¿Cuánto glucógeno se utiliza entrenando a diferentes intensidades?

El organismo humano tiene  sencialmente dos reservas, o «tanques» de combustible, y  puede utilizar una  combinación de ambos en  función de las demandas del  trabajo a realizar.  Contemplando que la reserva  de glucógeno es finita y se  puede agotar durante un  entrenamiento o competición,  es importante y útil conocer  cuánto glucógeno utilizan los  deportistas cuando entrenan a  diferentes intensidades. A lo largo de este articulo buscaremos responder a esta  pregunta en base a datos de la  literatura científica y  brindaremos aplicaciones  prácticas útiles para el  entrenamiento.

Los seres vivos en nuestro planeta no pueden aprovechar directamente la energía de  los sustratos energéticos como los carbohidratos y las grasas, por lo tanto, deben  «romperlos» o catabolizarlos en pasos, en lo que denominamos rutas metabólicas o sistemas de producción de energía, y todos, desde los organismos más simples como  una bacteria a los más complejos como el ser humano, dependen de la «moneda  energética» de los seres vivos, el ATP (adenosín trifosfato). Esta molécula no puede  almacenarse en cantidad, ya que un humano físicamente activo en 24 horas podría  generar una cantidad de ATP equivalente a su peso corporal. Esto obliga al  organismo humano a sintetizarlo continuamente a través de las rutas metabólicas, y  esencialmente, la vía glucolítica o glucólisis, y la vía oxidativa. Y los combustibles de  las mismas son esencialmente dos, los carbohidratos, y las grasas. 

De este modo, el organismo humano tiene esencialmente dos reservas, o «tanques»  de combustible, y puede utilizar una combinación de ambos en función de las  demandas del trabajo a realizar. Uno de los «tanques», el de carbohidratos, puede  almacenar aproximadamente 100g en el hígado, y aproximadamente 400g en los  músculos en forma de glucógeno (figura 1) (conformado por muchas moléculas de  glucosa), y es por lo tanto finito, y puede vaciarse en un dado período de tiempo. Por  otro lado, el otro «tanque», el de las grasas, puede aportar combustible sin vaciarse  por períodos muy prolongados de tiempo.

Figura 1. Magnitud de la reserva de glucógeno muscular en función del grado  de fatiga, nivel de entrenamiento e ingesta de carbohidratos. La concentración  de glucógeno muscular se expresa en mmoles sobre kg de músculo seco.  Datos de Hearris, et al. (2018).
Figura 1. Magnitud de la reserva de glucógeno muscular en función del grado de fatiga, nivel de entrenamiento e ingesta de carbohidratos. La concentración de glucógeno muscular se expresa en mmoles sobre kg de músculo seco. Datos de Hearris, et al. (2018).

 

¿Qué sustratos energéticos se utilizan a diferentes intensidades? 

Existe cierta confusión entre entrenadores y deportistas en relación con los sustratos energéticos utilizados a diferentes intensidades, surgiendo preguntas como: ¿si  entreno a baja intensidad o hago un fondo rodando no utilizo glucógeno muscular?,  ¿la reserva de glucógeno solo disminuye o se vacía en entrenamientos de alta  intensidad o competiciones?, ¿los carbohidratos y el glucógeno solo se utilizan por  encima del «umbral anaeróbico» o cuando se pedalea por encima del FTP? Si bien  hay muchos datos disponibles en la literatura, hace algunos años Iñigo San Millán y  George Brooks (San Millán y Broo 2018) realizaron un experimento que permite  responder algunas de estas preguntas.

Ellos estudiaron a 22 ciclistas profesionales, 20 personas moderadamente activas, y a 10 personas con síndrome metabólico, midiendo sus concentraciones de lactato  sanguíneo, y determinando cuántos carbohidratos y grasas oxidaban mientras  pedaleaban desde 100w hasta que se agotaban, realizando incrementos de 35 vatios  cada 10 minutos.

El comportamiento de la concentración de lactato (figura 2) y de la oxidación de  carbohidratos (tabla 1) y grasas (figura 3 y tabla 1) es marcadamente diferente entre  los ciclistas profesionales y los otros sujetos. Sólo en los ciclistas profesionales se  puede apreciar una línea de base o baseline en la lactatemia entre 200 y 275w, y  también sólo en ellos se puede apreciar la zona que se conoce como Fat Max, donde  se alcanza la máxima oxidación de grasas en términos absolutos (g/min) (figura 2).

Figura 2. Relaciones entre los niveles de lactato sanguíneo y las producciones  de potencia en ciclistas profesionales (PA), personas moderadamente activas (MA),  y personas con síndrome metabólico (MtS). Datos de San Millan y Brooks (2018
Figura 2. Relaciones entre los niveles de lactato sanguíneo y las producciones
de potencia en ciclistas profesionales (PA), personas moderadamente activas (MA),
y personas con síndrome metabólico (MtS). Datos de San Millan y Brooks (2018
Figura 3. Relaciones entre las tasas de oxidación de grasas y las producciones  de potencia en ciclistas profesionales (PA), personas moderadamente activas (MA),  y personas con síndrome metabólico (MtS). Datos de San Millan y Brooks (2018).
Figura 3. Relaciones entre las tasas de oxidación de grasas y las producciones
de potencia en ciclistas profesionales (PA), personas moderadamente activas (MA), y personas con síndrome metabólico (MtS). Datos de San Millan y Brooks (2018).

Es notable también cómo a ciertas intensidades (> 350w) la oxidación de grasas disminuye prácticamente a cero, algo característico del dominio severo (cuando se trabaja por encima de la potencia critica), donde el combustible que predomina es el glucógeno muscular. 

Tabla 1. Tasas promedio de oxidación de grasas  y carbohidratos, y concentraciones de lactato  en un test incremental hasta el agotamiento  en ciclistas profesionales (n = 22). Relaciones,  [La-] vs. FATox: r = -0,97, p,0,01, [La-] vs. CHOox:  r = 0,94, p<0,01, FATox vs. CHOox, r = -0,90, p<0,01.  FATox: oxidación de grasas, CHOox: oxidación  de carbohidratos, y [La-]: concentración de lactato  sanguíneo. Datos de San Millán y Brooks (2018)
Tabla 1. Tasas promedio de oxidación de grasas y carbohidratos, y concentraciones de lactato en un test incremental hasta el agotamiento en ciclistas profesionales (n = 22). Relaciones, [La-] vs. FATox: r = -0,97, p,0,01, [La-] vs. CHOox: r = 0,94, p<0,01, FATox vs. CHOox, r = -0,90, p<0,01. FATox: oxidación de grasas, CHOox: oxidación de carbohidratos, y [La-]: concentración de lactato sanguíneo. Datos de San Millán y Brooks (2018)

 

¿Puede el entrenamiento modificar la  utilización de sustratos energéticos?

Westgarth-Taylor et al (1997) estudiaron esto en ocho ciclistas entrenados de nivel  competitivo, antes y después de un periodo de 6 a 7 semanas donde los ciclistas  realizaron 12 entrenamientos intervalados (HIT). Lo que encontraron fue que a las  mismas intensidades absolutas antes de realizar el programa de entrenamiento  intervalado (pre-HIT), los ciclistas utilizaban significativamente menos carbohidratos y más grasas (figura 4). No obstante, cuando trabajaban a las mismas  intensidades relativas, contemplando la mejora en Wpeak (potencia pico en el test  incremental) lograda en el proceso de entrenamiento de 12 semanas, no había  diferencias significativas. 

Figura 4. Efectos del HIT sobre el aumento  en la oxidación de carbohidratos (CHOox)  a diferentes porcentajes de Wpeak. Los valores son  presentados como promedios y desviaciones  estándar (SD) (n=8). Los ejercicios Post-HIT  a las mismas intensidades absolutas y relativas fueron  realizados a los porcentajes de Wpeak pre y post-HIT,  respectivamente. La Wpeak post-HIT fue aprox. Un 5%  más alta que la Wpeak pre-HIT. Wpeak: potencia pico  sostenida en un test incremental hasta la fatiga.  Datos de Westgarth-Taylor et al. (1997).
Figura 4. Efectos del HIT sobre el aumento en la oxidación de carbohidratos (CHOox) a diferentes porcentajes de Wpeak. Los valores son presentados como promedios y desviaciones estándar (SD) (n=8). Los ejercicios Post-HIT a las mismas intensidades absolutas y relativas fueron realizados a los porcentajes de Wpeak pre y post-HIT, respectivamente. La Wpeak post-HIT fue aprox. Un 5% más alta que la Wpeak pre-HIT. Wpeak: potencia pico sostenida en un test incremental hasta la fatiga. Datos de Westgarth-Taylor et al. (1997).

 

Disponibilidad de carbohidratos y adaptaciones  al entrenamiento

Cabe comentar también que con los diferentes protocolos de periodización no solo  tienen adaptaciones de rendimiento y/o composición corporal, sino que se produce  una mejora de las vías oxidativas, metabólicas, proteicas, enzimáticas y de expresión  génica del deportista, por ello diversos fisiólogos ya han afirmado que el glucógeno  no es solo un reservorio energético, sino un amplio señalizador molecular con  diferentes adaptaciones en el ser humano que modulan diferentes respuestas  adaptativas en función del nivel de glucógeno muscular y hepático previo a una  actividad física de resistencia (Hearris et al., 2018).

En cuanto los resultados de la mejora de la periodización nutricional en deportes de  resistencia, se engloban en tres áreas de investigación: área metabólica, área  oxidativa y área de rendimiento (Impey et al., 2018):

  •  La mejora de los parámetros que afectan a la señalización molecular es de un 73%.
  •  La mejora de la expresión génica es de un 75%.
  •  La mejora de la expresión proteica y enzimática es de un 78% en los nuevos  estudios realizados. 
  •  La mejora de rendimiento es de un 3% en los 11 estudios realizados con los  protocolos de baja disponibilidad de glucógeno. 
Figura 5. Concepto del umbral de glucógeno dónde se obtienen diferentes  adaptaciones fisiológicas y moleculares. Datos de Impey, et al. (2018).
Figura 5. Concepto del umbral de glucógeno dónde se obtienen diferentes adaptaciones fisiológicas y moleculares. Datos de Impey, et al. (2018).

 

Tabla 2. Esquema de periodización nutricional en función del tipo de entrenamiento a realizar. Datos de Impey, et al. (2018). Foto: Hoka.
Tabla 2. Esquema de periodización nutricional en función del tipo de entrenamiento a realizar. Datos de Impey, et al. (2018). Foto: Hoka.

 

¿Cuánto glucógeno utilizan los deportistas en  diferentes tipos de entrenamiento?

Impey et al (2020) estudiaron a 21 corredores (11 hombres y 10 mujeres) de nivel  competitivo y recreacional y cuantificaron la cantidad de glucógeno que utilizaban en  tres entrenamientos diferentes: 1) un entrenamiento de 16km en calle realizado en el umbral del lactato (aumento ≥ 0,4mmoles/L en la lactatemia respecto a los  valores de reposo), 2) un entrenamiento intervalado realizado en pista que consistía  de 8 x 800m a la velocidad del VO2pico (determinada en un test incremental en  laboratorio, y 3) 3 intervalos de 10min en pista a la velocidad correspondiente a una concentración de lactato de 1mmol/L respecto a los valores de reposo (los autores denominan este punto lactate turnpoint). Los investigadores tomaron biopsias  musculares del vasto lateral y el gastrocnemio 5min antes del inicio y el final de las  sesiones de entrenamiento.

Los resultados principales de este estudio (tablas 3 y 4) fueron que: 1) la carrera  sostenida en un estado estable implica unos requerimientos de glucógenos absolutos más altos que sesiones más cortas pero a mayor intensidad realizadas en pista; 2) las  mujeres tuvieron unas concentraciones de glucógeno muscular en reposo más bajas  que los hombres y una menor utilización neta de glucógeno muscular; 3) la utilización neta de glucógeno en la carrera es mayor en el músculo gastrocnemio en comparación al vasto lateral. 

Tabla 3. Utilización total de glucógeno muscular en los grupos musculares  gastrocnemio y vasto lateral en cada protocolo de entrenamiento.  * = Denota diferencias significativas entre hombres y mujeres, p<0,05. ** = Denota mayor utilización en el músculo gastrocnemio, p<0,05.  kg dw = kg de músculo seco Los grupos con diferentes letras (hombres) y números (mujeres) denotan  diferencias significativas, p<0,05. Los datos son presentados como valores  promedio y desviaciones estándar. Datos de Impey et al. (2020)
Tabla 3. Utilización total de glucógeno muscular en los grupos musculares gastrocnemio y vasto lateral en cada protocolo de entrenamiento.
* = Denota diferencias significativas entre hombres y mujeres, p<0,05.
** = Denota mayor utilización en el músculo gastrocnemio, p<0,05.
kg dw = kg de músculo seco
Los grupos con diferentes letras (hombres) y números (mujeres) denotan diferencias significativas, p<0,05. Los datos son presentados como valores promedio y desviaciones estándar. Datos de Impey et al. (2020)

 

Tabla 4. Tasas de utilización de glucógeno muscular en los grupos musculares  gastrocnemio y vasto lateral en cada protocolo de entrenamiento.  * = Denota diferencias significativas entre hombres y mujeres, p<0,05. ** = Denota mayor utilización en el músculo gastrocnemio, p<0,05.  kg dw = kg de musculo seco. Los grupos con diferentes letras (hombres) y números (mujeres) denotan  diferencias significativas, p<0,05. Los datos son presentados como valores  promedio y desviaciones estándar. Datos de Impey et al. (2020).
Tabla 4. Tasas de utilización de glucógeno muscular en los grupos musculares gastrocnemio y vasto lateral en cada protocolo de entrenamiento.
* = Denota diferencias significativas entre hombres y mujeres, p<0,05.
** = Denota mayor utilización en el músculo gastrocnemio, p<0,05.
kg dw = kg de musculo seco.
Los grupos con diferentes letras (hombres) y números (mujeres) denotan diferencias significativas, p<0,05. Los datos son presentados como valores promedio y desviaciones estándar. Datos de Impey et al. (2020).

 

Aplicaciones prácticas

La periodización nutricional puede ser una estrategia interesante desde el punto de vista dietético nutricional-fisiológico para inducir adaptaciones oxidativas, génicas, proteicas y de composición corporal en deportistas de resistencia. En cuanto a la mejora de rendimiento, bajo nuestro humilde punto de vista se necesitarían realizar protocolos de laboratorio más acordes a la especificidad de una prueba de larga  duración como una maratón, medio ironman, ironman, prueba de trail o una etapa  larga de ciclismo.

Cabe mencionar que la periodización nutricional debe ir acompañada de un «encaje» fisiológico adecuado con el tipo de entrenamiento a realizar, es decir, no solo intentar inducir estas adaptaciones fisiológicas anteriormente citadas sino contextualizar si la periodización nutricional es adecuada para el nivel del deportista, momento de la  temporada, objetivo fisiológico, etc. 

Para finalizar, comentar la importancia que se está remarcando en el último año de  que los depósitos de glucógeno no hace falta que estén vacíos del todo para que se  produzcan estas adaptaciones anteriormente citadas, dando paso así a un nuevo  concepto dietético fisiológico bautizado como «umbral de glucógeno».

No solo los entrenamientos de alta intensidad (HIT o HIIT) implican un gasto  significativo de glucógeno muscular, sino también los entrenamientos a intensidades  tempo o umbral (debajo del segundo umbral, pero encima del primero), que, si bien  implican una menor tasa de utilización, por su duración pueden implicar un gasto  absoluto de glucógeno mayor. Por otro lado, incluso en los entrenamientos de baja  intensidad, por debajo del primer umbral pueden implicar, de acuerdo con los datos  que analizamos, un gasto de 100g de carbohidratos por hora, y es importante tenerlo  en cuenta a la hora de la gestión de la disponibilidad de carbohidratos. 

Conclusiones

El organismo posee esencialmente dos «tanques» de combustible, uno conformado  por el glucógeno hepático y muscular y el otro por las grasas. Los dos combustibles  (carbohidratos y grasas) se oxidan en la vía glucolítica o glucólisis y oxidativa, los  sistemas de producción de energía que generan la molécula energética del  organismo, el ATP Analizar el tipo de entrenamiento a realizar, el nivel del deportista  y los requerimientos nutricionales.

La periodización nutricional debe realizarse de manera estratégica junto con la  planificación general del año para conseguir adaptaciones fisiológicas de la vía  lipolítica, por tanto, tener presente que pueden disminuir la capacidad de la  glucólisis (a tener en cuenta para pruebas de muy alta intensidad). Incluso los atletas  de resistencia altamente entrenados pueden gastar una cantidad  significativa  de carbohidratos a intensidades bajas (por debajo del primer umbral). 

Al parecer hay diferencias en la utilización de glucógeno muscular entre hombres y  mujeres, así como también en los grupos musculares como el vasto lateral y el  gastrocnemio en entrenamientos en deportes de resistencia como la carrera.

Los entrenamientos a intensidades tempo o umbral pueden producir un grado de  vaciamiento glucogénico significativo, incluso mayor al de entrenamientos  intervalados (HIT), aunque la velocidad de vaciamiento sea mucho más alta en estos  últimos.

BIBLIOGRAFÍA

  • Hearris M. A., Kelly M. Hammond, J. Marc Fell y James P.Morton Regulation of Muscle Glycogen Metabolism during Exercise: Implications for Endurance  Performance and Training Adaptations. Nutrients. 2018 Mar 2;10(3). pii: E298.
  • Impey S. G., Emily Jevons, George Mees, Matt Cocks, Juliette Strauss, Neil Chester,  Ieva Laurie, Darren Target, Adrian Hodgson, Sam O Shepherd, James P  Morton.Glycogen Utilization during Running: Intensity, Sex, and Muscle-Specific  Responses. Med Sci Sports Exerc, 2020 Sep; 52(9): 1966-1975. doi: 10.1249/ MSS.0000000000002332.
  • Impey S. G., Mark A. Hearris, Kelly M. Hammond, Jonathan D. Bartlett, Julien Louis  Graeme L. Close, James P. Morton.Fuel for the Work Required: A Theoretical  Framework for Carbohydrate Periodization and the Glycogen Threshold Hypothesis.  Sports Med. 2018; 48 (5): 1031-1048.
  • San-Millán I., George A Brooks.Assessment of Metabolic Flexibility by Means of  Measuring Blood Lactate, Fat, and Carbohydrate Oxidation Responses to Exercise in  Professional Endurance Athletes and Less-Fit Individuals. Sports Med, 2018 Feb;  48(2): 467-479. doi: 10.1007/s40279-017-0751-x.
  • Westgarth-Taylor C, J A Hawley, S Rickard, K H Myburgh, T D Noakes, S C  Dennis.Metabolic and performance adaptations to interval training in endurance-trained cyclists. J Appl Physiol Occup Physiol, 1997; 75(4): 298-304. doi:  10.1007/s004210050164.

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