Hipertrofia muscular esquelética

El Misterio de la Hipertrofia muscular esquelética
Richard Joshua Hernández, B. S. y Len Kravitz, Ph. D.
Introducción
A través del ejercicio, el trabajo muscular realizado contra una sobrecarga progresivamente desafiante conduce a aumentos en la masa muscular y el área de la sección transversal, conocida como hipertrofia. Pero, ¿por qué crece una célula muscular y cómo crece? Aunque se trata de un tema de investigación intenso, los científicos todavía no entienden completamente la imagen completa (y muy compleja) de cómo los músculos se adaptan a los estímulos que se sobrecargan gradualmente. En este artículo, se presenta una breve pero relevante revisión de la literatura para comprender mejor el fenómeno multifacético de la hipertrofia muscular esquelética.¿Qué es la Hipertrofia muscular?La hipertrofia muscular es un aumento de la masa muscular y del área de la sección transversal (1). El aumento en la dimensión se debe a un aumento en el tamaño (no en la longitud) de las fibras musculares individuales. Tanto el músculo cardíaco (corazón) como el músculo esquelético se adaptan a cargas de trabajo regulares y crecientes que exceden la capacidad preexistente de la fibra muscular. Con el músculo cardíaco, el corazón se vuelve más eficaz para exprimir la sangre de sus cavidades, mientras que el músculo esquelético se vuelve más eficiente para transmitir fuerzas a través de ataduras tendinosas a los huesos (1).El músculo esquelético tiene dos funciones básicas: contraerse para causar movimiento corporal y proporcionar estabilidad para la postura corporal. Cada músculo esquelético debe ser capaz de contraerse con diferentes niveles de tensión para realizar estas funciones. La sobrecarga progresiva es un medio para aplicar niveles variables e intermitentes de estrés al músculo esquelético, lo que lo hace adaptarse al generar cantidades comparables de tensión. El músculo es capaz de adaptarse aumentando el tamaño y la cantidad de proteínas contráctiles, que comprenden las miofibrillas dentro de cada fibra muscular, lo que lleva a un aumento en el tamaño de las fibras musculares individuales y su consiguiente producción de fuerza (1).
La fisiología de la Hipertrofia Muscular Esquelética
La fisiología de la hipertrofia muscular esquelética explorará el papel y la interacción de las células satélite, las reacciones del sistema inmunitario y las proteínas del factor de crecimiento (Ver Figura 1. para un Resumen).Las células satélite funcionan para facilitar el crecimiento, el mantenimiento y la reparación del tejido muscular esquelético dañado (no cardíaco) (2). Estas células se denominan células satélite porque están ubicadas en la superficie exterior de la fibra muscular, entre el sarcolema y la lámina basal (capa superior de la membrana basal) de la fibra muscular. Las células satélite tienen un núcleo, que constituye la mayor parte del volumen celular.Por lo general, estas células están latentes, pero se activan cuando la fibra muscular recibe cualquier forma de trauma, daño o lesión, como por sobrecarga de entrenamiento de resistencia. Las células satélite luego proliferan o se multiplican, y las células hijas son atraídas hacia el sitio muscular dañado. Luego se fusionan con la fibra muscular existente, donando sus núcleos a la fibra, lo que ayuda a regenerar la fibra muscular. Es importante enfatizar el punto de que este proceso no está creando más fibras musculares esqueléticas (en humanos), sino aumentando el tamaño y el número de proteínas contráctiles (actina y miosina) dentro de la fibra muscular (ver Tabla 1. para un resumen de los cambios que se producen en las fibras musculares a medida que se hipertrofian). Este período de activación y proliferación de células satélite dura hasta 48 horas después del trauma o choque del estímulo de la sesión de entrenamiento de resistencia (2). La cantidad de células satélite presentes en el interior de un músculo depende del tipo de músculo. Las fibras oxidativas de tipo I o de contracción lenta tienden a tener un contenido de células satélite cinco a seis veces mayor que las de tipo II (fibras de contracción rápida), debido a un aumento del suministro de sangre y capilares (2). Esto puede deberse al hecho de que las fibras musculares de tipo 1 se utilizan con mayor frecuencia, y por lo tanto, se pueden requerir más células satélite para lesiones menores continuas en el músculo.Inmunología Como se describió anteriormente, el ejercicio de resistencia causa traumatismo en el músculo esquelético. El sistema inmunitario responde con una compleja secuencia de reacciones inmunitarias que conducen a la inflamación (3). El propósito de la respuesta inflamatoria es contener el daño, reparar el daño y limpiar el área lesionada de los productos de desecho. El sistema inmune causa una secuencia de eventos en respuesta a la lesión del músculo esquelético. Los macrófagos, que participan en la fagocitosis (un proceso por el cual ciertas células absorben y destruyen microorganismos y desechos celulares) de las células dañadas, se trasladan al sitio de la lesión y secretan citocinas, factores de crecimiento y otras sustancias. Las citocinas son proteínas que actúan como directores del sistema inmunitario. Son responsables de la comunicación de célula a célula. Las citocinas estimulan la llegada de linfocitos, neutrófilos, monocitos y otras células sanadoras al sitio lesionado para reparar el tejido lesionado (4).Las tres citocinas importantes relevantes para el ejercicio son la interleucina-1 (IL-1), la interleucina-6 (IL-6) y el factor de necrosis tumoral (TNF). Estas citocinas producen la mayor parte de la respuesta inflamatoria, por lo que se las denomina “citocinas inflamatorias o proinflamatorias” (5). Son responsables de la descomposición de las proteínas, la eliminación de las células musculares dañadas y el aumento de la producción de prostaglandinas (sustancias similares a las hormonas que ayudan a controlar la inflamación).Factores de crecimiento Los factores de crecimiento son proteínas altamente específicas, que incluyen hormonas y citoquinas, que están muy involucradas en la hipertrofia muscular (6). Los factores de crecimiento estimulan la división y diferenciación (adquisición de una o más características diferentes de la célula original) de un tipo particular de célula. Con respecto a la hipertrofia muscular esquelética, los factores de crecimiento de particular interés incluyen el factor de crecimiento similar a la insulina (IGF), el factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) y el factor de crecimiento de hepatocitos (HGF). Estos factores de crecimiento trabajan juntos para causar hipertrofia muscular esquelética.El Factor de Crecimiento similar a la insulina es una hormona secretada por el músculo esquelético. Regula el metabolismo de la insulina y estimula la síntesis de proteínas. Hay dos formas, IGF-I, que causa la proliferación y diferenciación de células satelitales, e IGF-II, que es responsable de la proliferación de células satelitales. En respuesta al ejercicio de resistencia a la sobrecarga progresiva, los niveles de IGF-I están sustancialmente elevados, lo que resulta en hipertrofia muscular esquelética (7).el Factor de Crecimiento de fibroblastos se almacena en el músculo esquelético. El FGF tiene nueve formas, cinco de las cuales causan proliferación y diferenciación de células satélite, lo que conduce a hipertrofia muscular esquelética. La cantidad de FGF liberada por el músculo esquelético es proporcional al grado de trauma o lesión muscular (8).El Factor de Crecimiento de hepatocitos es una citocina con varias funciones celulares diferentes. Específico para la hipertrofia del músculo esquelético, el HGF activa las células satélite y puede ser responsable de hacer que las células satélite migren al área lesionada (2). Hormonas en la Hipertrofia muscular Esquelética Las hormonas son sustancias químicas que secretan los órganos para iniciar o regular la actividad de un órgano o grupo de células en otra parte del cuerpo. Cabe señalar que la función hormonal se ve decididamente afectada por el estado nutricional, la ingesta de alimentos y los factores del estilo de vida, como el estrés, el sueño y la salud en general. Las siguientes hormonas son de especial interés en la hipertrofia del músculo esquelético.Hormona de crecimiento La hormona de crecimiento (GH) es una hormona peptídica que estimula el IGF en el músculo esquelético, promoviendo la activación, proliferación y diferenciación de las células satélite (9). Sin embargo, los efectos hipertróficos observados de la administración adicional de GH, investigados en grupos tratados con GH que hacían ejercicios de resistencia, pueden atribuirse menos al aumento de proteínas contráctiles y más a la retención de líquidos y la acumulación de tejido conectivo (9).El cortisol es una hormona esteroide (hormonas que tienen un núcleo esteroide que puede pasar a través de una membrana celular sin receptor) que se produce en la corteza suprarrenal del riñón. Es una hormona del estrés, que estimula la gluconeogénesis, que es la formación de glucosa a partir de fuentes distintas de la glucosa, como aminoácidos y ácidos grasos libres. El cortisol también inhibe el uso de glucosa por la mayoría de las células del cuerpo. Esto puede iniciar el catabolismo de proteínas (descomposición), liberando así aminoácidos que se utilizarán para fabricar diferentes proteínas, que pueden ser necesarias y críticas en tiempos de estrés.En términos de hipertrofia, un aumento en el cortisol está relacionado con un aumento de la tasa de catabolismo proteico. Por lo tanto, el cortisol descompone las proteínas musculares, inhibiendo la hipertrofia del músculo esquelético (10). La testosterona es un andrógeno o una hormona sexual masculina. El papel fisiológico primario de los andrógenos es promover el crecimiento y desarrollo de los órganos y características masculinas. La testosterona afecta el sistema nervioso, el músculo esquelético, la médula ósea, la piel, el cabello y los órganos sexuales. Con el músculo esquelético, la testosterona, que se produce en cantidades significativamente mayores en los hombres, tiene un efecto anabólico (construcción muscular). Esto contribuye a las diferencias de género observadas en el peso corporal y la composición entre hombres y mujeres. La testosterona aumenta la síntesis de proteínas, lo que induce hipertrofia (11).Tipos de fibras e Hipertrofia muscular Esquelética La fuerza generada por un músculo depende de su tamaño y de la composición del tipo de fibra muscular. Las fibras del músculo esquelético se clasifican en dos categorías principales; fibras de contracción lenta (Tipo 1) y de contracción rápida (Tipo II). La diferencia entre las dos fibras se puede distinguir por el metabolismo, la velocidad contráctil, las diferencias neuromusculares, las reservas de glucógeno, la densidad capilar del músculo y la respuesta real a la hipertrofia (12).Fibras de tipo I Las fibras de tipo I, también conocidas como fibras musculares oxidativas de contracción lenta, son principalmente responsables del mantenimiento de la postura corporal y el soporte esquelético. El lenguado es un ejemplo de una fibra muscular predominantemente de contracción lenta. Un aumento en la densidad capilar está relacionado con las fibras de tipo I porque están más involucradas en actividades de resistencia. Estas fibras son capaces de generar tensión durante períodos de tiempo más largos. Las fibras tipo I requieren menos excitación para causar una contracción, pero también generan menos fuerza. Utilizan mejor las grasas y los carbohidratos debido a la mayor dependencia del metabolismo oxidativo (el complejo sistema energético del cuerpo que transforma la energía de la descomposición de los combustibles con la ayuda del oxígeno) (12). Se ha demostrado que las fibras tipo I se hipertrofian considerablemente debido a la sobrecarga progresiva (13,15). Es interesante observar que hay un aumento en el área de fibra Tipo I no solo con el ejercicio de resistencia, sino también en cierta medida con el ejercicio aeróbico (14).Fibras de tipo II Las fibras de tipo II se pueden encontrar en músculos que requieren mayores cantidades de producción de fuerza por períodos de tiempo más cortos, como el gastrocnemio y el vasto lateral. Las fibras de tipo II se pueden clasificar además como fibras musculares de tipo IIa y Tipo IIb. Las fibras de tipo IIa, también conocidas como fibras glicolíticas oxidativas de contracción rápida (FOG, por sus siglas en inglés), son híbridos entre fibras de tipo I y Iib. Las fibras de tipo IIa tienen características de las fibras de tipo I y IIb. Se basan tanto en reacciones anaeróbicas (que producen energía que no requiere oxígeno) como en el metabolismo oxidativo para apoyar la contracción (12).Con el entrenamiento de resistencia, así como con el entrenamiento de resistencia, las fibras de tipo IIb se convierten en fibras de tipo IIa, causando un aumento en el porcentaje de fibras de tipo IIa dentro de un músculo (13). Las fibras tipo IIa también tienen un aumento en el área de la sección transversal que resulta en hipertrofia con el ejercicio de resistencia (13). Con el desuso y la atrofia, las fibras de tipo IIa vuelven a convertirse en fibras de tipo IIb. Fibras de tipo IIb Las fibras de tipo IIb son fibras glicolíticas de contracción rápida (FG). Estas fibras dependen únicamente del metabolismo anaeróbico para obtener energía para la contracción, que es la razón por la que tienen altas cantidades de enzimas glicolíticas. Estas fibras generan la mayor cantidad de fuerza debido a un aumento en el tamaño del cuerpo nervioso, el axón y la fibra muscular, una mayor velocidad de conducción de los nervios motores alfa y una mayor cantidad de excitación necesaria para iniciar un potencial de acción (12). Aunque este tipo de fibra es capaz de generar la mayor cantidad de fuerza, también mantiene la tensión durante un período de tiempo más corto (de todos los tipos de fibra muscular). Las fibras de tipo IIb se convierten en fibras de tipo IIa con ejercicio de resistencia. Se cree que el entrenamiento de resistencia causa un aumento en la capacidad oxidativa del músculo entrenado para la fuerza. Debido a que las fibras de tipo IIa tienen una mayor capacidad oxidativa que las de tipo IIb, el cambio es una adaptación positiva a las demandas del ejercicio (13).Conclusión La hipertrofia muscular es un proceso multidimensional, con numerosos factores involucrados. Implica una interacción compleja de células satélite, el sistema inmunitario, los factores de crecimiento y las hormonas con las fibras musculares individuales de cada músculo. Aunque nuestros objetivos como profesionales del fitness y entrenadores personales nos motivan a aprender formas nuevas y más efectivas de entrenar el cuerpo humano, la comprensión básica de cómo una fibra muscular se adapta a un estímulo de entrenamiento agudo y crónico es una base educativa importante de nuestra profesión. Tabla 1. Cambios estructurales que Ocurren como Resultado de la Hipertrofia de la Fibra muscular Aumento de los filamentos de actina Aumento de los filamentos de miosina Aumento de las miofibrillas Aumento del sarcoplasma Aumento del tejido conectivo de la fibra muscular Fuente: Wilmore, J. H. y D. L. Costill. Fisiología del Deporte y el ejercicio (2a Edición).Champaign, IL: Human Kinetics, 1999.

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