Biología de secundaria · Grades 10–12
10Actividad física y salud
Dos alumnos tienen dieciséis años. Uno va andando al instituto, juega al baloncesto dos veces por semana y duerme ocho horas; al otro lo llevan en coche, pasa la tarde sentado ante una pantalla y duerme seis. A los dieciséis se parecen. A los cincuenta, sus médicos verán dos personas distintas: el primero con el corazón, los huesos, los músculos y el azúcar en sangre de alguien veinte años más joven; el segundo con una lista de enfermedades que empieza por la palabra “crónica”. Los tres capítulos anteriores han mostrado lo que hace un cuerpo que trabaja; este trata de lo que el trabajo regular le hace a él — y de lo que el abuso, en forma de sobreentrenamiento o de fármacos, deshace.
10.1 Qué cambia el entrenamiento
Definición 10.1 (Actividad física y entrenamiento)
La actividad física es cualquier movimiento del cuerpo producido por los músculos que eleve el gasto energético por encima del reposo: caminar, subir escaleras, las tareas de casa, el deporte. El entrenamiento es actividad física repetida con el objetivo de mejorar una capacidad. El cuerpo responde a una demanda repetida adaptándose: agranda, refuerza o vuelve a equipar las estructuras que la demanda carga — siempre que a la demanda le siga el descanso durante el cual se construye la adaptación.
Proposición 10.2 (Adaptaciones al entrenamiento de resistencia)
El ejercicio repetido de larga duración e intensidad moderada, a lo largo de meses, produce:
- un corazón mayor y más fuerte: el volumen sistólico sube, la frecuencia de reposo baja (de 70 a 50 o menos), y el gasto máximo y el máx aumentan entre un 10% y un 30%;
- más capilares y más mitocondrias en las fibras musculares, que queman una proporción mayor de grasa y producen menos ácido láctico a una potencia dada;
- más glóbulos rojos y, por tanto, más oxígeno transportado por litro;
- mayores reservas de glucógeno, y un cuerpo que regula con más facilidad su azúcar en sangre y su presión arterial.
Demostración. Admitido a este nivel. ∎
Ejemplo 10.3 (Las cifras de la adaptación)
Un chico sedentario de 17 años con un máx de por kilogramo corre tres veces por semana durante seis meses: , y una frecuencia de reposo que baja de 72 a 58. Su biopsia muscular muestra un 40% más de mitocondrias y un 30% más de capilares por fibra. Sus fibras son las mismas en número y en tipo; lo que se ha renovado es su equipamiento.
Proposición 10.4 (Adaptaciones al entrenamiento de fuerza)
Las contracciones repetidas contra cargas pesadas engrosan las fibras musculares (más miofibrillas en cada una) y mejoran la orden nerviosa que las recluta; la fuerza puede duplicarse en un año sin que cambie el número de fibras. Los tendones y los huesos que el entrenamiento carga también se engrosan, más despacio. El hueso, en particular, se construye y se mantiene en respuesta a las cargas que soporta: una adolescencia activa fija la masa ósea de la que se irá tirando en la vejez, y un miembro inmovilizado con una escayola pierde hueso en unas semanas.
Demostración. Admitido a este nivel. ∎
10.2 Actividad y salud
Proposición 10.5 (Efectos de la actividad regular sobre la salud)
La actividad física regular — el equivalente de una hora diaria de actividad moderada en los adolescentes, media hora en los adultos — reduce el riesgo de las enfermedades crónicas más frecuentes: enfermedades del corazón y de las arterias, diabetes de tipo 2, varios cánceres, osteoporosis, depresión. Lo hace mediante las adaptaciones anteriores: un corazón y unos vasos que trabajan a menor presión, unos músculos que toman con facilidad glucosa de la sangre, unos huesos que conservan su masa, una masa corporal dentro de un intervalo saludable. El efecto es grande — comparable al de no fumar — y no exige deporte, solo movimiento.
Pruebas experimentales. Los estudios que siguen a decenas de miles de personas durante décadas encuentran que quienes están en el quinto más activo de la población mueren, a una edad dada, a alrededor de la mitad de la tasa de quienes están en el quinto menos activo, y las enfermedades del corazón explican casi toda la diferencia; la relación se mantiene después de tener en cuenta la dieta, el tabaco y las condiciones sociales, y es gradual — cada escalón más de actividad supone un escalón menos de riesgo. Los ensayos en los que se asigna a personas sedentarias un programa de caminatas muestran caídas de la presión arterial y del azúcar en sangre en pocos meses. ∎
Ejemplo 10.6 (Azúcar en sangre y músculo)
Un músculo que trabaja toma glucosa de la sangre sin necesitar la hormona insulina, y un músculo entrenado sigue siendo más sensible a la insulina entre una sesión y otra. Un paseo enérgico después de una comida rebaja el pico de glucosa en sangre que la sigue; un cuerpo sedentario al que se pide almacenar ese mismo azúcar sin moverse necesita más insulina cada año — el camino hacia la diabetes de tipo 2, cuyo mecanismo es tema del último año.
10.3 Demasiado, demasiado rápido, del modo equivocado
Proposición 10.7 (Sobreentrenamiento y lesión)
La adaptación se construye durante el descanso. Una demanda repetida sin recuperación suficiente — más sesiones, o más duras, de las que los tejidos pueden reparar entre una y otra — produce lo contrario de la adaptación: fatiga persistente, frecuencia cardíaca de reposo en alza, rendimiento a la baja, sueño alterado, infecciones frecuentes y, en los tejidos que más despacio se reparan (Capítulo 9), tendinitis y fracturas por estrés. La causa más frecuente de lesión en los adolescentes no es el deporte, sino el ritmo al que se aumenta su carga.
Demostración. Admitido a este nivel. ∎
Ejemplo 10.8 (La regla del diez por ciento)
Una corredora que aumenta su distancia semanal como mucho un 10% cada semana rara vez se lesiona; otra que la duplica en quince días se lesiona a menudo. El hueso y el tendón se adaptan a lo largo de meses, y el músculo y el corazón a lo largo de semanas: los tejidos lentos marcan el ritmo al que puede subir la carga.
Proposición 10.9 (El dopaje)
El dopaje es el uso de sustancias o de métodos que elevan el rendimiento actuando sobre la regulación del cuerpo, en lugar de la adaptación que construiría el entrenamiento. Cada uno imita una adaptación y paga el precio de saltársela:
- la hormona eritropoyetina (EPO), o la transfusión de la propia sangre guardada, sube el número de glóbulos rojos — y espesa la sangre hasta que puede coagular en los vasos del corazón o del cerebro;
- los esteroides anabolizantes, derivados de la testosterona, engrosan las fibras musculares — y alteran las hormonas propias del cuerpo, el hígado, el corazón y el ánimo;
- los estimulantes enmascaran la fatiga — y suprimen el aviso que protege al corazón del sobrecalentamiento y del agotamiento;
- la hormona del crecimiento, y los fármacos que ocultan a los demás, completan la lista.
El dopaje está prohibido en competición porque es injusto; es peligroso porque cada una de estas sustancias anula una regulación que existe por algo.
Demostración. Admitido a este nivel. ∎
Ejemplo 10.10 (La EPO en cifras)
Los glóbulos rojos suponen alrededor del 45% del volumen de la sangre normal. El abuso de EPO ha llevado a algunos atletas al 55% y más allá, con una sangre tan espesa que el corazón, frenado por el sueño, no puede moverla: varios ciclistas jóvenes murieron mientras dormían en los años anteriores a que existieran los controles. Entrenar en altura sube esa misma cifra dos o tres puntos, a lo largo de semanas, bajo el control del propio cuerpo.
10.4 Las reglas de cada día
Método 10.11 (Entrenar con seguridad)
- Progresa despacio: aumenta la carga alrededor de una décima parte por semana y deja que el hueso y el tendón marquen el ritmo.
- Calienta y enfría: diez minutos cada cosa, por las razones del Capítulo 9.
- Bebe: una hora de ejercicio duro pierde entre uno y dos litros de sudor; repónlos, con algo de sal, antes de que lo pida la sed — una pérdida del 2% de la masa corporal ya rebaja el rendimiento.
- Come para el esfuerzo: glúcidos antes y durante los esfuerzos largos, proteínas para reparar después (Capítulo 7); ningún suplemento sustituye a una dieta variada.
- Descansa: la adaptación se construye durante el sueño; una frecuencia cardíaca de reposo en alza es el primer signo de que falta.
- Haz caso al dolor: un dolor agudo en una articulación o en un tendón es una señal, no un obstáculo.
Ejemplo 10.12 (La hidratación en cifras)
Una corredora de suda por hora con calor. En una carrera de dos horas pierde , el 4% de su masa: su volumen de sangre baja, su frecuencia cardíaca sube diez latidos para mantener el gasto, su temperatura corporal trepa y su ritmo cae una décima parte. Beber medio litro por hora habría reducido a la mitad la pérdida.
Observación 10.13 (El cuerpo lleva la cuenta)
Toda adaptación de este capítulo es una estructura que el cuerpo construye en respuesta al uso, y todas ellas se desmontan de nuevo cuando el uso cesa: un mes en cama cuesta una quinta parte del músculo, y un año de inactividad, casi todas las ganancias de resistencia. La cuenta se lleva sin interrupción, y el saldo a los cincuenta es la suma de los ingresos hechos a los dieciséis, a los veintiséis y a los treinta y seis.
10.5 Ejercicios
Ejercicio 10.1 ★
Enumera cuatro adaptaciones del cuerpo al entrenamiento de resistencia.
Solución
Solución de Ejercicio 10.1.
Un corazón mayor con un volumen sistólico más grande y una frecuencia de reposo más baja; más capilares y mitocondrias en las fibras musculares; más glóbulos rojos; mayores reservas de glucógeno (y mejor regulación del azúcar en sangre y de la presión).
Ejercicio 10.2 ★
¿Por qué baja la frecuencia cardíaca de reposo con el entrenamiento, aunque el gasto cardíaco de reposo no cambie?
Solución
Solución de Ejercicio 10.2.
El volumen sistólico ha crecido, así que los mismos se entregan con menos latidos: con un mayor necesita un menor.
Ejercicio 10.3 ★
¿Cuál es la cantidad diaria de actividad física recomendada para un adolescente? ¿Tiene que ser deporte?
Solución
Solución de Ejercicio 10.3.
Alrededor de una hora al día de actividad moderada. No: caminar, ir en bicicleta al instituto, las escaleras y las tareas de casa cuentan todas — lo que importa es el movimiento que eleva el gasto energético.
Ejercicio 10.4 ★
Define el dopaje y da dos ejemplos, con la regulación que anula cada uno.
Solución
Solución de Ejercicio 10.4.
El uso de sustancias o de métodos que elevan el rendimiento anulando la regulación del cuerpo en lugar de construir una adaptación. La EPO anula el control del número de glóbulos rojos; los estimulantes anulan la fatiga, el aviso que protege al corazón.
Ejercicio 10.5 ★
Nombra tres signos de sobreentrenamiento.
Solución
Solución de Ejercicio 10.5.
Fatiga persistente, frecuencia cardíaca de reposo en alza y rendimiento a la baja (también sueño alterado, infecciones frecuentes, dolor de tendón o de hueso).
Ejercicio 10.6 ★★
En la figura de la frecuencia cardíaca, compara la bajada al cabo de 12 semanas en los dos grupos y di qué muestra sobre la relación entre demanda y adaptación.
Solución
Solución de Ejercicio 10.6.
Al cabo de 12 semanas: latidos con cuatro sesiones y con dos. La adaptación es proporcional a la demanda — más sesiones, más cambio — y en ambos grupos se frena a medida que se acerca el nuevo estado.
Ejercicio 10.7 ★★
El gasto de reposo de una corredora es de . Su frecuencia cardíaca de reposo baja de 72 a 54 en seis meses. ¿Por qué factor ha cambiado su volumen sistólico?
Solución
Solución de Ejercicio 10.7.
: de a , un factor de .
Ejercicio 10.8 ★★
En la figura del riesgo relativo, ¿en qué fracción es menor el riesgo de muerte en el quinto más activo que en el menos activo? ¿Qué único escalón aporta la mayor ganancia?
Solución
Solución de Ejercicio 10.8.
Un menor. El primer escalón, del quinto menos activo al siguiente (de 1,00 a 0,80), aporta la mayor ganancia.
Ejercicio 10.9 ★★
Una estudiante de juega un partido de tenis de dos horas en verano, suda por hora y no bebe nada. ¿Qué fracción de su masa ha perdido, y cuáles son tres consecuencias?
Solución
Solución de Ejercicio 10.9.
, es decir de su masa. Su volumen de sangre baja, su frecuencia cardíaca sube para mantener el gasto, su temperatura corporal trepa y su rendimiento cae; los calambres se vuelven probables.
Ejercicio 10.10 ★★
Un principiante corre a la semana. Siguiendo la regla del diez por ciento, ¿cuántas semanas tarda en llegar a por semana? (Calcula semana a semana, o ten en cuenta que .)
Solución
Solución de Ejercicio 10.10.
, así que los se alcanzan en la octava semana: unos dos meses.
Ejercicio 10.11 ★★
Explica por qué la fuerza muscular puede duplicarse en un año de entrenamiento mientras el número de fibras musculares sigue siendo el mismo.
Solución
Solución de Ejercicio 10.11.
Cada fibra se engrosa añadiendo miofibrillas, y el sistema nervioso aprende a reclutar más fibras a la vez y mejor sincronizadas; ambas cosas suben la fuerza. El número de fibras está fijado en la edad adulta.
Ejercicio 10.12 ★★★
La sangre de un atleta tiene un 45% de glóbulos rojos; tras un abuso de EPO, un 56%. Con el Capítulo 8, estima la ganancia de oxígeno transportado por litro y, por tanto, de máx, y explica por qué esa ganancia se paga con el riesgo de un coágulo mortal.
Solución
Solución de Ejercicio 10.12.
El oxígeno por litro sube , alrededor de un 24%; con el mismo gasto cardíaco y la misma extracción, el máx sube como mucho esa misma fracción. Pero una sangre con un 56% de células es mucho más espesa; frenada por un corazón dormido, puede coagular en un vaso coronario o cerebral.
Ejercicio 10.13 ★★★
Entrenar en altura durante tres semanas sube los glóbulos rojos del 45% al 48%; la EPO los sube al 56% en ese mismo tiempo. ¿En qué sentido lo primero es una adaptación y lo segundo no, aunque la molécula implicada sea la misma?
Solución
Solución de Ejercicio 10.13.
En altura, el propio cuerpo sube su EPO en respuesta a una falta real de oxígeno, en una cantidad controlada, y vuelve a bajarla cuando la falta termina: la regulación está funcionando. La EPO inyectada impone una cifra que la regulación nunca elegiría, sin ninguna falta que la justifique y sin freno.
Ejercicio 10.14 ★★★
Explica, con el Ejemplo 10.6, por qué los médicos recetan caminar a los pacientes cuyo azúcar en sangre empieza a subir, y por qué la receta funciona mejor que un fármaco que solo baja el azúcar.
Solución
Solución de Ejercicio 10.14.
El músculo que trabaja capta glucosa sin insulina, y el músculo entrenado sigue siendo más sensible a ella; caminar baja por tanto el azúcar en sangre directamente y reduce la insulina necesaria en cada comida. Un fármaco baja el azúcar pero deja la causa — un músculo insensible y sin usar — donde estaba, y no hace nada por el corazón, los huesos ni la masa corporal, que caminar también mejora.
Ejercicio 10.15 ★★★
“Un mes de entrenamiento intensivo antes de la temporada de exámenes me dejará listo para todo el año.” Discútelo con las nociones de adaptación, de descanso y de las escalas de tiempo de los distintos tejidos.
Solución
Solución de Ejercicio 10.15.
La adaptación se construye en el descanso entre demandas repetidas y aumentadas poco a poco: un mes de carga intensiva tiene más probabilidades de producir sobreentrenamiento y lesión que forma física, ya que el tendón y el hueso se adaptan en meses, no en semanas. Y las ganancias se desmontan en unas semanas tras dejarlo: una sola tanda no “deja listo” a nadie para un año. La actividad moderada regular a lo largo del año hace lo que el mes no puede.
10.6 Problema: Dos alumnos, treinta años
Problema 10.1
Problema de fin de semana — un chico activo y otro sedentario de dieciséis años seguidos a través del entrenamiento, de una temporada de sobreentrenamiento y de las cuentas que sus cuerpos llevan hasta la madurez
Álex y Sam tienen dieciséis años, ambos pesan , ambos tienen una frecuencia cardíaca de reposo de 72 y un máx de por kilogramo. Álex empieza a correr tres veces por semana; Sam, no.
Parte I — Álex entrena. Al cabo de seis meses, la frecuencia de reposo de Álex es de 56 y su máx de por kilogramo; su frecuencia cardíaca máxima (200) no ha cambiado.
- Su gasto cardíaco de reposo sigue siendo de . Calcula su volumen sistólico antes y después.
- Calcula su máx en litros por minuto antes y después, y la ganancia en tanto por ciento.
- Suponiendo que su extracción máxima de oxígeno ( por litro) no ha cambiado, calcula su gasto cardíaco máximo antes y después, y su volumen sistólico máximo antes y después.
- ¿Cuál de las adaptaciones de la Proposición 10.2 explica la ganancia de volumen sistólico, y cuál explicaría una ganancia de extracción?
- La distancia semanal de Álex pasó de a en seis meses. ¿Se respetó la regla del diez por ciento? Muestra el cálculo.
Parte II — Álex se sobreentrena. En primavera, Álex duplica su distancia en dos semanas para preparar una carrera. Tres semanas después: frecuencia de reposo 64, mal sueño, un resfriado, un dolor en la espinilla y peores tiempos de carrera.
- Nombra el cuadro y enumera los signos del capítulo que encajan.
- ¿Cuál es la causa más probable del dolor de espinilla, en el vocabulario del Capítulo 9, y por qué ese tejido?
- ¿Por qué sube la frecuencia cardíaca de reposo, cuando el entrenamiento la había bajado?
- Propón un plan de tres semanas y justifica cada elemento con el Método 10.11.
- Un compañero de equipo le ofrece un “suplemento” que quita el cansancio. ¿A qué categoría de la Proposición 10.9 pertenece, y qué regulación anula?
Parte III — Sam está sentado. A los treinta, Sam pesa , con una frecuencia de reposo de 78 y un máx de por kilogramo; Álex, todavía activo, pesa , y tiene 54 y .
- Calcula el máx de ambos en litros por minuto. ¿Cuál es el valor absoluto mayor, y por qué la cifra por kilogramo es la que importa en la vida diaria?
- Subir cuatro pisos de escaleras le cuesta a cada uno unos de oxígeno por kilogramo y por minuto por encima del reposo. ¿Qué fracción de su máximo usa cada uno? ¿Quién llega sin aliento?
- El médico de Sam le encuentra un azúcar en sangre algo por encima de lo normal. Explica, con el Ejemplo 10.6, la relación con su inactividad.
- El médico le receta media hora diaria de caminata enérgica. Con la figura del riesgo relativo, estima la reducción del riesgo a largo plazo si Sam pasa del quinto menos activo al quinto moderado.
- Sam objeta que no tiene tiempo para el deporte. Respóndele con la Definición 10.1.
Parte IV — La cuenta a los cincuenta.
- La masa ósea alcanza su máximo hacia los veinticinco años y después baja alrededor de un 1% al año. Si el máximo de Álex fue un 10% mayor que el de Sam por su adolescencia activa, ¿cuántos años de descenso representa ese margen?
- Tras una caída a los cincuenta, Sam se fractura una muñeca y Álex no. Relaciónalo con la pregunta 16 y con la Proposición 10.4.
- Álex interrumpió su entrenamiento un año a los cuarenta por una lesión y perdió casi todas sus ganancias de resistencia, y después las reconstruyó. ¿Qué muestra esto sobre la naturaleza de una adaptación?
- Enumera, para Sam a los cincuenta, tres enfermedades de la Proposición 10.5 que su inactividad ha hecho más probables, y el mecanismo de una de ellas.
- Enuncia el resultado: los dos números (frecuencia cardíaca de reposo y máx por kilogramo) que separan a los dos hombres a los treinta, y el único hábito, expresado en horas por semana, que produjo la diferencia.
Solución
Solución de Problema 10.1.
1. antes; después.
2. ; : una ganancia del 19%.
3. Gasto máximo : de a ; volumen sistólico máximo a 200 latidos: de a .
4. El corazón más grande y más fuerte explica el volumen sistólico; más capilares y mitocondrias en las fibras explicarían una ganancia de extracción.
5. Un factor de 4 en 26 semanas es una media de , alrededor de un 5,5% por semana — dentro de la regla del 10% ( habría permitido mucho más).
6. Sobreentrenamiento: frecuencia de reposo en alza, sueño alterado, infección, rendimiento a la baja y dolor en un tejido de reparación lenta.
7. Una lesión por sobrecarga del hueso de la espinilla (una fractura por estrés o una inflamación de su superficie): el hueso es el tejido que más despacio se adapta, y la carga se duplicó en quince días.
8. La recuperación entre una sesión y la siguiente es incompleta; el cuerpo está en un estado de tensión persistente, y la adaptación que había bajado la frecuencia se está revirtiendo.
9. Una semana de casi reposo y de sueño (la adaptación se construye durante el descanso); después, dos semanas a la mitad de la distancia anterior, sin series de velocidad, reconstruyendo una décima parte por semana; la espinilla vista por un médico y en reposo hasta que deje de doler (hacer caso al dolor); beber y comer para reparar.
10. Un estimulante: enmascara la fatiga, el aviso que protege al corazón del agotamiento y del sobrecalentamiento.
11. Sam, ; Álex, . El de Álex es mayor incluso en términos absolutos; y la vida diaria — escaleras, andar, cargar con uno mismo — mueve la propia masa del cuerpo, así que la cifra por kilogramo es la que decide cómo se siente.
12. Sam, de su máximo; Álex, . Sam, que trabaja por encima de un tercio de su techo, llega sin aliento.
13. Un músculo sin usar capta poca glucosa de la sangre y pierde su sensibilidad a la insulina; las mismas comidas necesitan más insulina cada año y el azúcar en sangre empieza a subir.
14. De 1,00 a 0,70: alrededor de un 30% menos de riesgo.
15. La actividad física es cualquier movimiento que eleve el gasto energético: ir andando al trabajo, las escaleras en vez del ascensor, las tareas de casa — media hora al día de eso no necesita ni deporte ni equipamiento.
16. Al 1% anual, un margen del 10% son diez años de descenso.
17. El máximo de Sam fue menor y lleva veinticinco años perdiendo hueso; su muñeca ha cruzado el umbral en el que una caída la rompe, mientras que el hueso de Álex, construido bajo carga en la adolescencia y mantenido desde entonces, tiene diez años de margen.
18. Una adaptación es una estructura que se mantiene por el uso, no una adquisición permanente: se desmonta cuando la demanda cesa y se reconstruye cuando vuelve.
19. Enfermedades del corazón y de las arterias, diabetes de tipo 2 y osteoporosis (también algunos cánceres y la depresión). Diabetes: el músculo inactivo pierde su sensibilidad a la insulina, el azúcar en sangre sube y el páncreas se sobrecarga.
20. Frecuencia cardíaca de reposo 54 frente a 78; máx frente a por kilogramo; unas tres horas de carrera a la semana, mantenidas durante catorce años.