Actividad física y nuestros genes

Sin importar que tipo de actividad física llevemos a cabo nuestros genes participarán directamente en ellas. Algunas de las actividades se verán favorecidas por algún grupo de genes particulares, mientras que otras no. Por ejemplo, aquellos que presentan una variación en el gen DRD4 (alelo 7R), el cual está asociada con comportamiento conocido como “búsqueda de la novedad”[1],  estarán más favorecidos en deportes riesgosos como el escalar montañas o los descensos de ríos o balsismo, conocido internacionalmente como rafting. Un punto interesante que nos permite comprender mejor la relación entre genética y actividad física es lo presentado por Richard Dawkins[2], en su teoría del “gen egoísta”. Con esta metáfora, Dawkins intentó explicar la evolución de las especies a partir de los genes y no del individuo o de la propia especie. Según la teoría del gen egoísta, el gen es la unidad evolutiva fundamental, por lo que, determinadas características físicas o conductuales de los seres vivos dependen de él. Sin acreditar o rechazar esta teoría ya que, no es el propósito de este artículo, retomo un elemento generalmente aceptado por los biólogos, el cual señala que la probabilidad de que un gen prospere, a su defecto, de que un individuo prospere, depende de su capacidad de adecuación o adaptación al medioambiente. Es ahí donde la actividad física retoma su preponderancia en su relación con la genética. La actividad física hará que los genes que nos permiten adaptarnos al medioambiente se activen.

Genes
Genes

La talla de un individuo nos permite visualizar la relación entre la genética y lo físico. La estatura de una persona, como muchos otros rasgos de los seres vivos, es el resultado de una combinación multigenética, no hay un único gen que defina la talla de la persona. La altura del individuo es un rasgo complejo en el que influyen tanto factores ambientales como genéticos. La alimentación, entre otros factores ambientales es uno que influye directamente en este rasgo. Al igual que en la estatura, la fisiología y la morfología de un organismo es regida por un complejo multigenético que, en el caso del ser humano puede traducirse en decenas de genes para una simple cascada de eventos.

Altura de un individuo
Altura de un individuo

Al iniciar un plan de actividades físicas, como es el ejercicio fisicoculturista, se tiene que tener claro la influencia genética del individuo, esto quiere decir, entender que la respuesta del cuerpo al entrenamiento está fuertemente influida por su genética. Esta es la razón por la que, las técnicas de entrenamiento para el fisicoculturismo, como para cualquier otro deporte, dependen del tipo de cuerpo que se posee, de la tasa metabólica del individuo, del tiempo de recuperación y de cuán rápido o lento pueda crecer el músculo, entre otras cosas. Sin embargo, el entrenamiento de fisicoculturista funciona, precisamente, porque activa los genes que nos permiten adaptarnos al medioambiente. El cuerpo evoluciona porque tiene la capacidad para adaptarse, y en el caso del ejercicio de fisicoculturista el cuerpo se adaptará creciendo más fuerte como respuesta a la cantidad de estrés físico que se utilice.

Físicoculturismo
Físicoculturismo

Si tómanos como ejemplo el somatotipo ectomórfico, y lo examinamos durante un entrenamiento fisicoculturista, podremos observar como la nutrición y la actividad física alteraran la composición corporal, teniendo ambos como límites y determinantes el factor genético. El somatotipo ectomórfico se caracteriza por ser particularmente de formas lineales y frágiles, así como con una mayor superficie con relación a la masa corporal, además, posee preponderancia de las medidas longitudinales sobre las transversales. En este caso, la actividad física estará dirigida a cambiar su fisionomía con un aumento en la masa muscular, así como en la fuerza de los músculos. Debemos tener claro que cualquier programa de entrenamiento exige romper la inercia del confort, y el caso del ectomórfico, no es la excepción. Aunque, existen técnicas de entrenamiento en el fisicoculturismo que pueden ser aplicadas a cualquier somatotipo; la apariencia delgada, flaca, de huesos pequeños y articulaciones y músculos delgados, exigen un plan de actividad específico para este tipo de morfología. Un cambio real será un verdadero reto para el desarrollo de la masa muscular y de la fuerza física.

Ectomórfico
Ectomórfico

Por lo general, los entrenamientos inician partiendo del supuesto de que la fisiología del individuo funciona dentro de los parámetros normales, sin embargo, la realidad puede ser otro. Si la persona que inicia entrenamiento es extremadamente delgada u obesa, no está demás hacerse revisar por un médico la función tiroidea. Si el funcionamiento de la tiroides se encuentra por debajo de lo normal, hipotiroidismo, caracterizado por la disminución de la actividad funcional de la glándula tiroides y el descenso de secreción de hormonas tiroideas, el individuo tendrá un metabolismo basal por debajo de la talla y el peso que le corresponde, esto es disminuido, y podrá presentar cansancio y sensibilidad al frío. En términos físicos, será casi imposible quemar el exceso de grasa corporal que posee este individuo. Por el contrario, de encontrarse un aumento en la actividad funcional de la glándula tiroides junto al exceso de secreción de hormonas tiroideas, hipertiroidismo, de igual forma, pero en dirección contraria, será casi imposible aumentar la masa muscular. La fisiología endocrina del individuo marcha de la mano con su fisionomía corporal: las variaciones en las hormonas sexuales (testosterona y estrógenos), en la hormona de crecimiento, así como con la insulina harán que la masa muscular pueda crecer o no.

Guía de ejercicios para las enfermedades de la tiroides
Guía de ejercicios para las enfermedades de la tiroides

Ante un individuo delgado, con apariencia frágil, un ectomórfico, lo más común es que el entrenador indique inmediatamente un plan alimenticio hipercalórico, con esto nos referimos a que, si la tasa metabólica basal (TMB)del individuo es de 2, 000 kcal el entrenador le recomendará, probablemente, una alimentación del doble de su TMB (4,000 kcal). Sin embargo, nuestro objetivo con este individuo no es el aumentarlo de peso sino aumentar su masa muscular y desarrollar su fuerza física, el aumento de peso vendrá como consecuencia del ejercicio reforzado con la alimentación, no al revés.  De lo contrario, podemos desarrollar un flaco con un abdomen obeso que retenedor de grasa. Por lo que, el aumento en el consumo calórico deberá calcularse, no con el objetivo de engordar a la persona, sino con el de aportar la energía necesaria para llevar acabo el aumento en la actividad física a la cual el individuo estará sometido durante el entrenamiento y, fundamentalmente, aportar las proteínas-aminoácidos necesarios para el recambio proteico en las miofibrillas musculares.

Ectomórfico
Ectomórfico

El aumento en la masa muscular se relaciona directamente con la hipertrofia del músculo, esto es, con el aumento del tamaño de las células musculares (fibra muscular), lo que supone un aumento del tamaño y no del número de las fibras musculares. Al interior de las células musculares se encuentran haces de filamentos fuertemente empaquetados. Estos filamentos se denominan miofibrillas, compuestas por unas 20.000 unidades de aminoácidos repetitivos. Las miofibrillas son pequeños haces de miofilamentos que participan directamente en la contracción muscular y están constituidos, principalmente, por dos tipos de proteínas: la actina (filamentos largos y delgados) y la miosina (filamentos cortos y gruesos). Un aumento del tamaño de la sección transversal de las fibras musculares se traduce en un aumento del volumen muscular, lo que refleja un incremento de la concentración de proteínas contráctiles como la actina y miosina, además del aumento de la capacidad de contracción del músculo. Podemos decir que, desde el punto de vista metabólico, la hipertrofia muscular es la síntesis de proteínas y un cese de la degradación proteica o la combinación de ambos procesos.

Fibra muscular
Fibra muscular

Uno de los estímulos primordiales para el crecimiento de las miofibrillas es la sobrecarga mecánica. Las contracciones musculares ejercidas al mover una carga de máxima intensidad estimularán la síntesis de proteínas, el resquebrajamiento de las miofibrillas y, a su vez, el recambio proteico con su subsecuente crecimiento. Esto tiene lugar de forma rápida y conduce a una hipertrofia compensatoria que proporciona una ventaja adaptativa por multiplicación de las unidades contráctiles. Se ha propuesto la existencia de una relación entre la función de un músculo y su nivel de recambio proteico. Es difícil atribuir esta relación funcional únicamente a la velocidad de contracción, de modo que es más probable la relación de estas diferencias con la permanencia del estímulo. Además, aunque el músculo esquelético no posee receptores a la testosterona o a la DHT (dihidrotestosterona), por lo que los efectos anabólicos no son aun suficientemente explicados, si podemos afirmar que los andrógenos poseen un efecto sobre el crecimiento de las miofibrillas. Se ha sugerido que los andrógenos podrían bloquear en el músculo los receptores citosólicos de los glucocorticoides inhibiendo las acciones catabólicas de estos agentes. Algunos afirman que el efecto de las dosis excesivas de testosterona en el músculo no se debe tanto a su acción androgénica sino a su bloqueo de los efectos de los glucocorticoides. Estas hormonas que estimulan la glucosa se sintetizan descomponiendo proteínas. Según una teoría, las dosis altas de esteroides anabólicos utilizados por los atletas inhiben la descomposición de la proteína del músculo provocando finalmente el efecto de aumento de musculación[3].

La fibra muscular, contenedoras de las miofibrillas aumentan así de tamaño como consecuencia de la multiplicación de las unidades contráctiles de la cadena proteica que forma la miofibrilla. En el ejercicio fisicoculturista, el método en la actividad física consiste en el levantamiento de pesos focalizando en unos músculos como objetivo y la hipertrofia se logra fatigando al músculo. Para lograr esto se requiere se identifique cuánto es el máximo de carga que se puede levantar en una sola repetición. Se le denomina a este tipo de esfuerzo, Repetición Máxima, y se identifica con un número de veces que se requieren para adquirir la fatiga del músculo.

Repeticiones en levantamiento de pesas
Repeticiones en levantamiento de pesas

Cuando se utiliza la técnica de “Entrenamiento hipertrófico específico”, se ensaya con un peso grande del que se sabe seguro sólo se puede hacer un levantamiento hasta llegar a la completa fatiga muscular, luego se desciende la magnitud del peso hasta que se puedan hacer cuatro repeticiones (4R). Si se repite el entrenamiento 4R durante una temporada los músculos se acondicionan a trabajar a esta intensidad y pronto se pueden hacer repeticiones de 6 o de 8, si se incrementa el peso para que se vuelva a entrenar a 4R y se continúa haciendo esta operación, el músculo al que se le está aplicando este trabaja empieza a hipertrofiarse. El entrenamiento hipertrófico específico puede comenzar con 5 RM, es decir el peso máximo con el que somos capaces de realizar 5 repeticiones en un ejercicio básico como sería el press de banca antes de llegar al fallo muscular, es decir, que no podamos realizar ni una sola repetición más. Una vez obtenido este valor, debemos calcular el 85 % de del peso de 5RM, y ese será nuestro 100 % 5 x 5 RM, dicho peso lo usaremos en los ejercicios de fuerza.

Cuando una persona sostiene una pesa de 15 Kg, la fuerza de la gravedad que se siente es el peso. La pesa permanecerá en la mano de la persona en tanto y cuanto ésta aplique una fuerza igual y en sentido contrario a la de la gravedad para mantener el equilibrio. Cuando el músculo se relaja la pesa cae y la tracción de la gravedad se hace aparente. El peso es la magnitud de la fuerza de la gravedad (peso = masa x gravedad) que actúa sobre la pesa. La magnitud de la fuerza muscular está en proporción directa al número y al tamaño de las fibras musculares del músculo que se está contrayendo[4].

Hipertrofia y fibras musculares
Hipertrofia y fibras musculares

Aunque el término FUERZA es algo complejo de definir, podemos decir que, es la capacidad física para realizar un trabajo o un movimiento, así como la aplicación de ésta esta sobre algo. Desde el punto de vista de la actividad física; la fuerza es la capacidad para contraer los músculos (fuerza muscular), mediante un esfuerzo voluntario máximo, en el que intervienen los siguientes factores: estructurales-anatómicos, fisiológicos-bioquímicos, psiconeurales-psicosociales y exteriores-ambientales. La energía para llevar acaba la contracción (generar fuerza) proviene, en el caso anaeróbico, de las moléculas de trifosfato de adenosina (ATP) y de las moléculas de fosfato de creatina (CF); y en el caso de aeróbico, en presencia de oxígeno, de la oxidación de la glucosa.

Fuerza
Fuerza

Revisando los conocimientos de física, aprendidos en la preparatoria, entendemos que la F (fuerza) se define con la multiplicación de la masa por la aceleración, (F= ma)[5], donde la aceleración es, pues, el cociente entre el cambio de velocidad y el tiempo utilizado. Si tomamos un cuerpo con una masa constante (m) y le aplicamos una variación de velocidad por unidad de tiempo, obtenemos la magnitud vectorial conocida como Fuerza. Los cambios en la aceleración, aplicados a una masa constante, se expresarán en una fuerza mayor. Esto es así para todo tipo de actividad física que llevemos acabo. Si usted desea aumentar su fuerza deberá aumentar la aceleración sobre la masa donde aplica su fuerza o aumentar el peso de la masa donde aplica su fuerza.

Formula matemática de fuerza
Formula matemática de fuerza

Aplicando estos conocimientos a la fisiología deportiva podemos observar que el levantar un peso pequeño, si bien es fácil, no es conveniente en un entrenamiento para aumentar el tamo o la fuerza, porque la tensión que se produce en los músculos (como resultado del cruce a nivel de actina/miosina) es demasiado ligero como para provocar una respuesta adaptativa que incremente la capacidad de producción de esfuerzo o de proliferación miofibrilar. De igual forma, levantar unos cuantos gramos más de su 1RM resultará en una aceleración nula, lo que limitará el tiempo durante el cual usted es capaz de producir tensión muscular mediante un mayor número de conjunto de repeticiones. Un entrenamiento para aumentar la masa muscular y la fuerza deberán tomar en consideración la interacción entre el tiempo, la tensión, la aceleración, la fuerza y la potencia para producir un efecto máximo dentro de la capacidades límites del individuo, entiéndase, 55 y el 85 por ciento de su máximo[6].

Las mejores ideas concluyentes para este artículo las encontré en las primeras líneas del prefacio del excelente libro sobre rendimiento deportivo de Atko Viru y Mahis Viru[7], los cuales señalan que, “desde el punto de vista biológico, el entrenamiento deportivo representa la adaptación del organismo a unas condiciones de mayor actividad muscular. Dicha adaptación puede conseguirse como resultado de diversos cambios en el organismo que abarcan desde el nivel de las estructuras celulares y los procesos metabólicos hasta el nivel integral de las actividades funcionales, su control y la construcción de sus estructuras. Los cambios afectan a los mecanismos moleculares de los procesos metabólicos y la capacidad funcional de las estructuras celulares. En conjunto, todos estos cambios aseguran el aumento de la capacidad de trabajo físico y el rendimiento deportivo, contribuyendo al desarrollo óptimo de los niños, y los adolescentes, aseguran una mejora del estado de salud y ayudan a mantener la calidad de vida de los ancianos.”

Entrenamiento para adultos
Entrenamiento para adultos

[1] Ebstein RP, Novick O, Umansky R, Priel B, Osher Y, Blaine D., (1996), Dopamine D4 receptor (D4DR) exon III polymorphism associated with the human personality trait of novelty seeking. Nature Genet 12: 78-80.

[2] Dawkins R., (1976), (2000),  El gen egoísta, Salvat Editores, S.A., 2ª edición, Barcelona, 407 páginas, ISBN 8434501783

[3] Viru A & Viru M, 2003, Análisis y control del rendimiento deportivo, edición español, editorial Paidotribo, Barcelona

[4] Fitness, La guía completa, Asociación Internacional de ciencias del deporte, (1989) primera edición, web, http://www.FitnessEducatio.com

[5] Segunda Ley de Newton, un newton (N) es una unidad derivada del Sistema Internacional que se define como la fuerza necesaria para proporcionar una aceleración de 1 m/s² a un objeto de 1 kg de masa

[6] Fitness, web, http://www.FitnessEducatio.com

[7] Viru A & Viru M, 2003, Prefacio

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