9 resp adap cardiovascular

Fisiologia del Ejercicio I - Claudio Báez

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Respuestas y Adaptaciones Cardiovascular al Ejercicio

Claudio Báez RProf. Educación FísicaKinesiólogoLic. Ciencias de la SaludDoc©Ciencias de la actividad Física y del Deporte

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Cardiovascular Respiratory System



Recorrido del O2 desde el Aire hasta la Mitocondria

[O2] ambiental

PermeabilidadVía aérea

DifusiónVS - FC

Relación V/Q

Sist. Arterial

Sist. Venoso

Dif. A-V de O2

Redistrubuc. vascular

Nº GR - [Hb]

Capilarización

Masa mitocondrial

Enzimas Oxidativas

MANIFESTACIONES MORFOFISIOLOGICASANTE EL EJERCICIO

CAMBIOS FUNCIONALESCAMBIOS FUNCIONALES

Súbito

RESPUESTAInmediata

Tardan en aparecer

ADAPTACIÓNA largo Plazo

Desaparecen en reposoTemporales

pPermanecen en reposo

Duraderos



TIPOS DE EJERCICIOFormas

Una sesiónde ejercicio

AGUDO

Muchas sesionesentrenamiento

CRONICO

RESPUESTASFISIOLOGICAS

ADAPTACIONESFISIOLOGICAS

Respuesta Cardiaca al Ejercicio

Control Homeostático de la Respuesta Cardiovascular



Objetivos de la Respuesta CV

1. Adecuar la irrigación sanguínea de los musc.en contracción a las nuevas necesidades esen contracción a las nuevas necesidades, esdecir, aumentar el aporte de O2 y nutrientes(sustratos metabólicos) necesarios para lageneración de ATP.

2. Mantener el equilibrio o regulación de lahomeostasis mediante le eliminación deproductos de desecho generados por eli d l i id d l CO2 Hincremento de la actividad muscular CO2 y H+.

3. Eliminar el calor generado por el trabajomuscular, es decir, termorregulación.

Principio de Fick

Consumo de O (VO ) =Consumo de O2 (VO2) =

Gasto cardiaco (Q) x Diferencia (a-v) de O2

• Débito o gasto cardíaco: Es eld t d l f i díproducto de la frecuencia cardíaca

(FC) por el volumen sistólico deeyección (VS) en litros por minuto.

DC FC VSDC = FC x VS

Suministro de Energía al Corazón

• Utiliza en forma casi exclusiva unmetabolismo aeróbico

• Fb miocárdicas tienen la concentración máselevada de mitocondrias.

• Cuando la actividad muscular es intensa elcorazón utiliza hasta un 50 % del lactatoproducido

• Durante un ejercicio submax. Prolongado elDurante un ejercicio submax. Prolongado elcatabolismo de lo Ac grasos aumenta hasta+- un 70 % las necesidades energéticas delcorazón



• Factores que determinan el volumeni tóli d ió ( dsistólico de eyección (recuerde que

cualquier factor que afecte el volumensistólico modificará el DébitoCardíaco).– Precarga.g– Postcarga.– Contractilidad

Precarga

• Es la carga o volumen que distiende el ventrículo• Es la carga o volumen que distiende el ventrículoizquierdo antes de la contracción o sístole.

• La precarga está determinada por el volumen desangre al final del período de llenado ventricular.

• Su medición se realiza con el catéter de SwanGanz y corresponde a la presión de oclusión de laArteria Pulmonar. La presión venosa central y lap ypresión de aurícula derecha expresan el retornode sangre al lado derecho del corazón.

• Hipovolemia• Taquicardia• Vasodilatación

• Vasoconstricción• Hipervolemia• Insuficiencia cardiaca

congestiva

Postcarga

• Es la resistencia a la eyección ventricular.

• En el lado derecho se expresa como la ResistenciaVascular Pulmonar (RVP) y en el lado izquierdocomo la Resistencia Vascular Periférica (RVS).

Mi t l t á l• Mientras mayor sea la postcarga menor será eldébito cardíaco, de igual manera mayor será lapresión de aurícula derecha.



• Vasodilatación por sepsis• Hipertermia• Hipotensión• Drogas vasodilatadoras

• Vasoconstricción• Hipovolemia• Hipotermia• Hipertensión• Estenosis aórtica entre otros.

Contractilidad• No es más que la habilidad del músculo cardíaco

para contraerse Mientras más se alargue la fibrapara contraerse. Mientras más se alargue la fibramuscular mayor será la fuerza de contracción yvolumen de sangre eyectada (Ley de Frank -Starling).

Existe una relación directa entre contractilidad y• Existe una relación directa entre contractilidad yDébito Cardíaco.

100

Ley de Frank Starling y fuerza de contracción Cardiaca

M. Esquelético3,5 kg/cm2

75

50

%FUERZA

M. Cardiaco0.5 a 1.5 kg/cm2

10%

25

00 1.5 2.0 3.0 3.5

A

Long. SarcÓmero (µm)

Condiciones que aumentan la contractibilidad

• Estimulación simpática endógena o porcatecolaminas exógenas como laDobutamina, Adrenalina y Dopamina..



• Enfermedades que afecten al músculo

Condiciones que disminuyen la contractibilidad

Enfermedades que afecten al músculocardíaco, hipoxemia, acidosis y por acciónde drogas con efecto inotrópico negativo.

• La contractilidad no puede ser medida perosi inferida a partir del volumen o índicesi inferida a partir del volumen o índicesistólico

Respuesta Hemodinámica

Durante el Ejercicio

Frec. Cardiacalpm

Respuesta de la FC al ejercicio dinámico incremental

lpm

% VO2 máx

Vol Sistólico

Respuesta del Volumen Sistólicoal ejercicio dinámico incremental

% VO2 máx

40-60 80-90



Gasto Cardiaco

Respuesta del Gasto Cardiaco al ejercicio dinámico incremental

% VO2 máx

60-70 80-90

Vol Sistólico Gasto CardiacoFrec Cardiaca

Relación FC y Vol Sistólico con Gasto cardiaco

Vol Sistólico

60-70 80-9040 -60 80-9060-70 80-90

Gasto CardiacoFrec Cardiaca

% VO2 máx

40 60 80 90



VS en deportistas

Deportista ml

Sedentario 90

Entrenado 150

Elite 189Elite 189

El VM en sujetos en reposo varía con la postura

Posición litros/min

Decúbito dorsal 4-6

De Pie o sentado 1-2

Factores que determinan la Respuesta Cardiovascular

• Edad• Sexo• Condición Física• Genotipo

• Tipo de ejercicio• Relación

Intensidad/volumen



Condiciones que disminuyen el Débito Cardíaco

• Mal llene ventricular por hipovolemia.M l i i t t i l lt i• Mal vaciamiento ventricular por alteracionesen la contractilidad o valvulopatías(tricúspide o aórtica)

• Aumento de la RVS por hipertensión,vasoconstricción, insuficiencia mitral,defectos septales entre otrosdefectos septales entre otros.

Condiciones que aumentan el Débito Cardíaco

• Aumento de la demanda de oxígeno como elejercicioejercicio.

• Enfermedades hepáticas y tirotoxicosis.• Embarazo.• Dolor, temor, ansiedad. (ojo)• Respuesta a inflamación sistémica precoz

con disminución de las RVS.

Respuesta cardiovascular a los diferentes tipos de ejercicios

Reposo Isométrico Isométrico Isotónico+ isotónico

GC (l x min) 5.7 6.8 10.8 21.9

FC (lpm) 70 110 130 164

V (sist ml) 85 62 85 131

Presión art media (mmhg) 94 118 127 124Presión art media (mmhg) 94 118 127 124

Resist perif. (dinas/seg/cm) 1352 1466 954 461

VO2 max (ml min) 324 556 1084 2758

López Chicharro, 2002



Respuesta cardiovascular al ejercicio en sujeto entrenado y sedentario

VO2(ml/min)

V Sist.(L/min)

FC (lmp)

Dif (A-V)O2(ml/L)

Reposo Sedentario 300 0.075 82 48.8

Reposo entrenado 300 0.105 58 49.3

Ej. Sedentario 3.100 0.112 200 138.0SedentarioEj. Entrenado 3.440 0.126 192 140.5

Ej. muy entrenado 5.570 0.189 190 155.0

Fisiología del Esfuerzo y del Deporte. Wilmore y Costill. 5ta ed

Fisiología del Esfuerzo y del Deporte. Wilmore y Costill. 5ta ed

1. Respuesta regulada por mecanismos

Control Cardiaco Durante el Ejercicio Dinámico

p g pnerviosos.

2. Respuesta regulada por mecanismos hidrodinámicos

3. Respuesta regulada por mecanismos Humorales



Monocardio, Corazón y Ejercicio. Soc Castellana de Cardiología, Vol II, N°1. 2000

1.- RESPUESTA REGULADA PORMECANISMOS NERVIOSOS

a) Control Central

b) Control Reflejo

a) Control Central

Centro Integrador : HipotálamoAferencias: Corteza

QuimiorreceptoresBarorreceptoresNociceptores Receptores pulmonares



• Vía: Médula espinal (desde el centro vasomotor)

• Efectores:Efectores:– Corazón y vasos sanguíneos (liberación de

noradrenalina en el nódulo senoaurícular)– Médula suprarrenal (catecolaminas)

• Vía Humoral estimula la acción Simpática

• Respuesta : Aumento de la actividad adrenérgica

b) Control Nervioso Reflejo

• Receptores: Ergorreceptores• Receptores: Ergorreceptores– Mecanorreceptores (Contracción)– Metabolorreceptores (flujo/demanda metabólica)

• Centro integrador: Centro vasomotor (bulbo)• Vía: Nerviosa

Ef t A t d l ti id d i áti• Efecto: Aumento de la actividad simpática

Aumento de la Actividad Simpática

Liberación Noradrenalina

Disminución de la Actividad Parasimpática

Disminución de la liberación de Acetil-colina

FC en Reposo y Ejercicio• En reposo existe influencia constante del

vago denominadas "tono vagal" impulsosvago denominadas tono vagal , impulsosque se originan en el centro cardioinhibidordel bulbo raquídeo que actuaría como frenopara la FC.

• Durante el ejercicio el aumento de la FC escausado por una disminución de la accióninhibidora del vago y un el incremento de lainhibidora del vago y un el incremento de laestimulación simpática.



Efectos del Sist. Nervioso Simpático sobre el Sist. p

Cardiovascular

V de ConducciónEfecto Dromotrópico +

Frec. CardiacaEfecto Cronotrópico +

Fracción de Eyección

Efecto Dromotrópico +Efecto Cronotrópico +

Fza de ContracciónEfecto Inotrópico +

Volumen Sistólico

Aumento Gasto Cardiacoy Tensión Arterial

Distribución del Flujo Sanguíneo

Vasodilatación Vasocontricción

Vasos Sanguíneos

Sectores activos Sectores inactivos



2.- RESPUESTA REGULADA PORMECANISMOS HIDRODINAMICOS



100%F

Ley de Frank Starling y fuerza de contracción Cardiaca

75

50

FUERZA

25

00 1.5 2.0 3.0 3.5

A

Long. Sarcomero (µm)

Efecto Muscularsobre las venas

Deposito activo de sangre

65% de sangre total en reposo

ImportanteVuelta a la calma

activa

3.- RESPUESTA REGULADA PORMECANISMOS HUMORALES



Reflejos NutriceosCO2 Tº

Bradicinina

RegulaciónMetabólica Local

Catecolaminas

AdenosinaK+

LactatoHistaminaPGL2

PaO2

pH

Regulación Hormonal

CatecolaminasGlucagónPNARenina-AngiotensinaADHPéptidos

Vasodilatación

Respuesta Hormonal al ejercicio

FASES DE LA DINAMICA CARDIOVASCULAR

1. Fase Anticipatoria2. Fase Inicial3. Estado Estable4. Abatimiento Cardiovascular

1.- Fase Anticipatoria • Factores neurológicos, humorales y

ibl t á i lposiblemente mecánicos preparan alsistema cardiovascular para elejercicio.



2.- Fase Inicial • Comprende los primeros minutos del

j i i d t l lejercicio durante los cuales ocurrencambios significativos en las variablescardiovasculares conforme ocurren losajustes correspondientes en el sistemaante los requisitos/demandas delqejercicio

• De 2 a 4 minutos:

3.- Estado Estable

• Aquel período/etapa que caracteríza aAquel período/etapa que caracteríza aun ejercicio subáximo, durante el cuallas principales variableshemodinámicas mantiene un equilibrio(alcanzan un "plato") por medio de

j t é t liajustes menores que éstas realizan,manteniéndose relativamenteconstantes hasta varias horas.

4.- Abatimiento Cardiovascular

• Aquel período caracterizado por unai d ió l fi i iprogresiva reducción en la eficiencia

del transporte de oxígeno y de lasnecesidades metabólicas y por elincremento en las demandas sobresistema cardiovascular para disipar elp pcalor del cuerpo.

Factores determinantes de la FC

• Edad• Nivel de entrenamiento• Nivel de entrenamiento• Tipo de Ejercicio (masa muscular)• Condiciones ambientales

– Tº– Humedad– PºP – Hora

• Condiciones Patológicas



RESPUESTA DE LA PRESION SANGUINEA AL EJERCICIO

Tensión Arterial

TAs = Tensión arterial SistólicaTAd = Tensión arterial Diastólica

TA dif = Tensión arterial diferencial

TAm = TAd + TA dif/3TAm = TAs + 2 TAd

3



Determinantes para elDeterminantes para el Aumento en la Presión Sanguínea Durante el

Ejercicio Agudo

1 GASTO CARDIACO1.- GASTO CARDIACO

2.- RESISTENCIA PERIFÉRICA TOTAL

Regulación de la Presión Arterial

∆∆P = (VES x FC ) x (8LP = (VES x FC ) x (8Lηη / π/ π rr44))

GC RPGC

RP

∆P

1.- El gasto cardíaco

• El aumento de la FC y el VS permiten unEl aumento de la FC y el VS permiten unaumento significativo del gasto cardíaco (cincoveces sobre los niveles normales en reposo)

• Como resultado neto, la presión sanguíneaaumenta de forma progresiva (debido al aumentoen gasto cardíaco y al efecto final combinado quejuega la vasoconstricción generalizada y lavasodilatación local)vasodilatación local).



Relación flujo sanguíneo y P° arterial

175

P°Sanguínea

mmHg

150

125

100

75

Modificado de Mac Ardle, Fisiología del Ejercicio. 2° Ed. Cap. 11 , pag 278. Fig 11.6. 2000

0 5 10 15 20 Gasto CardiacoL / min

Respuesta característica de la Pº Art. durante Ej. incremental

210

190

170

150

130

110

Sistólica

90

70

50

0 50 100 150 200 250

Diastólica

2. La resistencia periférica total

• Flujo de sangre a través de un vasoFlujo de sangre a través de un vasoobedece a dos principios– Directamente proporcional al gradiente de

presión entre los extremos del vaso– Inversamente proporcional a la resistencia en el

interior del vaso:Vi id d• Viscosidad

• Longitud del vaso• Diámetro

• Flujo = Diferencias de Pº x DiámetroLongitudViscosidad



Resistencia periférica

8L / r48Lη / π r4

Viscosidad del LíquidoViscosidad del Líquido

Radio del vasoRadio del vaso

Longitud del vasoLongitud del vasoLongitud del vasoLongitud del vaso

Efecto del Hematocrito sobre la viscosidad de la sangre en comparación con el agua

10Viscosidad

respecto

8

6

4

Limites Normales

al agua

2

020 40 60 80

Hematocrito (%)



Flujo de de Sangre

Flujo Sangre ml/100 g músculo

Reposo 4 -7

EjercicioIntenso

60 -80

Determinantes del flujo• Vasodilatación periférica de los sectores

activos (VO2max)• Mayor apertura capilar ( en reposo 10%)• Mayor superficie de intercambio• Aumento del retorno venoso

Varia con la contracción –relajación muscularContracciones superiores al 60%-70%, generan una detención de la circulación totaluna detención de la circulación total

Clasificación T art. En reposoAdultos mayores de 18 años

Categoría TAsmmHg

TAdmmHgmmHg mmHg

Normal < 130 < 85

Normal-Alta 130 - 139 85 - 89

HipertensiónGrado I Ligera 140 - 159 90 - 99Grado Il Moderada 160 - 179 100 - 109

Grado III Grave 180 - 209 110 - 119

Grado IV Muy grave >210 >120

López Chicharro, Fisiología del Ejercicio , 2000

Factores que regulan el flujo sanguíneo periférico durante el ejercicio

1 Factores locales1. Factores locales2. Factores nerviosos3. Factores humorales



Reajuste de los Barorreceptores

• Si la Pº art. Aumenta por más de 15 min. Elumbral de actividad del barorreceptorumbral de actividad del barorreceptoraumenta, por lo tanto, son consideradosreguladores acorto plazo.

• Durante el ejercicio responden a presionesde pulso mayores, por esta razón la FC nodisminuye como respuesta al aumento de ladisminuye como respuesta al aumento de laPº sist. que acompaña al ejercicio.

Factores de riesgo de la HTA

• Predisposición Genética• Edad• Peso corporal• Ingesta de sal• Consumo excesivo de alcohol• Sedentarismo

Esquema que muestra las repuestas barorreflejas que se producen ante cambios en la

presiónJ.A.F. Tresguerres, Fisiología

Humana Cap 44 1999Humana. Cap. 44, 1999.

Pº art. ↑ Activación Reflejo

RespuestaRefleja

Contractibilidad ↑FC↑Capacitancia VascularResistencias Periféricas↑

Resistencias Periféricas↓Capacitancia Vascular↑FC↓Contractibilidad↓

Pº art. ↓Activación Reflejo

RespuestaRefleja



6

Respuesta del

receptor

Rango de presión donde es más eficaz el barorreflejo

5

4

3

2

1

0

Pº arterial (mm Hg)80 125

300Flujo

mL/min

Autoregulación del flujo sanguíneo

200

100

Pº arterial (mm Hg)60 180110

Respuesta autorregulada del flujoRelación Flujo/vol tubo no distensible

Comparación de las P° arteriales sistólica y diastólica durante el ejercicio de brazo y pierna a % semejantes de VO2 max

Presión SistólicaH

Presión DiastólicaHmm Hg mm Hg

% VO% VO22 maxmax BrazosBrazos PiernasPiernas BrazosBrazos PiernasPiernas

25 150 132 90 70

40 165 138 93 71

50 175 144 96 73

75 205 160 103 75

De Astrand P.O. et al , intra-arterial blood pressure during exercise with different muscle groups. J Appl. Physiol,.20:253,1965

Aumento de P° y Ejercicio de miembros superiores e inferiores

• En disfunción cardiovascular se debe comenzar con ejercicios que involucren grandes masas musculares



Efecto hipotensor post ejercicio

• Acumulación de sangre en órganos viscerales• Acumulación en extremidades inferiores

Volumen sanguíneo central

Duración 12 hrs.

P° arterial

ADAPTACIONES CARDIACAS

EJERCICIO AEROBICO

Adaptaciones Cardiovasculares

• Tamaño Cardiaco• Frecuencia Cardiaca• Volumen Sistólico• Capilarización• Flujo Sanguíneo Coronario• Presión Arterial• Concentración de Hemoglobina

Adaptaciones Cardiovasculares

• Volumen plasmático• Consuno de O2 (VO2max.) 5-

30% • Umbral Anaeróbico (60% 75%)• Umbral Anaeróbico (60% 75%)



Adaptaciones Metabólicas a nivel muscular

A t l t ió d Mi l bi• Aumenta la concentración de Mioglobina• Aumenta la Capacidad de Ox. de H de C.• Incremento en la Oxidación de Grasas• Aumento de la utilización del Lactato como

fuente energética

1.- Tamaño Cardiaco

20-30% masa muscular

Sedentario Ciclista

Hipertrofia Excéntrica



CavidadEspesor Pared

Sobrecarga hemodinámica repetidaVolumenPresión

Patología Ejercicio

HIPERTROFIA



Sobrecarga

Hipertrofia

Muerte Celular

Miocardiopatía de la Sobrecarga (Katz)

HIPERTROFIA

CUANTITATIVA CUALITATIVA

Nº de elementosISOMIOSINAS

Nº de elementoscontráctiles

Existen tres formas(V1, V2, V3)

FC según Edad

Edades lpmRN 135

1 año 1206 años 85

14 ñ 7514 años 75Adulto 70



Modificaciones de la FC y VS

Sujeto L/min Sangre

L/min lpmg

Entrenado Reposo 6 0.15 40

Sedentario Reposo 6 0.08 75

Entrenado Correr 30 0.35 855K/h

Sedentario correr5 k/h

30 0.20 150

Hipótesis de la BradicardiaCambios en la regulación por parte del sistemanerviosoautónomo,

A t b l t l ti d l t l• Aumento absoluto o relativo del tono vagal conrelación al tono simpático

• Una disminución de la propia FC intrínseca delcorazón

• Mecanismos nerviosos periféricos a través de unavariación en la sensibilidad de los barorreceptores

• Condicionamiento genético.

Cambios en el volumen sistólico con entrenamiento de fondo corriendo, trotando y corriendo sobre tapiz rodante a velocidades

incrementales



Aumenta Nº y Diámetro

MAYOR EFICACIADEL TRABAJO

CARDIACO

Reducción en la utilización de substratosy de O2 para una misma

cantidad de trabajo

Mayor utilización deLactato como combustible

energético

ADAPTACIONES CARDIACAS

EJERCICIO ANAEROBICO

Adaptaciones

• Tamaño cardiaco: Aumento de lasd di i t d lparedes cardiacas, sin aumento de las

cavidades

Hipertrofia Concéntrica



Adaptaciones con Ejercicio Anaeróbico

• Aumento de reservas de fosfágenos y• Aumento de reservas de fosfágenos yglucógeno

• Aumento de la cantidad y actividad de laenzimas relacionadas al proceso anaeróbico.

• Aumento en la tolerancia al Ac. LácticoA t d l t ñ d l fib l• Aumento del tamaño de la fibra muscular condisminución en la densidad mitocondrial y lacapilarización

Alteraciones del sistema de transporte de O2, en la insuficiencia cardiaca

López Chicharro

Fallo deBomba Congestión

CirculaciónPulmonar

CirculaciónPeriférica

Desacondicionamiento

Insuficiencia•Edema

•AnomalíasMetabólicas•Atrofia •Edema

InsuficienciaMiocárdicaSistólica o diastólica

•Alt. Difusión•Alt. Vascular y Parenquimatosa

•↑Espacio muerto•↑W resp.•HiperreactividadBronquial

↑PCPShunt

•Alt. Precarga y postcarga

•Alt. Flujos reg•Vasomotricidad•Alt. Capilarizac•Trast electrolít

Limitaciones de la Toleranciaal Esfuerzo en el Cardiópata



•Hipoperfusión•Alt. Metab. Cel musc.•↓fosfatos•Nivel Lactatos•Nivel K-CaAlt N d i

•↑PCP• Estasis pulmonar• Alt. Musc. resp•↑ espacio muerto•↑Espacio muerto•↑W resp.

•Alt. Neuroendocrinas•Percepción alterada

↑W resp.• Alt. Relación V/Q

Disnea

↓ TOLERANCIAFatiga ANGOR

Isquemiamiocárdica

↓ TOLERANCIA AL ESFUERZO

↓Reserva cardiocuirculat.↓ Reserva ventilatoria↓ Reserva metabólica

Claudicación

Isquemia periférica

9 resp adap cardiovascular

Entertainment & Humor