Efectos del entrenamiento de la musculatura inspiratoria en la función pulmonar, oxigenación muscular y rendimiento en sujetos físicamente activos

Resumen

Introducción En la actualidad el desarrollo tecnológico ha permitido un análisis más profundo del metabolismo muscular y de las adaptaciones inducidas por el entrenamiento físico. En este contexto, el desarrollo de la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) se posiciona como una estrategia no invasiva y de fácil aplicación que permite analizar la oxigenación muscular con un costo relativamente bajo. En los últimos años, NIRS se ha utilizado tanto en entornos clínicos como deportivos para el análisis del metabolismo muscular, sus aplicaciones son diversas, así como sus protocolos de valoración. Con el avance científico, diversos métodos complementarios al entrenamiento tradicional se están utilizando para mejorar el rendimiento deportivo y la salud. Uno de los métodos que ha tomado fuerza en los últimos años es el entrenamiento muscular inspiratorio (EMI), que es una herramienta que permite aplicar cargas de entrenamiento en la musculatura respiratoria generando mejoras en la fuerza y resistencia de esos músculos. EMI se visualiza como una estrategia con un costo relativamente accesible y de fácil aplicación. Si bien se conocen los efectos de EMI en la salud y mejora del rendimiento físico, existe escasa evidencia de sus efectos en la oxigenación muscular en reposo y como ésta se relaciona con el rendimiento físico. NIRS se ha utilizado para identificar los efectos del ejercicio físico, para realizar evaluaciones durante el ejercicio físico incremental y analizar la cinética de la oxigenación muscular, así como también durante oclusiones arteriales para determinar el consumo de oxígeno (VO2) muscular (mVO2) en reposo, entre otras. Si bien existe evidencia sobre los efectos del ejercicio en la oxigenación muscular, hay escasa evidencia sobre los efectos del EMI en la mVO2, analizada con una prueba de oclusión vascular. Por ello, la valoración de la oclusión vascular en reposo permite un análisis del metabolismo muscular sin la realización de ejercicio físico, con un bajo riesgo y que permite su aplicación en deportistas como en personas con condiciones clínicas específicas. En este sentido, la presente tesis entrega tres avances esenciales: a) una nueva herramienta evaluativa de análisis y monitorización para el uso por parte de los profesionales de las ciencias de la actividad física y el deporte; b) valores de referencia de la oxigenación muscular en reposo en sujetos sanos activos físicamente; y, c) el análisis de la oxigenación muscular, analizada con NIRS, que ha permitido relacionar el rendimiento físico con la función pulmonar y la respuesta vascular períferica en reposo. Objetivos La presente tesis doctoral tuvo como objetivo general identificar los efectos del entrenamiento muscular inspiratorio en la función pulmonar, fuerza inspiratoria máxima, oxigenación muscular y rendimiento físico, en hombres sanos activos. Para lograr su alcance se desarrollaron los siguientes objetivos específicos: 1) evaluar la función pulmonar, fuerza inspiratoria máxima, oxigenación muscular y rendimiento físico; 2) relacionar la función pulmonar, fuerza inspiratoria máxima, oxigenación muscular y rendimiento físico; 3) analizar los efectos del entrenamiento muscular inspiratorio en la aptitud cardiorrespiratoria y rendimiento físico; y, 4) estudiar los efectos del programa de entrenamiento muscular inspiratorio en la función pulmonar, fuerza inspiratoria máxima y oxigenación muscular. Métodos Para dar cumplimiento al desarrollo de la tesis se desarrollaron tres estudios. En primer lugar, se realizó una revisión sistemática que tuvo como objetivo destacar el uso de la oxigenación muscular, en ensayos clínicos con intervenciones de ejercicio físico, presentando las características tecnológicas relacionadas con los equipos utilizados en estos estudios. Luego se desarrolló un primer estudio experimental que tuvo como objetivo identificar los efectos del entrenamiento muscular inspiratorio en la función pulmonar, fuerza inspiratoria máxima y rendimiento físico en pruebas de natación, en hombres sanos activos. Finalmente, se realizó un segundo estudio experimental que tuvo como objetivo determinar los efectos del entrenamiento muscular inspiratorio en los cambios vasculares y metabólicos musculares, así como su relación con los cambios en la aptitud cardiorrespiratoria, en ejercicio de carrera en hombres sanos activos. En los estudios experimentales participaron jóvenes y adultos sanos, activos físicamente. En ambos estudios, los participantes fueron divididos de manera aleatoria en un grupo de entrenamiento muscular inspiratorio y otro grupo de entrenamiento muscular inspiratorio placebo, para medir la función pulmonar, la fuerza dinámica inspiratoria máxima y el rendimiento físico Además, en el segundo estudio experimental se analizó la oxigenación muscular en reposo durante una prueba de oclusión vascular (POV) con un dispositivo NIRS Artinis Portamon® que fue ubicado en el m. vasto lateral del m. cuádriceps. Resultados La revisión sistemática demostró que NIRS es una herramienta tecnológica que permite analizar la oxigenación muscular en ensayos clínicos con intervenciones de ejercicio físico, lo que fundamenta su uso en la presente tesis doctoral y en futuras investigaciones. En el primer estudio experimental, se encontró una correlación entre la fuerza inspiratoria dinámica y el rendimiento de natación, en pruebas de 50 y 100 metros estilo libre (R = -0,72; p = 0,003 y R = -0,65; p = 0,008). También se observó correlación entre el flujo inspiratorio máximo y el rendimiento, en las mismas pruebas de natación (r = -0,70; p = 0,003 y r = -0,60; p = 0,010); en este mismo estudio se apreció un efecto positivo del entrenamiento muscular inspiratorio en el rendimiento de natación, donde sólo los participantes del grupo EMI redujeron los tiempos de natación en 50 m (p = 0,0001), 100 m (p = 0,0001) y 200 m (p = 0,0001). En lo que respecta a la función pulmonar y fuerza inspiratoria máxima, se encontró sólo en el grupo EMI un aumento del S-Index (p = 0,0003), el flujo inspiratorio (p = 0,000), el VEF1 (p = 0,007), la FVC (p = 0,000), el PEF p = 0,010), el FEF25-75% (p = 0,030) y la MVV (p = 0,000). En el segundo estudio experimental se encontró una correlación positiva moderada entre el ΔS-Index (r = 0,619; p = 0,009) y el MIF (r = 0,583; p = 0,014) y el ΔVO2MÁX, también existió una correlación positiva moderada entre el ΔTSIMB con el AUC de ΔHHb (r = 0,516; p = 0,031) y con el tiempo de carrera de Δ1,5 millas (r = 0,669; p = 0,004). Por el contrario, ΔTSIMP tuvo correlaciones positivas moderadas con ΔHHbAUC (r = 0,596; p = 0,014) y con el tiempo de carrera de Δ1,5 millas (r = 0,686; p = 0,003). Además, se observó un aumento de la capacidad cardiorrespiratoria y funcional para el grupo de entrenamiento muscular inspiratorio (EMIG) con diferencia significativa respecto al grupo de entrenamiento muscular inspiratorio placebo (EMIPG), representada por un aumento en el VO2MÁX (4,48 ± 1,1 versus Δ: 1,51 ± 2,5 ml/kg/min), y una disminución en el tiempo de prueba de 1,5 millas (Δ: −0,81 ± 0,2 frente a −0,27 ± 0,4 s), con p < 0,05. Se produjo un mayor aumento en EMIG en relación con EMIPG para S-Index (Δ: 28,23 ± 26,6 versus −13,83 ± 4,0 cmH2O) y MIF (Δ: 0,91 ± 0,6 versus −0,60 ± 0,1 l/s), con p < 0,05. En lo que respecta a la oxigenación muscular en reposo, se observaron disminuciones significativas en TSIMB y TSIMP para EMIG (Δ: −3,38 ± 3,1 y 0,83 ± 2,3 s) con respecto a EMIPG (Δ: −5,88 ± 3,7 y 3,50 ± 6,4 s) con p < 0,05. Asimismo, el AUC de HHb tuvo una disminución significativa entre el inicio y después de la intervención sólo en EMIG (Δ: −1336,1 ± 1462,5 au), con p < 0,05. Sin embargo, no difirió con la disminución de EMIPG; por lo tanto, sólo se observó una tendencia (Δ: EMIG: −1336,1 ± 1462,5au versus EMIPG: −32,3 ± 259,3ua; p = 0,054). Conclusiones La presente tesis muestra que NIRS es una herramienta que permite analizar el metabolismo muscular en reposo posterior a la aplicación de programas de entrenamiento muscular inspiratorio y tiene aplicaciones en entornos deportivos y clínicos. Los parámetros derivados de NIRS durante la oclusión vascular en reposo son un factor a considerar por su relación con la función pulmonar y el rendimiento físico. NIRS se posiciona como una técnica que permite monitorizar en vivo, con bajo riesgo, de manera relativamente econonómica y con una fácil aplicación, los efectos en el metabolismo y en la respuesta microvascular a nivel muscular de los programas de ejercicio; lo que entrega una nueva herramienta a considerar para los profesionales del ejercicio físico y el deporte. Como conclusión general de este trabajo, el entrenamiento muscular inspiratorio produce efectos positivos en la función pulmonar, fuerza inspiratoria máxima, oxigenación muscular y rendimiento físico, en sujetos activos sanos, y esta tesis doctoral entrega nuevas aplicaciones para el uso de NIRS en programas de entrenamiento muscular inspiratorio.