EL LABORATORIO CLINICO EN EL SEGUIMIENTO Y CONTROL DEL EJERCICIO Y ACTIVIDAD FÍSICA Jorge Iván Palacio Uribe Médico y Cirujano Especialista en Medicina de la Actividad Física y el Deporte

INTRODUCCIÓN: UTILIDAD DEL LABORATORIO EN EL EJERCICIO Y LA ACTIVIDAD FÍSICA  Valoración del metabolismo durante el ejercicio: rendimiento deportivo.

UMBRAL ANAEROBICO Y LACTATO.

 Integridad muscular y lesión del miocito asociada al ejercicio.  Complicaciones derivadas de la lesión muscular: rabdomiolisis, iones,

riñón.

 Funciones endocrinas del músculo.  Optimización del rendimiento deportivo a través del doping.

Desde 1928 se tenían prohibidas sustancias como la cafeína y el alcohol en el ejercicio. Controles anti-dopaje iniciaron en la década de los 70.

METABOLISMO MUSCULAR

LACTATO  Valores en reposo 0.7 a 1 Mmol/Lt.  Ejercicio extremo: ácido pirúvico producido por la glicolisis supera capacidad del ciclo de krebs.  Demanda metabólica aumenta respecto al aporte de oxígeno.  Se activa lactato deshidrogenasa, se acumula ácido láctico, se genera NADH.  Aumento de hidrogeniones es sensado en quimiorreceptores carotídeos, que en repuesta aumentan drive respiratorio para generar alcalosis respiratoria compensatoria.  Umbral 4 Mmol/Lt. Muestra capilar: debe ser sangre arterial (Finalgon®). Muestras venosas pueden causar errores. Exercise lactate levels: simulation and reality of aerobic and anaerobic metabolism. Eur J Appl Physiol (2001) 86: 3-5.

BIOMARCADORES EN DAÑO MUSCULAR

DAÑO MUSCULAR

Ojo: Mayor LESIÓN DE LA riesgo de MEMBRANA DE LAS ENTRENAMIENTO CÉLULAS con el uso de rabdomiolisis APOPTOSIS INTENSO Y MUSCULARES, PROLONGADO INDUCIDA RABDOMIOLISIS, esteroides PUEDE PRODUCIR SALIDA DE POR ESTRÉS DAÑO DEL TEJIDO COMPONENTES OXIDATIVO. MUSCULAR. anabólicos/androgénicos. INTRACELULARES DEL MÚSCULO AL LÍQUIDO

Braseth NR, Allison EJ Jr, Gough JE. Exertional rhabdomyo- lysis in a body builder abusing anabolic androgenic steroids. Eur J Emerg Med 2001;8:155–7. Daniels JM, van Westerloo DJ, de Hon OM, Frissen PH. Rhab- domyolysis in a bodybuilder using steroids. Ned Tijdschr Geneeskd 2006;150:1077–80.

EXTRACELULAR

FACTORES: • MECÁNICOS • METABÓLICOS • DIRECTOS • INDIRECTOS

MECANISMOS DE DAÑO DIRECTO Calpaína: proteína que activa la vía proteosoma ubiquitina dependiente de ATP.

Degeneración sarcomérica por fragmentación de la línea Z. Daño de la membrana. Pérdida de componentes citoplasmáticos (indicadores de necrosis y daño en lesiones agudas y crónicas).

Influjo de iones extracelulares.

Proceso de reparación: fusión de vesículas con la membrana lesionada por medio de exocitosis.

COMPONENTES CITOPLASMÁTICOS: MARCADORES DE DAÑO CELULAR MEDICIÓN SÉRICA    

Creatina kinasa Lactato deshidrogenasa. Aldolasa. Mioglobina.

 Troponina.  AST.  Anhidrasa carbónica 3.

Creatina kinasa  Buffer entre ADP y ATP.  Cataliza reacción enzimática reversible de intercambio de enlaces de fosfato de alta energía entre fosfocreatina y ADP durante la contracción muscular.  Isoenzimas: 3 citoplasmáticas: CK-MB (corazón), CK-BB (cerebral), CK-MM (músculo estriado, alto consumo energético, se une a la línea M miofibrilar del sarcómero). 2 mitocondriales: sarcomérica y no sarcomérica (miopatías mitocondriales).

MACRO CK: polimerización con Igs. Tipo 1: autoinm, tipo 2: malignidades.

 Valores de CK basales (300-500 U/lt) son mayores en el deportista. Se elevan con el tiempo y no con la intensidad del entrenamiento.  Respondedores altos: mayores niveles de CK al parecer por menor capacidad en la utilización de ácidos grasos libres como fuente de energía.  Sin embargo la liberación aguda durante el ejercicio es mayor en pacientes desacondicionados que entrenados.

LACTATO DESHIDROGENASA  Enzima conversión bidireccional piruvato-lactato y NAD-NADH respectivamente.  Cinco isoenzimas.

 Diferente número de monómeros M y H: a mayor número de monómeros M y menor número de monómeros H, mayor eficiencia en metabolismo anaerobio.  Su elevación en sangre después del ejercicio depende tanto de la intensidad como del tiempo del ejercicio.

ALDOLASA  Enzima glucolítica que participa en la conversión de fructosa 1-6 bifosfato en gliceraldehido3 fosfato y dihidroxiacetona fosfato.  Citoplasmática y a nivel nuclear.

 3 isoenzimas: A (muscular), B (hepática), C (sistema nervioso).  Unión reversible a filamentos musculares que regula la contracción celular

AST  Transaminasa: Aspartato + alfacetoglutarato: oxalato + glutamato.  Reacción entre mitocondria y citosol, energía a las células.

 Musculo esquelético y cardíaco, hígado, eritrocitos.  Elevación sérica después del ejercicio se correlaciona con magnitud y duración del mismo.  En deportistas de alto rendimiento puede elevarse marcadamente con otros marcadores hepáticos por doping, esteroides.

MIOGLOBINA  Transporte y almacenamiento de oxígeno en el miocito.

 En ejercicio aumenta de manera temprana y se correlaciona con actividad de neutrófilos y con inflamación leve.  Liberación masiva por rabdomiolisis: Peroxidación membranas mitocondriales por liberación de hierro del grupo heme de la mioglobina. Alteración de óxido nítrico a nivel microvascular y tisular. Precipitación renal e injuria.

TROPONINA

 Regulan la contracción muscular, sensibilidad al calcio citosólico de interacciones actina miosina. C, I, T.

ANHIDRASA CARBÓNICA 3

 Presente en músculo esquelético pero no en miocardio.  Mayor sensibilidad que CK y aldolasa.

 Cambios son precoces respecto a los demás marcadores.

FABP Fatty acid-binding proteins  Nueve subtipos. H: se encuentra en corazón (en menor cantidad en músculo esquelético). También en riñón y cerebro. L: hígado, riñón. I: intestinal. B: cerebral.  Se extrapolará su uso de trauma cardíaco donde su elevación es mucho más sensible y temprana que la de la mioglobina.

MECANISMOS DE DAÑO INDIRECTO Estado hipermetabólico, reducción ATP y alteración actividad bomba Na/K ATPasa.

Hipocalemia secundaria a diaforesis puede limitar vasodilatación y producir isquemia muscular por disminución de flujo.

Calcio intracelular activa canales de potasio de la membrana y proteasas.

Condiciones anaerobias: mayor permeabilidad de membrana y tránsito burbujas (“blebs”) con sustancias hacia el exterior. Si no mejora oxigenación: necrosis.

Estrés oxidativo: supera capacidad antioxidante, lesión de proteínas de citoesqueleto (desmina y distrofina). Peroxidación lipídica y apoptosis.

MARCADORES DE DAÑO CELULAR: LESIÓN OXIDATIVA    

Glutatión. Glutamina sintetasa. Superoxido dismutasa. Catalasa.

    

Malondialdehido. Ácido ascórbico. Ubiquinona. Cisteina. Entre otros.

COMPLICACIONES DERIVADAS DE LA LESIÓN MUSCULAR

Compromiso renal durante el ejercicio  Durante el ejercicio se aumenta el flujo sanguíneo al músculo, disminuyen el flujo esplácnico y renal. Redistribución.  Flujo renal se disminuye como compensación hasta 25% de su valor en reposo. Disminución directamente proporcional a la carga y la duración del ejercicio.  Mecanismos que compensan alteración hemodinámica renal para mantener tasa de filtración glomerular: simpático, angiotensina II y vasopresina. Variation of serum and urinary neutrophil gelatinase associated lipcalin (NGAL) after strenuosus physical exercise. Lippi G, Sanchi-Gomar F. Clin Chem Lab Med 2012;50(9): 1585 – 1589.

Daño renal y complicaciones metabólicas MARCADORES CLÁSICOS:  Creatinina y BUN. Tardíos.  Estado ácido base, electrolitos.  Citoquímico de orina.

OTRO EXTREMO:  Hiponatremia dilusional por sobrehidratación.

Nuevos marcadores tempranos de daño renal: NAGL (lipocaína asociada a la gelatinasa del neutrófilo)  Proteína de 25 Kda producida en el túbulo renal.  También aumenta su expresión en: ca pancreático y rectal, diabetes, arteriosclerosis, IAM.

 Variaciones séricas de NGAL fueron encontradas después de cargas altas de ejercicio.  Predictor de falla renal. Utilidad en rabdomiolisis.  También asociado con complicaciones gastrointestinales en corredores de maratones (deshidratación). Variation of serum and urinary neutrophil gelatinase associated lipcalin (NGAL) after strenuosus physical exercise. Lippi G, Sanchi-Gomar F. Clin Chem Lab Med 2012;50(9): 1585 – 1589.

 Medición de: Creatinina sérica y en orina NGAL sérico y en orina TFG

 Objetivo: evaluar las variaciones agudas en el NGAL y la creatinina después de cargas altas de ejercicio.  Métodos: 16 atletas bien entrenados (3 a 10 años previos, 240 minutos a la semana). Caucásicos, sexo masculino. Edad promedio 42 años. VO2 máx 65+/-2 ml/kg/min Excluidos pacientes con falla renal, que tomaran cualquier tipo de medicamento o nicotina.

 Intervención: correr 60 km.  Muestras tomadas en un periodo de 8 horas así: 20 minutos antes de iniciar el calentamiento 10 minutos despues de terminado el ejercicio

CONCLUSIONES  Por primera vez se demostró que con ejercicio de alta intensidad se aumenta el NGAL en orina.  La variación aguda de la creatinina sérica y del NGAL en orina dan fe que la insuficiencia renal aguda se puede presenta con ejercicios de larga distancia.  NGAL urinario presentó un comportamiento independiente de la variación de la creatinina.

OTROS MARCADORES DE DAÑO RENAL TEMPRANOS    

Cistatina C. IL18. Péptido quimitáctico del monocito. NETRIN-1.

 Menos validadas que NGAL.

FUNCIONES ENDOCRINAS DEL MÚSCULO Y MODULACIÓN DE LA INFLAMACIÓN

Efectos clásicos del ejercicio  CARDIOVASCULARES. Perfil lipídico. Resistencia a la insulina, control metabólico.  MINERALIZACIÓN ÓSEA.  Fortalecimiento sistema nervioso autónomo.

IRISINA  Proteína muscular, citoquina?. MIOQUINA.

Niveles séricos de Irisina en humanos se relación de manera  Hormona: cuando es liberada del músculo y entra al torrente la carga sanguíneodirecta estimulacon procesos como: y del tiempo de Oxidación de grasa. ejercicio realizados. >> Oscurecimiento de la grasa subcutánea blanca. Captación de glucosa celular. Activación de la termogénesis por mayor desacoplamiento de la proteína 1 (UCP1). Plasma irisin levels progressively increase in response to increasing exercise workloads in young healthy, active subjects. Daskalopoulou S, Cooke A.European Journal of Endocrinology. 2014; 171 (3): 343 - 352

European Journal of Endocrinology. 2014;171 (3): 343 352

 Estudio piloto: 4 sujetos saludables, (22+/- 1.7) años. Ejercicio hasta generar VO2 máx. Se tomaron muestras de sangre seriadas para valorar cambios en la IRISINA pre y post entrenamiento (24H).  Estudio principal: 35 hombres y mujeres saludables, no fumadores (N = 20/15). (23.0 +/- 3.3) años 3 protocolos: aleatorizados > o = 48 horas. Vo2 max (bruce) 70% vo2 max/10 min (banda) Cargas absoluta de trabajo (75w/10 minutos) (cicloergometro) Muestras sanguíneas pre ejercicio y 3 minutos post ejercicio

RESULTADOS

CONCLUSIÓN  El ejercicio aumenta significativamente los niveles de irisina circulante.

 Grandes incrementos de los niveles de irisina se asocian a ejercicio máximo hasta la fatiga. Relación directamente proporcional.  La irisina aumenta el gasto energético y el consumo de grasa como fuente energética, lo cual lleva a pensar en esta como futura hormona en el manejo de la obesidad y la diabetes.

 Se necesitan más estudios para comprender mejor la regulación metabólica de la irisina.

Ejercicio como modulador de la inflamación…  Papini et al. Actividad física para la comunidad en programa de un año de actividad física.  Franca disminución de marcadores inflamatorios.  Potencial efecto salud pública.

 Impacto en enfermedades crónicas y/o inflamatorias. The effect of a community – Based, primary health care exercise program on inflammatory biomarkers and hormone levels. Physical Therapy and Rehabilitation Training Research. Koc B, Sarman H, Boyraz I. December 2014

Ejercicio como modulador de la inflamación en el paciente obeso…  Obesidad: estado inflamatorio crónico.

 Leptina, TNF alfa, PCR.  Plan de entrenamiento aeróbico en sujetos obesos disminuyeron en el seguimiento en el tiempo los marcadores proinflamatorios.

GRACIAS