha relacionado con la fatiga. Russell y Kingsley (2012) demostraron que el pH de la sangre y la capacidad de amortiguación se reducen a lo largo de un partido de fútbol, y dichas alteraciones son incluso más pronunciadas durante el período de tiempo adicional. Con esto en mente, el sistema energético de ATP-PCr tiene un beneficio adicional para el desempeño futbolístico de alta intensidad, ya que tiene la capacidad de amortiguar la acumulación de iones de hidrógeno (H+). La reacción de la descomposición de fosfocreatina involucra la absorción de H+ (Figura 3). Bishop, Edge y cols. (2004) sugirieron que la capacidad para amortiguar H+ es un atributo importante para mantener el desempeño durante sprints breves y repetidos. Además, la capacidad de amortiguación del músculo (junto con la aptitud aeróbica) es un fuerte indicador del desempeño. Y lo más importante, a pesar del hecho de que el pH muscular no se ha considerado una causa directa de fatiga, durante el ejercicio breve de alta intensidad, se ha demostrado que un pH muscular bajo reduce la contractilidad e inhibe la actividad glucolítica. Para esto, es probable que la capacidad de amortiguación del músculo tenga implicaciones en la producción de energía y el desempeño futbolístico asociado.  Por ejemplo, se  ha  demostrado  que  los  jugadores profesionales tienen una capacidad de amortiguación de H+ mayor en comparación con los jugadores aficionados. Esto probablemente es una consecuencia de las adaptaciones fisiológicas acumuladas del partido/entrenamiento y posiblemente de las mejores estrategias nutricionales empleadas por los equipos profesionales en comparación con los aficionados.

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La resíntesis de fosfocreatina ocurre gracias al aporte de energía producido por el metabolismo aeróbico permanente. Aproximadamente un 50 % de las reservas de fosfocreatina se recuperan dentro de los 30 segundos de recuperación y se restituyen por completo a los 2 a 4 minutos de recuperación (Figura 6a). La recuperación activa parece acelerar la recuperación de reservas de fosfocreatina más que la inactividad completa. Durante un partido de fútbol, los jugadores generalmente logran esto realizando carreras de baja intensidad para recuperar sus posiciones tácticas después de un esfuerzo de alta intensidad o un sprint. Sin embargo, esto no siempre es posible debido al “flujo” del juego. El tiempo de recuperación insuficiente perjudicará la habilidad para generar energía a través de la vía energética de fosfocreatina y el desempeño en la carrera de alta intensidad repetida del jugador (Figura 6b).

Y lo más importante, se alcanzarán mayores tasas de resíntesis de fosfocreatina en los jugadores con mejores capacidades aeróbicas (VO2 máximo). Una mayor densidad mitocondrial, especialmente en las fibras rápidas de tipo 2a, también acelerará la resíntesis de fosfocreatina. En términos prácticos, la capacidad del jugador para recuperarse rápidamente de un esfuerzo intenso ofrece una ventaja de desempeño clara, ya que está listo para “volver a realizar un sprint” antes que un jugador rival. El desempeño en los sprints repetidos de alta intensidad también puede mejorarse con suplementación con monohidrato de creatina para aumentar la reserva de energía muscular de fosfocreatina.

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4. Carrera de alta Velocidad.

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Dada la reserva relativamente limitada de fosfocreatina, otros sistemas deben ayudar a mantener un suministro de energía para las actividades intensas durante un partido. Para la carrera de alta velocidad (aproximadamente 15 a 18 km/h) de entre 6 segundos y 2 minutos, el ATP se generará principalmente a partir de la glucólisis. Es importante notar que los sistemas energéticos no funcionan exclusivamente sino en un continuo. El aporte relativo del sistema energético cambiará según la intensidad y la duración del ejercicio (Figura 7).

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La glucólisis implica la descomposición de carbohidratos derivados, ya sea de la glucosa o el glucógeno (la forma de almacenamiento de glucosa). Una secuencia rápida de reacciones descompone las moléculas de glucosa en dos moléculas de piruvato o dos moléculas de lactato, con una ganancia neta de dos ATP y la formación de dos moléculas de NADH a partir de NAD+. Este proceso ocurre dentro de la fibra muscular y continúa rápidamente sin el uso de oxígeno (sistema energético anaeróbico). Si la oxidación de piruvato continúa hacia el ciclo ácido tricarboxílico (TCA) para formar dióxido de carbono y agua (véase metabolismo aeróbico a continuación), la producción neta de ATP es mucho mayor (38 ATP por molécula de glucosa).

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Si bien la producción de energía de la glucólisis es pequeña, la reserva de carbohidratos fácilmente disponible (glucógeno, glucosa) y la tasa rápida de glucólisis son esenciales para el ejercicio intenso repetido realizado durante un partido de fútbol. Para que se realice la reacción de la glucólisis, el NADH formado por la reacción glucolítica debe volver a convertirse en NAD+ a una tasa similar. Para lograrlo, el producto final de la glucólisis, el piruvato, tiene dos destinos posibles:

1. El piruvato ingresa en la mitocondria. El piruvato se convierte en acetil-CoA, que ingresa en el ciclo de ácido tricarboxílico. El ciclo del ácido tricarboxílico (también conocido como el ciclo de Krebs) completa  la  oxidación  (eliminación  de  hidrógeno)  de carbohidratos, grasas y proteínas utilizando transportadores de energía (NAD, FAD). El dióxido de carbono también se produce en esta etapa. La eliminación de los hidrógenos es importante, ya que contienen la energía potencial en las moléculas de los alimentos. Es esta energía la que puede pasar a las etapas finales del metabolismo aeróbico, la cadena de transporte de electrones. El transporte de electrones ocurre en la mitocondria y potencia la regeneración de ATP a partir de ADP. La ganancia neta es 38 moléculas de ATP por mol de glucosa. Este proceso se denomina glucólisis aeróbica, ya que requiere oxígeno. El oxígeno se utiliza en la última etapa de la cadena de transporte de electrones para producir agua.                                                                                                                                                                                                                                                                                    

2. El piruvato puede convertirse en lactato. Este proceso generalmente se denomina glucólisis anaeróbica, ya que no requiere oxígeno. Si la intensidad del ejercicio permanece alta y la demanda de energía es importante, la tasa de producción de piruvato excederá lo que puede usar la mitocondria y el lactato se acumulará dentro del músculo.

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En reposo, las concentraciones de lactato en sangre pueden variar de 0,5 a 1,0 mmol/L,  según  la actividad previa.  Se han observado concentraciones de lactato promedio de 2 a 10 mmol/L durante partidos de fútbol, con jugadores individuales que alcanzan los 12 mmoI/L. Estos hallazgos indican que la tasa de glucólisis en el músculo es alta durante un partido. Sin embargo, el lactato muscular (un marcador directo de la producción de lactato) solo se ha medido en un estudio específico del fútbol. Durante un partido amistoso entre dos equipos no profesionales, el lactato muscular aumentó cuatro veces (hasta aproximadamente 15 mmol/kg de peso en seco) en comparación con los valores en reposo después de períodos intensos en ambas mitades, donde el valor más alto fue de 35 mmol/kg de peso en seco. Dichos valores son menos de un tercio de las concentraciones observadas durante el ejercicio de agotamiento intermitente a corto plazo no específico del fútbol.

Un hallazgo importante fue que el lactato muscular no estaba correlacionado con el lactato de la sangre (Figura X). También se ha observado una relación dispersa, con un coeficiente de correlación bajo, entre el lactato muscular y el lactato de la sangre cuando los jugadores realizaron ejercicio intenso repetido (prueba Yo-Yo de recuperación intermitente). Esto contrasta con el ejercicio continuo, en donde se observa una correlación positiva fuerte entre las concentraciones de lactato en sangre y las concentraciones de lactato muscular (Figura X). Estas diferencias entre el ejercicio intermitente y el continuo se deben probablemente a distintas tasas de renovación de lactato muscular y en sangre durante los dos tipos de ejercicio, con tasas de eliminación de lactato significativamente mayores en el músculo que en la sangre. Esto significa que durante el ejercicio futbolístico intermitente, el nivel de lactato en sangre puede ser alto, incluso si la concentración de lactato en el músculo es relativamente baja.

La relación entre el lactato muscular y en sangre también estará fuertemente influenciada por las actividades realizadas inmediatamente antes del muestreo. De este modo, es posible que las concentraciones altas de lactato en sangre generalmente observadas en el fútbol no representen una producción alta de lactato en una sola acción durante el partido, sino que reflejen la respuesta a una cantidad de actividades de alta intensidad acumuladas. Es importante considerar esto al interpretar las concentraciones de lactato en sangre como una medida de producción de lactato muscular.

Durante un partido, el sistema energético glucolítico es extremadamente importante, ya que proporciona energía a tasas muy elevadas. Como un ejemplo de cuán importante es la glucólisis para respaldar la carrera de alta intensidad, incluso en un sprint de 6 segundos, el glucógeno aportará aproximadamente un 50 % de la renovación de ATP dentro del músculo. Con base en numerosos estudios que utilizan el ejercicio de máxima intensidad a corto plazo realizado en laboratorio, el hallazgo de concentraciones de lactato en sangre altas y delactato muscular moderadas durante los partidos, y el hecho de que los reservorios glucogénicos se agotan significativamente durante un partido, se puede concluir que la glucólisis es un sistema energético importante para el desempeño futbolístico.

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