Fronteras de la Fisiología

Introducción

La intensidad y el volumen de entrenamiento son predictores del rendimiento en corredores de maratón (Schmid et al., 2012). Una tarea diaria en el contexto del entrenamiento es correr a una intensidad óptima para provocar las adaptaciones fisiológicas deseadas, como el aumento de la velocidad en el umbral anaeróbico y el consumo máximo de oxígeno (Lepers y Stapley, 2016). Si la intensidad es inadecuada, falta el estímulo para estas adaptaciones. Por otro lado, si la intensidad supera el nivel óptimo, aumenta el riesgo de sobreentrenamiento (O’Connor, 2007). Por lo tanto, es importante evaluar con precisión la intensidad del ejercicio, que se basa en medidas objetivas como la frecuencia cardíaca (FC), la captación de oxígeno y el lactato, y en métodos subjetivos como el índice de esfuerzo percibido (Foster et al., 2017). Cuando se utiliza la FC como medida de intensidad, normalmente se expresa en función de la FC máxima (FCmáx) (Vesterinen et al., 2017).

La FCmáx puede medirse utilizando una prueba de ejercicio graduada (GXT), ya sea en un laboratorio o sobre el terreno (Cleary et al., 2011; Nikolaidis, 2015). Sin embargo, en ocasiones no es deseable realizar una GXT (por ejemplo, para evitar la fatiga inducida por las pruebas de ejercicio máximo cerca de una carrera o el coste económico asociado). En tal caso, una alternativa es predecir la FCmáx a partir de una ecuación basada en la edad, considerando la relación inversamente proporcional entre ésta y la FCmáx. Las fórmulas más utilizadas son las de Fox, Naughton y Haskell (Fox-HRmax = 220 – edad) (Fox et al., 1971) y la de Tanaka, Monahan y Seals (Tanaka-HRmax = 208 – 0,7 × edad) (Tanaka et al., 2001). Estas ecuaciones se han examinado ampliamente en categorías específicas de la población adulta, como la sana (Nes et al., 2012), la sedentaria (Sarzynski et al., 2013), la que tiene sobrepeso (Franckowiak et al., 2011) y la de los atletas (Faff et al., 2007).

Aunque los estudios mencionados han abordado muchas cuestiones con respecto a la validez de estas populares ecuaciones de la FCmáx, hay algunos aspectos que necesitan más investigación. Por ejemplo, los atletas de resistencia (por ejemplo, los corredores de maratón) y especialmente los atletas de alto nivel están poco representados en este conjunto de investigaciones. Una comparación entre atletas y no atletas ha revelado que la medición de la FCmáx es menor en el primer grupo (Lester et al., 1968). En un estudio reciente, se demostró que los atletas de deportes de velocidad/potencia tenían una medición de la FCmáx similar a la de los atletas de resistencia y ambos tenían valores más bajos que los que no estaban entrenados (Kusy y Zielinski, 2012). La disminución de la FCmáx inducida por el entrenamiento de resistencia podría explicarse por la expansión del volumen plasmático que la acompaña, la mejora de la función barorrefleja, la alteración de la electrofisiología del nodo sinoauricular y la disminución del número y la densidad de los receptores beta-adrenérgicos (Zavorsky, 2000). Dado que las mediciones de la FCmáx difieren, es razonable suponer que la misma ecuación de la FCmáx no puede ajustarse tanto a los atletas como a los no atletas. Esta diferencia entre atletas y no atletas pone de manifiesto la necesidad de seguir examinando las populares ecuaciones de predicción en más muestras de atletas. Teniendo en cuenta el creciente número de participantes en carreras de maratón (Jokl et al., 2004), el conocimiento de la validez de las ecuaciones populares basadas en la edad tiene una aplicación práctica para un gran número de corredores de maratón recreativos. Además, la predicción de la FCmáx basada en la edad es de gran interés para los fisiólogos del ejercicio a la hora de administrar un GXT, donde la consecución de un determinado porcentaje de la FCmáx predicha podría ser necesaria para considerar los valores finales como máximos (Schaun, 2017). Por lo tanto, el objetivo del presente estudio fue examinar la validez de Fox-HRmax y Tanaka-HRmax en una amplia muestra de corredores de maratón recreativos. La hipótesis de la investigación era que estas ecuaciones, que habían sido desarrolladas en no atletas, sobreestimarían la FCmáx en corredores de maratón recreativos debido a su esperada menor FCmáx en comparación con los no atletas (Lester et al, 1968; Zavorsky, 2000; Kusy y Zielinski, 2012).

Materiales y métodos

Diseño del estudio y participantes

Ciento ochenta y cinco corredores de maratón recreativos, en su mayoría del área de Atenas, se ofrecieron como voluntarios para participar en este estudio, que había sido anunciado a través de sitios web populares para corredores de resistencia. Durante septiembre y octubre de 2017, los participantes visitaron el laboratorio donde realizaron un GXT en una cinta de correr. Este estudio se llevó a cabo de acuerdo con las recomendaciones de la Junta de Revisión Institucional del Laboratorio de Fisiología del Ejercicio Nikaia con el consentimiento informado por escrito de todos los participantes. Todos los participantes dieron su consentimiento informado por escrito de acuerdo con la Declaración de Helsinki. El protocolo fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional del Laboratorio de Fisiología del Ejercicio de Nikaia. Un participante se retiró del estudio durante el GXT, mientras que cuatro participantes no alcanzaron los criterios de logro del VO2máx, y en consecuencia sus datos se excluyeron del análisis posterior. Por lo tanto, se incluyeron 180 participantes de la muestra inicial. Con respecto a su experiencia deportiva, la mediana del número de maratones completados en el pasado fue de 3 y el rango intercuartil fue de 2-6. El récord personal fue de 4:09 ± 0:45 h:min.

Protocolos y equipamiento

Antropometría

Se midió la altura, la masa corporal y los pliegues cutáneos con los participantes con la mínima ropa y descalzos. Se utilizó una báscula electrónica (HD-351; Tanita, Arlington Heights, IL, EE.UU.) para medir la masa corporal (con una precisión de 0,1 kg), un estadiómetro portátil (SECA Leicester, Reino Unido) para la altura (0,001 m) y un calibrador (Harpenden, West Sussex, Reino Unido) para los pliegues cutáneos (0,2 mm). El índice de masa corporal se calculó como el cociente entre la masa corporal (kg) y la altura al cuadrado (m2), y la grasa corporal (BF) se estimó a partir de los pliegues de la piel (Parizkova, 1978).

Prueba de ejercicio gradual

Se utilizó una versión modificada de la prueba de Conconi para evaluar el VO2máx (Conconi et al., 1982). Brevemente, tras un calentamiento de 20 minutos que incluía ejercicios de trote y estiramiento, los participantes realizaron un GXT en una cinta de correr con una inclinación de +1%. La velocidad inicial se fijó en 8 km/h y se aumentó cada minuto en 1 km/h hasta el agotamiento (Chrismas et al., 2017). Durante las últimas etapas de la prueba, los participantes fueron animados enérgicamente para que hicieran el máximo esfuerzo. La FCmáx medida se definió como el valor más alto alcanzado durante la prueba. La FC se registró continuamente durante la prueba con Team2 Pro (Polar Electro Oy, Kempele, Finlandia). La ventilación mínima y el VO2 se registraron con un analizador de gases (Fitmate Pro, Cosmed, Roma, Italia). El umbral anaeróbico se identificó a partir del umbral ventilatorio, es decir, la relación entre la ventilación minuto y el consumo de oxígeno. Como criterios de VO2máx se utilizaron la meseta del VO2 (criterio primario), el lactato en sangre, la FCmáx predicha por la edad y el RPE (criterio secundario) (Howley et al., 1995). El RPE deseado era ≥8 en la escala 0-10 de Borg (Borg, 1988). Se tomaron muestras de sangre 5 min después de la finalización de la prueba y se analizó la concentración de lactato (Accutrend, Roche, Alemania). La concentración de lactato se empleó como criterio de consecución del VO2max (valores aceptados > 9 mmol/L) (Todd et al., 2017). La frecuencia cardíaca máxima prevista se calculó mediante la fórmula de Tanaka (Tanaka et al., 2001) -ya que la fórmula de Fox podría sobreestimar la FCmáx (Nikolaidis, 2015)- y se empleó como criterio de consecución del VO2máx (valores aceptados medidos de FCmáx ≥ 95% de Tanaka-HRmáx).

Análisis estadísticos

Los análisis estadísticos se realizaron con IBM SPSS v.20.0 (SPSS, Chicago, IL, USA). La normalidad se examinó mediante la prueba de Kolmogorov-Smirnov y la inspección visual de los gráficos Q-Q normales. Los datos se expresaron como media y desviación estándar (DE). Una prueba t independiente examinó las diferencias de sexo en las características antropométricas y fisiológicas. Se utilizó un análisis de varianza de medidas repetidas (ANOVA) y una prueba posterior de Bonferroni (si había diferencias entre los grupos) para examinar las diferencias entre la FCmáx medida y la predicha. Se calcularon los intervalos de confianza (IC) del 95% de las diferencias medias. Para interpretar la ES para las diferencias estadísticas en el ANOVA, se utilizó eta cuadrada clasificada como pequeña (0,010 < η2 ≤ 0,059), media (0,059 < η2 ≤ 0,138) y grande (η2 > 0,138) (Cohen, 1988). Se utilizó el análisis de Bland-Altman para examinar la precisión y la variabilidad de las ecuaciones de predicción (Bland y Altman, 1986). Las asociaciones entre la FCmáx medida y la edad se determinaron mediante el coeficiente de correlación del momento del producto de Pearson (r). La magnitud de los coeficientes de correlación se consideró trivial si r ≤ 0,10, pequeña si 0,10 ≤ r < 0,30, moderada si 0,30 ≤ r < 0,50, grande si 0,50 ≤ r < 0,70, muy grande si 0,70 ≤ r < 0,90, casi perfecta si r ≥ 0,90, y perfecta si r = 1,00 (Batterham y Hopkins, 2006). Además, utilizamos la regresión lineal para modelar la predicción de la FCmáx a partir de la edad en la muestra total y en cada sexo. La regresión lineal fue calificada para este análisis en lugar de la regresión no lineal, ya que se han demostrado diferencias mínimas entre las ecuaciones lineales, cuadráticas y polinómicas (Ozemek et al., 2017). El nivel de significación se fijó en α = 0,05.

Resultados

Tabla 1. Características descriptivas de los participantes.

Figura 1. Relación entre la frecuencia cardíaca máxima medida y la edad.

Figura 2. Gráficos de Bland-Altman de la tasa máxima medida en comparación con la fórmula de Fox.

Figura 3. Diagramas de Bland-Altman de la frecuencia máxima medida en comparación con la fórmula de Tanaka.

Discusión

El presente estudio abordó la cuestión de si las ecuaciones de predicción de la FCmáx basadas en la edad ampliamente utilizadas, la de Fox de 220-edad o la de Tanaka de 208-0,7 × edad, son válidas en corredores de maratón de recreo, ya que ningún estudio había examinado previamente este tema. Nuestra hipótesis era que estas ecuaciones sobreestimarían la FCmáx en nuestra muestra, debido a que se espera que su FCmáx sea menor en comparación con los no atletas (Zavorsky, 2000). Los principales hallazgos fueron que (a) Fox-HRmax y Tanaka-HRmax sobreestimaron la FCmáx en ~5 bpm en las mujeres, (b) Fox-HRmax subestimó la FCmáx en ~3 bpm en los hombres, (c) Tanaka-HRmáx fue similar a la FCmáx medida en los hombres, y (d) el efecto principal de los métodos de evaluación en la FCmáx fue mayor en las mujeres que en los hombres.

La sobreestimación de la FCmáx en las mujeres por las ecuaciones de predicción basadas en la edad estuvo de acuerdo con los hallazgos anteriores (Esco et al., 2015). Por ejemplo, las fórmulas de Fox y Tanaka proporcionaron estimaciones significativamente superiores en 7-13 lpm en comparación con la FCmáx observada en mujeres atletas universitarias (Esco et al., 2015). Teniendo en cuenta que la elección del método de evaluación tuvo mayor magnitud en las mujeres que en los hombres, la sobreestimación de la FCmáx en las mujeres corredoras de maratón es un problema que la investigación futura debe abordar y desarrollar una ecuación de predicción específica para el deporte.

La concordancia entre la medición y Tanaka observada en los hombres corredores de maratón estaba en consonancia con investigaciones anteriores en hombres jóvenes físicamente activos (Barboza et al., 2016), pero no con un estudio en adultos sedentarios que mostró que Fox y Tanaka-HRmax sobreestimaban la FCmáx en adultos sedentarios en 2-4 bpm (Camarda et al., 2008). Camarda et al. (2008) descubrieron que Tanaka-HRmax sobrestimaba la FCmáx sólo en 1 bpm en los hombres. Tanaka-HRmax proporcionó valores más cercanos a la FCmáx que Fox-HRmáx en adultos con sobrepeso (Franckowiak et al., 2011) y en jóvenes físicamente activos (Barboza et al., 2016). Por otro lado, Fox-HRmax subestimó la FCmáx en adultos mayores (Whaley et al., 1992). En adultos varones, Tanaka-HRmax subestimó la FCmáx en 5 lpm, mientras que no hubo ninguna diferencia entre Fox-HRmáx y la FCmáx medida (Nikolaidis, 2015). Las diferencias entre los resultados del presente estudio y los de investigaciones anteriores deben atribuirse a las adaptaciones fisiológicas crónicas de los maratonistas recreativos al entrenamiento de resistencia. Zavorsky (2000) destacó que el entrenamiento de resistencia provoca una disminución de la FCmáx debido a factores extrínsecos/autonómicos (por ejemplo, la expansión del volumen plasmático) e intrínsecos/no autonómicos (por ejemplo, la alteración de la electrofisiología del nodo sinoauricular).

La moderada interacción sexo × método de evaluación en la FCmáx indicó que el sexo debe ser considerado en la predicción de la FCmáx. Las mujeres corredoras de maratón eran más jóvenes en 3,6 años y tenían una medición de la FCmáx 4,1 lpm inferior a la de los hombres, lo que indicaba una FCmáx relativamente inferior si los sexos estaban emparejados por edad. Esta observación está de acuerdo con un estudio anterior que muestra la diferencia en la FCmáx entre los sexos (Hakki et al., 1983).

La FCmáx medida está de acuerdo con los hallazgos anteriores en humanos emparejados por edad (Arena et al., 2016); sin embargo, la variación en nuestra muestra fue menor, lo que debe atribuirse a la homogeneidad de la muestra. Por otra parte, las pendientes de las regresiones lineales sugirieron que la FCmáx disminuye más rápidamente en los hombres que en las mujeres, lo que está en desacuerdo con un estudio anterior sobre adultos sanos que muestra la tendencia opuesta (Shargal et al., 2015). Una explicación de esta discrepancia podría ser las diferentes características de las muestras (edad y deporte).

Una limitación del presente estudio fue que se centró en la predicción de la FCmáx solo a partir de la edad excluyendo otros parámetros que podrían mejorar la precisión de la predicción. Por ejemplo, Barboza et al. (2017) recomendaron una ecuación que incluía la edad y la FC a 150 W elicitada durante un GXT en un ergómetro de bicicleta en hombres adultos jóvenes sanos. En otro estudio, el modo de ejercicio, el nivel de fitness, el continente y la edad fueron predictores de la FCmáx (Londeree y Moeschberger, 1982). Además, es necesario tener precaución a la hora de generalizar los valores obtenidos en el GXT en el laboratorio a otros escenarios, por ejemplo, pruebas de campo, entrenamiento y competición, ya que estos últimos podrían inducir valores más altos (Coutinho et al., 2017). No obstante, el punto fuerte del presente estudio fue su novedad, ya que fue el primero que se contactó con corredores de maratón recreativos. Teniendo en cuenta el creciente número de los que participan en las carreras de maratón, nuestros hallazgos son de gran valor práctico para fines de prueba y entrenamiento. A pesar de los diferentes escenarios en el laboratorio y en el campo, los estudios comparativos no observaron (Krautgasser et al., 2011; Alemdaroglu et al., 2012) o una diferencia prácticamente insignificante (Meyer et al., 2003) en la FCmáx entre estas dos condiciones. Por lo tanto, los hallazgos del presente estudio podrían aplicarse tanto en entornos de laboratorio como de campo, por ejemplo, en sesiones de entrenamiento de carrera al aire libre. Además, los fisiólogos del ejercicio que realicen pruebas de ejercicio deberían beneficiarse de estos conocimientos para evaluar correctamente la FC como criterio de consecución del VO2máx.

Conclusiones

En base a los presentes hallazgos, recomendamos el uso adicional de la fórmula de Tanaka en corredores de maratón recreativos masculinos con características de entrenamiento similares a las de los participantes en el presente estudio. Además, los fisiólogos del ejercicio y los científicos del deporte deberían tener en cuenta las diferencias observadas entre los diversos métodos de evaluación cuando realicen pruebas de ejercicio o prescriban programas de entrenamiento basados en la FC.

Contribuciones de los autores

PN realizó los análisis de laboratorio, los análisis estadísticos y redactó el manuscrito; TR y BK ayudaron a redactar el manuscrito.

Declaración de conflicto de intereses

BK fue empleada de Medbase St. Gallen Am Vadianplatz.

Los demás autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de cualquier relación comercial o financiera que pudiera interpretarse como un potencial conflicto de intereses.