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El entrenamiento oclusivo: orígenes y mecanismos fisiológico.

Cuando hablamos de entrenamiento, uno de los objetivos principales para la mayoría de los mortales es la ganancia de masa muscular o comúnmente conocida como hipertrofia muscular.

Para alcanzar este objetivo hay un dicho que pareciera encajar bastante bien en la situación científica actual:

“Todos los caminos llevan a Roma”

Y es que, como observamos de estudios de grandes investigadores en esta temática (1), tanto con cargas bajas (30% 1RM), como moderadas o altas (85-90% 1RM) y un gran abanico de ejercicios, permiten, en mayor o menor medida, alcanzar este objetivo.

Dentro de las diferentes estrategias y metodologías para alcanzar el objetivo de la hipertrofia muscular, el entrenamiento oclusivo o con restricción del flujo sanguíneo (BFR), ha tomado un mayor protagonismo en los últimos años.

Hemos visto como aumentaba en cantidad y calidad el número de publicaciones académicas. De hecho, desde el año 2000 se han publicado hasta 25 revisiones sistemáticas de diferentes aspectos del entrenamiento oclusivo (2-11).

Por otro lado, un mayor número de entrenadores ha introducido el uso de estos dispositivos oclusivos en sus clínicas de rehabilitación o centros de entrenamiento.

Hemos podido observar su aplicación en contextos de alto rendimiento deportivo con jugadores de la NBA, NFL y a nivel académico, actualmente podemos contar con varios cursos de entrenadores nacionales e internacionales que abordan esta temática con mucha profundidad y rigor científico, lo que facilita que los preparadores físicos y entrenadores personales puedan estar actualizados en todo lo que respecta al uso BFR.

Pero si eres nuevo y andas muy perdido con esta temática y sus siglas, tranquilo/a, en este (y futuros) artículo voy a resolver tus dudas.

¿QUÉ ES EL ENTRENAMIENTO OCLUSIVO?

El entrenamiento oclusivo o con restricción del flujo sanguíneo (BFR), es un método de entrenamiento que restringe parcialmente el flujo arterial y completamente el flujo venoso distal en la musculatura de trabajo mientras realizamos un ejercicio a intensidades bajas con un volumen alto de repeticiones (12)

El principal objetivo, que abordaré con más profundidad más adelante, es el aumento de la masa muscular o, por otro lado, evitar un deterioro excesivo de la musculatura en períodos de inmovilización por lesión o enfermedad (13).

Para ello, se utilizan entre un 20-50% de la carga con la que puedes realizar una repetición máxima (1RM), es decir, cargas de entrenamiento bajas, y un protocolo de 75 repeticiones divididas en cuatro bloques (30-15-15-15) con descansos de 30” a 60” entre bloques.

Para realizar esta restricción u oclusión parcial, se utilizan desde bandas elásticas hasta manguitos, que pueden inflarse de manera manual o automática a una presión determinada, colocándolos en la parte proximal de las extremidades que queremos entrenar (15).

En la literatura, podemos encontrar diferentes nomenclaturas para esta metodología de entrenamiento, occlusion training o Kaatsu, pero todas ellas se refieren al mismo método de entrenamiento, por lo que, de aquí en adelante y para no acabar confundidos con tanta terminología, utilizaré siempre BFR o entrenamiento oclusivo.

ORÍGENES E HISTORIA

Si bien es cierto qué si habláramos de restricción del flujo sanguíneo cómo tal, nos remontaríamos a épocas pasadas en las cuales hacer torniquetes era parte habitual después de algún tipo de enfrentamiento violento, pero, si abordamos esta temática desde una perspectiva de investigación con carácter más científico y académico, tendremos que mencionar al principal precursor, el japonés Sato (16).

Sato era un culturista que aproximadamente por el 1966, durante una misa budista en la cual estuvo sentado varias horas, sintió entumecimiento en las piernas y asoció esta sensación con la misma que sentía cuando entrenaba con cargas hasta el fallo muscular.

Como la curiosidad es el motor de la investigación, Sato empieza a experimentar con diferentes protocolos de entrenamiento oclusivo, algunos con mucho volumen, otros con mucha carga o ejerciendo mas o menos presión en las extremidades ocluidas.

Como en todos los inicios, lo que más rápido funciona, que no siempre es lo más eficiente y saludable, es el ensayo y error.  Esta práctica experimental hace que un día sufra una embolia pulmonar. Todo lo que podía salir mal, salió mal, pero por suerte Sato se recupera.

Es en 1974 cuando tiene un accidente de rodilla esquiando que le obligar a estar inmovilizado. Durante ese periodo de inmovilización, sabemos que a nivel neuromuscular sufrimos una pérdida de fuerza, disminución de la masa muscular, pérdida de adaptaciones neurales y metabólicas. A mayor periodo de inmovilización, mayores son las consecuencias que esto genera.

Para evitar este deterioro muscular, Sato decide aplicar el entrenamiento oclusivo de forma intermitente tanto en su extremidad lesionada como en la sana.

Dos semanas más tarde, cuando llegó el momento de revisar la lesión, vieron que esa pérdida de masa muscular típicamente observada debido a la inmovilización, apenas se había producido, por lo que empezaron a preguntarse, si la isquemia tisular generada por la oclusión, tenía un efecto anabólico en la musculatura ocluida.

En 1983 empieza a popularizarse la utilización del entrenamiento oclusivo y en 1990 es donde ya nos encontramos con las herramientas que utilizamos hoy en día, dispositivos que pueden inflarse de forma manual o automática y que nos permiten llevar un control de la presión de inflado más exhaustivo.

Las publicaciones en este ámbito empiezan a surgir a partir del 2000, bastante reciente, pero en gran cantidad, ya que, como he mencionado anteriormente, a día de hoy tenemos hasta 25 revisiones de diferentes aspectos del uso de esta herramienta. Desde los aspectos más fisiológicos hasta los más prácticos.

OBJETIVOS PRINCIPALES

Por lo tanto, viendo la historia de sato junto con lo mencionado al inicio de este artículo, podemos definir claramente los objetivos de esta metodología de entrenamiento:

  1. Preservar y atenuar la pérdida de masa muscular en un periodo de inmovilización o desuso.
  2. Potenciar o favorecer el anabolismo muscular de la musculatura entrenada.

Al conseguir estas adaptaciones con un porcentaje de la repetición máxima (RM) relativamente bajo (20-50%) (14), el entrenamiento oclusivo va a resultar de especial interés en toda aquella población que, por cualquier motivo, no pueda levantar cargas moderadas o altas para potenciar su desarrollo muscular.

MECANISMOS FISIOLÓGICOS.

Son muchas las investigaciones que intentan dar respuesta a los mecanismos exactos que explicarían las adaptaciones al entrenamiento oclusivo (12,17). Sin embargo, hasta la fecha, no podemos establecer un mecanismo claro y concreto, si no, más bien, un conjunto de procesos dinámicos y complejos que se llevan a cabo durante y después de la finalización del protocolo de entrenamiento.

Concretamente, cuando hablamos del aumento de la masa muscular o hipertrofia, tenemos que conocer los tres mecanismos más importantes se llevan a cabo (1):

  1. La tensión Mecánica.

2. El estrés metabólico.

3. El daño muscular.

Si eres entrenador personal o un entusiasta del fitness, por el volumen y la carga (% RM) mencionado anteriormente, te habrás hecho una idea del mecanismo principal que subyace detrás de las adaptaciones por el entrenamiento oclusivo.

TENSION MECÁNICA Y ENTRENAMIENTO OCLUSIVO

De los tres mecanismos mencionados más arriba, la tensión mecánica, es la variable más importante en la hipertrofia muscular.

¿Cómo es este proceso de la tensión mecánica?

A groso modo, podemos decir que los mecanosensores, como las integrinas, residen en la superficie celular interactuando con la matriz extracelular para facilitar la transmisión de la información del exterior al interior de la célula.

Una vez que se transducen las fuerzas, las vías de señalización intracelulares se activan y convierten la energía mecánica en señales químicas que promueven la síntesis de proteínas en lugar de la degradación.

Esta respuesta por parte del organismo, va a ser proporcional a la magnitud del estímulo mecánico que nosotros impongamos.

De todas estas vías de señalización, algunas tienen un papel permisivo, mientras que otras median directamente los procesos celulares que influyen en la traducción de ARN mensajero y el crecimiento miofibrilar.

Hasta la fecha se han identificado diferentes vías de señalización que regulan estos procesos incluyen:

  • la via PI3K/Akt mTOR.
  • MAPK.
  • Vías de señalización calcio dependendientes.
  • El ácido fosfatídico.
Figura 2. Principales vias de señalización anabólicas intracelulares.

Pero, viendo que el estímulo mecánico, por las cargas utilizadas durante los protocolos BFR, son bajos ¿tiene un rol importante la tensión mecánica?

Observando como el entrenamiento con oclusión del flujo sanguíneo promueve respuestas similares al entrenamiento convencional (18), se podría pensar que este mecanismo, es decir, la tensión mecánica, también tiene un rol protagonista en este proceso. Pero la literatura (17), nos indica que es cuestionable que estos procesos de mecanotransducción contribuyan en gran medida.  

No significa que no sume al total de las adaptaciones, pero no sería el mecanismo principal detrás de la respuesta adaptativas al entrenamiento con BFR. De hecho, uno de los mecanismos principales asociados a esta tensión mecánica es activación de la vía de mTorC1, que de investigaciones como las de De Castro (17), se ha observado que durante los protocolos de entrenamiento con restricción del flujo sanguíneo se activan, pero no por los procesos convencionales que conocemos.

DAÑO MUSCULAR Y ENTRENAMIENTO OCLUSIVO

El daño muscular es un factor secundario en la mejora de la hipertrofia durante el entrenamiento de fuerza.

Sabemos que puede verse influenciado por un aumento en el volumen de entrenamiento, la velocidad de ejecución de un ejercicio y la intensidad del mismo.

Cuando, durante un entrenamiento, sometemos al tejido a una carga mecánica muy elevada o muy estresante, puede dar lugar a un estiramiento excesivo del sarcómero lo que resulta en daños en los discos Z y, finalmente, en una interrupción de la matriz citoesquelética (1).

En consecuencia, ante esta situación de estrés o de alarma, se producen una serie de cascadas que incluyen:

  • Inflamación local.
  • Disrupción del metabolismo del calcio.
  • Liberación citokinas proinflamatorias.
  • Liberación de factores de crecimiento.
  • Proliferación de células satélite.
  • Y por último, una activación del sistema inmune que va a iniciar el proceso de la fagocitosis.

Este daño se puede documentar mediante marcadores indirectos como:

  1. Una disminución en la producción de fuerza, que se ha documentado que puede llegar a ser de hasta un 50% durante varios meses.
  2. Disminución del rango de movimiento.
  3. Dolor muscular.
  4. Edema.
  5. Aumento de la sensibilidad y rigidez. 

Y ocurre especialmente o en mayor medida durante las acciones excéntricas.

Cuando aplicamos los protocolos del entrenamiento oclusivo ¿Se genera daño muscular y esta respuesta por parte del sistema inmune?

La respuesta sería si, pero también no.

Es innegable que cualquier persona totalmente desentrenada y sometida al protocolo de bajas cargas con 75 repeticiones con y sin BFR puede presentar marcadores de daño muscular elevados varios días después del entrenamiento. Del sentido común del entrenador depende que volvamos a ver a nuestro cliente caminando de vuelta al gimnasio al día siguiente de su primera sesión.

Ahora bien, sin irnos a los extremos, ¿Qué nos dice la literatura?

La literatura actual sugiere que hay un daño mínimo o ninguno (19,21) debido a que:

  • No hay una disminución en la función muscular.
  • No hay inflamación muscular prolongada.
  • Las calificaciones de dolor muscular son similares al obtenido con bajas cargas.
  • No hay elevación de biomarcadores sanguíneos de daño muscular.

Lo que suele generar más debate y que nos hace ver que todavía falta mucha investigación, es que, a pesar de no haber daño muscular, durante y después del entrenamiento con BFR, podemos observar un aumento en la producción de interleukina 6 (IL-6) una citokina pro inflamatoria, que favorece el reclutamiento de células inmunes y la activación de la via mTORC1.

¿Cómo se explica este aumento por el entrenamiento oclusivo?

Parece que el estrés metabólico asociado con el agotamiento del glucógeno y la hipoxia generada por la presión del manguito oclusivo, podrían modular esta respuesta del sistema inmune a nivel agudo.

También hay que destacar el rol de las células satélite, células madre residentes del tejido muscular que juegan un papel clave en la reparación de las fibras musculares dañadas (1). Para ello, es imprescindible destacar algunos estudios como el de Nielsen (20).

En este estudio, hubo un aumento de las células satélite después de 19 días de un entrenamiento BFR, Esta proliferación de células satélite queda reflejada por ganancias relativas de ∼280% (Media), ∼250% (Post3) y ∼140% (Post10), en ambos tipos de miofibras tipo I y II.

Antes de meternos de lleno con el estrés metabólico, es importante destacar y apelar nuevamente al sentido común cuando introducimos los protocolos BFR en nuestros clientes. Los principios de individualización y progresión del entrenamiento con claves para garantizar que puedan tener lugar adaptaciones adecuadas minimizando el riesgo de estrés y daño muscular excesivo.

ESTRÉS METABÓLICO Y ENTRENAMIENTO OCLUSIVO

Como bien habéis intuido, de los diferentes mecanismos, es el estrés metabólico, el que tiene un papel más importante.

Figura 4: Mecanismos del estrés metabólico.

El estrés metabólico se define como la acumulación de metabolitos o sustancias que provienen del resultado de la contracción muscular en respuesta al ejercicio (1).

Algunos de estos metabolitos son el fosforo inorgánico (PI), el ion de hidrógeno (H+) y las especies reactivas de oxígeno (ROS) y del nitrógeno (NOS) y aunque nos centremos en estos, es importante saber que se han detectado más de 4000 mil metabolitos.

Parte de su función con BFR consiste en la capacidad de aumentar la activación muscular (reclutamiento fibrilar). A partir de cierto volumen de repeticiones, normalmente menor si lo comparamos con el mismo protocolo de entrenamiento pero sin oclusión, y con un número total de fibras muscular reclutadas, la síntesis de proteínas será máxima favoreciendo así el anabolismo muscular (18).

Figura 5: Comparación del reclutamiento de fibras musculares entre el entrenamiento convencional y el entrenamiento BFR en función de la intensidad.

Actualmente existen varias teorías con respecto a lo que ocurre a nivel del reclutamiento y adaptación de las fibras musculares.

Por un lado, investigadores líderes en esta temática como Jeremy Loenneke (22), propone la hipótesis de que el entrenamiento BFR revierte las adaptaciones derivadas del entrenamiento de fuerza, siendo la hipertrofia generada durante las primeras semanas, el factor responsable de los aumentos de fuerza, seguidos de los ajustes neurales (8-10 semanas).

Si bien este hallazgo está lejos de ser concluyente y requiere de mucha más investigación, podemos observar cómo sería ese patrón de adaptación inverso en comparación con el ejercicio tradicional en la siguiente imagen.

Figura 6: Interacción teórica entre la fuerza, la hipertrofia y las adaptaciones neuronales durante el entrenamiento de resistencia tradicional y el ejercicio BFR.

Por otro lado, destacan la capacidad del entrenamiento oclusivo de reclutar las unidades de alto umbral con bastante facilidad, las fibras tipo II, que tienen mayor capacidad de crecimiento, debido al importante rol que ejerce la fatiga producida durante el protocolo y que podría alterar el patrón de reclutamiento de las unidades motoras.

Figura 7: Relación entre el volumen, unidades motoras reclutadas y síntesis de proteínas.

Además, se teoriza que los grupos aferentes III y IV pueden estimular el reclutamiento adicional de unidades motoras para asegurarse de que la fuerza generada se mantiene a través de todas las repeticiones o contracciones musculares.

Crónicamente, este método de entrenamiento puede promover (17):

  • Un aumento en el reclutamiento de UM.
  • Aumento de la Ffrecuencia de los disparos de UM.
  • Mayor eficiencia en la capacidad de generar fuerza.

Aunque es evidente que falta mucha investigación, parece que se va aclarando el rol de ciertos factores para generar las respuestas adaptativas por el entrenamiento oclusivo.

Siguiendo con el estrés metabólico, durante y después del protocolo del BFR, podemos destacar una serie de factores o procesos que se llevan a cabo:

Descenso del PH intramuscular, lo que sugiere que BFR depende en gran medida del metabolismo glucolítico rápido (17-18).

Aumento de la respuesta inflamatoria y endocrina: Aumento de HIF-1, IL-6 y catecolaminas (17).

Figura 8: Ambiente hipóxico y respuesta hormonal.

Aumento hinchazón celular (Cell Swelling), un aumento en el estado de hidratación de una célula aumenta la síntesis de proteínas y disminuye la descomposición de proteínas.

Estos hallazgos se han demostrado en una amplia variedad de tipos de células, incluidos los osteocitos, hepatocitos y las fibras musculares.

Si bien la evidencia científica no es concluyente acerca de la mayor o menor importancia que tendrá este proceso en la ganancia de masa muscular total (22-23), la teoría actual sugiere que un aumento en la hidratación celular causa presión en el citoesqueleto y la membrana celular, lo que se percibe como una amenaza para la integridad de la célula.

En respuesta, la célula activa unas cascadas de señalización anabólica que finalmente conduce al refuerzo de su estructura.

Aumento de la respuesta de la hormona del crecimiento GH

El papel anabólico de la GH es cuestionable (17). Aunque en algunos estudios han encontrado aumentos desorbitados de hasta un 200-300% debido a la acidosis metabólica, su participación en el desarrollo muscular no es concluyente.

Figura 9: El papel del a hormona del crecimiento en el entrenamiento con restricción del flujo sanguíneo.

Parece estimular la síntesis de colágeno, lo que podría tener un efecto positivo en la protección contra las rupturas. Podría también ejercer un efecto anabólico indirecto al estimular la síntesis del factor de crecimiento hepático similar al IGF-1.

Se podría decir, BFR promueve aumentos de GH y este aumento podría estimular la expresión y liberación de IGF-1 por el hígado y, por lo tanto, siendo otro factor a considerar en las adaptaciones musculares.

Aumento del ROS, que puede estimular la señalización anabólica, activando mTORC1 a través de las vías IGF-1 y MAPK.

Un aumento en la expresión de proteínas de choque térmico ya que todos los factores generados por el BFR que vemos en la imagen, aumentan su transcripción.

Figura 10: Factores que incrementan la transcripción de las HSPS.

Entre las proteínas de choque térmico, HSPS, tenemos diferentes familias:

  1. Las HSPS pequeñas que desempeñan un papel importante para facilitar la selección y eliminación de proteínas desnaturalizadas y el proceso de síntesis de proteínas y desarrollo muscular.
  • Las HSP90, juega un papel en la regulación de la actividad del receptor de hormonas esteroides.
  • Y por último las HSP70, en la que se destaca la HSP72, que en la revisión de De Castro (17), nos indica que ha mostrado atenuar la atrofia, de manera que podría desempeñar un papel en la hipertrofia inducida por BFR.

Aumento del óxido nítrico sintasa.

Normalmente la mayor concentración la encontramos en el músculo esquelético. De hecho, el músculo de todos los mamíferos puede expresar cualquiera de las 3 isoformas de NOS (neuronal, inducido y endotelial).

Se ha demostrado que el Oxido nítrico media la actividad de las células satélite y el flujo sanguíneo, por lo tanto, con la utilización del BFR podríamos aumentar la expresión de ONS y, en consecuencia, la producción de oxido nítrico. Esto ocurre especialmente durante la liberación del manguito oclusivo después del protocolo de entrenamiento, es decir, durante la reperfusión (17).

Figura 11: Influencia del ejercicio en NOS y NO y sus efectos fisiológicos.

Activación de los Factores Foxo y Miostatina que pueden influir en el bloqueo de vías de señalización catabólicas reduciendo la expresión de genes relacionados con la proteólisis (FOXO3a, Atrogin, MuRF-1) y miostatina.

Todos ellos, han demostrado que median, en mayor o menor medida, la señalización anabólica de proteínas musculares y la proliferación de células satélite.

Para resumir esta primera parte, podemos decir que, hasta donde sabemos hoy y siendo conscientes de que falta aún muchísima investigación, los principales mecanismos de adaptación que se han planteado para explicar los efectos de BFR son:

  1. La expresión o activación de mTORC1, que parece crucial para las adaptaciones hipertróficas crónicas en respuesta al BFR con independencia del mecanismo exacto que lo diferencia del entrenamiento de altas cargas. 
  2. Reclutamiento selectivo de fibras musculares de contracción rápida.
  3. Mayor duración de la acidosis metabólica derivada de la retención y acumulación de protones H +.
  4. Alteración contráctil y mecánicas en el sarcolema por la presión del manguito y las bajas cargas mecánicas.
  5. Adaptaciones metabólicas del sistema glucolítico, obviamente por el tipo de estímulo y estrés generado.
  6. Aumento en la producción de ROS y NOS.
  7. Hiperemia reactiva después de eliminar la presión externa, es decir, la irrigación masiva a los diferentes órganos y tejidos una vez liberamos la presión ejercida por el manguito.
  8. Y, por último, la Activación de células satelitales miogénicas.

Conocer los mecanismos subyacentes a las adaptaciones por el entrenamiento con restricción del flujo sanguíneo es fundamental para tener un conocimiento mucho más amplio de lo que ocurre a nivel práctico y sienta las bases para comprender la eficacia de los diferentes protocolos y de los posibles riesgos que puede desempeñar esta metodología en ciertas poblaciones especiales.

Msc Daniel Pereira Zambrano.

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