La principal fuente para la obtención de energía química en el ser humano es la glucosa, un hidrato de carbono simple. En el organismo, la energía se almacena en forma de moléculas de adenosín trifosfato (ATP).
En concreto, la energía se obtiene al degradar enlaces específicos de la molécula de ATP. La energía proporcionada desde estos enlaces es clave para poder llevar a cabo funciones vitales en el ser humano, como son:
i) el transporte de sustancias al interior celular
ii) la formación de la mayoría de los compuestos bioquímicos celulares, como son las proteínas y los ácidos nucleicos,
iii) realización de trabajo mecánico, entre los que se encuentra la contracción muscular.
De este modo, la energía es necesaria para el mantenimiento de las funciones celulares y de la supervivencia celular, lo que en definitiva permite la vida.
Los seres humanos podemos producir ATP desde distintos nutrientes, como son, los hidratos de carbono, las grasas, y en menor medida, desde las proteínas.
En condiciones generales, el ser humano va obtener la energía desde las grasas y desde los hidratos de carbono, predominando más el empleo de uno sobre otro, en función de la intensidad de la actividad que realice y del tipo de alimentación que lleve a cabo.
Los nutrientes son ingeridos desde los alimentos, pero éstos tienen que ser transformados previamente en compuestos simples, que puedan pasar desde el tubo digestivo hacia la sangre, y así desde ésta serán distribuidos por todo el organismo, hasta llegar a las células.
Este proceso de transformación se denomina digestión, y para que pueda llevarse a cabo es necesario el correcto funcionamiento de los órganos que forman parte del aparato digestivo, en este sentido, el hígado y el páncreas tienen un papel esencial.
El hígado es un órgano implicado en numerosas funciones, algunas de las cuales se irán abordando a continuación.
Desde el punto de vista de la digestión, el hígado se encarga de la producción de la bilis, una sustancia química necesaria para la digestión de las grasas.
Por su parte, el páncreas es la glándula en la que se sintetizan los jugos pancreáticos, imprescindibles para la digestión de las grasas, las proteínas y los hidratos de carbono.
Así, la digestión permite descomponer los alimentos en nutrientes estructuralmente simples, que puedan pasar desde el tubo digestivo hacia la sangre, como son:
i) la glucosa (obtenida desde los hidratos de carbono)
ii) los aminoácidos (obtenidos desde las proteínas)
iii) los ácidos grasos (a partir de las grasas).
Por tanto, sin el adecuado funcionamiento del hígado y del páncreas, la obtención de energía, para llevar a cabo las funciones celulares, comienza a verse comprometida.
El segundo proceso que tiene lugar para que los nutrientes alcancen la sangre, y por extensión las células, es la absorción.
La absorción es el fenómeno por el cual la glucosa, los aminoácidos y los ácidos grasos, atraviesan la pared intestinal para entrar en la sangre.
La absorción tiene lugar a través de las células epiteliales, principalmente, de la pared del intestino delgado.
De la misma forma, para que los nutrientes alcancen la sangre, es muy importante que la pared intestinal se encuentre en óptimas condiciones.
Por tanto, hay dos hechos clave que permiten que la célula obtenga glucosa, ácidos grasos y aminoácidos, para generar ATP, y en definitiva, para la obtención de energía.
El primero es el adecuado funcionamiento del hígado y del páncreas, y el segundo, el correcto estado de la pared intestinal.
De forma general, y sin la necesidad de que estos tres órganos, (hígado, páncreas e intestino) estén clínicamente alterados, su funcionalidad se ve altamente afectada por el consumo habitual de:
) alimentos procesados, como son aquellos que contienen harinas, azúcares añadidos, edulcorantes, potenciadores de sabor y grasas hidrogenadas
ii) bebidas alcohólicas, como la cerveza, el vino, y los licores (whisky, ron, vodka y ginebra, entre otros).
Los alimentos procesados y el alcohol comprometen la actividad del aparato digestivo y, así, la adecuada funcionalidad del ser humano.
Respecto al hígado, además de participar en la digestión de las grasas, a través de la formación de la bilis, tiene un papel clave en la eliminación de todas aquellas sustancias que pueden resultar tóxicas para el organismo.
Entre estas sustancias tóxicas se encuentran, por ejemplo: los grupos aminos de los aminoácidos, el etanol (bebidas alcohólicas), la cafeína (café), la teobromina (chocolate), los fármacos y la píldora anticonceptiva.
La presencia de alguna de estas sustancias de forma habitual en el organismo, termina afectando a la salud general del hígado, y de esta manera a la digestión de los alimentos y a la obtención de energía.
Continuando con las funciones hepáticas, el hígado tiene la capacidad de transformar en glucosa el exceso de lactado generado en el músculo, cuando se realiza ejercicio de alta intensidad, evitando sus efectos indeseados a nivel muscular.
Anteriormente se ha descrito el papel del páncreas en la digestión, si bien esta glándula tiene además, una importante función endocrina, ya que se encarga de la producción de insulina, entre otras hormonas.
Para que desde la glucosa se pueda obtener energía (ATP), ésta necesita un transportador, a través del cual penetre en el interior de la célula. En el caso de las células musculares, este transportador sólo estará activo en presencia de insulina.
Por tanto, para la correcta utilización de la glucosa, que es el principal hidrato de carbono del que depende la producción de energía a nivel muscular, es necesario un adecuado funcionamiento del páncreas, que garantice unos niveles óptimos de insulina.
Estructuralmente, los hidratos de carbono pueden clasificarse en simples y complejos.
Ambos tipos de hidratos van a descomponerse en su elemento fundamental, la glucosa.
Los hidratos simples se descomponen rápidamente, mientras que en los complejos, la digestión hasta la glucosa es lenta.
La principal fuente de hidratos de carbono simples son las harinas (pan, pasta blanca, dulces), los refrescos, el azúcar y la miel.
Mientras, las legumbres, las verduras y las hortalizas, contienen hidratos de carbono complejos.
En periodos de inactividad física, en los que las demandas energéticas son bajas, la glucosa obtenida desde los hidratos va a ser
almacenada en forma de glucógeno.
Las reservas de glucógeno son limitadas, de forma aproximada se pueden acumular 500 g en el músculo esquelético y 100 g más en el hígado.
Una vez que se hayan alcanzado estos niveles de glucógeno, si se continúan consumiendo hidratos de carbono, fundamentalmente simples, se transformarán en ácidos grasos, que serán almacenados en el tejido adiposo, con el consiguiente aumento del peso corporal.
Pero el consumo habitual de hidratos simples, conlleva, además, la producción de elevadas cantidades de insulina, y en definitiva, un trabajo excesivo del páncreas, que a medio plazo provocará su disfunción.
Hasta ahora se ha descrito la importancia del aparato digestivo en la digestión y la absorción de los nutrientes, claves para la obtención de ATP y energía.
También se ha citado que la energía obtenida desde el ATP permite la contracción muscular.
De esta forma, la contracción de la musculatura esquelética permite el desplazamiento de los huesos durante la realización del ejercicio físico, gracias al acortamiento de las fibras que componen el músculo.
Este desplazamiento depende directamente del aporte de energía liberada desde el ATP.
A continuación, se hará referencia al papel de los hidratos de carbono y las grasas, como fuentes de energía durante el ejercicio físico.
El principal sustrato muscular para la obtención de energía es la glucosa.
Esta puede obtenerse desde los hidratos de carbono ingeridos, o desde las reservas del organismo, principalmente desde el glucógeno (hepático o muscular) y desde las grasas.
Durante los entrenamientos prolongados, en ayunas o a baja intensidad, la mayor parte de la energía muscular se obtiene desde el metabolismo de los ácidos grasos, presentes en la sangre o en los depósitos musculares.
A medida que la intensidad del ejercicio supera el 70 % del consumo de oxígeno (VO2) máximo, la energía procedente de los hidratos ingeridos, o desde los depósitos de glucógeno, va adquiriendo mayor protagonismo, frente a la energía procedente de los ácidos grasos.
Al avanzar en el tiempo en el entrenamiento a intensidad moderada-alta, los depósitos de glucógeno van disminuyendo, al tiempo que lo hace la capacidad para su transformación en glucosa.
Una vez alcanzada esta situación, el aporte de energía va a depender, básicamente, de la glucosa presente en la sangre, directamente relacionada con los hidratos de carbono consumidos durante la actividad deportiva.
En este sentido, tres de los efectos positivos a nivel metabólico, derivados del entrenamiento son:
i) el aumento en la capacidad de utilización de ácidos grasos como sustrato energético, lo que permite retrasar el vaciado de glucógeno
ii) el incremento de la cantidad de glucógeno que es posible almacenar
iii) la eficiencia en el transporte de la glucosa, desde la sangre hacia las células musculares.
Cuando la intensidad del ejercicio se aproxima al 75 % del VO2 máximo, comienza a predominar la obtención de ATP de forma anaérobica, esto implica que la glucosa no puede metabolizarse de forma completa, y comienza a generarse lactato.
El incremento de la concentración de lactato provoca un aumento de la acidez muscular, directamente relacionada con la aparición de la fatiga, y de la presión de dióxido de carbono en sangre, asociado al incremento de la frecuencia ventilatoria observado en los deportistas, durante esfuerzos de alta intensidad.
Como se expuso al comienzo de este documento, la adecuada salud del hígado, va a permitir que éste sea capaz de disminuir la concentración del lactato muscular, a favor de su transformación en glucosa, que pueda ser nuevamente empleada en la contracción muscular.
Como conclusión, dos de los factores más importantes en el rendimiento óptimo del deportista de resistencia, son:
i) el adecuado estado de salud del aparato digestivo, en concreto del hígado, del páncreas y del intestino delgado,
ii) la calidad de los alimentos ingeridos.
Dr. Néstor Vallecillo Hernández
Licenciado en Bioquímica y fisioterapeuta.
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