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Respuesta Cardiovascular al Ejercicio

Durante el ejercicio, las demandas metabólicas del cuerpo aumentan y se requieren cambios en el sistema cardiovascular para mantener una perfusión adecuada. Durante la contracción isométrica, el flujo sanguíneo al músculo en funcionamiento disminuye debido a la compresión directa de las arterias. Una vez que termina la contracción, los metabolitos vasoactivos causan una vasodilatación significativa, lo que resulta en un aumento del flujo sanguíneo al músculo conocido como hiperemia activa. Durante el ejercicio de resistencia, los movimientos repetitivos y coordinados durante un período sostenido dan como resultado un aumento de la frecuencia cardíaca, volumen sistólico, gasto cardíaco y presión arterial sistólica, principalmente a través de la estimulación simpática y los efectos de la bomba del músculo esquelético. La presión arterial diastólica generalmente disminuye levemente debido a una vasodilatación significativa en los lechos vasculares del músculo esquelético, lo que resulta en una disminución de la resistencia vascular sistémica.

Última actualización: Jun 6, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Fisiología de la Circulación a Través del Músculo Esquelético

Flujo sanguíneo normal a los músculos esqueléticos

El flujo de sangre a los músculos esqueléticos puede aumentar > 20 veces durante el ejercicio intenso.

  • En reposo:
    • El 20% del gasto cardíaco va a los músculos esqueléticos (todos combinados).
    • El flujo es de aproximadamente 1‒4 ml/min por cada 100 g de tejido muscular.
  • Durante el ejercicio extenuante:
    • Hasta el 80% del gasto cardíaco puede ir a los músculos esqueléticos.
    • El flujo puede alcanzar 50‒100 ml/min por cada 100 g de tejido muscular.

Regulación del flujo sanguíneo a los músculos esqueléticos

  • Activación simpática a través del sistema nervioso simpático:
    • Provoca vasoconstricción de las arteriolas (y, por lo tanto, limita el flujo sanguíneo) en el músculo esquelético
    • Responsable de mantener la presión arterial en condiciones de reposo (la eliminación de la estimulación puede duplicar o triplicar el flujo)
    • A través de receptores α-adrenérgicos que son estimulados por:
      • Nervios simpáticos
      • Catecolaminas circulantes (epinefrina y norepinefrina) liberadas por la médula suprarrenal
  • La producción de factores locales provoca la vasodilatación de los esfínteres precapilares:
    • Los esfínteres precapilares carecen de inervación → regulados principalmente por la producción de estos factores locales
    • Los factores incluyen:
      • Ácido láctico
      • CO2
      • Adenosina
  • Simpatólisis funcional: factores locales que provocan vasodilatación para superar cualquier estimulación del sistema nervioso simpático, lo que resulta en vasodilatación durante la actividad

Efectos mecánicos de la contracción muscular que afectan el flujo sanguíneo

  • El flujo está restringido durante la contracción muscular activa.
  • Debido a la compresión de vasos más pequeños que penetran en el músculo
  • Las contracciones isométricas causan fatiga más rápidamente que las contracciones isotónicas intermitentes:
    • Contracciones isométricas: contracciones sostenidas sin cambios en la longitud del músculo
    • Contracciones isotónicas: cambian activamente la longitud de los músculos, lo que produce movimiento de las extremidades

Efectos del Ejercicio de Resistencia

Efectos de la contracción muscular isométrica

Durante la contracción isométrica, el flujo sanguíneo disminuye en los músculos en funcionamiento.

  • Contracciones sostenidas → ↓ flujo sanguíneo en el músculo en funcionamiento mediante compresión directa
  • Activación del sistema nervioso simpático:
    • ↓ Indirecta en el flujo sanguíneo en el músculo en funcionamiento por vasoconstricción
    • ↓ Flujo sanguíneo renal y esplácnico (i.e., gastrointestinal):
      • Los 2 lechos vasculares reciben aproximadamente el 50% del gasto cardíaco en reposo.
      • La vasoconstricción de estos lechos vasculares desvía la sangre de ellos → la sangre está disponible para los músculos esqueléticos
    • ↑ Presión arterial sistémica:
      • ↑ Resistencia vascular sistémica
      • ↑ Frecuencia cardíaca

Después de la contracción isométrica, aumenta el flujo sanguíneo en el músculo en funcionamiento.

  • Los factores locales entran en la sangre → vasodilatación → ↑ flujo sanguíneo en el músculo en funcionamiento
  • El fenómeno se conoce como hiperemia activa y se define más formalmente como un aumento del flujo sanguíneo tisular asociado con un aumento de la actividad metabólica.

Efectos de la contracción muscular isotónica

  • Las contracciones son intermitentes pero repetitivas.
  • Durante la breve contracción, los efectos son los mismos que los de las contracciones isométricas:
    • ↓ Flujo sanguíneo durante la contracción
    • ↑ Resistencia vascular sistémica, frecuencia cardíaca y presión arterial sistémica
  • Entre cada contracción:
    • ↑ Flujo sanguíneo
    • El flujo medio aumenta (hasta un punto) con cada contracción sucesiva.
    • El flujo máximo aumenta (hasta un punto) con cada contracción sucesiva.
  • La hiperemia activa se produce después de que finalizan las contracciones.
Cambios en el flujo sanguíneo al músculo durante y después del ejercicio de resistencia isotónica.

Cambios en el flujo sanguíneo al músculo durante y después del ejercicio de resistencia isotónica

Imagen por Lecturio.

Efectos del ejercicio de resistencia sobre la presión arterial

  • Con el aumento de la actividad muscular, la perfusión debe aumentar para satisfacer las demandas metabólicas.
  • El cuerpo ↑ la presión arterial para aumentar la perfusión a través de:
    • ↑ Presión arterial sistólica
    • ↑ Presión arterial diastólica
    • ↑ Presión arterial media
  • Mecanismos de aumento de la presión arterial:
    • Mando central: los centros superiores en el sistema nervioso central (SNC) inician cambios antes del ejercicio, proporcionando el impulso para el movimiento.
    • Retroalimentación sensorial:
      • Barorreceptores: registran los cambios en la presión arterial.
      • Quimiorreceptores: registran los cambios en el PCO2.
      • Nervios musculares aferentes: registran los cambios en los metabolitos (e.g., iones H+).
    • El centro de control cardiorrespiratorio en el tallo encefálico integra señales centrales y sensoriales para coordinar una respuesta simpática.
Cambios en las presiones arteriales sistólica, diastólica y media.

Cambios en las presiones arteriales sistólica, diastólica y media con el aumento del esfuerzo físico
SBP= presión arterial sistólica
DBP = presión arterial diastólica
MAP = presión arterial media

Imagen por Lecturio.

Efectos de la maniobra de Valsalva

Maniobra de Valsalva: espiración forzada contra una glotis cerrada (ocurre con frecuencia durante el ejercicio). Provoca 4 cambios diferentes en la presión arterial a lo largo del tiempo:

  • Fase 1: ↑ de la presión arterial y ↓ de la frecuencia cardíaca:
    • Espiración forzada sin expulsión significativa de aire → ↑ significativo de la presión intratorácica
    • → Compresión de la aorta torácica → ↑ presión arterial
    • El barorreflejo detecta ↑ en la presión arterial → ↓ frecuencia cardíaca en un intento por mantener la homeostasis de la perfusión
  • Fase 2: ↓ presión arterial y ↑ frecuencia cardíaca:
    • ↑ Presión intratorácica → impide el retorno venoso al tórax
    • → ↓ Llenado cardíaco y ↓ precarga → ↓ gasto cardíaco → ↓ presión arterial
    • El barorreflejo detecta ↓ la presión arterial → ↑ frecuencia cardíaca en un intento de mantener la homeostasis de la perfusión
    • Sistema nervioso simpático activado → ↑ resistencia vascular sistémica intentando estabilizar la presión arterial/perfusión (porción de meseta de la fase 2)
  • Fase 3 (cese de la maniobra de Valsalva):
    • Se elimina la compresión torácica externa → la presión aórtica vuelve a caer brevemente
    • Barorreflejo ↑ frecuencia cardíaca
  • Fase 4:
    • Se elimina la compresión torácica externa → se reanuda el retorno venoso al tórax
    • Llenado ventricular rápido → ↑ precarga → ↑ gasto cardíaco → ↑ presión arterial
    • Barorreflejo ↓ en frecuencia cardíaca
Fases de la maniobra de valsalva con sus correspondientes cambios en la fc

Fases de la maniobra de Valsalva con sus correspondientes cambios en la frecuencia cardíaca
CO: gasto cardíaco

Imagen por Lecturio.

Cambios Cardiovasculares que Ocurren Durante los Ejercicios de Resistencia (Aeróbicos)

Descripción general

  • Ejercicio aeróbico ↑ consumo corporal total de O2
  • El cuerpo responde por ↑ perfusión para satisfacer las demandas metabólicas
  • El cuerpo logra la respuesta al:
    • ↑ Gasto cardíaco a través de:
      • ↑ Frecuencia cardíaca
      • ↑ Volumen sistólico
      • Recuerde: gasto cardíaco = frecuencia cardíaca x volumen sistólico
    • ↑ Presión arterial sistólica
    • Redirigir el flujo sanguíneo a los músculos en funcionamiento

Incrementos en la frecuencia cardíaca

  • Al ir ↑ la demanda funcional, la frecuencia cardíaca ↑
  • La relación es lineal.
  • Debido a ↑ estimulación simpática en el nódulo sinoauricular
Cambios en la fc a diferentes intensidades de ejercicio aeróbico

Cambios en la frecuencia cardíaca (HR) a diferentes intensidades de ejercicio aeróbico

Imagen por Lecturio.

Aumentos en el volumen sistólico

  • Al ir ↑ la demanda funcional, el volumen sistólico ↑
  • La relación es lineal a un punto y luego la curva se aplana.
  • El pronunciado ↑ inicial en el volumen sistólico se debe a:
    • ↑ Estimulación simpática que causa ↑ fuerza contráctil del corazón (i.e., ↑ inotropía)
    • ↑ Retorno venoso al corazón → ↑ precarga → ↑ volumen sistólico
  • Aplanamiento de la curva: a medida que la frecuencia cardíaca ↑, hay menos tiempo para el llenado ventricular → es difícil lograr volúmenes telediastólicos más altos → menos precarga → menos ↑ en el volumen sistólico
Cambios en el volumen sistólico a diferentes intensidades de ejercicio aeróbico

Cambios en el volumen sistólico a diferentes intensidades de ejercicio aeróbico

Imagen por Lecturio.

Efectos de la bomba del músculo esquelético

  • Mecánica:
    • Cuando los músculos esqueléticos se contraen, aprietan las venas entre ellos.
    • La sangre se empuja hacia adelante en el circuito, hacia el corazón.
  • Efectos de la bomba del músculo esquelético:
    • Movimientos coordinados y repetitivos → ↑ retorno venoso → ↑ precarga → ↑ volumen sistólico
    • La sangre que avanza aumenta el gradiente de presión a través del lecho vascular del músculo → ↑ flujo sanguíneo (el gradiente de presión es la fuerza impulsora del flujo sanguíneo)
Bomba de músculo esquelético

Bomba del músculo esquelético: a medida que los músculos esqueléticos que rodean una vena se contraen, el vaso se comprime, lo que obliga a la sangre a avanzar. Las válvulas de 1 vía en las venas evitan el reflujo y aseguran que la sangre fluya solo en 1 dirección.

Imagen por Lecturio.

Cambios en la presión arterial

Con ejercicio aeróbico:

  • La presión arterial sistólica aumenta:
    • Debido a una respuesta simpática
    • Vía receptores α-adrenérgicos
  • La presión arterial diastólica permanece constante o disminuye levemente:
    • Vasodilatación significativa en los lechos vasculares del músculo esquelético → ↓ leve en la resistencia vascular sistémica global
    • ↓ Resistencia vascular sistémica: presión arterial diastólica permanece relativamente constante o disminuye levemente.
  • Presión arterial media aumenta ligeramente:
    • Presión arterial media = (gasto cardíaco x resistencia vascular sistémica) + presión venosa central (nota: la presión venosa central está cerca de 0 y a menudo se ignora).
    • La presión arterial media se puede aproximar utilizando la presión arterial sistólica y la presión arterial diastólica:
      • Como el corazón pasa más tiempo en diástole que en sístole, la presión arterial diastólica contribuye más a la presión arterial media que la presión arterial sistólica.
      • Presión arterial media ≅ [⅓ (presión arterial sistólica ‒ presión arterial diastólica)] + presión arterial diastólica
    • ↑ En la presión arterial sistólica con cambio mínimo en la presión arterial diastólica = ligero aumento en la presión arterial media
Cambios en los parámetros cardiovasculares

Cambios en los parámetros cardiovasculares a diferentes intensidades de ejercicio de resistencia
SBP: presión arterial sistólica
MAP: presión arterial media
DBP: presión arterial diastólica

Imagen por Lecturio.

Redistribución del flujo sanguíneo

  • Los diferentes lechos vasculares se someten a vasoconstricción y/o vasodilatación para redistribuir el flujo sanguíneo a los músculos esqueléticos que se contraen activamente durante el ejercicio aeróbico.
  • Los efectos pueden cambiar en un tejido determinado según la intensidad del ejercicio.
  • Efectos sobre los principales lechos vasculares:
    • ↑ Flujo al músculo esquelético
    • ↑ Flujo hacia el corazón (aunque en menor medida que hacia el músculo esquelético)
    • El flujo hacia el cerebro permanece constante.
    • ↓ Flujo a los riñones y al tracto gastrointestinal
    • Flujo a la piel:
      • ↑ Inicialmente para ayudar a disipar el calor generado durante el ejercicio (parte de la termorregulación)
      • En el ejercicio máximo, el cuerpo prioriza la perfusión de los músculos esqueléticos y el corazón sobre la termorregulación → ↓ perfusión a la piel
Cambios en la distribución del flujo sanguíneo durante el ejercicio ligero, moderado (moderado) y máximo (máximo)

Cambios en la distribución del flujo sanguíneo durante el ejercicio ligero, moderado (mod) y máximo (max)

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Efectos de la postura corporal sobre los parámetros cardiovasculares

Tabla: Efectos relativos de la postura corporal sobre los parámetros cardiovasculares: supino versus erguido
Postura En supino (e.g., natación) Posición erguida
Efecto sobre la precarga y el volumen sistólico Más altos Más bajos
Efecto sobre la frecuencia cardíaca en reposo Más baja Más alta

Efectos del Entrenamiento de Resistencia Crónica (a lo Largo del Tiempo)

Efectos sobre la frecuencia cardíaca, volumen sistólico y gasto cardíaco en reposo y durante el ejercicio máximo

El ejercicio aeróbico regular mejora la salud cardiovascular al ↓ frecuencia cardíaca, ↑ volumen sistólico y ↑ gasto cardíaco (durante el ejercicio)

Tabla: Efectos del ejercicio de resistencia crónico sobre la frecuencia cardíaca, volumen sistólico y gasto cardíaco
En reposo Durante el ejercicio máximo
Frecuencia cardíaca Disminuye Cambio mínimo o ligeramente reducido para permitir un tiempo de llenado más prolongado
Volumen sistólico Aumenta Aumenta:
  • Crecimiento de la pared ventricular → contracciones más fuertes
  • ↑ Llenado → ↑ precarga → ↑ volumen sistólico
Gasto cardíaco Cambio mínimo Aumento debido a ↑ volumen sistólico

Otras adaptaciones vasculares

Otras adaptaciones vasculares que ocurren con el entrenamiento de resistencia crónico:

  • ↑ Vascularización del miocardio a través de:
    • ↑ Área de sección transversal de vasos coronarios mediante remodelación
    • ↑ Circulación colateral
  • ↑ Número y densidad de capilares en el músculo esquelético
  • ↓ Poscarga (↓ resistencia vascular sistémica)
    • Disminución sistémica de la presión arterial
    • Mejor vasodilatación de los músculos en funcionamiento
    • Mejor derivación de la sangre lejos de las regiones en reposo

Referencias

  1. Nystoriak, M., Bhatnagar, A. (2018). Cardiovascular effects and benefits of exercise. Front. Cardiovasc. Med. Retrieved Nov 16, 2021, from https://doi.org/10.3389/fcvm.2018.00135
  2. Klabunde, R. (2014). Hemodynamics of a Valsalva Maneuver. Cardiovascular Physiology Concepts. Retrieved Nov 16, 2021, from https://www.cvphysiology.com/Hemodynamics/H014
  3. Klabunde, R. (2020). Skeletal muscle blood flow. Cardiovascular Physiology Concepts. Retrieved Nov 16, 2021, from https://www.cvphysiology.com/Blood%20Flow/BF015
  4. Klabunde, R. (2007). Active hyperemia. Cardiovascular Physiology Concepts. Retrieved Nov 16, 2021, from https://www.cvphysiology.com/Blood%20Flow/BF015
  5. Cornelissen, V., Fagard, R. (2005). Effects of endurance training on blood pressure, blood pressure-regulating mechanisms, and cardiovascular risk factors. Hypertension. 46, 667–675. https://www.ahajournals.org/doi/full/10.1161/01.hyp.0000184225.05629.51

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