Tarea sobre Carbohidratos escrita por Drew Griffiths
Cada macronutriente (grasas, proteínas y carbohidratos) desempeña un papel importante en la optimización del rendimiento anaeróbico y aeróbico. Además, una dieta equilibrada es necesaria para el bienestar y la salud, lo cual es crucial para mantener el entrenamiento de alta intensidad y el rendimiento. La nutrición forma parte de la vida diaria del atleta moderno, que busca maximizar su recuperación y maximizar la intensidad durante el entrenamiento y la competición.
Para comprender la verdadera importancia de la nutrición deportiva, primero es necesario comprender el papel fisiológico de cada componente de una dieta saludable. El uso relativo de carbohidratos y grasas como combustible durante el ejercicio depende principalmente de la intensidad y la duración de la actividad. En general, el uso de carbohidratos aumenta con la intensidad y disminuye con la duración de la actividad. Sin embargo, la cantidad absoluta de carbohidratos y grasas que utilizan los músculos puede variar según la disponibilidad de combustible; una mayor disponibilidad de ácidos grasos aumenta el uso de grasas, y a mayor cantidad de carbohidratos, mayor cantidad de carbohidratos se metaboliza para obtener energía. Esta interacción recíproca entre el uso de grasas y carbohidratos debe considerarse cuidadosamente al decidir el consumo de alimentos para la competición deportiva.
El glucógeno muscular es vital como combustible para el rendimiento. Si durante la competición se aumenta la intensidad del ejercicio a aproximadamente 701 TP₃TVO₂Max, el gasto energético total aumenta y los carbohidratos se convierten en el principal combustible. La mayor parte de estos carbohidratos, al menos durante la primera hora de ejercicio, provienen de las reservas de glucógeno muscular. Si no hay carbohidratos disponibles o solo están disponibles en cantidades limitadas, la intensidad del ejercicio debe reducirse a un nivel que permita cubrir las necesidades energéticas mediante la oxidación de grasas (Brouns, 1993).
Bioquímica
El cuerpo necesita carbohidratos como sustrato para la producción de ATP. El ATP representa la fuente inmediata de energía en una célula; puede descomponerse (y resintetizarse) con extrema rapidez cuando y donde se necesite. El azúcar contiene energía en una forma menos disponible; su descomposición es necesaria para la síntesis de ATP. El almidón, el glucógeno y las grasas contienen energía en un estado aún menos disponible, mientras que las proteínas representan la fuente de energía más remota, que solo se utiliza cuando no hay carbohidratos ni grasas disponibles. El ATP puede derivar de diversas vías.
Cuando se realiza ejercicio de alta intensidad, se recurre al sistema ATP-PC. El ADP, la fosfocreatina (PCr) y enzimas como la fosfocreatina regeneran el ATP a partir del ADP. Las dos principales fuentes anaeróbicas de ATP son la fosfocreatina (PCr) y Glucólisis anaeróbica. Las reservas intramusculares de PCr se utilizan para contracciones rápidas de alta intensidad, pero se agotan en menos de 30 segundos y tardan varios minutos en reponerse. La PCr proporciona la mayor parte de la energía para un sprint de 100 m. Además, la capacidad de realizar series repetidas de esfuerzo casi máximo depende en gran medida de las reservas de PCr. Aumentar las reservas de PCr mediante la suplementación con creatina puede aumentar la cantidad de trabajo que se puede realizar en series repetidas de ejercicio de alta intensidad.
La glucólisis, es la primera etapa en la descomposición de la glucosa común a todos los organismos. Ocurre en el citoplasma de la célula. El proceso de glucólisis produce dos moléculas de piruvato por cada molécula de glucosa degradada. Se produce un rendimiento energético total de 8 ATP. En ausencia de oxígeno, el piruvato formado puede convertirse en una variedad de sustancias para producir un poco de energía. La glucólisis anaeróbica se refiere a la descomposición de la glucosa (glucólisis) a piruvato, que en ausencia de oxígeno, se convierte en ácido láctico. En las fibras musculares, la glucosa se hace disponible a través de la descomposición de las reservas de glucógeno muscular (Toole y Toole, 1999). El ejercicio de alta intensidad con una duración de 1-3 minutos (por ejemplo, una carrera de 800 m) dependerá principalmente de la glucólisis anaeróbica, lo que resultará en una gran acumulación de ácido láctico.
La glucólisis aeróbica ocurre cuando el oxígeno está disponible para descomponer el piruvato, lo que produce ATP mediante reacciones químicas que ocurren en el ciclo de Krebs y el sistema de transporte de electrones. Al igual que en el metabolismo anaeróbico, la glucosa puede obtenerse del glucógeno almacenado. Las reservas de glucógeno son abundantes, por lo que la depleción de glucógeno solo preocupa a los atletas que realizan ejercicio continuo durante más de 90 minutos o ejercicio intermitente durante períodos considerablemente más largos (Smith, 2002). Sin embargo, no es raro que los atletas de resistencia presenten depleción de glucógeno; la manipulación de carbohidratos puede contrarrestar o retrasar este fenómeno.
La fuente de energía más abundante disponible para la fibra muscular es la grasa. La descomposición de la grasa para producir ATP se conoce como lipólisis. Si bien el suministro de ácidos grasos es prácticamente ilimitado, la velocidad a la que se produce la lipólisis es el factor limitante para obtener ATP. La lipólisis es responsable de la actividad muscular en reposo, pero su contribución al aporte energético muscular total disminuye a medida que aumenta la intensidad de la contracción. Por ejemplo, la depleción de glucógeno ocurre cuando la tasa de lipólisis no puede satisfacer la demanda energética del ejercicio, y la dependencia de la glucólisis agota las reservas de glucógeno disponibles. Una vez que se produce la depleción de glucógeno, la intensidad del ejercicio se reduce drásticamente.
Digestión
Se ha demostrado que la manipulación de la cantidad, el momento y el tipo de carbohidratos ingeridos mejora el rendimiento. Para comprender la relevancia de estas estrategias de intervención dietética, se debe considerar la digestión y la absorción de carbohidratos. Todos los carbohidratos se descomponen principalmente en sus monosacáridos constituyentes durante la digestión. Si bien parte de la digestión de carbohidratos comienza en la boca mediante la acción de enzimas en la saliva y en el estómago por el efecto de los ácidos, la mayor parte ocurre en el intestino delgado. Las enzimas liberadas por el páncreas al intestino descomponen los carbohidratos más grandes en fructosa, galactosa y, principalmente, glucosa. La absorción de estos monosacáridos ocurre en las células de la mucosa intestinal, donde la glucosa y la galactosa se transportan activamente (es decir, se gasta energía) con una proteína transportadora que las ayuda a atravesar la membrana. La fructosa se absorbe de forma diferente mediante un proceso de difusión facilitada que implica una proteína transportadora, pero no gasto energético. Sin embargo, es difícil que la fructosa se absorba contra un gradiente de concentración. En otras palabras, la absorción de fructosa se ralentizará si ya ha habido una absorción significativa de fructosa.
En la mayoría de los casos, todos los carbohidratos ingeridos se absorben finalmente en la sangre. Los monosacáridos absorbidos entran en la sangre a través de los capilares que rodean las vellosidades intestinales y son transportados al hígado a través de la vena porta. El hígado generalmente convierte todos los monosacáridos en glucosa o en un producto del metabolismo de la glucosa, como el ácido láctico. Por lo tanto, las concentraciones sanguíneas de monosacáridos distintos de la glucosa suelen ser muy bajas. El hígado puede absorber algunos de los monosacáridos para formar glucógeno o grasa, o dejarlos pasar para proporcionar carbohidratos al resto del cuerpo.
Índice glucémico
Los alimentos ricos en carbohidratos suelen clasificarse como carbohidratos "simples" o "complejos": los monosacáridos y disacáridos se agrupan como "simples" y los polisacáridos como "complejos". Aunque se podría suponer que las moléculas simples se absorben más rápidamente que las más grandes, esta suposición no siempre es correcta; la digestión y la absorción no ocurren al mismo ritmo para todos los carbohidratos dentro de un grupo bioquímico.
Un sistema más nuevo de clasificación de carbohidratos es el "índice glucémico" (IG). El término se ha utilizado durante algún tiempo en nutrición clínica, particularmente en lo que respecta a la diabetes, pero solo recientemente se ha utilizado en la población sana y activa. Este término se refiere al grado relativo en el que la concentración de glucosa en la sangre aumenta después del consumo de un alimento, es decir, la llamada "respuesta glucémica". La prueba del IG requiere la ingesta de 50 g de carbohidratos de una variedad de alimentos y la medición de la respuesta de glucosa en sangre durante 2 h. Después de representar gráficamente la concentración de glucosa en sangre durante las dos horas, con la concentración de glucosa en el eje vertical y el tiempo en el eje horizontal, se mide el área bajo la curva de glucosa en sangre para cada alimento y se compara con el consumo de 50 g de glucosa como referencia. El índice glucémico se da como un porcentaje, es decir, el porcentaje del área bajo la curva de glucosa en sangre para el alimento de prueba en comparación con el de la glucosa. Por tanto, un IG de 70 indica que consumir 50 g del alimento en cuestión provoca un aumento de la glucosa en sangre 70% tan grande como el que se produciría si se ingirieran 50 g de glucosa pura.
La evaluación del IG requiere la ingesta de 50 g de carbohidratos de diversos alimentos y la medición de la respuesta glucémica durante 2 h. Tras representar gráficamente la concentración de glucosa en sangre durante las dos horas (con la concentración de glucosa en el eje vertical y el tiempo en el horizontal), se mide el área bajo la curva de glucosa en sangre para cada alimento y se compara con el consumo de 50 g de glucosa como referencia. El índice glucémico se expresa como porcentaje, es decir, el porcentaje del área bajo la curva de glucosa en sangre del alimento de prueba en comparación con el de la glucosa. Por consiguiente, un IG de 70 indica que consumir 50 g del alimento en cuestión provoca un aumento de la glucosa en sangre 70% tan grande como el de ingerir 50 g de glucosa pura.
Los factores que influyen en el índice glucémico de un alimento incluyen la estructura bioquímica del carbohidrato, el proceso de absorción, el tamaño de la partícula, el grado de procesamiento térmico, el contenido y el momento de la comida anterior, y la ingesta simultánea de grasa, fibra o proteína (Guezennec, 1995). Por ejemplo, la proporción de amilosa y amilopectina en alimentos ricos en almidón afecta el IG; la respuesta de la glucosa en sangre a la amilopectina es más rápida que la de la amilosa porque las enzimas digestivas descomponen con mayor rapidez su estructura ramificada. Además, existe evidencia de que la amilosa no se digiere completamente; por lo tanto, es posible que el contenido total de carbohidratos de un alimento con alto contenido de amilosa no esté disponible para el organismo.
Aplicaciones prácticas…
Antes del ejercicio
Los objetivos de la intervención dietética para el atleta son llenar las reservas de carbohidratos (glucógeno) en los músculos y el hígado, y facilitar la disponibilidad de carbohidratos y grasas en la sangre para su uso muscular. Los carbohidratos como combustible pueden soportar ejercicios de mayor intensidad que las grasas y se almacenan en cantidades más limitadas en el cuerpo. El reto metabólico consiste en mantener el suministro de carbohidratos a los músculos, pero al mismo tiempo ralentizar su agotamiento mediante un uso óptimo de las grasas como combustible. La insulina desempeña un papel clave en la distribución del combustible, ya que tiende a aumentar el metabolismo de los carbohidratos y a reducir el uso de grasas. Una pregunta interesante es si ciertos alimentos pueden proporcionar suficientes carbohidratos, afectar mínimamente a la insulina y, además, fomentar el uso de grasas para obtener energía.
Numerosos estudios han investigado el valor ergogénico del consumo de carbohidratos antes, durante o después de una sesión de ejercicio. En 1967, Bergstrom et al. demostraron que la capacidad de ejercicio aumenta con una dieta alta en carbohidratos, en comparación con una dieta mixta o baja en carbohidratos. Sin duda, la capacidad para realizar ejercicio prolongado puede modificarse sustancialmente mediante la ingesta dietética previa al ejercicio, lo cual resulta importante para quienes buscan alcanzar el máximo rendimiento en un día específico. La carga de carbohidratos y otros tipos de ingesta de carbohidratos antes y durante el ejercicio son las únicas modificaciones dietéticas que han demostrado tener un efecto beneficioso en el rendimiento de resistencia.
36 horas antes de la competición, el objetivo nutricional principal del ciclista es maximizar las reservas de glucógeno muscular y hepático. Idealmente, 36 horas antes de la competición, el ciclista debería estar en la etapa final de la carga de carbohidratos. Sin embargo, un estudio reciente de Bussau et al (2002) descubrió algunos hallazgos que invitan a la reflexión. Se pidió a ocho atletas varones entrenados en resistencia que comieran 10 g.día.kg de masa corporal de alimentos ricos en carbohidratos mientras permanecían físicamente inactivos. Las biopsias musculares revelaron que el contenido de glucógeno muscular aumentó significativamente (P <0,05) desde los niveles de precarga de (media) 95 a 180 mmol.kg de masa húmeda después de solo 1 día. Los análisis densitométricos de secciones musculares teñidas con ácido peryódico-Schiff no solo respaldaron estos hallazgos, sino que también indicaron que solo se requirió 1 día de ingesta alta de carbohidratos para que las reservas de glucógeno alcanzaran niveles máximos en las fibras musculares de tipos I, IIa y IIb.
El sujeto debe comer al menos 680 gramos de carbohidratos el día antes de una competencia. Esto proporcionará los 10 g.día(-1).kg(-1) de masa corporal que se incorporaron en el estudio de Bussau. Sin embargo, el índice glucémico parece tener poco efecto sobre la carga de carbohidratos. En 1988, Brewer et al. investigaron si el índice de glucemia de los carbohidratos influía en la eficacia de la carga de carbohidratos, además del volumen absoluto consumido. Un grupo de participantes consumió alimentos dulces, como chocolate y dulces, mientras que un segundo grupo consumió carbohidratos de alto índice glucémico como pasta, y un tercer grupo consumió una dieta con contenido mixto de macronutrientes. Se concluyó que el tipo de carbohidrato no era importante y no tenía relación con los niveles de glucógeno muscular antes de la carrera; la cantidad absoluta era el factor crucial.
El día de la carrera, el sujeto debe seguir una rutina de alimentación previa a la carrera, probada en entrenamientos. La ingesta de carbohidratos 2-4 horas antes de la carrera puede inhibir la lipólisis, disminuir la disponibilidad de ácidos grasos plasmáticos y, por lo tanto, privar al músculo de sustrato. Esto, a su vez, puede acelerar la glucogenólisis y aumentar la oxidación de carbohidratos en todo el cuerpo (Grandjean, 1994). Una ingesta abundante de carbohidratos antes del ejercicio puede compensar el exceso de carbohidratos oxidados al proporcionar suficiente glucosa en sangre, mientras que una ingesta pequeña de carbohidratos puede no proporcionar suficiente sustrato y provocar una depleción prematura de glucógeno y fatiga. Las personas con hipoglucemia de rebote al ingerir carbohidratos deben esperar 5 minutos antes de la carrera para consumirlos.
La evidencia sugiere que consumir alimentos con un IG alto entre 30 y 60 minutos antes del ejercicio provoca una mayor disminución de la glucemia al inicio del ejercicio y aumenta la dependencia de los carbohidratos como combustible durante el mismo. Estos datos tienden a identificar a los alimentos con un IG bajo como promotores de una respuesta metabólica preferible antes del ejercicio. Sin embargo, existe evidencia contradictoria sobre si estas diferencias metabólicas tienen algún efecto en el rendimiento de resistencia.
Durante
Thomas et al. (1991) probaron si los alimentos con diferentes IG afectaban la capacidad de continuar el ejercicio. Compararon cuatro comidas, cada una con 1 g de carbohidratos por kg de peso corporal, administradas 60 min antes de pedalear hasta el agotamiento a 65-70% VO2máx. Las comidas fueron lentejas hervidas (IG = 29), papa al horno (IG = 98), solución de glucosa (IG = 100) y agua. Las concentraciones de glucosa en sangre alcanzaron su pico entre 30 y 45 min después de comer, con valores más altos para la papa y la glucosa en comparación con las lentejas. La glucosa en sangre comenzó a disminuir hacia la línea base justo antes de la serie de ejercicios y cayó por debajo de la línea base dentro de los 15 min posteriores al ejercicio para todas las pruebas de alimentos. Las mayores disminuciones en la glucosa en sangre con el inicio del ejercicio se observaron con los alimentos de alto IG, es decir, papa y glucosa. En la prueba de lentejas, los niveles de insulina fueron más bajos antes del ejercicio y la concentración plasmática de ácidos grasos libres fue más alta durante el ejercicio. El cálculo del índice de intercambio respiratorio mostró que la oxidación de carbohidratos tendía a ser mayor con los alimentos con IG alto. Finalmente, los sujetos pedalearon durante más tiempo antes del agotamiento después de consumir lentejas, en comparación con cualquiera de los otros tratamientos. En resumen, este estudio encontró un beneficio ergogénico de un alimento con IG bajo para el ejercicio de resistencia. Esto pareció estar mediado por el mantenimiento de la glucemia y la mejora de la oxidación de ácidos grasos. Los autores sugirieron que este entorno metabólico podría reducir el uso de glucógeno muscular durante el ejercicio.
Utilizando la ingesta de glucosa y fructosa marcadas con C13 cada 20 minutos durante el ejercicio, Massicotte et al. (1986) observaron que la utilización de grasa fue mayor en la prueba con fructosa durante una sesión de ejercicio de 180 min a 50% VO2máx. Asimismo, Flynn et al. (1987) evaluaron los metabolitos sanguíneos y el rendimiento de los sujetos durante una sesión de ciclismo de 2 h, a quienes se les administró fructosa, maltodextrina o glucosa en concentraciones variables a intervalos regulares durante el ejercicio. Los tratamientos que incluyeron fructosa en la mezcla de bebidas mantuvieron la glucemia en niveles más altos durante el ejercicio que el agua o las bebidas con carbohidratos de mayor IG. Sin embargo, ni la cantidad total de trabajo realizado ni la utilización de glucógeno muscular fueron diferentes entre las diferentes pruebas con carbohidratos.
Murray et al. (1989) compararon los efectos de la ingesta de soluciones de fructosa, sacarosa o glucosa 6% durante 115 minutos de ciclismo intermitente y observaron que las respuestas plasmáticas de glucosa e insulina antes del ejercicio fueron menores con la fructosa que con la sacarosa o la glucosa, pero las puntuaciones de esfuerzo percibido y malestar estomacal durante el ejercicio fueron significativamente mayores en la prueba con fructosa. Concluyeron que la fructosa, fuente de carbohidratos con un IG bajo, no fue útil para el rendimiento de resistencia en las concentraciones analizadas.
Recuperación
La restauración de las reservas de glucógeno muscular y hepático es vital para el mantenimiento de un entrenamiento intenso. En 1974, Piehl fue el primero en mostrar la evolución temporal de la resíntesis de glucógeno (cf.), ilustrando la rápida resíntesis de glucógeno durante las primeras horas de la recuperación. Tras el cese de un período de actividad física, los niveles sanguíneos de insulina aumentan, lo que resulta en una mayor movilidad de los receptores GLUT 4. Esto resulta en un aumento de la velocidad de transporte de glucosa hacia la célula muscular. La glucosa se convierte en glucosa-6-fosfato bajo la influencia catalítica de la hexoquinasa, fijando eficazmente el sustrato en la célula.
Numerosas investigaciones han examinado la cantidad de carbohidratos necesaria para la recuperación del rendimiento. En 1995, Fallowfield y Willaims et al. (1995) descubrieron que 9 g/kg de peso corporal producían una mayor recuperación en un período de 22 horas que 5,8 g/kg de peso corporal, y hallazgos similares fueron reportados por Nicholas et al. en 1997. Sin embargo, hasta hace poco no se había establecido la importancia de las propiedades glucémicas de la ingesta de carbohidratos después del ejercicio. Burke et al. informaron que los carbohidratos con alto índice glucémico resultaron en niveles más altos de glucógeno muscular 2 horas después del ejercicio (en comparación con los carbohidratos con bajo índice glucémico).
Mientras tanto, una investigación realizada por Bishop et al en 2000 concluyó que los carbohidratos con un alto índice glucémico consumidos durante el ejercicio extenuante prevenían la inmunosupresión inducida por el ejercicio, es decir, impedían que el sistema inmunológico se debilitara después de un ejercicio agotador.
El bajo IG de la fructosa, además de su absorción preferencial por el hígado, hace que la fructosa sea una fuente pobre de carbohidratos después del ejercicio (Robergs, 1991), pero otras formas bioquímicas de carbohidratos pueden ser más útiles. Por ejemplo, Jozsi et al. (1996) probaron dos formas diferentes de almidón en comparación con la glucosa para la reposición de glucógeno. Alimentaron a los sujetos con una de cuatro dietas: glucosa, maltodextrina, almidón alto en amilopectina o almidón alto en amilosa, durante 12 h después de una sesión de ciclismo que agotó el glucógeno. A las 24 h después del recorrido, la reposición de glucógeno muscular fue menor con la prueba de almidón alto en amilosa que con las otras dietas. No fue posible evaluar si el deterioro de la reposición de glucógeno se debió a un IG más bajo o a la mala digestibilidad del almidón alto en amilosa. Desafortunadamente, los investigadores no confirmaron si las dietas causaron diferencias en las concentraciones de glucosa o insulina en la sangre. En otro estudio, el mismo grupo comió estos almidones antes de hacer ejercicio y no encontró diferencias significativas en el IG (Goodpaster et al. 1996).
Conclusión
La mayoría de los deportes requieren que los participantes posean un alto nivel de aptitud física anaeróbica y aeróbica, y una duración suficiente para agotar considerablemente las reservas de glucógeno muscular y hepático. Por lo tanto, la manipulación de la ingesta de carbohidratos sigue siendo un mecanismo potencial para mejorar el rendimiento. La cantidad, el tipo y el momento de la ingesta de carbohidratos son aspectos cruciales de la nutrición deportiva y requieren atención para que un atleta alcance su máximo potencial mediante un entrenamiento intenso y constante y un rendimiento de alta calidad.
Para los atletas y deportistas recreativos que buscan alcanzar el peso para una competencia o perder peso por razones de salud, los suplementos como barras carb-killa pueden ser beneficiosos gracias a su capacidad para satisfacer los antojos de chocolate y otros alimentos azucarados que, si se consumen, aumentarían los niveles de insulina y promoverían el almacenamiento de grasa corporal no deseada.