1. Fatiga muscular respiratoria
inducida por el ejercicio:
implicaciones en clínica y rendimiento
Jose López Chicharro
Universidad Complutense de Madrid

2. limitantes del rendimiento aeróbico??
Sistema
Pulmonar
VE
VA/Q
Difusión
Metabolismo Concentración
aeróbico hemoglobina
Sustratos Sistema de transporte Afinidad
Masa ms de oxígeno oxígeno
Mioglobina
Mitocondrias
Enzimas
Circulación Volumen sanguíneo
Periférica y Gasto Cardiaco
Flujo sanguineo ms Gasto cardiaco
Densidad capilar Volumen sistólico
Difusión Presión arterial
Extracción O2
modif. Wilmore y col, 1999

3. GC max
Gasto cardiaco (l/min)
agotamiento
Velocidad de carrera (km/h)
Wilmore y col, 1999

4. Ventilación Pulmonar
Test de esfuerzo hasta el agotamiento
220
agotamiento
170
V (l·m )
-1
in
120
E
70
20
75 150 225 300 375 450 525 575
Vatios

5. PaO2
120
105
100
PaO2 (Torr)
80 68
60
40
20
0
Reposo Ejerc.Max.
Hopkins y McKenzie, 1989

6. PaCO2
45
40
PaCO2 (Torr)
35
30
pH = 7.2
25
20
Reposo Ejerc.Max.
Hopkins y McKenzie, 1989

7. SISTEMA RESPIRATORIO COMO LIMITANTE DEL EJERCICIO
¿Puede la demanda respiratoria contribuir
significativamente a la limitación del ejercicio?
Directa Indirecta
Limitaciones de la bomba Efectos sobre el flujo sanguíneo
muscular respiratoria a los miembros / fatiga músculos
locomotores

8. SISTEMA RESPIRATORIO COMO LIMITANTE DEL EJERCICIO
Orden de exposición...
Demandas energética y mecánica de los músculos respiratorios
Factores que contribuyen a la fatiga de los músculos respiratorios
Implicación de esos factores en la tolerancia al ejercicio
Mecanismos potenciales por los que la fatiga muscular respiratoria
puede comprometer la tolerancia al ejercicio
Maniobras para minimizar la potencial limitación respiratoria

9. SISTEMA RESPIRATORIO COMO LIMITANTE DEL EJERCICIO
Demandas energética y mecánica de los músculos respiratorios
Funciones del sistema respiratorio
Oxigenar la sangre (PaO2)
Contribuir al equilibrio ácido-base
Músculos respiratorios (diafragma e intercostales)
Energética y metabolismo

10. SISTEMA RESPIRATORIO COMO LIMITANTE DEL EJERCICIO
Mizuno M, 1991

11. SISTEMA RESPIRATORIO COMO LIMITANTE DEL EJERCICIO
Demandas energética y mecánica de los músculos respiratorios
Reclutamiento músculos inspiratorios accesorios
Ejercicio máxima intensidad: VT ~ 65% CVF / F ~ 60-90% PIM
Activación músculos espiratorios
Mejora función inspiratoria (↓ VPEF)

12. SISTEMA RESPIRATORIO COMO LIMITANTE DEL EJERCICIO
+
VOLUMEN (1 L) Reposo
Moderada intensidad
- Elevada intensidad
- Presión gástrica (cmH2O) +
Henke y cols, 1998

13. SISTEMA RESPIRATORIO COMO LIMITANTE DEL EJERCICIO
Demandas energética y mecánica de los músculos respiratorios
Reclutamiento músculos inspiratorios accesorios
Ejercicio máxima intensidad: VE ~ 65% CVF / 60-65% PIM
Activación músculos espiratorios
Mejora función inspiratoria (↓ VPEF)
Costo de O2 (VO2) de la respiración ejercicio máximo
8-16% VO2max

14. SISTEMA RESPIRATORIO COMO LIMITANTE DEL EJERCICIO
Fatiga de los músculos respiratorios
• Definición
Imposibilidad de los músculos respiratorios de alcanzar una
presión pleural dada.
• Valoración
Diafragma: dif -P. esofágica vs. gástrica.
Ms abdominales: P. gástrica

15. Fatiga muscular respiratoria
Presión inspiratoria
250
P.inspiratoria pico (cmH2O)
200 - 10.5 %
171
150
p<0.001 154
100
Pre-ejercicio Post-ejercicio
McConnell y col, 1997

16. Fatiga muscular respiratoria inducida por el ejercicio
Reposo
-15-30%
Pdi (cmH2O)
Reposo Ejercicio
Tiempo (min)
Johnson y col, 1993

17. Fatiga muscular respiratoria inducida por el ejercicio
Pga (cmH2O)
Pre-ejercicio
<1 min post-ejercicio
30 min post-ejercicio
Frecuencia de estimulación (Hz)
Taylor y col, 2006

18. Causas de fatiga de los músculos respiratorios
Elevados y sostenidos niveles de trabajo muscular respiratorio
500
Wk de resp (J·min-1)
400
300
35
200 30 * *
Pdi (cm H2O)
100 25
20
0
20 40 60 80 100 15
10
5
4
0
3 Control Post-ex (10 Post-ex (30 Post-ex (60
VO2 (l·min )
-1
min) min) min)
2
Tiempo de estimulación
1
0 □ Ventilación presión positiva
20 40 60 80 100
% Tiempo total ejercicio
Babcock y col, 2002

19. Causas de fatiga de los músculos respiratorios
Elevados y sostenidos niveles de trabajo muscular respiratorio
10
RPE piernas (Borg)
9
5 8
*
* * * *
4,5
* * 7
VO2 (l·min )
-1
4 6
2 4 6 8 10 12 14
3,5 Tiempo (min)
10
3
2 4 6 8 10 12 14
9
Tiempo (min) Disnea (Borg)
* *
8
□ Ventilación presión positiva
7 *
6
2 4 6 8 10 12 14
Tiempo (min)
Harms y col, 2000

20. Causas de fatiga de los músculos respiratorios
Competencia por gasto cardiaco ms respirat vs. ms locomotores
32 175
Gasto cardiaco (l·min-1)
Volumen sistolico (ml)
29 160
26 145
23 130
20 115
50 100 150 200 50 100 150 200
Wresp (%control) Wresp (%control)
Harms y col, 1998

21. Mecanismos por los que la fatiga muscular respiratoria
puede afectar a la tolerancia al ejercicio
hipoventilación alveolar relativa
50
PETCO2 (mmHg)
40
30
50%VO2max 95%VO2max
Chicharro y col, 2010

22. Mecanismos por los que la fatiga muscular respiratoria
puede afectar a la tolerancia al ejercicio
alteración mecánica respiratoria
Índice de fatiga diafragmática
Intercostal externo
95%VO2max
Pdi (% incremento) RMS (%) normalizado t (min)
Johnson y col, 1993 Perlovich y col, 2007

23. Mecanismos por los que la fatiga muscular respiratoria
puede afectar a la tolerancia al ejercicio
interacciones cardiorrespiratorias
METABOLORREFLEJO MUSCULAR RESPIRATORIO
↑ Descarga eferente simpática
↑ Vasoconstricción miembros
↓ Transporte de O2
↑ Fatiga músculos locomotores
↑ Percepción de esfuerzo
- Fatiga por contracción de diafragma
y músculos accesorios respiratorios
- ↑ reflejos activados por metabolitos
- ↑ Descarga aferente grupos III/IV Romer y Polkey, 2008

24. Mecanismos por los que la fatiga muscular respiratoria
puede afectar a la tolerancia al ejercicio
Flujo sanguineo piernas (%control)
VO2 piernas (%control)
100
% W Respiratorio (%control) % W Respiratorio (%control)
Harms y col, 1997

25. Mecanismos por los que la fatiga muscular respiratoria
puede afectar a la tolerancia al ejercicio
(% ∆, Pre vs Post-ejercicio)
Fuerza de cuádriceps
-30% +40%
Control Descarga Control Carga
Trabajo
(w)
Duración
(min)
Fuerza
Ms inspiratorios
(% control)
Fuerza
diafragma
(% control) Dempsey y col, 2006

26. Causas periféricas/centrales de limitación a la
tolerancia al ejercicio inducida por fatiga
muscular respiratoria
Fatiga músculos ↑ Percepción Inhibición
locomotores del esfuerzo Refleja (?)
↓ Producción fuerza a ↓ Impulsos motores centrales
estímulos supramáximos a músculos locomotores
Dempsey y col, 2006

27. Fatiga muscular respiratoria
Enfermedad Pulmonar (EPOC) Enfermedad Cardiaca (ICC)
• ↑ demanda VE
• Ms locomotores más fatigables • ↓ gasto cardiaco
• > costo O2 para respiración • ↑ respuesta simpática al ejercicio
↓ Tolerancia al ejercicio

28. EJERCICIO FÍSICO DE ELEVADA INTENSIDAD
Compromiso Fatiga Músculos Limitaciones Limitaciones
Energético Respiratorios Mecánicas Difusión
Músculos Respiratorios
vs
Músculos locomotores
Hipoventilación
Alveolar
¿Entrenamiento específico de los
músculos respiratorios?

30. Metodología del entrenamiento de músculos respiratorios
Hiperpnea isocápnica
Material necesario
Sistema de mezcla de gases
Medida de referencia
Valoración de la MVV
Control de la carga
VT-FR (%MVV) y tiempo
Tipo de entrenamiento
Aeróbico-anaeróbico

31. Metodología del entrenamiento de músculos respiratorios
Hiperpnea isocápnica
Inspiración contra-resistencia
Material necesario
Sistema de medida de presiones (PI)
Incentivador respiratorio (mm H2O)
Medida de referencia
PImax, CV
Control de la carga
%PImax, repeticiones, series, tiempo
Tipo de entrenamiento
Fuerza-resistencia

32. Entrenamiento de los músculos respiratorios
Stuessi y col, 2001
Eur J Appl Physiol 84: 582-586
PaO2 - SaO2
Resistencia al ejercicio
Entrenamiento: 15 semanas
40 sesiones; 30 min/sesión
Hiperpnea isocápnica: 69% MVV

33. Test de resistencia respiratoria
70% MVV
40
Tiempo (min)
30
20
10
0
Entren Control
Pre-entren Post-entren
Stuessi y col, 2001

34. Test de resistencia aeróbica
70% Wmax
50
*
Tiempo (min)
40
30
20
Entren Control
Pre-entren Post-entren
Stuessi y col, 2001

35. Entrenamiento de los músculos respiratorios
Spengler y col, 1999
Eur J Appl Physiol 79: 299-305
Concentración sanguínea de lactato
VO2max
Resistencia músculos respiratorios
Resistencia al ejercicio
Entrenamiento: 4 semanas
Cinco sesiones/semana; 30 min/sesión
Hiperpnea isocápnica: 63-70% MVV

36. 4 semanas
5 sesiones/semana
Test de resistencia respiratoria 30 min / sesión
35 VT: 60% CVF Hiperpnea isocápnica
FR: 40-50 rpm
30
Tiempo (min)
25
20
15
10
5
0
Pre-entren Post-entren
Spengler y col, 1999

37. Test de resistencia en cicloergómetro
30 87% VO2max P<0.01
25
Tiempo (min)
20
15
10
5
0
Pre-entren Post-entren
Spengler y col, 1999

38. Concentración sanguínea de lactato (mM)
Antes
Después
Intensidad de ejercicio (W)
Spengler y col 1999

39. Influencia del trabajo de los ms respiratorios sobre
la cinética de recuperación del lactato post-ejercicio
Con resistencia
Sin resistencia
Lactato (mmol l-1)
Pico
Tiempo recuperación (min)
Chiappa y col, 2008

40. Entrenamiento de los músculos respiratorios
Aznar-Lain S, Webster AL, Cañete S, San Juan AF,
López Mojares LM, Pérez M, Lucía A, Chicharro JL
Int J Sports Med 28(12): 1025-9, 2007
PImax
VO2pico
Tiempo de resistencia aeróbica
VO2 en carga estable (VT1-VT2)
Entrenamiento: 8 semanas
5 sesiones/semana
Resistencia inspiratoria: 50-60% PIM
25 inspiraciones / 2 sesiones / día
Grupo Placebo: 50 inspiraciones – 15% PIM

41. Pre-entren Post-entren
90
p<0,01
P.Inspirat.máx.(cmH2O)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Entren Control
Aznar y col, 2007

42. Test de resistencia aeróbica
50% VT1-VT2
30
P<0,01
Tiempo (min)
20
10
Entren Control
Pre-entren Post-entren Aznar y col, 2007

43. 25 Test de resistencia aeróbica
50% VT1-VT2
24
23
VO2 (ml/kg/min)
22
21
20
19
18 Pre-entren
17 Post-entren
16
15
5 10 15
Tiempo (min)
Aznar y col, 2007

44. Aznar y cols, 2007

45. rms-EMG músculos inspiratorios post-entrenamiento
CON-Post-entrenam. (n= 12) EXP-Post-entrenam, (n= 11)
Media DE Media DE p
rms-EMG (µV) Esterno dcho 41,81 5,38 54,16 15,70 p=0,009
rms-EMG (µV) Esterno izq. 40,08 7,06 51,66 12,58 p=0,003
rms-EMG (µV) Intercostal 34,53 32,71 42,77 14,39 p=0,016
dcho.
rms-EMG (µV) Intercostal 32,01 8,96 47,02 14,09 p=0,001
izq.
rms-EMG (µV) Diafragma 36,19 6,44 49,15 15,16 p=0,014
dcho.
rms-EMG (µV) Diafragma 50,08 6,44 60,21 17,30 p=0,027
izq.
rms-EMG (µV) Diafragma 47,99 7,18 55,70 13,99
central
Chicharro y col, 2011

46. * p<0.05 visitas 1-2
$ p<0.05 visitas 1-3
† p<0.05 visitas 2-3
Pardo y Chicharro, 2001

47. Entrenamiento ms inspiratorios comparado con otras
intervenciones de rehabilitación en EPOC
O’Brien y col, 2008. J Cardiopulm Rehabil 28: 128-141
IMT vs ejercicio
No dif en fuerza ms insp y tolerancia al ejercicio
IMT + ejercicio vs. ejercicio
↑ PIM (∼8,6 cmH2O) en IMT + Ejercicio
↑ tolerancia al ejercicio en IMT + Ejercicio

48. EFECTOS DEL ENTRENAMIENTO DE LOS MÚSCULOS RESPIRATORIOS SOBRE
FACTORES QUE PUEDEN CONDICIONAR EL RENDIMIENTO FÍSICO AERÓBICO
SNC
↓ DISNEA ↓ FATIGA
Músculos
Músculos
locomotores
respiratorios
activos
Entrenamiento
músculos
respiratorios ↓ acumulación
↑ vasodilatación
de H+ ↓ Actividad
refleja
simpática ↓ Producción lactato
↑ Potencia aeróbica
diafragma y ms ↓ Taquipnea ↑ Aclaramiento
accesorios respirat ↓ VE metabólico
↑ Flujo
↓ requerimiento sanguíneo
↓ Fatiga flujo sanguíneo ↓ Competición disponible
flujo
↑ aclaramiento
sanguíneo
de lactato ?