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Músculo y Función

Mikel Izquierdo PhD Universidad Pública de Navarra Departamento de Ciencias de la Salud

Albacete, 2 de Marzo de 2012

!

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•  Sarcopenia, función y mortalidad

•  Pérdida de masa muscular y Envejecimiento

•  Fuerza máxima, potencia muscular y resistencia aeróbica

•  Rendimiento muscular y ADL

•  Factores neurales

•  Efectos del Entrenamiento:

–  Rendimiento muscular, ADL, habilidad funcional

Centro de Estudios, Investigación y Medicina del Deporte Mikel Izquierdo

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Modelo explicativo consecuencias funcionales de la sarcopenia y la edad

Hunter et al. 2004

4 4 Ruiz JR et al. BMJ 2008;337:a439

Asociación entre fuerza muscular y mortalidad en hombres

• Fuerza muscular significativamente e inversamente asociada con riesgo de muerte por cualquier causa (controlando factores potenciales de confusión, que incluyen condición física cardiorespiratoria)

• En el hombre, mortalidad por cualquier causa es un 60% inferior en población con valores elevados de fuerza y condición física cardiorespiratoria, en comparación con un grupo de baja condición física.

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Pérdida de masa muscular y envejecimiento

Lexel et al 1993

Reducción del AST muscular (ê 40% entre la edad de 20 y 80 años) La reducción parece comenzar en el adulto y se acelera después de los 50 ñ Contenido no contráctil como grasa intramuscular y tejido conectivo Vandervoort, Muscle and Nerve 25, 2002)

31 años (H)

66 años (H)

73 años (M)

85 años (H)

6

Cambios en la grasa intermuscular

•  Estudio longitudinal en Mujeres a > 65 años durante de 2 años.

•  ñVAT y ñIMAT •  êMuscle mass •  ≈ SAT

Mi-Yeon Song et al. Am J Clin Nutr May 2004

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Fuerza máxima isométrica: • Preservada hasta 40-50 años

• Se reduce 1-1.5% por año desde los 60-65 años

• Depende del grupo muscular • (Vandervoort and McComas 1986, Spidorso 1995

Reducción de fuerza muscular

8

Pérdida de Fuerza Máxima, Masa Muscular y Envejecimiento

(Izquierdo et al. Acta Physiol Scand 1999)

75 100 125 150 175 200 225

35 40 45 50 55 60 65

r=0.80 p<0.001 n=21

1RM BILATERAL ( Kg )

AREA SECCION TRANSVERSAL MUSCULAR (cm 2 )

H40 H70

• 1.5% año (65-89 años 30-40%)

• Piernas > Brazos

• Relación Masa muscular

20

40

60

80

100

120

140 **

***

Extremidad inferior Extremidad superior

1RM BILATERAL (Kg)

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5

9

Men 40 years Men 70 years

100

200

300

400

500

600

0 20 40 60 80 100 120

Muscle power (W)

***

Load ( Kg)

(Izquierdo, M. et al 2001)

Med. Sci. Sports Exeerc

2,5

5

7,5

10

12,5

15

0 20 40 60 80 100 120

Muscle power/CSA

(W·cm -2 )

Load ( Kg)

Potencia muscular y Envejecimiento

•  Patrones de Activación/Tensión Específica

• Similar Acciones submáximas

• Diferente Acciones Máximas

• 3.5% año (65-89 años 40-50%)

• Atrofia selectiva Tipo II

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Asociación masa muscular y Rendimiento funcional

Buford et al. 2012. Exp Gerontol.

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Envejecimiento y estabilidad

0

0,5 1

1,5

2

2,5

3

3,5

Time of transition (s)

*** * Men 20 years

Men 40 years Men 70 years

0

20

40

60

80

100

% Time inside centre (s)

***

***

Izquierdo M. et al. Eur J Appl Physiol 1998

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Abiertos-Juntos

Fragiles Sanos

DispersiÛn

0,00000,00020,00040,00060,00080,00100,00120,00140,0016

Cerrados-Separados

Fragiles Sanos

DispersiÛn

0,0000

0,0005

0,0010

0,0015

0,0020

0,0025

0,0030

0,0035

Abiertos-Separados

Fragiles Sanos

DispersiÛn

0,0000

0,0005

0,0010

0,0015

0,0020

0,0025

Cerrados-Juntos

Fragiles Sanos

DispersiÛn

0,00000,00020,00040,00060,00080,00100,00120,00140,00160,0018

Área de Barrido

Martinez-Ramirez 2011 J. Biomechanics

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Motoneuronas espinales • Reducción en el número de motoneuronas espinales en la médula espinal

• 25% de pérdida media de motoneuronas espinales (segmento lumbo-espinal L1-S3) desde los 20 hasta los 90 años (Tomlinson & Irving 1977)

• Varios sujetos >60 años mostraron ≈ 50% menos Mnespinales comparados con sujetos de 20-40 años • (Tomlinson & Irving 1977)

Factores Neurales Motoneuronas espinales, axones nerviosos y unidades motoras

Motoneuronas espinales

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Unidades motoras • A la edad de 60-70 años se reduce el número de UM excitables (i.e. Funcionales)

Factores Neurales Motoneuronas espinales, axones nerviosos y unidades motoras

Campbell and McComas 1970

Brown et al, 1988, Campbell and McComas 1970

•  Número de UM excitables en una persona mayor (60-95 años ≈ 1/3 de esa observada en uno jóven (1-60 años)

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Activación Neural y envejecimiento

• 11 sujetos (85-97 años)

•  Método de contracción interpuesta

• Activación No completa (69%-93%)

Harridge et al (1999) Muscle & Nerve

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Cambios neuromusculares y envejecimiento

Reducción de la masa muscular ê Area sección transversal muscular

ê  Número total de fibras

ê Tamaño fibras, selectiva tipo II

ê  Fuerza y potencia muscular

Remodelación de UMs

ê  Número UM ê  # Motoneuronas espinales

ñTamaño UM ñ Ratio innervación (# fibras/neurona)

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Desarrollo de la fuerza muscular

17 (Häkkinen et al 2000. J Appl Physiol

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Potencia muscular

• El entrenamiento de fuerza puede suponer recuperar 20 años de edad funcional

(Izquierdo et al 2001 J Appl Physiol)

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Area de las fibras y entrenamiento

•  Aumento tipo I, IIa y IIb en hombres y de las IIa en mujeres

•  A u m e n t o d e l a Proporción de IIa desde 31% hasta el 43%

•  Reducción de las IIb (IIx) desde 27% hasta 17%

0

5

10

15

20

25

30

35

Male Experimental Female Experimental Male Control Female Control

Training Groups

Perc

enta

ge M

HC II

b

MHC IIb Week 0 MHC IIb Week 24

*

*

20

• Entrenamiento de fuerza produce ñ de la máxima Activación agonista ê de la Coactivación antagonista

• Estos factores, unidos a la óptima activación de los músculos sinergistas son los que favorecerán la producción neta de fuerza de los músculos

Factores Neurales: Función neuromuscular Activación Agonista/Coactivación antagonista

Häkkinen et al, 1998 J Appl Physiol Izquierdo et al. J Appl Physiol 2000

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Levantarse de la silla y entrenamiento de fuerza

(Kraemer et al. 1997)

3

4

5

6

7

0 6 12 18 24 (Weeks)

CHAIR RISE (s)

Training Period

TRM CM TRW CW

Power Heavy resistance

22

0

100

200

300

400

500

600

700

FF FR Control

Pre-ejercicio físicoPost-ejercicio físico

*

Dist

ancia

T 6

MINU

TOS

MARC

HA (m

) *36 metros 36 metros

f Entrenamiento de fuerza y cardiovascular en el paciente con EPOC y con riesgo VASCULAR

Antón MM, 2011

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Twice-weekly progresive resistance training decreases abdominal fat and improves insulin sensitivity in type 2 diabetic older men

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Pretraining 16 week Pretraining 16 week

VISC

ERA

L FA

T (c

m 3 )

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

INSU

LINE SEN

SITIVITY IND

EX (10 -4 ·m

in -1 · X U·ml -1 )

**

**

Ibañez I, Izquierdo M, Forga JL y cols (Diabetes Care, 2005)

Diabetes tipo II y entrenamiento de fuerza

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25 25

Osteocalcina y sensibilidad a la insulina

FERNÁNDEZ-REAL JM, IZQUIERDO M, ORTEGA F et al.

2008 J Clin Endocrinol Metab

1) [Osteocalcina] asociada con la producción de insulina y el índice de disposición de insulina. 3) ↓ peso moderada no produce cambios en la [Osteocalcina] 4) ↓ peso de similar magnitud + entrenamiento de fuerza aumenta la [Osteocalcina] y se asocia con cambios en la grasa visceral 5) El entrenamiento de fuerza induce cambios en [Osteocalcina] que están asociados con la sensibilidad a la insulina, la grasa visceral y la fuerza muscular

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• Before intervention, highest mean SAT area within the abdomen was located at L5-S1 and at 3 cm below L4-L5 (532,32 + 101,07 mm2). No changes after intervention

• Before intervention, the highest mean VAT area at L3-L4 discal level. As a result of WL, no changes. As a result of WL+RT, the highest single-image VAT location ascended to L2-L3 and 8 cm above L4-L5, respectively

Idoate F, Izquirdo M, Int J Obesity 2011

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Disminución de la entrenabilidad del desarrollo de la fuerza en personas con diabetes tipo II

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*** ***

Maximal Strength (%)

Ibañez J, Gorostiaga EM, Larrión JL and Izquierdo M.

J Diab Complicat 2007

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

10 15 20 25 30 Total Testosterone (nmol·l -1 )

Max

imal

bila

tera

l leg

str

engt

h

( 0 %

Dur

ing

16 w

eeks

of t

rain

ing)

r=0.85 P<0.05 n=15

Entrenamiento combinado de fuerza y resistencia

28

@ @

@

@ @

@

(Izquierdo et al. J Appl Physiol 2001)

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15

29

0

20

40

60

80

100

120

18-20RM 15-17RM 12-14RM 8-10RM 6-8RM R

elat

ive

trai

ning

load

pea

k K

E (%

)

SE

ES

time vs. group

interaction P= 0.056

Orden de entrenamiento: Fuerza y Resistencia, ¿o al revés?

Cadore EL, Izquierdo M, Santana S, et al. 2012 J. American Geriatrics Society. Cadore EL, Izquierdo M, et al. 2012 Experimental Gerontology

Beneficios del mantenimiento y mejora de la Fuerza muscular para la salud •  Fuerza muscular y Riesgo de muerte

•  Potencia muscular puede explicar las relaciones entre impedimento, limitación funcional y discapacidad.

•  Papel de la masa muscular en el mantenimiento de la capacidad funcional, potencia y capacidad aeróbica

•  Entrenamiento de potencia muscular: Futuro para mejorar la Independencia Funcional

•  Protege contra enfermedades relacionadas con alteraciones

–  De la Composición Corporal (Obesidad, Colesterol Alto)

–  De la glucosa (Diabetes tipo II)

–  Del calcio (Osteoporosis)

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http://www.ceimd.org/BIOFIM.html

Mikel Izquierdo PhD Universidad Pública de Navarra Departamento de Ciencias de la Salud

Albacete, 2 de Marzo de 2012

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