buffers y su papel en la preparación nutricional de los

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Andrew M. Jones | Ciencias del Deporte y la Salud | Colegio de Ciencias Ambientales y de la Vida | Universidad de
Exeter | Reino Unido
PUNTOS CLAVE
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El rendimiento durante el ejercicio continuo o intermitente de alta intensidad puede estar limitado, al menos en parte, por la acumulación de iones
hidrógeno (H+) que reducen el pH muscular e interfieren con los procesos contráctiles y metabólicos del músculo.
La acumulación de H+ en las células musculares y en la sangre puede ser amortiguada de muchas maneras diferentes, pero pocas de ellas pueden
alterarse con la nutrición. Las excepciones son el buffer intracelular, carnosina, y el buffer extracelular, bicarbonato. Por lo tanto, las intervenciones
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nutricionales con la carnosina y el bicarbonato
pueden aumentar la resistencia a la fatiga y mejorar el rendimiento durante el ejercicio de alta intensidad.
La concentración de carnosina en el músculo puede incrementarse con la suplementación en la dieta de ß-alanina (aproximadamente 3-6 g de ß-alanina
por día durante 4-8 semanas) mientras que la concentración de bicarbonato extracelular se puede aumentar cerca de 20% después de la ingesta de
bicarbonato de sodio (~0.3 g por kg de peso corporal 1-2 h antes del ejercicio).
Hay evidencia de que tanto el consumo de ß-alanina como de bicarbonato de sodio pueden aumentar el rendimiento en el ejercicio durante episodios
únicos o repetidos de ejercicio de alta intensidad en los cuales la energía se suministra predominantemente por medio de la glucólisis anaeróbica.
La suplementación con bicarbonato de sodio puede producir problemas gastrointestinales. La suplementación con ß-alanina en dosis mayores a 10
mg/kg de masa corporal (MC) puede llevar a un periodo corto de parestesia (sensación de hormigueo sobre la piel) aunque suplementos recientes de
“liberación lenta” han eliminado en gran parte estos desagradables efectos secundarios.
Para asegurar que el beneficio potencial de la suplementación con bicarbonato o ß-alanina tenga más peso que cualquiera de los efectos secundarios
negativos, es importante que los atletas practiquen su estrategia de suplementación antes de la competencia.
INTRODUCCIÓN
El rendimiento en el ejercicio en los eventos deportivos de “media
distancia” (con duración entre ~1 y 8 min) está relacionado con
el suministro de energía a través de procesos metabólicos tanto
oxidativos como no oxidativos. Debido a que la demanda de energía
en estos deportes está cerca o por encima de la tasa máxima de
consumo de O2, habrá una contribución apreciable del suministro
de energía a partir de la glucólisis anaeróbica, resultando en una
producción significativa de lactato y iones hidrógeno (H+). Este gran
incremento en la [H+] puede reducir el pH del músculo de ~7.1 en
descanso hasta tan bajo como 6.4 en el momento del agotamiento.
Aunque la fatiga claramente es multifactorial en estos (y otros) eventos
deportivos, la limitación en el rendimiento parece estar relacionada
hasta el punto de la acidosis muscular, la cual se desarrolla junto
con alteraciones iónicas asociadas que pueden afectar la excitación
muscular (Chin y Allen, 1998; Fitts, 1994). La acidosis metabólica
puede afectar el rendimiento por medio de la interferencia directa con
el proceso de contracción muscular y por la limitación de la resíntesis
de fosfatos de alta energía y la inhibición de la tasa de glucólisis
anaeróbica (Fitts, 1994).
Durante el ejercicio de alta intensidad, varios sistemas contribuyen tanto
a la amortiguación intracelular como a la extracelular en un intento
por mantener la homeostasis del pH, teniendo un importante papel la
carnosina intramuscular y el bicarbonato del plasma (Juel, 2008; Harris
y Sale, 2012). En consecuencia, hay dos suplementos nutricionales que
los atletas de media distancia pueden utilizar para aumentar la capacidad
buffer con la intención de aumentar el rendimiento. La primera de éstas es
la más establecida e involucra la suplementación aguda del bicarbonato
de sodio para aumentar la capacidad buffer extracelular. La segunda
estrategia no se ha investigado tan extensamente pero puede involucrar
suplementación a largo plazo con el aminoácido no esencial ß-alanina,
para aumentar el contenido de carnosina muscular e incrementar la
capacidad buffer intracelular.
BUFFER EXTRACELULAR: BICARBONATO DE SODIO
Una tasa alta de glucólisis anaeróbica en el músculo esquelético
durante el ejercicio de alta intensidad puede producir iones hidrógeno
(H+) por encima de la capacidad buffer (amortiguación) intracelular. Sin
embargo, aumentar la concentración de bicarbonato y elevar el pH en
el espacio extracelular, aumenta el flujo de salida de H+ del músculo
(Juel, 1996). Debido a las consecuencias negativas de la acumulación
de H+ dentro de las células musculares, este mayor flujo de salida
de H+ puede reducir la caída en el pH de la célula muscular y por lo
tanto retardar la tasa de desarrollo de fatiga muscular y aumentar el
rendimiento al facilitar el aumento en el suministro de energía a través
de la glucólisis anaeróbica (Hollidge-Horvat et al., 2000).
El bicarbonato juega un papel importante en el mantenimiento del pH y
los gradientes de electrolitos entre los ambientes intra y extracelular. La
razón de la “carga de bicarbonato” es que el consumo de bicarbonato
de la dieta puede incrementar temporalmente las concentraciones de
bicarbonato en sangre y el pH, aumentando por lo tanto la capacidad
buffer del espacio extracelular. La concentración de bicarbonato en el
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BUFFERS Y SU PAPEL EN LA PREPARACIÓN
NUTRICIONAL DE LOS ATLETAS
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líquido extracelular es normalmente de alrededor de 25 mmol/L en
reposo, pero puede incrementarse a cerca de 30 mmol/L después
del consumo de 0.3 g/kg de masa corporal (MC) de bicarbonato
de sodio. Los H+ y el bicarbonato se combinan para formar ácido
carbónico el cual a su vez se disocia para formar dióxido de carbono
y agua. Por las razones mencionadas anteriormente, la carga de
bicarbonato puede ser más efectiva en eventos deportivos que sean
altamente dependientes de la generación de energía a través de la
glucólisis anaeróbica con los retos consecuentes a la homeostasis
ácido-base que pueden contribuir a la limitación del rendimiento.
CARGA DE BICARBONATO
Con más frecuencia, la carga de bicarbonato involucra la ingesta aguda
de bicarbonato poco antes de la sesión de entrenamiento o competencia
objetivo. Normalmente, se consumen 0.3 g por kg de MC del atleta (es
decir, cerca de 20 g para un atleta de 70 kg), 1-2 h antes del ejercicio,
generalmente en forma de bicarbonato de sodio. El citrato también se ha
utilizado como un agente amortiguador pero no parece ser tan efectivo
en el aumento en el rendimiento (Carr et al., 2011a).
El principal efecto secundario potencial de la suplementación con
bicarbonato es la posibilidad de problemas gastrointestinales (GI)
incluyendo el dolor de estómago, diarrea, náusea y vómito. Estos
efectos secundarios claramente tienen el potencial de presentar
problemas significativos para los atletas en un escenario de
competencia. La mejor estrategia para aumentar la alcalosis de la
sangre y reducir los síntomas GI puede ser separar el consumo de
bicarbonato, comenzando 120-150 min antes del inicio del ejercicio, y
consumiéndolo junto con una comida pequeña basada en carbohidratos
y algunos líquidos. Es recomendable que los atletas que desean utilizar
bicarbonato experimenten para encontrar cuál protocolo de carga les
queda mejor (es decir, optimiza el rendimiento mientras que lleva al
mínimo el malestar GI).
Otro efecto secundario potencial del consumo de bicarbonato de sodio
es que se ingieren cantidades grandes de sodio, lo cual puede llevar
a una retención de líquido temporal. Aunque esto puede ser útil en
algunos deportes que impliquen tasas altas de sudoración durante
periodos prolongados, el incremento en la ganancia de masa corporal
puede ser una desventaja en muchas otras situaciones.
EFECTOS DEL BICARBONATO SOBRE EL RENDIMIENTO
Como se describió anteriormente, la carga de bicarbonato podría
teóricamente mejorar los eventos deportivos que dependen de altas
tasas de generación de energía a través de glucólisis anaeróbica.
Los eventos que involucran ejercicio sostenido de alta intensidad
con duración entre ~1 y 8 min, como muchos eventos de natación,
carrera, pista, ciclismo y remo, son candidatos obvios. Sin embargo,
es posible que el rendimiento en eventos más prolongados de 30-60
min también pueda aumentar por la carga de bicarbonato al permitir
al atleta fatigarse menos o producir más potencia durante aumentos
en el ritmo dentro del evento o en un sprint final hacia la meta. Un
estudio de Berger y colaboradores (2006) encontró que el consumo
de bicarbonato redujo el ‘componente lento’ del VO2, el cual refleja
una pérdida progresiva de la eficiencia muscular, durante ejercicio
de un ritmo constante de trabajo a una intensidad que corresponde
a cerca del 80% del VO2máx. Hubo un costo de O2 del ejercicio
significativamente menor después de 6 min, lo cual, en esta situación,
puede reflejar una disminución en el desarrollo de fatiga (tal vez
debido a una reducción en la caída del pH) y una disminución del
reclutamiento de las fibras musculares de contracción rápida mientras
el ejercicio continúa. También, la suplementación con bicarbonato
puede potencialmente aumentar el rendimiento durante deportes
que involucren ejercicio intermitente de alta intensidad como muchos
deportes de equipo, deportes con raqueta y deportes de combate
(Bishop et al., 2010). Bishop y colaboradores (2004) reportaron un
aumento significativo de 5% en el trabajo total realizado durante
cinco sprints de 6 s separados por periodos de recuperación de 30 s,
aunque Parry-Billings y MacLaren (1986) no encontraron mejoría en el
rendimiento en sprints repetidos de 30 s.
El potencial del bicarbonato para aumentar el rendimiento deportivo se
ha investigado ampliamente tanto en el laboratorio como en el campo.
Con algunas excepciones notables (Parry-Billings and MacLaren,
1986; Stephens et al., 2002; Vanhatalo et al., 2010), estos estudios
generalmente soportan los beneficios de la carga de bicarbonato para
los escenarios deportivos enumerados anteriormente (Costill et al.,
1984; Jones et al., 1977). En una revisión de los estudios realizada
por Requena y colaboradores (2005) se concluyó que los atletas que
competían en deportes de alta intensidad donde se recluta una masa
muscular relativamente grande (eventos de atletismo, ciclismo, remo,
natación y muchos deportes de equipo) podrían beneficiarse de la carga
de bicarbonato. Un meta-análisis anterior concluyó que el consumo de
bicarbonato de sodio tiene un efecto moderadamente positivo sobre el
ejercicio con duración entre 30 s y 7 min (Matson & Tran, 1993). Los
efectos positivos del rendimiento estuvieron relacionados con el grado
de acidosis metabólica alcanzado durante el ejercicio, sugiriendo que el
beneficio de la suplementación con bicarbonato puede estar relacionado
con una interacción entre la acumulación intracelular de H+ y la alcalosis
extracelular obtenida por la intervención. Otro meta-análisis concluyó
que una dosis de bicarbonato de 0.3 g/kg de masa corporal resultó en
un aumento promedio del rendimiento de 1.7% en un solo sprint de 1 min
en atletas hombres (Carr et al. 2011b). Los beneficios del bicarbonato se
modificaron por efectos tales como: dosis de carga (mejoría promedio
en el rendimiento de 0.5% por cada aumento en la dosis de 0.1 mg/
kg de MC); número de series de sprints (mejoría promedio de 0.6%
con cinco series de sprints extra); duración del ejercicio (reducción en
el rendimiento de 0.6% cuando la duración de la prueba se incrementó
de 1 min a 10 min); nivel de entrenamiento (1.1% de reducción de la
efectividad con no atletas); y género (0.7% menos efectivo en mujeres al
comparar con hombres) (Carr et al. 2011b).
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Más que tomar una dosis aguda relativamente grande de bicarbonato,
una estrategia alternativa es cargar el bicarbonato en dosis pequeñas
durante varios días antes de la competencia. Esta estrategia
aumenta la capacidad buffer extracelular del músculo pero con una
disminución del riesgo de problemas GI. Una estrategia típica es
tomar 100-150 mg/kg de MC de bicarbonato de sodio en 3-4 dosis
durante el día por 3-5 días antes de la competencia. Varios días de
tal dosificación aumenta la concentración de bicarbonato en sangre
y permite que esto se mantenga por al menos 24 h después de la
última dosis (McNaughton & Thompson, 2001). Por lo tanto, esto
puede ser una estrategia útil si la meta es aumentar el rendimiento
durante eventos múltiples en el mismo día o donde una competencia
se mantiene durante varios días. También hay ventajas claras de
esta estrategia para evitar malestares GI en las horas alrededor de
la competencia. Sin embargo, hay relativamente poca información
acerca de la efectividad de esta estrategia de largo plazo para carga
de bicarbonato sobre el rendimiento deportivo.
Dado que el bicarbonato podría permitir que se haga más trabajo
dentro de una sola sesión de ejercicio o una serie de sesiones de
ejercicio, es razonable considerar si el uso crónico de bicarbonato
podría soportar el proceso de entrenamiento. Edge y colaboradores
(2006) estudiaron los efectos de la carga crónica de bicarbonato
antes de sesiones de entrenamiento de intervalos en mujeres
moderadamente entrenadas. Los sujetos consumieron 400 mg/kg
de MC de bicarbonato durante tres ocasiones por semana (antes
de sesiones de entrenamiento intenso) durante un periodo de 8
semanas. Hubo mejorías significativamente mayores en el tiempo
hasta el agotamiento (164% vs. 123%) para el grupo suplementado
con bicarbonato al comparar con un grupo que consumió un placebo.
Los autores concluyeron que aunque el proceso de entrenamiento
en sí mismo es importante para incrementar la capacidad buffer
del músculo, la suplementación con bicarbonato puede mejorar
la intensidad del entrenamiento y aumentar las ganancias en la
capacidad buffer inducidas por el entrenamiento.
BUFFER INTRACELULAR: CARNOSINA
La carnosina, un potente buffer intramuscular, es un dipéptido
encontrado en altas concentraciones en el citosol del músculo
esquelético y especialmente concentrado en las fibras musculares
de contracción rápida (Artioli et al., 2010; Derave et al., 2010).
Las especies animales que dependen de la producción de energía
anaeróbica y se ejercitan para sobrevivir (por ejemplo, caballos y
galgos) o quienes se han adaptado para hacer frente a episodios de
hipoxia (por ejemplo, ballenas submarinas) tienen concentraciones
de carnosina en músculo particularmente altas (Harris et al., 1990).
Aun más, se han encontrado concentraciones más altas en velocistas
que en corredores de maratón (Parkhouse & McKenzie, 1984) y el
entrenamiento de sprint aumenta la concentración de carnosina
en músculo (Suzuki et al., 2004). Estas diferencias naturales en
las concentraciones de carnosina en músculo proporcionan un
fundamento para las intervenciones nutricionales para incrementar
la capacidad buffer intracelular y el rendimiento. Se ha sugerido
que la contribución de la carnosina muscular a la capacidad buffer
intracelular total del músculo es aproximadamente de 7% bajo
condiciones normales pero puede incrementarse a 15% después de
la suplementación de la dieta con ß-alanina (Harris et al., 2006). La
ß-alanina es un aminoácido que se da naturalmente que, junto con
la L-histidina, es uno de los precursores de la carnosina. Debido a
que la L-histidina es más abundante en las células musculares que
la ß-alanina, ésta última se considera el aminoácido limitante de la
tasa de formación de carnosina.
AUMENTO DE LA CARNOSINA DEL MÚSCULO
Actualmente hay buena evidencia de que la carnosina del músculo
puede incrementarse sustancialmente (40-50%) después de la
suplementación prolongada con ß-alanina (~3–6 g de ß-alanina
por día durante 4–8 semanas; Derave et al., 2010; Harris et al.
2006). Además, la pérdida subsecuente de carnosina del músculo
esquelético después de la suplementación con ß-alanina es muy
lenta, con estudios que sugieren que puede llevar de 10-15 semanas
para regresar a los niveles basales después de la interrupción de
una suplementación exitosa (Baguet et al., 2009; Stellingwerff et al.,
2012). La suplementación con ß-alanina en dosis mayores a 10 mg/
kg MC puede llevar a un periodo corto de parestesia (adormecimiento
y una sensación de hormigueo en la piel) pero suplementos recientes
de “liberación lenta” han superado en gran parte estos efectos
secundarios desagradables.
EFECTOS DEL AUMENTO DE LA CARNOSINA DEL
MÚSCULO SOBRE EL RENDIMIENTO
En uno de los primeros estudios en este campo, Suzuki y
colaboradores (2002) reportaron que el rendimiento en la prueba
de Wingate de 30 s estuvo correlacionada con el contenido inicial
de carnosina en el músculo. Un estudio posterior demostró que 4
semanas de suplementación con ß-alanina redujo la disminución
del pH de la sangre durante ejercicio intenso (Baguet et al.,
2010). Aunque no es un hallazgo universal, algunos estudios han
demostrado beneficios significativos de la suplementación con
ß-alanina para el rendimiento de alta intensidad durante el ciclismo,
remo y ejercicio de extensión de rodilla (Artioli et al., 2010; Derave et
al., 2010). Sin embargo, en uno de los pocos estudios en los que se
investigaron los efectos sobre el rendimiento deportivo real, Derave
y colaboradores (2007) no encontraron diferencias en el rendimiento
en sprint de 400 m después de la suplementación con ß-alanina al
comparar con un placebo. También, un estudio reciente encontró que
la suplementación con sólo ß-alanina no incrementó el rendimiento en
una prueba de ciclismo contrarreloj al comparar con la suplementación
combinada con ß-alanina y bicarbonato de sodio (Bellinger et al.,
2012). Sin embargo, en general parece que la suplementación de la
dieta con 3-6 g de ß-alanina al día durante 4-8 semanas aumentará la
carnosina del músculo por cerca de 40-50% y que la mejoría asociada
de la regulación del pH intracelular puede mejorar el rendimiento en
el ejercicio de alta intensidad en eventos con duración de 1-6 min. Un
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meta-análisis reciente concluyó que la suplementación con un total
de 179 g de ß-alanina (la mediana entre los estudios considerados)
resultaría en una mediana de la mejoría en el rendimiento de 2.85%
al comparar con un placebo (Hobson et al., 2012). El meta-análisis
también mostró que la ß-alanina no incrementó el rendimiento
significativamente para eventos con duración menor de 60 s, pero fue
ergogénica en eventos con duración de 60-240 s siendo los efectos
menos pronunciados para ejercicios de duraciones mayores que 240
s. Se requiere investigación adicional para establecer si la ß-alanina
puede mejorar el rendimiento en eventos más cortos de potencia/
sprint, eventos de resistencia de larga duración o ejercicio intermitente.
RECOMENDACIONES PRÁCTICAS
A los atletas que deseen explorar el potencial ergogénico de la suplementación
con bicarbonato de sodio se les puede recomendar consumir 300 mg por kg
de masa corporal (es decir, aproximadamente 20 g de bicarbonato de sodio
para un atleta que pesa 70 kg) 1-2 h antes del ejercicio.
Extender la carga de bicarbonato durante un periodo de 30-60 min, con
bastantes líquidos y tal vez una comida ligera basada en carbohidratos,
puede disminuir la posibilidad de efectos gastrointestinales adversos.
A los atletas que deseen explorar el potencial ergogénico de la suplementación
con ß-alanina se les puede recomendar consumir 4-6 g por día de ß-alanina,
dividida en 6-8 dosis iguales durante el día, por 4-6 semanas.
RESUMEN
Hay evidencia razonable de que la suplementación con bicarbonato
puede incrementar el rendimiento en una variedad de eventos
deportivos. Sin embargo, a los atletas que estén interesados en
explorar el potencial ergogénico del bicarbonato les corresponde
ensayar con él con el fin de maximizar el beneficio y minimizar
el riesgo. También hay evidencia de que la suplementación con
ß-alanina puede aumentar la carnosina en el músculo y mejorar
el rendimiento durante ejercicio de alta intensidad. Dado que el
bicarbonato y la ß-alanina mejoran la capacidad buffer extracelular
e intracelular respectivamente, los beneficios fisiológicos y de
rendimiento teóricamente deberían de ser aditivos. Es importante
reconocer que, en el “mundo real”, los atletas pueden combinar
suplementos y actualmente no se sabe si la suplementación con
bicarbonato o ß-alanina es efectiva cuando se combina con, por
ejemplo, cafeína, nitrato o creatina. Hay una necesidad de futuros
estudios para examinar el alcance hasta el cual estos suplementos
interactúan para afectar el rendimiento.
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TRADUCCIÓN
Este artículo ha sido traducido y adaptado de: Jones, A. Buffers and
their role in the nutritional preparation of athletes. Sports Science
Exchange 124, Vol. 27, No. 124, 1-5, por Lourdes Mayol Soto, M.Sc.
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