Los hidratos de carbono pueden sintetizar ATP de forma anaeróbica (2 ATP) o aeróbica (36 ATP). El producto de partida es la glucosa, que puede encontrarse almacenada en forma de glucógeno en músculo y en hígado o provenir de la dieta o suplementos consumidos durante la práctica deportiva. La glucosa sufre una serie de 10 reacciones metabólicas en el citosol de las células, lo que se conoce como glucolisis. Este proceso rinde 2 ATP y da como producto final piruvato. Si el requerimiento energético es rápido, el piruvato puede pasar a lactato a través de la reacción catalizada por la lactato deshidrogenasa, siendo éste un proceso anaeróbico. El lactato resulta tóxico para la célula muscular, ya que su acumulación acidificaría su citosol y podría comprometer la contracción muscular. El hígado se encarga de reciclar dicho lactato, y el que producen de forma natural los glóbulos rojos, transformándolo en glucosa. Si los requerimientos energéticos no son inmediatos, el piruvato puede entrar en el ciclo de Krebs mitocondrial y generar mucho más ATP. Este proceso requiere la presencia de oxígeno (aeróbico) y puede llegar a proporcionar la mitad de la energía durante un esfuerzo moderado.

No obstante, los deportistas entrenados también pueden reutilizar parte del lactato producido en el mismo músculo. Es una adaptación que se consigue con el entrenamiento, lo que explica por qué el umbral de lactato aparece a intensidades elevadas (70-80% VO2max) comparando con sujetos no entrenados (40-50% VO2max). Los lípidos requieren siempre la presencia de oxígeno para sintetizar ATP, es decir, siempre funcionan aeróbicamente. Los productos de partida son los triglicéridos formados por una molécula de glicerol que se encuentra esterificada con 3 moléculas de ácidos grasos. Los triglicéridos se almacenan principalmente en el tejido adiposo y se movilizan cuando son necesarios para aportar energía. Para ello son desmantelados en glicerol y los 3 ácidos grasos. El glicerol se incorpora a la ruta glucolítica, mientras que los ácidos grasos son oxidados en la mitocondria en un proceso denominado β-oxidación, que a través del ciclo de Krebs permite obtener una gran cantidad de energía metabólica: 460 ATP. Para entrar en la mitocondria, los ácidos grasos unidos al coenzima A (CoA), intercambian el CoA con carnitina en el espacio intermembrana mitocondrial. La reacción es llevada a cabo por la enzima carnitina-palmitoil/acil transferasa-I. No obstante, la suplementación con carnitina es un tema a debate científico y todavía no están claras las condiciones en las que este suplemento podría incrementar el catabolismo de los lípidos (lipolisis). Una vez dentro de la matriz mitocondrial, los ácidos grasos dejan la carnitina y forman complejos con CoA intramitocondrial y se incorporan a la β-oxidación Durante un ejercicio aeróbico, las grasas pueden proporcionar entre 30-80% de la energía, dependiendo del grado de entrenamiento del deportista. Su limitación reside en que siempre requieren la presencia de hidratos de carbono para oxidarse, ya que estos proporcionan intermediarios al ciclo de Krebs para que éste pueda funcionar más rápidamente. Es lo que se conoce como reacciones de anaplerosis. Cuando los hidratos de carbono se consumen y no pueden suministrar intermediarios al ciclo de Krebs, el deportista no puede mantener el esfuerzo y aparece el agotamiento. Finalmente, las proteínas, aunque siempre se les ha atribuido una función estructural, también pueden, bajo condiciones muy especiales, generar intermediarios metabólicos que pueden incorporarse a las rutas de producción de ATP. El producto de partida serían los propios aminoácidos, bien los que se encuentran en determinadas proteínas o aquellos que se encuentran almacenados en reservorios específicos de los tejidos. Algunos de estos aminoácidos incorporables a rutas de producción de energía son la leucina, la isoleucina, la valina (aminoácidos de cadena ramificada), la glutamina o el aspártico entre otros. La primera operación es eliminar el grupo amino (tóxico) de la estructura del aminoácido, convirtiéndose éste en un compuesto (cetoácido) que ya puede acceder a diversas rutas metabólicas. Este proceso de eliminación del grupo amino se denomina transaminación y un ejemplo sería la transformación del aspártico en oxaloacetato, que se incorporaría al ciclo de Krebs. Las enzimas implicadas se llaman transaminasas. La desaminación consiste en la transferencia del grupo amino a la urea, que será eliminada como producto de deshecho a través de la orina.Por eso algunos suplementos en aminoácidos pueden ejercer una misión detoxificadora, al mismo tiempo que energética. Así, los suplementos en glutamina pueden favorecer las transaminaciones musculares y viajar al riñón para desaminarse en urea o ser utilizada como sustrato gluconeogénico y proporcionar ATP. Por otro lado, no suele darse una combinación con el oxígeno en las reacciones de oxidación de las rutas metabólicas. Lo que ocurre es que en lugar de oxígeno, participan sustancias orgánicas conocidas como coenzimas. Estos se reducen durante el transcurso de la reacción, evitando de esta forma que se generen radicales libres por la presencia directa de oxígeno. Los principales coenzimas que participan en las reacciones metabólicas de oxidación son el dinucleótido de adenina y nicotínamida (NAD+) y el dinucleótido reducido de flavina y adenina (FAD). Estas coenzimas pasan de un estado oxidado a reducido en el transcurso de las diversas reacciones metabólicas: NAD+ → NADH y FAD → FADH2. Posteriormente, estos coenzimas reducidos pasan a la mitocondria para ser reoxidados y de esta forma reutilizados en las siguientes reacciones metabólicas. En este proceso de reoxidación es donde interviene el oxígeno, que se reduce a agua (un producto inocuo), produciéndose la síntesis de ATP. Todo esto tiene lugar en la membrana interna mitocondrial y es llevado a cabo por la cadena de transporte de electrones y la ATPasa. Además, el rendimiento de ATP es diferente para cada coenzima: el NADH rinde 3 ATP al reoxidarse, mientras que el FADH2 rendirá 2 ATP. Contabilizando todas las reacciones que producen ATP de forma directa (fosforilación a nivel de sustrato) en algunas rutas (glucolisis y ciclo de Krebs) y los coenzimas que son reoxidados en la cadena respiratoria mitocondrial, se podrá calcular el balance en ATP para cada uno de los nutrientes. Así, las grasas (triglicéridos) son las que rinden más ATP (400-450), aunque es el metabolismo más largo y más lento. Sólo será válido para esfuerzos prolongados, como por ejemplo carreras de larga distancia (maratón, ciclismo de ruta). Los hidratos de carbono proporcionan menos ATP que las grasas en su ruta anaeróbica (36-38 ATP). Así, serán utilizados en esfuerzos intensos que no se prolonguen mucho en el tiempo, como por ejemplo una carrera de media distancia (1500 m). Sin embargo, la ruta anaeróbica es más rápida a la hora de producir ATP, pero presenta varios inconvenientes: produce poca cantidad (2 ATP) y se acidifica la fibra muscular, no permitiendo esfuerzos intensos de forma continuada. Esta es la ruta utilizada en carreras de corta distancia (400-800 m). Los hidratos de carbono, también serán utilizados de forma aeróbica y anaeróbica durante picos de alta intensidad que podrían darse durante esfuerzos de tipo aeróbico. Aquí entrarían los demarrajes y cambios de ritmo que aparecen durante las carreras. Finalmente, los esfuerzos explosivos (lanzamientos, saltos, carrera de 100-200 m) toman su energía directamente de las reservas musculares en ATP y en creatina-fosfato. En este contexto, las reservas de ATP del organismo son pequeñas, tan sólo 85 g. Otro compuesto con una función muy similar a la del ATP es la antes mencionada creatina-fosfato, sustancia que también proporciona energía y que es sintetizada solamente en el músculo esquelético por una enzima denominada creatina kinasa. Los suplementos en creatina tomados como sobrecarga, ayudan a aumentar las reservas de creatina muscular en un 20% y son recomendables en deportes de velocidad y explosivos. Además, la toma de creatina en menor cantidad, ayuda a incrementar la masa muscular, junto con entrenamientos adaptados para hipertrofia. Tanto ATP como la creatina-fosfato constituyen los fosfágenos ricoenergéticos y éstos van a proporcionar energía de una forma inmediata en el momento en que el organismo empieza a realizar una actividad. Pueden funcionar independientemente de la presencia de oxígeno, pero por el contrario son muy poco abundantes, lo que permitiría sostener un esfuerzo tan sólo durante 6-10 sg. Estos sistemas serían los principales suministradores de energía en deportes de velocidad de corta duración y explosivos (un salto, un golpe, una carrera corta). Sin embargo, otros deportes tienen una duración más larga, presentando picos de esfuerzo a lo largo de su ejecución. En estos últimos, estos sistemas tendrían una utilidad muy limitada, lo que obligaría al organismo a resintetizar ATP para poder mantener el esfuerzo. En este momento, la energía metabólica pasaría a depender de los procesos de oxidación de los nutrientes en las diferentes rutas metabólicas mencionadas.

Vídeo 1: Rutas metabólicas implicadas en el deporte

Vídeo 2: Metabolismo de los nutrientes

Vídeo 3: Sistemas energéticos inmediatos

RUTAS METABÓLICAS IMPLICADAS DURANTE LA PRÁCTICA DEPORTIVA

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