9 resp adap cardiovascular
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Fisiologia del Ejercicio I - Claudio Báez
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Respuestas y Adaptaciones Cardiovascular al Ejercicio
Claudio Báez RProf. Educación FísicaKinesiólogoLic. Ciencias de la SaludDoc©Ciencias de la actividad Física y del Deporte
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Cardiovascular Respiratory System
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Recorrido del O2 desde el Aire hasta la Mitocondria
[O2] ambiental
PermeabilidadVía aérea
DifusiónVS - FC
Relación V/Q
Sist. Arterial
Sist. Venoso
Dif. A-V de O2
Redistrubuc. vascular
Nº GR - [Hb]
Capilarización
Masa mitocondrial
Enzimas Oxidativas
MANIFESTACIONES MORFOFISIOLOGICASANTE EL EJERCICIO
CAMBIOS FUNCIONALESCAMBIOS FUNCIONALES
Súbito
RESPUESTAInmediata
Tardan en aparecer
ADAPTACIÓNA largo Plazo
Desaparecen en reposoTemporales
pPermanecen en reposo
Duraderos
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TIPOS DE EJERCICIOFormas
Una sesiónde ejercicio
AGUDO
Muchas sesionesentrenamiento
CRONICO
RESPUESTASFISIOLOGICAS
ADAPTACIONESFISIOLOGICAS
Respuesta Cardiaca al Ejercicio
Control Homeostático de la Respuesta Cardiovascular
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Objetivos de la Respuesta CV
1. Adecuar la irrigación sanguínea de los musc.en contracción a las nuevas necesidades esen contracción a las nuevas necesidades, esdecir, aumentar el aporte de O2 y nutrientes(sustratos metabólicos) necesarios para lageneración de ATP.
2. Mantener el equilibrio o regulación de lahomeostasis mediante le eliminación deproductos de desecho generados por eli d l i id d l CO2 Hincremento de la actividad muscular CO2 y H+.
3. Eliminar el calor generado por el trabajomuscular, es decir, termorregulación.
Principio de Fick
Consumo de O (VO ) =Consumo de O2 (VO2) =
Gasto cardiaco (Q) x Diferencia (a-v) de O2
• Débito o gasto cardíaco: Es eld t d l f i díproducto de la frecuencia cardíaca
(FC) por el volumen sistólico deeyección (VS) en litros por minuto.
DC FC VSDC = FC x VS
Suministro de Energía al Corazón
• Utiliza en forma casi exclusiva unmetabolismo aeróbico
• Fb miocárdicas tienen la concentración máselevada de mitocondrias.
• Cuando la actividad muscular es intensa elcorazón utiliza hasta un 50 % del lactatoproducido
• Durante un ejercicio submax. Prolongado elDurante un ejercicio submax. Prolongado elcatabolismo de lo Ac grasos aumenta hasta+- un 70 % las necesidades energéticas delcorazón
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• Factores que determinan el volumeni tóli d ió ( dsistólico de eyección (recuerde que
cualquier factor que afecte el volumensistólico modificará el DébitoCardíaco).– Precarga.g– Postcarga.– Contractilidad
Precarga
• Es la carga o volumen que distiende el ventrículo• Es la carga o volumen que distiende el ventrículoizquierdo antes de la contracción o sístole.
• La precarga está determinada por el volumen desangre al final del período de llenado ventricular.
• Su medición se realiza con el catéter de SwanGanz y corresponde a la presión de oclusión de laArteria Pulmonar. La presión venosa central y lap ypresión de aurícula derecha expresan el retornode sangre al lado derecho del corazón.
• Hipovolemia• Taquicardia• Vasodilatación
• Vasoconstricción• Hipervolemia• Insuficiencia cardiaca
congestiva
Postcarga
• Es la resistencia a la eyección ventricular.
• En el lado derecho se expresa como la ResistenciaVascular Pulmonar (RVP) y en el lado izquierdocomo la Resistencia Vascular Periférica (RVS).
Mi t l t á l• Mientras mayor sea la postcarga menor será eldébito cardíaco, de igual manera mayor será lapresión de aurícula derecha.
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• Vasodilatación por sepsis• Hipertermia• Hipotensión• Drogas vasodilatadoras
• Vasoconstricción• Hipovolemia• Hipotermia• Hipertensión• Estenosis aórtica entre otros.
Contractilidad• No es más que la habilidad del músculo cardíaco
para contraerse Mientras más se alargue la fibrapara contraerse. Mientras más se alargue la fibramuscular mayor será la fuerza de contracción yvolumen de sangre eyectada (Ley de Frank -Starling).
Existe una relación directa entre contractilidad y• Existe una relación directa entre contractilidad yDébito Cardíaco.
100
Ley de Frank Starling y fuerza de contracción Cardiaca
M. Esquelético3,5 kg/cm2
75
50
%FUERZA
M. Cardiaco0.5 a 1.5 kg/cm2
10%
25
00 1.5 2.0 3.0 3.5
A
Long. SarcÓmero (µm)
Condiciones que aumentan la contractibilidad
• Estimulación simpática endógena o porcatecolaminas exógenas como laDobutamina, Adrenalina y Dopamina..
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• Enfermedades que afecten al músculo
Condiciones que disminuyen la contractibilidad
Enfermedades que afecten al músculocardíaco, hipoxemia, acidosis y por acciónde drogas con efecto inotrópico negativo.
• La contractilidad no puede ser medida perosi inferida a partir del volumen o índicesi inferida a partir del volumen o índicesistólico
Respuesta Hemodinámica
Durante el Ejercicio
Frec. Cardiacalpm
Respuesta de la FC al ejercicio dinámico incremental
lpm
% VO2 máx
Vol Sistólico
Respuesta del Volumen Sistólicoal ejercicio dinámico incremental
% VO2 máx
40-60 80-90
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Gasto Cardiaco
Respuesta del Gasto Cardiaco al ejercicio dinámico incremental
% VO2 máx
60-70 80-90
Vol Sistólico Gasto CardiacoFrec Cardiaca
Relación FC y Vol Sistólico con Gasto cardiaco
Vol Sistólico
60-70 80-9040 -60 80-9060-70 80-90
Gasto CardiacoFrec Cardiaca
% VO2 máx
40 60 80 90
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VS en deportistas
Deportista ml
Sedentario 90
Entrenado 150
Elite 189Elite 189
El VM en sujetos en reposo varía con la postura
Posición litros/min
Decúbito dorsal 4-6
De Pie o sentado 1-2
Factores que determinan la Respuesta Cardiovascular
• Edad• Sexo• Condición Física• Genotipo
• Tipo de ejercicio• Relación
Intensidad/volumen
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Condiciones que disminuyen el Débito Cardíaco
• Mal llene ventricular por hipovolemia.M l i i t t i l lt i• Mal vaciamiento ventricular por alteracionesen la contractilidad o valvulopatías(tricúspide o aórtica)
• Aumento de la RVS por hipertensión,vasoconstricción, insuficiencia mitral,defectos septales entre otrosdefectos septales entre otros.
Condiciones que aumentan el Débito Cardíaco
• Aumento de la demanda de oxígeno como elejercicioejercicio.
• Enfermedades hepáticas y tirotoxicosis.• Embarazo.• Dolor, temor, ansiedad. (ojo)• Respuesta a inflamación sistémica precoz
con disminución de las RVS.
Respuesta cardiovascular a los diferentes tipos de ejercicios
Reposo Isométrico Isométrico Isotónico+ isotónico
GC (l x min) 5.7 6.8 10.8 21.9
FC (lpm) 70 110 130 164
V (sist ml) 85 62 85 131
Presión art media (mmhg) 94 118 127 124Presión art media (mmhg) 94 118 127 124
Resist perif. (dinas/seg/cm) 1352 1466 954 461
VO2 max (ml min) 324 556 1084 2758
López Chicharro, 2002
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Respuesta cardiovascular al ejercicio en sujeto entrenado y sedentario
VO2(ml/min)
V Sist.(L/min)
FC (lmp)
Dif (A-V)O2(ml/L)
Reposo Sedentario 300 0.075 82 48.8
Reposo entrenado 300 0.105 58 49.3
Ej. Sedentario 3.100 0.112 200 138.0SedentarioEj. Entrenado 3.440 0.126 192 140.5
Ej. muy entrenado 5.570 0.189 190 155.0
Fisiología del Esfuerzo y del Deporte. Wilmore y Costill. 5ta ed
Fisiología del Esfuerzo y del Deporte. Wilmore y Costill. 5ta ed
1. Respuesta regulada por mecanismos
Control Cardiaco Durante el Ejercicio Dinámico
p g pnerviosos.
2. Respuesta regulada por mecanismos hidrodinámicos
3. Respuesta regulada por mecanismos Humorales
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Monocardio, Corazón y Ejercicio. Soc Castellana de Cardiología, Vol II, N°1. 2000
1.- RESPUESTA REGULADA PORMECANISMOS NERVIOSOS
a) Control Central
b) Control Reflejo
a) Control Central
Centro Integrador : HipotálamoAferencias: Corteza
QuimiorreceptoresBarorreceptoresNociceptores Receptores pulmonares
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• Vía: Médula espinal (desde el centro vasomotor)
• Efectores:Efectores:– Corazón y vasos sanguíneos (liberación de
noradrenalina en el nódulo senoaurícular)– Médula suprarrenal (catecolaminas)
• Vía Humoral estimula la acción Simpática
• Respuesta : Aumento de la actividad adrenérgica
b) Control Nervioso Reflejo
• Receptores: Ergorreceptores• Receptores: Ergorreceptores– Mecanorreceptores (Contracción)– Metabolorreceptores (flujo/demanda metabólica)
• Centro integrador: Centro vasomotor (bulbo)• Vía: Nerviosa
Ef t A t d l ti id d i áti• Efecto: Aumento de la actividad simpática
Aumento de la Actividad Simpática
Liberación Noradrenalina
Disminución de la Actividad Parasimpática
Disminución de la liberación de Acetil-colina
FC en Reposo y Ejercicio• En reposo existe influencia constante del
vago denominadas "tono vagal" impulsosvago denominadas tono vagal , impulsosque se originan en el centro cardioinhibidordel bulbo raquídeo que actuaría como frenopara la FC.
• Durante el ejercicio el aumento de la FC escausado por una disminución de la accióninhibidora del vago y un el incremento de lainhibidora del vago y un el incremento de laestimulación simpática.
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Efectos del Sist. Nervioso Simpático sobre el Sist. p
Cardiovascular
V de ConducciónEfecto Dromotrópico +
Frec. CardiacaEfecto Cronotrópico +
Fracción de Eyección
Efecto Dromotrópico +Efecto Cronotrópico +
Fza de ContracciónEfecto Inotrópico +
Volumen Sistólico
Aumento Gasto Cardiacoy Tensión Arterial
Distribución del Flujo Sanguíneo
Vasodilatación Vasocontricción
Vasos Sanguíneos
Sectores activos Sectores inactivos
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2.- RESPUESTA REGULADA PORMECANISMOS HIDRODINAMICOS
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100%F
Ley de Frank Starling y fuerza de contracción Cardiaca
75
50
FUERZA
25
00 1.5 2.0 3.0 3.5
A
Long. Sarcomero (µm)
Efecto Muscularsobre las venas
Deposito activo de sangre
65% de sangre total en reposo
ImportanteVuelta a la calma
activa
3.- RESPUESTA REGULADA PORMECANISMOS HUMORALES
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Reflejos NutriceosCO2 Tº
Bradicinina
RegulaciónMetabólica Local
Catecolaminas
AdenosinaK+
LactatoHistaminaPGL2
PaO2
pH
Regulación Hormonal
CatecolaminasGlucagónPNARenina-AngiotensinaADHPéptidos
Vasodilatación
Respuesta Hormonal al ejercicio
FASES DE LA DINAMICA CARDIOVASCULAR
1. Fase Anticipatoria2. Fase Inicial3. Estado Estable4. Abatimiento Cardiovascular
1.- Fase Anticipatoria • Factores neurológicos, humorales y
ibl t á i lposiblemente mecánicos preparan alsistema cardiovascular para elejercicio.
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2.- Fase Inicial • Comprende los primeros minutos del
j i i d t l lejercicio durante los cuales ocurrencambios significativos en las variablescardiovasculares conforme ocurren losajustes correspondientes en el sistemaante los requisitos/demandas delqejercicio
• De 2 a 4 minutos:
3.- Estado Estable
• Aquel período/etapa que caracteríza aAquel período/etapa que caracteríza aun ejercicio subáximo, durante el cuallas principales variableshemodinámicas mantiene un equilibrio(alcanzan un "plato") por medio de
j t é t liajustes menores que éstas realizan,manteniéndose relativamenteconstantes hasta varias horas.
4.- Abatimiento Cardiovascular
• Aquel período caracterizado por unai d ió l fi i iprogresiva reducción en la eficiencia
del transporte de oxígeno y de lasnecesidades metabólicas y por elincremento en las demandas sobresistema cardiovascular para disipar elp pcalor del cuerpo.
Factores determinantes de la FC
• Edad• Nivel de entrenamiento• Nivel de entrenamiento• Tipo de Ejercicio (masa muscular)• Condiciones ambientales
– Tº– Humedad– PºP – Hora
• Condiciones Patológicas
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RESPUESTA DE LA PRESION SANGUINEA AL EJERCICIO
Tensión Arterial
TAs = Tensión arterial SistólicaTAd = Tensión arterial Diastólica
TA dif = Tensión arterial diferencial
TAm = TAd + TA dif/3TAm = TAs + 2 TAd
3
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Determinantes para elDeterminantes para el Aumento en la Presión Sanguínea Durante el
Ejercicio Agudo
1 GASTO CARDIACO1.- GASTO CARDIACO
2.- RESISTENCIA PERIFÉRICA TOTAL
Regulación de la Presión Arterial
∆∆P = (VES x FC ) x (8LP = (VES x FC ) x (8Lηη / π/ π rr44))
GC RPGC
RP
∆P
1.- El gasto cardíaco
• El aumento de la FC y el VS permiten unEl aumento de la FC y el VS permiten unaumento significativo del gasto cardíaco (cincoveces sobre los niveles normales en reposo)
• Como resultado neto, la presión sanguíneaaumenta de forma progresiva (debido al aumentoen gasto cardíaco y al efecto final combinado quejuega la vasoconstricción generalizada y lavasodilatación local)vasodilatación local).
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Relación flujo sanguíneo y P° arterial
175
P°Sanguínea
mmHg
150
125
100
75
Modificado de Mac Ardle, Fisiología del Ejercicio. 2° Ed. Cap. 11 , pag 278. Fig 11.6. 2000
0 5 10 15 20 Gasto CardiacoL / min
Respuesta característica de la Pº Art. durante Ej. incremental
210
190
170
150
130
110
Sistólica
90
70
50
0 50 100 150 200 250
Diastólica
2. La resistencia periférica total
• Flujo de sangre a través de un vasoFlujo de sangre a través de un vasoobedece a dos principios– Directamente proporcional al gradiente de
presión entre los extremos del vaso– Inversamente proporcional a la resistencia en el
interior del vaso:Vi id d• Viscosidad
• Longitud del vaso• Diámetro
• Flujo = Diferencias de Pº x DiámetroLongitudViscosidad
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Resistencia periférica
8L / r48Lη / π r4
Viscosidad del LíquidoViscosidad del Líquido
Radio del vasoRadio del vaso
Longitud del vasoLongitud del vasoLongitud del vasoLongitud del vaso
Efecto del Hematocrito sobre la viscosidad de la sangre en comparación con el agua
10Viscosidad
respecto
8
6
4
Limites Normales
al agua
2
020 40 60 80
Hematocrito (%)
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Flujo de de Sangre
Flujo Sangre ml/100 g músculo
Reposo 4 -7
EjercicioIntenso
60 -80
Determinantes del flujo• Vasodilatación periférica de los sectores
activos (VO2max)• Mayor apertura capilar ( en reposo 10%)• Mayor superficie de intercambio• Aumento del retorno venoso
Varia con la contracción –relajación muscularContracciones superiores al 60%-70%, generan una detención de la circulación totaluna detención de la circulación total
Clasificación T art. En reposoAdultos mayores de 18 años
Categoría TAsmmHg
TAdmmHgmmHg mmHg
Normal < 130 < 85
Normal-Alta 130 - 139 85 - 89
HipertensiónGrado I Ligera 140 - 159 90 - 99Grado Il Moderada 160 - 179 100 - 109
Grado III Grave 180 - 209 110 - 119
Grado IV Muy grave >210 >120
López Chicharro, Fisiología del Ejercicio , 2000
Factores que regulan el flujo sanguíneo periférico durante el ejercicio
1 Factores locales1. Factores locales2. Factores nerviosos3. Factores humorales
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Reajuste de los Barorreceptores
• Si la Pº art. Aumenta por más de 15 min. Elumbral de actividad del barorreceptorumbral de actividad del barorreceptoraumenta, por lo tanto, son consideradosreguladores acorto plazo.
• Durante el ejercicio responden a presionesde pulso mayores, por esta razón la FC nodisminuye como respuesta al aumento de ladisminuye como respuesta al aumento de laPº sist. que acompaña al ejercicio.
Factores de riesgo de la HTA
• Predisposición Genética• Edad• Peso corporal• Ingesta de sal• Consumo excesivo de alcohol• Sedentarismo
Esquema que muestra las repuestas barorreflejas que se producen ante cambios en la
presiónJ.A.F. Tresguerres, Fisiología
Humana Cap 44 1999Humana. Cap. 44, 1999.
Pº art. ↑ Activación Reflejo
RespuestaRefleja
Contractibilidad ↑FC↑Capacitancia VascularResistencias Periféricas↑
Resistencias Periféricas↓Capacitancia Vascular↑FC↓Contractibilidad↓
Pº art. ↓Activación Reflejo
RespuestaRefleja
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6
Respuesta del
receptor
Rango de presión donde es más eficaz el barorreflejo
5
4
3
2
1
0
Pº arterial (mm Hg)80 125
300Flujo
mL/min
Autoregulación del flujo sanguíneo
200
100
Pº arterial (mm Hg)60 180110
Respuesta autorregulada del flujoRelación Flujo/vol tubo no distensible
Comparación de las P° arteriales sistólica y diastólica durante el ejercicio de brazo y pierna a % semejantes de VO2 max
Presión SistólicaH
Presión DiastólicaHmm Hg mm Hg
% VO% VO22 maxmax BrazosBrazos PiernasPiernas BrazosBrazos PiernasPiernas
25 150 132 90 70
40 165 138 93 71
50 175 144 96 73
75 205 160 103 75
De Astrand P.O. et al , intra-arterial blood pressure during exercise with different muscle groups. J Appl. Physiol,.20:253,1965
Aumento de P° y Ejercicio de miembros superiores e inferiores
• En disfunción cardiovascular se debe comenzar con ejercicios que involucren grandes masas musculares
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Efecto hipotensor post ejercicio
• Acumulación de sangre en órganos viscerales• Acumulación en extremidades inferiores
Volumen sanguíneo central
Duración 12 hrs.
P° arterial
ADAPTACIONES CARDIACAS
EJERCICIO AEROBICO
Adaptaciones Cardiovasculares
• Tamaño Cardiaco• Frecuencia Cardiaca• Volumen Sistólico• Capilarización• Flujo Sanguíneo Coronario• Presión Arterial• Concentración de Hemoglobina
Adaptaciones Cardiovasculares
• Volumen plasmático• Consuno de O2 (VO2max.) 5-
30% • Umbral Anaeróbico (60% 75%)• Umbral Anaeróbico (60% 75%)
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Adaptaciones Metabólicas a nivel muscular
A t l t ió d Mi l bi• Aumenta la concentración de Mioglobina• Aumenta la Capacidad de Ox. de H de C.• Incremento en la Oxidación de Grasas• Aumento de la utilización del Lactato como
fuente energética
1.- Tamaño Cardiaco
20-30% masa muscular
Sedentario Ciclista
Hipertrofia Excéntrica
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CavidadEspesor Pared
Sobrecarga hemodinámica repetidaVolumenPresión
Patología Ejercicio
HIPERTROFIA
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Sobrecarga
Hipertrofia
Muerte Celular
Miocardiopatía de la Sobrecarga (Katz)
HIPERTROFIA
CUANTITATIVA CUALITATIVA
Nº de elementosISOMIOSINAS
Nº de elementoscontráctiles
Existen tres formas(V1, V2, V3)
FC según Edad
Edades lpmRN 135
1 año 1206 años 85
14 ñ 7514 años 75Adulto 70
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Modificaciones de la FC y VS
Sujeto L/min Sangre
L/min lpmg
Entrenado Reposo 6 0.15 40
Sedentario Reposo 6 0.08 75
Entrenado Correr 30 0.35 855K/h
Sedentario correr5 k/h
30 0.20 150
Hipótesis de la BradicardiaCambios en la regulación por parte del sistemanerviosoautónomo,
A t b l t l ti d l t l• Aumento absoluto o relativo del tono vagal conrelación al tono simpático
• Una disminución de la propia FC intrínseca delcorazón
• Mecanismos nerviosos periféricos a través de unavariación en la sensibilidad de los barorreceptores
• Condicionamiento genético.
Cambios en el volumen sistólico con entrenamiento de fondo corriendo, trotando y corriendo sobre tapiz rodante a velocidades
incrementales
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Aumenta Nº y Diámetro
MAYOR EFICACIADEL TRABAJO
CARDIACO
Reducción en la utilización de substratosy de O2 para una misma
cantidad de trabajo
Mayor utilización deLactato como combustible
energético
ADAPTACIONES CARDIACAS
EJERCICIO ANAEROBICO
Adaptaciones
• Tamaño cardiaco: Aumento de lasd di i t d lparedes cardiacas, sin aumento de las
cavidades
Hipertrofia Concéntrica
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Adaptaciones con Ejercicio Anaeróbico
• Aumento de reservas de fosfágenos y• Aumento de reservas de fosfágenos yglucógeno
• Aumento de la cantidad y actividad de laenzimas relacionadas al proceso anaeróbico.
• Aumento en la tolerancia al Ac. LácticoA t d l t ñ d l fib l• Aumento del tamaño de la fibra muscular condisminución en la densidad mitocondrial y lacapilarización
Alteraciones del sistema de transporte de O2, en la insuficiencia cardiaca
López Chicharro
Fallo deBomba Congestión
CirculaciónPulmonar
CirculaciónPeriférica
Desacondicionamiento
Insuficiencia•Edema
•AnomalíasMetabólicas•Atrofia •Edema
InsuficienciaMiocárdicaSistólica o diastólica
•Alt. Difusión•Alt. Vascular y Parenquimatosa
•↑Espacio muerto•↑W resp.•HiperreactividadBronquial
↑PCPShunt
•Alt. Precarga y postcarga
•Alt. Flujos reg•Vasomotricidad•Alt. Capilarizac•Trast electrolít
Limitaciones de la Toleranciaal Esfuerzo en el Cardiópata
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•Hipoperfusión•Alt. Metab. Cel musc.•↓fosfatos•Nivel Lactatos•Nivel K-CaAlt N d i
•↑PCP• Estasis pulmonar• Alt. Musc. resp•↑ espacio muerto•↑Espacio muerto•↑W resp.
•Alt. Neuroendocrinas•Percepción alterada
↑W resp.• Alt. Relación V/Q
Disnea
↓ TOLERANCIAFatiga ANGOR
Isquemiamiocárdica
↓ TOLERANCIA AL ESFUERZO
↓Reserva cardiocuirculat.↓ Reserva ventilatoria↓ Reserva metabólica
Claudicación
Isquemia periférica