jueves, 9 de febrero de 2017

9 BIOLOGÍA DE LOS HUESOS Y CARTÍLAGOS


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Antes de iniciar con el sistema esquelético de los vertebrados, vale la pena hacer un breve estudio de la estructura del material que construye su sistema esquelético, el cual está hecho de dos tipos de tejido principalmente, el tejido cartilaginoso y el tejido óseo.

9.1 El hueso a nivel químico

La estructura de Ca-P de la fase sólida del hueso fue identificada inicialmente por de Jong en 1926 como un cristal de calcio semejante al mineral de apatita mediante la técnica de difracción de rayos X (De Jong, 1926). Estos hallazgos motivaron investigaciones posteriores tanto en las apatitas del hueso como en las apatitas biológicas, no solo por su importancia académica, sino por las aplicaciones terapéuticas que conllevaría un conocimiento más profundo de la composición química de los huesos. Pronto se hizo claro que existía una gran diversidad en los cristales de apatita, no solo al interior de las apatitas biológicas, sino también en las apatitas sintetizadas artificialmente y en las apatitas  encontradas en los tejidos óseos. Una característica clara es que las apatitas biológicas eran más pequeñas "cristales microscópicos que solo se ven en un microscopio electrónico" que las apatitas geológicas "que pueden ser lo suficientemente grandes como para formar gemas". (Posner, 1985; Rey, Combes, Drouet, & Glimcher, 2009; Wopenka & Pasteris, 2005).


Las apatitas se definen como minerales de fosfato, las cuales pueden dividirse en tres categorías químicas: hidroxiapatitas, fluorapatitas y clorapatitas dependiendo de la concentraciones de los iones hidroxilo, flúor(1-) y cloro(1-) en el cristal. El cristal fue denominado apatita por el geólogo alemán Abraham Gottlob Werner en 1786. En nombre apatita traduce del griego “quien engaña” debido a la fácil tendencia que tienen los geólogos de clasificarlas erróneamente en otras categorías (Posner, 1985; Rey et al., 2009; Wopenka & Pasteris, 2005).

La apatita es uno de los pocos minerales usados por los sistemas biológicos, siendo una estructura dura, teniendo en nivel 5 en la escala de Mohs y una dureza absoluta de 48, en comparación el diamante tiene el nivel 10 de la escala de Mohs y una dureza absoluta de 1600, mientras que el talco está en el primer nivel de la escala de Mohs y una dureza absoluta de 1. De los tres tipos de apatitas químicas, aquella que es empleada por los sistemas biológicos es la hidroxiapatita (1 y 2) (Posner, 1985; Rey et al., 2009; Wopenka & Pasteris, 2005).

Como se mencionó la hidroxiapatita es el principal componente de la fase sólida de los huesos, y también del enamel, que es la estructura más dura producida por el hueso, la cual recubre los dientes. Y hablando de dientes, cerca de mediados del ciclo 20 se descubrió que ciertas comunidades que tenían un suministro natural de agua con alta concentración de fluor tenían una tasa de caries menor, esto se debe a que la hidroxiapatita al interactuar con el flúor cambia a una forma más estable denominada fluoroapatita (3).

Sin embargo el exceso de flúor puede causar enfermedades dentarias y esqueléticas (Posner, 1985; Rey et al., 2009; Wopenka & Pasteris, 2005).


9.2 El hueso como célula y tejido

El sistema óseo, ya sea cartilaginoso o calcificado se caracteriza por un énfasis en la matriz extracelular que rodea a las células formadoras. En este sentido las propiedades de los tejidos óseos no emergen de la configuración de las células en sí, sino de las propiedades que van adquiriendo las proteínas de la matriz extracelular.

9.2.1 Condroblasto

Condroblasto es un término impreciso que se usa ya sea para describir los precursores directos de los condrocitos, o de forma laxa para recalcar la relación entre las dos células de los tejidos óseos. Estas células más generales se denominan células mesenquimales pluripotenciales, y pueden diferenciarse tanto en condrocitos o pueden dar lugar a los osteoblastos (Downey & Siegel, 2006; Eurell, 2004; Franz‐Odendaal, Hall, & Witten, 2006; Hall, 2005; Jee, 1983).

9.2.2 Condrocito

Son un tipo de célula que se encuentran en el cartílago. Se encargan de mantener la matriz cartilaginosa, a través de la producción de sus principales compuestos: colágeno y proteoglicanos. Los condrocitos conforman solo el 5% del tejido cartilaginoso, pero son esenciales para el mantenimiento de la matriz extracelular que comprende el 95% de este tejido (Downey & Siegel, 2006; Eurell, 2004; Franz‐Odendaal et al., 2006; Hall, 2005; Jee, 1983).

9.2.3 Osteoblasto

son células del hueso encargadas de sintetizar la matriz ósea, por lo que están involucradas en el desarrollo y el crecimiento de los huesos. El desarrollo de los osteoblastos se ve influido por distintos factores que estimulan su formación como la hormona paratiroidea y la vitamina D. Se encargan del mantenimiento, el crecimiento y la reparación del hueso. Los osteoblastos se disponen en el frente formador de hueso, en una capa epitelioide de células cuboideas o cilíndricas bajas. El núcleo, con nucléolo único, está muy desarrollado, situado con frecuencia en el extremo de la célula más distante de la superficie ósea. Además contienen un aparato de Golgi bien desarrollado, con numerosas mitocondrias, con abundante retículo endoplasmático rugoso que confiere un color intensamente basófilo al citoplasma. Su función es la de formar los cristales de hidroxiapatita, que están compuestos principalmente de fosfato y calcio. Los osteoblastos aun mantienen la capacidad para replicarse, hasta que son rodeados de matriz y pasan a un estado de mantenimiento de la misma denominadas osteocitos. El osteoblasto no es precursor del osteoclasto (Downey & Siegel, 2006; Eurell, 2004; Franz‐Odendaal et al., 2006; Hall, 2005; Jee, 1983).

9.2.4 Osteocito

Los osteocitos son células que se forman a partir de la diferenciación de los osteoblastos, estas células son incapaces de dividirse, pudiéndose ver en cada osteoplasto sólo un osteocito. El citoplasma es ligeramente alargado y basófilo, con una enorme cantidad de prolongaciones citoplásmaticas, tienen poco desarrollado el retículo endoplásmico rugoso y el aparato de Golgi, además hay pequeñas gotas de lípidos y pequeñas cantidades de glucógeno. Tienen la capacidad de segregar o reabsorber la matriz ósea que les circunda, de hecho se podría decir que estas células se han quedado atrapadas en su propia sustancia de secreción. A pesar de la distancia que hay entre los osteocitos, y de la cantidad de matriz que los separa, estos permanecen en contacto a través de pequeños canales, denominados conductos de Havers, que hay a lo largo del hueso. La comunicación de los osteocitos es importante para controlar la cantidad de hueso que se forma y deteriora (Downey & Siegel, 2006; Eurell, 2004; Franz‐Odendaal et al., 2006; Hall, 2005; Jee, 1983).

9.2.5 Osteoplasto

Son las cavidades ovaladas situadas en el seno de la matriz ósea o sustancia insterticial, ocupada completamente por el osteocito. En sus paredes se encuentra el agujerito de salida de los canalículos óseos, que relacionan la totalidad de las cavidades entre sí (Downey & Siegel, 2006; Eurell, 2004; Franz‐Odendaal et al., 2006; Hall, 2005; Jee, 1983).

9.2.6 Sistema de Havers

es la unidad anatómica y funcional del tejido óseo. Está constituido por un canal de Havers, alrededor del cual se agrupan laminillas con lagunas conteniendo células óseas, ya sean osteocitos u osteoblastos. Este sistema es característico del hueso compacto. El epónimo proviene del anatomista Clopton Havers. El conducto de Havers o conducto osteónico (también llamado canal de Harvers) es una cavidad producto de la disposición radial de las laminillas concentricas de una osteona (o Sistema de Havers). Dentro del mismo transcurren vasos y nervios para vascularizar e inervar al hueso (Downey & Siegel, 2006; Eurell, 2004; Franz‐Odendaal et al., 2006; Hall, 2005; Jee, 1983).

1.2.7 Fibroblastos 

Es un tipo de célula residente del Tejido conectivo propiamente dicho, ya que nace y muere ahí. Sintetiza fibras y mantiene la matriz extracelular del tejido de muchos animales. Estas células proporcionan una estructura en forma de entramado (estroma) a muy diversos tejidos y juegan un papel crucial en la curación de heridas, siendo las células más comunes del tejido conectivo. Se derivan de células primitivas mesenquimales y pluripotenciales. Las células estromales que potencialmente se pueden transformar en fibroblastos, osteoblastos, adipocitos y células musculares, se identifican en cultivos de médula ósea como células adherentes (Downey & Siegel, 2006; Eurell, 2004; Franz‐Odendaal et al., 2006; Hall, 2005; Jee, 1983).

Si el tejido óseo es como el cemento “hueso” o el plástico-madera “cartílago” entonces los fibroblastos serían los obreros que se encargan de reconstruir un andamio cuando hay una falla estructural, para que luego a partir de la ruta establecida por las fibras, se pueda segregar nueva matriz extracelular de cartílago o de hueso para reparar la herida. En otros tipos de tejido como el tejido conectivo los bibroblastos mantienen las fibras de colágeno sin que otros linajes celulares alteren la naturaleza esponjosa de la matriz extracelular. (Downey & Siegel, 2006; Eurell, 2004; Franz‐Odendaal et al., 2006; Hall, 2005; Jee, 1983).

9.2.8 Osteoclasto

Es una célula multinucleada, móvil, gigante, que degrada, reabsorbe y remodela huesos. Al igual que el osteoblasto, está implicado en la remodelación de hueso natural. Deriva de células hematológicas. Los osteclastos, células responsables de la resorción de la matriz ósea, son células acidófilas y polinucleadas de gran tamaño. Ocupan una cavidad llamada laguna de resorción o laguna de Howship y se localizan en las superficies óseas firmemente asociadas a la matriz ósea, por medio de integrinas (α5β3). Los osteoclastos se forman por la fusión de varias células mononucleares derivadas de una célula madre sanguínea de la médula ósea, mostrando muchas propiedades de los macrófagos, formando parte del sistema monocítico macrofágico (Downey & Siegel, 2006; Eurell, 2004; Franz‐Odendaal et al., 2006; Hall, 2005; Jee, 1983).

Al igual que sucede con el músculo, el hueso es un tejido costoso metabólicamente, por eso constantemente se ve inmiscuido en un proceso de inspección para recortes de presupuesto. Cuando hacemos ejercicio se crean microfallas en nuestros huesos que son reparadas por los fibroblastos y por otras células formadoras de hueso, lo cual mantiene a los osteoclastos a raya, pero sin microfisuras por falta de ejercicio los osteoclastos se ponen a trabajar, y como si fueran buenos burócratas, degradan el hueso allí donde su sistema de retroalimentación juzga que el costo invertido en terminos de bioelementos caros y difisiles de obtener del ambiente como el fósforo y el calcio es innecesario.

9.3 Tejidos óseos y cartilaginosos

El hueso y el cartílago son unos tejidos vivos compuestos por un tipo de células concreto rodeado por una matriz extracelular. Para el hueso la célula es denominada osteocito rodeada por una matriz llamada hueso; para el cartílago la célula es denominada condrocito rodeada por una matriz extracelular llamada cartílago. Cada pareja de célula y matriz se organizan en unidades estructurales llamadas ostreon y osteon para el cartílago y el hueso respetivamente. Cada unidad osteon se organiza de forma tal que una célula se encuentra organizada en forma de anillos concéntricos alrededor de un vaso capilar. Las células se encuentran fijas por la matriz extracelular producida. La unidad ostreon no está organizada, las células están dispersas aleatoriamente en una matriz debido a que el cartílago no está atravesado por vasos sanguíneos. Otra diferencia es que la laguna o estuche que contiene la célula osteocito/condrocito tiene un tamaño diferente en cada tejido, en el cartílago es grande y deja un espacio de color transparente y en el hueso no se puede distinguir del osteocito.

Hueso a la derecha y cartílago a la izquierda. Las lagunas solo se distinguen de las células que resguardan en el cartílago. El hueso posee vasos sanguíneos y el cartílago no.

La matriz extracelular es en esencia proteínas y polisacáridos como el colágeno semejantes a los producidos por los invertebrados. Para el cartílago esto se queda así, haciéndolo un esqueleto orgánico completo. Para el hueso hay una modificación clave y es la liberación de un material que se cristaliza rápidamente llamado hidroxiapatita. Los cristales minerales sacrifican la flexibilidad de la matriz endureciéndola rápidamente. No existen valores absolutos en la acumulación de hidroxiapatita, por lo que existe un rango variable de dureza de los huesos, que puede variar en el caso del ser humano con la edad y la alimentación.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Goodenough & McGuire, 2012; Hall, 2005; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Mason et al., 2014; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Shier, Butler, & Lewis, 2015; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013)


9.4 El hueso como órgano

9.4.1 Funciones del órgano óseo

El esqueleto es un marco compuesto por dos tipos de materiales cercanamente emparentados, el hueso y el cartílago. Para el caso concreto del ser humano el esqueleto cumple las siguientes funciones:

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Goodenough & McGuire, 2012; Hall, 2005; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Mason et al., 2014; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Shier et al., 2015; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013)

9.4.1.1 Apoyo

El esqueleto provee un marco duro pero flexible sobre el cual se anclan y se apoyan los tejidos blandos. Los huesos de las piernas y las vértebras nos mantienen erectos, mientras que la cintura pelviana apoya los órganos abdominales.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Goodenough & McGuire, 2012; Hall, 2005; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Mason et al., 2014; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Shier et al., 2015; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013)

9.4.1.2 Movimiento

El esqueleto provee el punto de anclaje para los músculos. La contracción de los músculos permite el giro de las articulaciones.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Goodenough & McGuire, 2012; Hall, 2005; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Mason et al., 2014; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Shier et al., 2015; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013)

9.4.1.3 Protección

El esqueleto sirve como una armadura ligera para los órganos internos como el corazón, los pulmones y el cerebro. Debido a que el esqueleto vertebrado está vivo, puede crecer junto con el resto del cuerpo, evitando el molesto proceso de ecdisis de los artrópodos y otros ecdizozoos.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Goodenough & McGuire, 2012; Hall, 2005; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Mason et al., 2014; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Shier et al., 2015; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013)


9.4.1.4 Almacenaje de minerales

El esqueleto almacena minerales, especialmente el calcio y el fosforo, los cuales pueden ser reabsorbidos al sistema circulatorio. El calcio y el fosforo cumplen funciones metabólicas diferentes de cristalizarse en el esqueleto.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Goodenough & McGuire, 2012; Hall, 2005; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Mason et al., 2014; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Shier et al., 2015; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013)

9.4.1.5 Almacenamiento de grasa

El núcleo de los huesos largos almacena tejidos ricos en grasas, las cuales pueden ser reabsorbidas a la sangre en momentos de estrés ambiental.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Goodenough & McGuire, 2012; Hall, 2005; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Mason et al., 2014; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Shier et al., 2015; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013)

9.4.1.6 Producción de sangre

El núcleo de los huesos largos también posee tejidos que almacenan células madres pluripotenciales, las cuales sirven para regenerar otros sistemas como los tejidos sanguíneos y los tejidos del sistema inmune.

Referencias generals: (Belk & Maier, 2013; Goodenough & McGuire, 2012; Hall, 2005; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Shier et al., 2015; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013)

9.4.2 Anatomía del órgano óseo

La constitución general del hueso es la del tejido óseo. Si bien no todos los huesos son iguales en tamaño y consistencia, en promedio, su composición química es de un 25 % de agua, 45 % de minerales como fosfato y carbonato de calcio, y 30 % de materia orgánica, principalmente colágeno y otras proteínas. Así, los componentes inorgánicos alcanzan aproximadamente 2/3 (65 %) del peso óseo (y tan solo un 35 % es orgánico).

Los minerales de los huesos no son componentes inertes ni permanecen fijos sino que son constantemente intercambiados y reemplazados junto con los componentes orgánicos en un proceso que se conoce como remodelación ósea. Su formación está regulada por las hormonas y los alimentos ingeridos, que aportan vitaminas de vital importancia para su correcto funcionamiento. Sin embargo, no todas las partes del cuerpo tienen este tipo de tejido.

Es un tejido muy consistente, resistente a los golpes y presiones pero también elástico, protege órganos vitales como el corazón, pulmones, cerebro, etc., asimismo permite el movimiento en partes del cuerpo para la realización de trabajo o actividades estableciendo el desplazamiento de la persona. Forma el aparato locomotor originando la estructura ósea o esqueleto. Es también un depósito de almacenamiento de calcio y fósforo del cuerpo. Los huesos se componen de un tejido vivo llamado tejido conectivo.

Como órgano el hueso consta de varios tipos de tejido. El principal es evidentemente el tejido óseo, que a su vez se diferencia en dos categorías, el hueso compacto o cortical y el hueso esponjoso. El hueso cortical o compacto se ubica en el exterior del órgano conformando un estuche duro que protege la parte interna de golpes penetrantes, mientras que el hueso esponjoso posee una estructura más flexible adaptada a la absorción de impactos y otras fuerzas para su disipación. Finalmente en el interior se única un tejido mieloide caracterizado por la presencia de grasa, vasos sanguíneos y tejido no especializado generador del tejido sanguíneo. Adicionalmente entre los poros cada hueso posee una amplia irrigación sanguínea de tipo capilar que distribuye los materiales de reforzamiento o regulación del hueso. De hecho el sistema circulatorio capilar es tan importante para el hueso que este se organiza alrededor de los capilares.
(tejido oseo y cartilaginoso 2)

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Goodenough & McGuire, 2012; Hall, 2005; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Mason et al., 2014; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Shier et al., 2015; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013)


9.4.3 Densidad de los huesos

Los 206 huesos del esqueleto humano binen en una amplia gama de tamaños y formas. La mayoría contienen diferentes tipos de hueso como el hueso compacto y el hueso esponjoso que dependen principalmente de la función relativa del hueso específico.


9.4.3.1 El hueso compacto

El hueso compacto es muy denso con muy pocos poros. Forma el tallo de los huesos largos como los que forman los quiridios “huesos largos de los brazos y las piernas”. En el cuerpo, el hueso compacto está cubierto por una membrana semejante a un guante excepto por las articulaciones. Esta membrana denominada periostio también se encarga de facilitar el transporte de nutrientes al hueso.

El periostio contiene vasos sanguíneos capilares, nervios y células encargadas de generar hueso o cartílago, así como otras encargadas de su reparación y destrucción. Cuando un hueso se fractura el dolor no proviene del hueso sino de la rotura del periostio debido a que este último también posee tejido nervioso que al cortarse envía la señal de dolor.

La clasificación del hueso en compacto y esponjoso es macroscópica y se detecta por la cantidad de poros, un hueso muy poroso es esponjoso, y un hueso sin poros notables es compacto.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Goodenough & McGuire, 2012; Hall, 2005; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Mason et al., 2014; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Shier et al., 2015; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013)

9.4.3.2 Hueso esponjoso

Es como un sistema de andamios con fibras delgadas y grandes espacios internos. El hueso esponjoso es principalmente encontrado en huesos que no están relacionados con el soporte de fuerzas o tensiones muy potentes, en general huesos pequeños y planos o en las puntas o cabezales de los huesos largos.

Algunos huesos esponjosos en los adultos están llenos de un tipo de tuétano denominado médula roja donde se forman las células del tejido sanguíneo y del sistema inmune. A medida que se envejece la médula roja se reemplaza con médula amarilla que está compuesta por tejido graso para el almacenamiento de energía en forma de grasas.

En la imagen anterior podemos apreciar la médula roja "red marrow" rodea a la médula amarilla "yellow marrow", aunque hay que admitir que la médula amarilla se ve más bien anaranjada.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Goodenough & McGuire, 2012; Hall, 2005; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Mason et al., 2014; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Shier et al., 2015; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013)

9.4.4 El cartílago

El cartílago tiene una relación compleja con el hueso en los seres humanos. Existen estructuras esqueléticas que emergen como cartílago y se quedan como cartílago, como es el caso del puente de la nariz (Figura 01). Pero todo el hueso que se forma en el cuerpo humano emerge originalmente como cartílago. Los cartílagos más densos del cuerpo humano se encuentran en las orejas, la nariz y las fusiones intercostales, pero existe cartílago en la superficie de las articulaciones.

En este sentido la unidad celular del cartílago “condrocito” debe ser reemplazada por la unidad estructural del hueso “osteocito”. El remplazo es a medias debido a que no hay reemplazo como tal, la célula de cartílago se transforma en célula del hueso en la medida que el cartílago se transforma en hueso.  Los tejidos en los que la unidad de cartílago se transforma en hueso, dicha unidad recibe el nombre de  osteoblasto.

Durante el desarrollo embrionario humano, la mayor parte de esqueleto se forma como cartílago, el cartílago posee ventajas sobre e hueso debido a que los osteoblastos inmaduros pueden reproducirse rápidamente y llenar espacios a gran velocidad, lo que redunda en que el cartílago puede crecer y desarrollarse de forma efectiva y rápida.  Las células óseas maduras no pueden reproducirse y están fijas en su matriz dura.

Los osteoblastos al igual que los condrocitos segregan inicialmente una matriz de colágeno, que funciona como un andamio de plástico flexible, pero a diferencia de los condrocitos, una vez son estimulados hormonalmente, los osteoblastos segregan las sales minerales que al cristalizarse los encajan en el hueso. En el punto en que un osteoblasto empieza a producir las sales minerales se los denomina osteocitos.

Para el momento del nacimiento el esqueleto cartilaginoso ha sido reemplazado casi por complete por hueso, excepto por las partes donde se necesita un crecimiento rápido. Hacer crecer hueso es muy difícil, por lo que mantener una estructura de cartílago facilita el crecimiento y la reparación de las lesiones.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Goodenough & McGuire, 2012; Hall, 2005; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Mason et al., 2014; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Shier et al., 2015; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013)

9.4.5 Hormonas y crecimiento óseo

Durante la infancia el crecimiento óseo es poderosamente estimulado por la hormona de crecimiento, la cual es liberada por la glándula pituitaria anterior. La hormona de crecimiento estimula el hígado para liberar los factores de crecimiento que producen un estímulo e el crecimiento de las regiones aun cartilaginosas de los huesos.

La hormona tiroides modifica la actividad de la hormona de crecimiento limitándola, asegurando en la mayoría de los casos que los huesos crezcan en proporciones simétricas y concordantes con el bauplan de la especie. Durante la pubertad, muchos niños experiencia un pequeño pico de crecimiento, después del cual se alcanza prácticamente su longitud máxima estimuladas por las hormonas sexuales como la testosterona y el estradiol.

El crecimiento del hueso está mediado por la acumulación de cartílago en los polos de crecimiento. En este sentido el hueso esponjoso es mas joven y el hueso compacto mas viejo. Sin embargo con la edad el hueso compacto puede revertirse a hueso esponjoso.

Inicialmente las hormonas sexuales estimulan las células del cartílago en las regiones que aún no han sido transformadas en hueso, creando un frenesí mitótico.  El frenesí se mantiene por pocos meses hasta que se hace más lento y luego se detiene con la osificación del cartílago de crecimiento a los 18 años en las mujeres y en los 21 años en los hombres aproximadamente.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Goodenough & McGuire, 2012; Hall, 2005; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Mason et al., 2014; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Shier et al., 2015; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013)

9.4.6 Reparación y regeneración

A pesar de su fuerza notable, los huesos se rompen de forma ocasional debido a lesiones por las interacciones con los factores ecológicos. Los huesos poseen la capacidad de reensamblarse. Cuando un hueso se rompe, lo primero que pasa es el rompimiento de su sistema capilar y un sangrado. Al igual que en el ambiente externo, la sangre forma un coagulo interno denominado hematoma. Después de algunos días unas células de tejido conectivo denominadas fibroblastos crecen al interior de la herida provenientes del periostio e invaden el coágulo.

Los fibroblastos segregan colágeno que forman una red denominada callo "woven bone", el cual une las superficies rotas. Posteriormente, algunos de los fibroblastos se diferencian en osteoblastos generadores de cartílago, el cual se segregado alrededor del callo. Posteriormente, otros osteblastos provenientes del periostio invaden el cartílago y se diferencian en osteocitos regenerando el hueso alrededor del cartílago. Este punto de soldadura es por lo general más denso que el hueso original.

En el modelo anterior podemos ver un resumen del proceso de regeneración ósea, (1) formación del hematoma, (2) Formación del callo, (3) Maduración del callo con cartílago y (4) Reemplazo de cartílago por hueso maduro.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Goodenough & McGuire, 2012; Hall, 2005; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Mason et al., 2014; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Shier et al., 2015; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013)

9.4.7 Remodelación ósea

Incluso después de que nuestros huesos han alcanzado su máxima envergadura, estos continúan sufriendo procesos de transformación a lo largo de nuestra vida, a este proceso de cambio se lo denomina remodelación ósea. La remodelación ósea mantiene   a los huesos Fuertes donde es necesario y ahorra recursos donde es conveniente. Ambos fenómenos son mutuamente excluyentes, mantener un hueso poderoso requiere invertir mucha energía metabólica así como materiales que actúan como metabolitos limitados de importancia como el calcio y el fósforo. Cuando se ahorra energía y materiales se obtiene un hueso barato pero débil. Para mantener un equilibrio funcional, el sistema depende de la tensión o uso de un hueso determinado. Cuando un hueso se tensiona o recibe impactos por uso “durante el ejercicio”, sufre microrupturas, que a su vez son soldadas rápidamente. La soldadura de las microfracturas no solo recupera la función original, sino que hace del tejido más fuerte que antes. Pero si un hueso no sufre microlesiones de forma regular es debilitado para usar esos materiales donde sea más útil.

Ya hemos mencionado que los osteoblastos son las células encargadas de la regeneración y mantenimiento del hueso. Pero también existe un tipo de células con la función opuesta y se encarga de la degradación del hueso, a estas células se las denominan osteoclastos. La degradación de los huesos implica que el calcio y el fósforo son reabsorbidos al sistema circulatorio, por lo que la regulación de la densidad de los huesos está relacionada con el equilibrio de metabolitos en la sangre.

Dos hormonas juegan el papel de señalizador para construir o degradar el hueso. Cuando los niveles de calcio son altos en la sangren, se segrega la hormona calcitocina desde la glándula tiroides. La calcitocina estimula la función de los osteoblastos incrementando la formación de hueso nuevo y bloquea la activación de los osteoclastos. La hormona paratiroides se encarga de estimular la degradación del hueso al estimular la función de los osteoclastos y bloquear a los osteoblastos.

La secreción de las dos hormonas mantiene la cantidad de calcio en la sangre relativamente estable. En las mujeres el estradiol también posee un efecto en el estímulo de y mantenimiento de la producción de hueso, cuando el nivel hormonal baja mucho se presenta decalcificación y perdido del tejido óseo.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Goodenough & McGuire, 2012; Hall, 2005; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Mason et al., 2014; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Shier et al., 2015; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013)


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miércoles, 4 de enero de 2017

12 EL MÚSCULO EN EL SER HUMANO

El sistema muscular tiene dos cualidades, su funcionamiento general es el mismo en casi todos los animales, y por esta razón lo que hemos visto en músculo como un órgano aplica a nosotros, por otra parte, los órganos individuales del sistema muscular son tan plásticos que ponernos a mencionar los nombres de todos los músculos del cuerpo sería una pérdida de tiempo, ¿Qué objetivo didáctico perseguiríamos con el hecho de memorizar el nombre del glúteo máximo, el cuádriceps femoralis o el isquicavernoso?

Dado que los principales grupos musculares han sido descritos ya en la sección inmediatamente anterior sobre el sistema muscular de los vertebrados, la presente sección trabajará un poco más sobre la fisiología del ejercicio y sobre el efecto de algo que solo los humanos podemos hacer, la aplicación de hormonas exógenas para el desarrollo de una mayor cantidad de músculo que no viene de fábrica en nuestros genes.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Brusca et al., 2003; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Karp, 2013; Mason et al., 2014; Moore, 2006; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013; Stern et al., 2008; Wayne, 2009)


12.1 Fisiología del ejercicio

Los eventos al ejercitar el músculo esquelético son el factor principal de la fatiga. Estos mismos eventos, cuando se repiten durante el entrenamiento, conllevan a adaptaciones que incrementan la capacidad de ejercicio y retardan la fatiga durante un trabajo similar. La contracción del músculo esquelético incrementa el estrés puesto en los huesos, lo cual también conlleva a una reestructuración del sistema esquelético con el paso del tiempo.

12.1.1 Entrenamiento muscular

Una persona puede nacer genéticamente con el potencial de tener el físico de un fisicoculturista aun sin consumir esteroides, o tener la resistencia de un atleta de maratón, pero solo desarrolla estas habilidades en la medida en que las entrena. Adicionalmente está la técnica, es decir, la administración inteligente de estos picos de rendimiento para incrementar su utilidad.

Básicamente el ejercicio es necesario para acercarnos a nuestros picos de rendimiento genéticos.  Evidentemente al ser genéticos los picos de rendimiento dependen de señalizadores bioquímicos como la testosterona que ayuda a la acumulación de músculo, sin embargo el tipo de músculo generado depende del tipo de ejercicio realizado.


Los ejercicios aeróbicos serían mejor descritos como ejercicios de resistencia, solo son señalarles como tal si el movimiento vigoroso se mantiene por un lapso no menor a diez minutos, aunque realmente solo inicia después de los primeros quince minutos cuando el fosfato de creatinina disminuye y el ácido láctico de la glucólisis aumenta mucho. 

Ejemplos de estos ejercicios son : caminar, nadar, bailar, trotar, montar en bicicleta. Aunque el ejercicio aeróbico afina nuestros cuerpos como si fueran un motor de alto rendimiento, aumentando la eficacia del sistema digestivo, aumentando la cantidad de vasos sanguíneos, incrementando la cantidad de mitocondrias y fortaleciendo el corazón, hay una cosa que no hace, y es el volumen. Las fibras de resistencia son delgadas, y cuando se fibra el volumen delgado de las células individuales obtenemos, músculos flacuchos.

El cardio o ejercicio aeróbico tiene como palabra clave la resistencia, ejercitar la resistencia a largo plazo es su enfoque, si usted hace aeróbicos por menos de 15 minutos, está perdiendo el tiempo, ya que el músculo no inicia la betaoxidación aeróbica sino hasta después de los primeros 10 o 15 minutos de ejercicio.

Para tener músculos voluminosos se requieren de las fibras de potencia. Estas se obtienen con ejercicios de metabolismo anaeróbico que demanden más del 75% de la fuerza máxima del músculo por breves periodos de tiempo, como durante el levantamiento de pesas. En consecuencia, se necesitan unos cuantos minutos de ejercicio de potencia para aumentar el volumen muscular, pero debe realizarse de forma constante. Tan solo dos semanas después de haber construido nuevo musculo el cuerpo comienza a degradarlo si no es exigido. Al igual que en el tejido muscular, el músculo cuesta energía y nuestros cuerpos son muy ahorradores.

El ejercicio diario tiene muchos beneficios para la salud a parte del mejoramiento de la masa muscular o de los aspectos cosméticos. Sin embargo para que estos resultados sean verdaderos, el ejercicio debe ser constante, si se para de hacer ejercicio de golpe se sufre del síndrome del exfutbolista. Una persona que no altera sus hábitos alimenticios pero que deja de hacer ejercicio se inflará como un globo al acumular grandes cantidades de grasa y perder tejido muscular.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Brusca et al., 2003; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Karp, 2013; Mason et al., 2014; Moore, 2006; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013; Stern et al., 2008; Wayne, 2009)

12.1.2 El ejercicio aeróbico y anaeróbico

¿Cualquier tipo de ejercicio consume grasa? ¿Cuánta energía consume un músculo? Estas son preguntas pertinentes para alguien que pretende bajar de peso, o por lo menos no engordar tanto. Resulta que no todo ejercicio es útil para quemar la grasa de forma metabólica, sin embargo mejor comenzamos por el principio.

Una sola célula muscular requiere 600 trillones de moléculas de ATP por segundo para que todas sus fibras generen una contracción útil. Cuando consideramos que incluso los músculos más pequeños contienen miles de células se hace claro que la contracción muscular requiere enormes cantidades de energía almacenada. La pregunta es ¿de dónde viene todo este ATP?


Nuestros músculos tienen diversos mecanismos de almacenamiento de energía, los cuales se activan de forma secuencial a medida que se consume la energía. Una analogía útil es la del presto leño del doctor Brawn (Volver al futuro III), en esta analogía existen tres leños que se activan secuencialmente cuando la locomotora alcanza ciertos requerimientos de temperatura y tiempo de movimiento, el primer leño es más débil y el último es más potente.

Los presto-leños de volver al futuro III son una analogía a la activación secuencial de energía en el cuerpo de los seres vivos. En esta analogía: Blanco = ATP libre; verde= Fosfato de creatinina; amarillo= glucósa y otros azúcares; rojo "aeróbico" = grasa.

El cuerpo humano posee cuatro almacenes de energía, al igual que los presto leños del doctor Brown se activan secuencialmente, primero el más débil y por último el más potente.


12.1.2.1 Primera velocidad

ATP disuelto en la matriz citoplasmática de la célula muscular. Se agota en 6 segundos después de ejercicio vigoroso. Los demás almacenes de energía tienen como objeto regenerar constantemente el ATP ya que es la molécula encargada de activar a la miosina. Si se acaba el ATP el músculo no responderá por mas órdenes que el envíe el sistema nervioso.

12.1.2.2 Segunda velocidad

Fosfato de creatinina almacenado en las células musculares. Se agota 10 segundos después de que el ejercicio vigoroso provocara la crisis de ATP “llevamos 16 segundos”. Químicamente la creatinina fosfato es un compuesto de alta energía que transfiere un grupo fosfato para sintetizar ATP. Los ejercicios que requieren altísimos picos energéticos y descansos prolongados como el levantamiento de pesas son alimentados casi exclusivamente por creatinina como principal restaurador del ATP. Por esta razón no hay quema de grasa, lo cual explica que los levantadores de pesa, a pesar de ser los más fuertes del mundo también sean redonditos y pachoncitos.


12.1.2.3 Tercera velocidad

Glucosa y otros azúcares degradables rápidamente a ATP de forma anaeróbica. Si el levantamiento de pesas se prolonga más o se realiza una carrera de larga velocidad un poco más prolongada el cuerpo hecha manos de las rutas metabólicas de alta velocidad, especialmente la glucólisis. Cerca del 1.5% de la masa de una célula muscular consiste en un almacén de glucosa llamada glucógeno. Una vez que los niveles de creatinina bajan las enzimas de la célula convierten el glucógeno en glucosa que ingresa en glucólisis. 

Nuevamente esto tiene un límite, si el ejercicio se prolonga más de unos 15 minutos los niveles de metabolitos secundarios puede hacerse peligroso para las células, y en consecuencia se inicia el uso de las rutas metabólicas lentas. Pero si se descansa a menos de 15 minutos el ácido láctico retornará al hígado donde se transforma de nuevo en glucógeno y de allí es reenviado a los músculos. Esto implica que si se interrumpe el ejercicio, creando lapsos de ejercicio de 15 minutos o menos, se generará una rutina anaeróbica.

La diferencia entre una ruta metabólica rápida y anaeróbica y una ruta lenta y aeróbica a parte del uso del oxígeno es precisamente la tasa de producción de ATP. Las rutas anaeróbicas producen 2.5 veces más ATP por segundo, pero tienden a consumir las reservas de energía y a producir metabolitos secundarios tóxicos para las células como el ácido láctico.


12.1.2.4 Cuarta velocidad, aeróbico.

Grasa, esta solo puede ser degradada por la ruta de la beta oxidación, la cual requiere oxígeno para funcionar pues se conecta directamente al ciclo de Krebs. Dado que el ciclo de Krebs solo “gira” si su cadena de transporte de electrones de alta energía encuentra oxígeno, la regeneración del ATP para el movimiento depende de que el cuerpo suministre cantidades adecuadas de oxígeno a los músculos en movimiento, de allí proviene el nombre de los ejercicios que queman grasa, pues al requerir oxígeno contenido en el aire son “¡Aeróbicos!”. Químicamente el oxígeno es transportado por la hemoglobina o almacenado en los músculos en forma de mioglobina en los mamíferos y otros vertebrados.


La mioglobina es un banco de oxígeno que alimenta la quema de grasa, el ejercicio continuo consume más oxígeno del que podría alimentar la hemoglobina por si sola. Esto explica porque después de realizar ejercicio intenso, el cuerpo sigue respirando de forma agitada por unos minutos. Existe una deuda de oxígeno con la mioglobina, que debe restaurar sus niveles de oxígeno antes de que el cuerpo pueda recuperar sus niveles homeostáticos de presión sanguínea y respiración.


12.1.3 Precisión vs potencia

Como se describió anteriormente, el músculo esquelético es estimulado para la contracción por el sistema nervioso, específicamente por neuronas motrices. Cada neurona motriz transmite un pulso eléctrico generado desde el cerebro para estimular una serie de fibras musculares.

Una sola neurona y todas las fibras musculares que controla a través de las fibras nerviosas se denomina unidad motora. Todas las células musculares en una unidad motora se contraen simultáneamente. En promedio se encuentran 150 células musculares unidas a una sola neurona, sin embargo los valores son muy variables.

Los músculos empleados para movimientos precisos como los que se emplean para el movimiento de los dedos y de los ojos poseen pocas “menos de diez” fibras musculares por neurona. Por el contrario, aquellos músculos empleados para grandes y poderosos movimientos tienen una gran cantidad “miles” de células unidas a una unidad motora.

El sistema nervioso incrementa la fuerza de un movimiento gracias al aumento de unidades motoras empleadas en un momento determinado, proceso denominado reclutamiento muscular. Por otra parte se debe recordar que la membrana de la célula muscular posee una función nerviosa al generar y transferir un pulso eléctrico pero con menor energía. Si una sola unidad motora estimula un grupo de músculos estrechamente unidos, todo el grupo de músculos se contrae, aunque débilmente.



Las unidades motoras que controlan pocos músculos permiten un gran control y habilidad, pero poca fuerza; las unidades motoras que conectan muchas fibras generan gran poder, pero poca habilidad.

Por lo general nuestros cuerpos funcionan reclutando poco más de la mitad de las unidades motoras para un músculo determinado, esto se debe a que la contracción de las fibras hace que estas se rompan, proceso denominado microdesgarre. Si no se emplean todas las unidades motoras, los microdesgarres disminuyen o tienen tiempo para sanar. Sin embargo, si se emplean todas las unidades al mismo tiempo, o no se da tiempo para que los microdesgarres sanen el músculo se agota.

Incluso en posiciones de descanso, algunas de las unidades motoras del músculo se activan de forma alternante, esto hace que las fibras generen una tensión basal denominada por los fisiólogos como tono muscular. Si un musculo no tuviera todo su tono se descolgaría de sus ligamentos como una fibra muerta.


12.1.4 Potencia vs resistencia

Existen dos tipos de células en el músculo esquelético, las células de contracción rápida y las células de contracción lenta. Las células de contracción lenta se caracterizan por un bajo tono, baja capacidad de contracción, son lentas y débiles en comparación con las células de contracción rápida, sin embargo son enormemente resistentes. Su coloración es roja u oscura, lo cual indica reservas de mioglobina para sustentar el metabolismo aeróbico. Del mismo modo contienen abundantes mitocondrias que transforman el tejido graso por la vida de la betaoxidación y el ciclo de Krebs en ATP para el movimiento por largos periodos de tiempo.

Las células de contracción rápida se caracterizan por tener un alto tono y volumen, alta capacidad de contracción, son rápidas y potentes, pero se agotan con rapidez después de unos 10 minutos de ejercicio debido a que acumulan grandes cantidades de ácido láctico. Muchas células mueren por la acumulación de ácido láctico lo cual genera las microlesiones musculares. Al microscopio estas células son más voluminosas ya que almacenan más sarcómeros, de allí que el músculo de potencia y velocidad tenga un mayor volumen.

Modelo de libro de texto sobre las fibras de potencia y de resistencia. Estas imágenes son cortes transversales del músculo, opuestas al corte longitudinal empleado para ver los sarcómeros. De aquí en adelante denominaremos a las células de contracción lenta como fibras de resistencia y a las fibras de contracción rápida como fibras de potencia. Dichas fibras se distribuyen de forma desigual en el cuerpo humano dependiendo del tipo de esfuerzo que un musculo debe realizar. Por ejemplo, los músculos que mantienen la postura lo hacen todo el tiempo y en consecuencia requieren fibras de resistencia, un caso es el de los músculos abdominales.

Las fibras de potencia son más comunes en las extremidades, aunque su proporción varía dependiendo del tipo de ejercicio y entrenamiento del individuo. Los levantadores de pesas tienen mayor proporción de fibras de potencia, mientras que los ciclistas tienen más de resistencia. Un jugador de soccer tiene una proporción semejante ya que al mismo tiempo en que deben correr durante noventa minutos en el campo, también deben generar picos de esfuerzo durante las jugadas más importantes. En términos cuantitativos, un maratonista puede tener casi el 80% de sus músculos compuestos por fibras de resistencia, mientras que un corredor de cien metros planos solo tiene un 40% de fibras de resistencia.

Cuando un atleta se especializa en resistencia "maratonista" o en poder "velocista" las fibras de resistencia y potencia empiezan a ser más comunes según el ejercicio, lo cual redunda en la forma general del cuerpo. Las fibras de potencia son en general más voluminosas dando una apariencia con mayor tono.

La posibilidad de desarrollarse en uno de estos dos campos es genética hasta cierto punto y de entrenamiento en otro, incluso la técnica que representa el modo en que la inteligencia regula el movimiento tiene un papel en esta historia. La genética determina el potencial máximo de un individuo para cumular fibras de potencia o de resistencia, luego el entrenamiento sirve para que el individuo se acerque lo más posible a su potencial máximo, su pico de rendimiento.

12.1.5 Empuje y tensión muscular

Dependiendo de la movilidad del marco al cual está anclado, el músculo puede ejecutar dos tipos de fuerza, una de empuje "métrica" y la otra de tención "tónica", denominadas isotónica e isométrica. Si las dos puntas del músculo son lo bastante rígidas como para no moverse, el músculo genera una tensión isométrica “significa que mantiene la distancia”. En la tensión isométrica el músculo es incapaz de generar movimiento, pero si genera una fuerza, un ejemplo de esto es los ejercicios que requieren de fuerza como levantar pesas o jalar objetos. Si no se mueve en las puntas, el músculo aumenta su tono o dureza.


Si el músculo se encuentra anclado a ejes móviles entonces genera una tensión isotónica, en esta el tono muscular no aumenta de forma significativa, pero si se genera movimiento mecánico al mismo tiempo que el volumen muscular cambia. Las fibras musculares pueden especializarse, algunos tipos de ejercicio requieren un proceso isotónico continuo, por ejemplo una carrera de larga distancia, mientras que otros ejercicios requieren un esfuerzo isométrico como el levantamiento de pesas. Esto también trae implicaciones energéticas que veremos más adelante.


12.1.6 La fatiga muscular es independiente del ácido láctico

La fátiga muscular se define como la pérdida del poder muscular que conlleva a una disminución de la potencia y la resistencia. La fatiga muscular se diferencia del debilitamiento muscular o del daño muscular en el sentido en que el mero descanso puede revertir la condición. A pesar de que las causas exactas de la fatiga muscular y la importancia relativa de factores particulares permanecen como una controversia científica, es claro que un estado de salud física, una dieta sana con bastante fibra y el tipo de ejercicio afectan el proceso de la fatiga muscular.

Históricamente se pensó que el aumento de la acidez muscular durante el ejercicio intenso o anaeróbico debido a la producción de ácido láctico como desecho del metabolismo anaeróbico conllevaba a una inhibición directa de la unión entre la actina y la miosina del sarcómero, lo cual conllevaba a una disminución de la contractibilidad muscular total. De hecho el pH del músculo puede disminuir hasta 6.8 en comparación con el pH fisiológico sanguíneo que permanece en 7.2, y de hecho se ha determinado que es un factor en la disminución del potencial de contracción muscular, pero no es el único. 

De hecho la regeneración por gluconeogénesis puede restaurar el pH del músculo rápidamente, y eso se logra mediante un breve descanso, después del  cual se puede seguir en actividad intensa, aun cuando el potencial máximo se vea disminuido, es por esto que es necesario investigar otras causas que afectan el potencial muscular durante el ejercicio intenso.

12.1.7 Los radios energéticos

Tal vez el factor más relevante a la hora de explicar la fatiga muscular en las personas sanas es la acumulación de ADP, una coenzima de transporte energético que se produce al sacrificar ATP por hidrólisis, esta se produce siempre que la célula requiere realizar alguna función activa, como el transporte activo o el movimiento del sarcómero. Durante el estado de potencial, el individuo tendrá un radio de ATP/ADP alto con favorecimiento hacia el ATP, o lo que es lo mismo, mucha energía potencial.  Cuando inicia el ejercicio activo el ATP se hidroliza, pero el radio ATP/ADP se mantiene constante gracias al suministro de fosfato energético proveniente de la creatinina fosfato. 


La creatinina libre puede afectar la generación de fuerza por el sarcómero y la liberación del ion calcio(2+) que es vital para la contracción del sarcómero. De hecho cuando el cuerpo cambia del metabolismo anaeróbico al aeróbico, el uso de creatinina también lo hace, disminuyendo fuertemente en el aeróbico, lo cual explica porque el sarcómero puede moverse de forma más permanente durante el ejercicio aeróbico, sin el uso de creatinina, la cantidad de obstrucciones al sarcómero disminuye.

En el ejercicio anaeróbico, el consumo de creatinina aumenta a medida que se realiza el entrenamiento, aumentando el tétanos ya sea para fuerza máxima o velocidad máxima en el corto plazo, pero también disminuye la resistencia máxima del músculo.

12.1.8 Otras causas

Otro factor que contribuye a la fatiga es que el sarcómero involucra partes móviles mecánicas, y aun a nivel molecular, las partes móviles se desgastan, cada vez que una célula muscular se rompe debido al ejercicio, esta emite una señal a la fibra neuronal a la cual estaba conectada, lo cual se interpreta en el cerebro como dolor, el cual disminuye paulatinamente el potencial de ejercicio, real “como potencial de músculo” y mental “como motivación para ejercer el movimiento”.
La destrucción de las fibras musculares conlleva a una rápida degradación de sus componentes, los cuales al ser casi todas proteínas, conlleva a una rápida acumulación del desecho de las proteínas, que es amoníaco. El amoniaco comienza a fluir por la sangre hacia el cerebro hasta que los riñones lo filtran. La acumulación de amoniaco en la sangre es una de las principales causas de la sensación de fatiga, cuando esta se acumula en el cerebro, aunque nuevamente, esta baja rápidamente debido a la acción renal.

La hipertermia cerebral también genera fatiga, esto se debe a que el cerebro es quien gobierna la sensación de dolor y agotamiento. Cuando el sudor ya no es suficiente para mantener la temperatura o interna del cuerpo, el cerebro toma el control, antes de que la temperatura interna supere la barrera de dilatación de la caja craneana, momento en el cual el cerebro se desconectaría para evitar un derrame. Para evitar llegar a ese punto, el cerebro simplemente activa una fuerte sensación de colapso corporal, se trata de un reflejo, que al igual que un freno de mano, evita que se llegue a un punto fisiológico de no retorno.

Si el cuerpo suda adecuadamente, otra causa de fatiga es el asma inducida por ejercicio, que es cuando los pulmones son incapaces de sostener el intercambio de gases metabólicos generados por el músculo, la acumulación de dióxido de carbono en la sangre provoca una parálisis de las reacciones del metabolismo aeróbico, lo cual a su vez disminuye la energía generada y en consecuencia una disminución del poder muscular.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Brusca et al., 2003; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Karp, 2013; Mason et al., 2014; Moore, 2006; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013; Stern et al., 2008; Wayne, 2009)

12.2 La artificialidad del músculo

Los seres humanos valoramos tres propiedades del músculo, la potencia máxima, la resistencia máxima y el volumen máximo. El conocimiento científico ha conllevado a que los seres humanos podamos, racionalmente, elegir el tipo de músculo y por ende el tipo de cuerpo que deseamos, tanto para la vida diaria, como para los deportes de alto rendimiento, aunque evidentemente siempre se requiere de esfuerzo y disciplina.


12.2.1 Potencia

La potencia máxima o tétanos hace referencia a la capacidad de ejercer máxima fuerza o máxima velocidad, esta propiedad es importante para los pesistas, pero como mencionamos anteriormente, la fuerza máxima involucra ejercicios anaeróbicos, por lo que esto no involucra tener un cuerpo hermoso, puedes ser gordo y aun así muy fuerte.


La velocidad máxima por otra parte requiere tener un cuerpo esbelto, ya que al igual que un carro, el cuerpo humano se encuentra atado a la relación peso-potencia, un cuerpo ligero poco potente puede correr a la misma velocidad que un cuerpo muy potente pero pesado. Es por esta razón que los velocistas requieren un equilibrio de ejercicios anaeróbicos y de ejercicios aeróbicos.

12.2.2 Resistencia

La resistencia máxima es típica de los maratonistas y hasta cierto punto de los ciclistas. Debido a las propiedades del músculo rojo, sus cuerpos son ligeros y esbeltos, además de poder generar más fuerza por volumen de fibra, por mayor periodo de tiempo, aunque se sacrifica su tétanos, que es más débil. 



Evolutivamente el ser humano se ha adaptado para la resistencia, pues se ha demostrado que las primeras tribus humanas sobrevivían como cazadores de resistencia, trotando y siguiendo presas heridas o que son incapaces de mantener un paso resistente por horas o incluso días. En ese sentido, el cuerpo esbelto de los maratonistas es el más natural a nuestra especie, que el cuerpo de dios Griego asociado a los ejercicios anaeróbicos.

12.2.3 Volumen o hipertrofia

Por último tenemos el volumen máximo. El volumen máximo está asociado a una intensidad de ejercicio alta, pero a una baja cantidad de grasa, es como una ruta semejante a la del velocista, pero con una desventaja, por encima de cierto volumen la fuerza máxima disminuye, esto hace que un fisicoculturista muy voluminoso sea en promedio menos poderoso que un pesista con cuerpo de tanque.


12.2.4 Genética y ambiente

Cada una de las tres propiedades mencionadas anteriormente están sometidas a una relación evolutiva, potencial-disciplina. El potencial es fijo y se encuentra inscrito en los genes del individuo, y refiere a la máxima capacidad posible que puede tener en cualquiera de los tres campos del músculo con un entrenamiento y alimentación perfectos. Sin embargo ningún ser humano es capaz de vivir para cumplir su potencial, por dos razones. La primera es que aumentar su capacidad en una propiedad como potencia, disminuye la capacidad en otra, como resistencia, y la segunda es que nadie sabe exactamente las condiciones de entrenamiento necesarias para llegar al máximo potencial. Una tercera causa que no es tan evidente es que muchos deportes requieren de una combinación de potencia-resistencia, como en el caso de los futbolistas.

La disciplina por otra parte hace referencia a todos los factores ambientales que permiten que los genes desplieguen sus diversos potenciales, y no solo se trata de una rutina de ejercicios, también involucra la alimentación y los parásitos que se encuentran en el ambiente particular. La pregunta serías ¿Cuál es mas importante?

La genética perfecta es independiente de la raza, y el entrenamiento perfecto depende del ambiente y la cultura, en promedio los seres humanos representamos precisamente un potencial promedio, somos casi iguales, por lo que para la mayoría de los casos, es el entrenamiento lo que más cuenta. Sin embargo con toda campana poblacional, en ocasiones nacen individuos con un potencial superior, algunos se pierden al no vivir bajo un régimen de entrenamiento, dienta y calidad de vida adecuado, lo cual hace que su potencial no llegue a ser el máximo, lo cual provoca que sus cuerpos sean de hecho inferiores a los de alguien con una genética normal pero bien entrenados. Sin embargo en casos muy raros, alguien con el potencial genético entrena al máximo, son rarezas, pero al mismo tiempo se convierten en los máximos exponentes de su respectiva actividad física.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Brusca et al., 2003; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Karp, 2013; Mason et al., 2014; Moore, 2006; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013; Stern et al., 2008; Wayne, 2009)

12.3 La selección natural y los atletas de alto rendimiento

En los deportes de alto rendimiento, cuando las cifras por contratos son millonarias, los entrenadores y clubes activamente buscan entre la población a aquellos individuos con un potencial superior y entrenarlos al máximo para llevarlos a la cima del mundo deportivo, se trata de inversiones económicas que se asemejan en el fondo al espíritu de la selección natural. Sin embargo los seres humanos no solo dependemos de nuestros cuerpos, y existen formas artificiales para llevar nuestro potencial más allá de lo que permitirían naturalmente nuestros genes.


Si nuestras células están programadas para producir menos de cierta hormona clave para producir cierto tipo de músculo en comparación con un individuo que denominaríamos un genio natural, la solución sería introducir externamente más de dicha hormona. Esta es la idea central del dopaje. Existen muchas sustancias que permiten el dopaje, pero una de las más importantes, que tiene su efecto directamente en el sistema muscular son los esteroides anabólicos.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Brusca et al., 2003; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Karp, 2013; Mason et al., 2014; Moore, 2006; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013; Stern et al., 2008; Wayne, 2009)

12.4 Esteroides anabólicos

Los esteroides anabólicos son hormonas que facilitan la producción de músculo, no por la producción en sí, sino por la disminución del tiempo refractario. El tiempo refractario es el tiempo en que el músculo se encuentra bajo intenso dolor, debido a que se está regenerando después de un ejercicio de alto rendimiento. Los atletas deben generar rutinas de entrenamiento y descanso, pero su acortas los tiempos entre los descansos, pueden ejercitar más y más intenso, lo cual disminuye el periodo de tiempo total de entrenamiento o permite entrenar más en comparación con otros atletas.

Lo anterior implica que si consumes esteroides anabólicos y no entrenas, lo que va a pasar es que estos se convertirán en colesterol, ya que muchos de los esteroides anabólicos son fácilmente convertibles a colesterol. El entrenamiento, aun cuando sea más fácil, sigue siendo un requisito indispensable para desarrollar músculo, aun cuando se tienen ayudas extra.


Debido a que el entrenamiento es necesario, dependiendo del tipo de entrenamiento el efecto de los esteroides anabólicos difiere, si haces ejercicios para desarrollar potencia desarrollarás potencia, si te ejercitas para desarrollar resistencia desarrollarás la resistencia y así sucesivamente. Debido a su enorme impacto, los esteroides anabólicos se han convertido en uno problema a nivel profesional.

En los deportes de alto rendimiento se debe afrontar una paradoja, el público quiere mercas, pero desprecia la trampa, y el uso de esteroides es visto como una forma particularmente despreciable de trampa. El problema es que muchas estrellas del deporte han admitido en algún momento haber empleado esteroides, y en consecuencia sus seguidores no profesionales han empezado a utilizarlos, por lo que estas sustancias ya no son solo una cuestión ética, sino un asunto de salud pública, especialmente entre los hombres jóvenes adultos que desean mantener una tasa de aumento muscular como la tuvieron en su adolescencia. 


En USA se estima que en 1.6% de estudiantes de octavo grado, el 1.8 de estudiantes de décimo grado y el 2.7% de alumnos de último grado han empleado esteroides anabólicos. De todos ellos, un 57% confesó que el uso de esteroides se vio influenciado por los ídolos profesionales a quienes seguían. El problema es que como cualquier sustancia, y especial en las hormonas, los esteroides poseen efectos secundarios que afectan la homeostasis corporal. Los efectos más leves son un aumento del acné y pueden escalar hasta el desarrollo de cáncer y diversos problemas cardíacos. En medio de ambos extremos hay una serie de efectos secundarios como una disminución en el tamaño de los testículos y el pene, impotencia eréctil y esterilidad en los hombres. Las mujeres experimentan masculinización, calvicie y aumento del tamaño del clítoris.

Adicionalmente, el aumento muscular no implica un mejoramiento de esqueleto, ligamento y especialmente los tendones. Los tendones continúan siendo genéticamente básicos en comparación del artificialmente mejorado músculo, lo cual aumenta la propensión a lesiones de ligamento, los cuales puede destruir carreras en deportes de alto rendimiento.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Brusca et al., 2003; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Karp, 2013; Mason et al., 2014; Moore, 2006; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013; Stern et al., 2008; Wayne, 2009)

12.5 Descanso y recupéración

Independientemente de que la acumulación de músculo sea natural o fomentada por el uso de sustancias de dopaje, hay un aspecto vital para el adecuado entrenamiento y es la regeneración muscular estimulada por el descanso y la recuperación. Cuando se entrena, se aumenta el rendimiento del músculo hasta que este se acerca a su potencial máximo genético, a partir de este punto lo que se busca es mantenerlo en su pico de rendimiento, lo cual de por si no es fácil. En los atletas de alto rendimiento esto se logra relativamente rápido entre los 15 y los 25 años, aunque claro se puede seguir mejorando, pero las mejoras de rendimiento obedecen a mejoramiento de técnicas y coordinación, lo cual se denomina memoria muscular. Para llegar al potencial y mantenerlo, a parte de un adecuado entrenamiento y una dieta sana, es necesario respetar los tiempos de regeneración muscular que dependen del descanso y la recuperación.

12.5.1 Descanso

El escaso es el más sencillo de ambos, e involucra el tiempo dedicado a un buen dormir. De hecho el dormir bien es el momento principal de regeneración muscular. El tiempo de sueño debe ser igual o mayor a las 7 horas e inferior a 10 horas para el promedio de los seres humanos. Individualmente existen efectos secundarios provocados por el estilo de vida, los regímenes de entrenamiento y el potencial genético.

Debido a los ritmos circadianos y a la producción de melatonina en la noche, es mejor dormir en la noche que en el día para una adecuada regeneración, no solo del músculo, sino de todos los sistemas del cuerpo, especialmente las horas posteriores a la media noche. Nuevamente, debido a la regulación hormonal, se debe dormir en el ambiente más oscuro posible, para una producción máxima de melatonina, que a su vez activa todo el sistema de regeneración corporal.

12.5.2 Recuperación

La recuperación son todas las otras actividades que ayudan a la regeneración muscular que se realizan cuando no estás durmiendo, y en consecuencia son más racionales. 

12.5.2.1 Hidratación

El músculo es principalmente agua, por lo que una rehidratación es vital para la síntesis de músculo nuevo. La rehidratación no solo involucra los momentos de entrenamiento o competición, sino también los tiempos de no ejercicio. La mejor forma de entender cuánta agua requerimos es ver nuestra orina, si tiene un color claro y no es muy olorosa, entonces estás hidratado, pero si tiene un color amarillo más marcada y tiene olor entonces hay que rehidratar.

El agua es un buen medio de hidratación, pero al sudar también se pierden otros metabolitos, como el ion calcio(2+) sin el cual el músculo no contrae, es por esta razón que es aconsejable sueros fisiológicos en casos de deshidrataciones fuertes. Las bebidas con suplemento iónico así como los sueros se requieren cuando el cuerpo está fuertemente deshidratado, o sea, se deben consumir solo en el entrenamiento fuerte, pero para el periodo de regeneración se recomienda consumir únicamente agua.

12.5.2.2 Alimentación

Tal vez el factor más importante después de dormir bien y aunque suene aburrido o regaño de abuelita, el alcohol y la comida chatarra contienen toxinas que impiden o retardan la regeneración muscular, y de todos los sistemas de hecho. La dieta no se trata de restringir un grupo alimenticio, por ejemplo, la grasa tiende a consumirse principalmente en el sueño, pues sintetizar músculo requiere más energía aeróbica que moverlo, además que en los humanos el metabolismo aeróbico está más enfocado a la grasa que a los carbohidratos, ergo, sin grasa y proteínas no hay musculo, pero cuando de excedes comiéndolas tampoco verás musculo.

En la mayoría de las culturas humanas la alimentación es más que aportar al cuerpo nutrientes, se trata de un medio para obtener placer individual y para estrechar los lazos sociales, la clave es encontrar un equilibrio de modo que puedas funcionar como una persona normal, olvídate de desear el cuerpo de Cristiano Ronaldo, ya que las horas que el dedica a mantenerlo, son las mismas que los demás mortales le dedicamos a nuestros empleos.

12.5.2.3 Otros

El estiramiento impide que el músculo se retraiga y duela más, así como desgarres acusados por estas contracciones, ya que estos duelen y retardan la regeneración. Hay que recalcar que el calentamiento en este caso se hace solo para relajar y no como una rutina de intensidad en sí misma, de lo contrario solo dañarías tu cuerpo. Lo mismo sucede con los masajes sobre los grupos musculares más exigidos durante la rutina. Existen otras técnicas como la aplicación de compresas frías y calientes, pero como con las bebidas optimizadas, estás se emplean en marcos de referencia más formales para atletas profesionales, emplearlos inadecuadamente puede ser peligroso. 

En cualquier caso el tiempo e regeneración puede llegar a ser tan o más importante como la rutina de entrenamiento misma, pero estos requieren tiempo y disciplina, y son la causa de que los aficionados desistan de sus rutinas, al interpretar que estas no mejoran su físico. Recuerde, lo primero es sentirse bien, verse bien vendrá con el tiempo y con felicidad. Hay que recordar que el tejido muscular es de los más costosos de producir y mantener, tu cuerpo sencillamente no quiere invertir en ellos, así que se resistirá lo más posible.

Referencias generales: (Belk & Maier, 2013; Brusca et al., 2003; Hoefnagels, 2015; Kardong, 2011; Karp, 2013; Mason et al., 2014; Moore, 2006; Rhoades & Bell, 2013; Sadava et al., 2014; Simon et al., 2013; Solomon et al., 2008; Starr et al., 2013; Stern et al., 2008; Wayne, 2009)