Calidad muscular: un marcador de la capacidad de rendimiento

En entornos de investigación aplicada y clínica, MQ a menudo se cuantifica como fuerza o potencia muscular por unidad de masa muscular (Barbat-Artigas et al., 2012; McGregor et al., 2014), comúnmente reportada como fuerza máxima o producción de potencia máxima en relación con una medida de tamaño muscular, como el volumen muscular o el área transversal (CSA). Esta definición tiene en cuenta la importancia funcional de la arquitectura, las características generales del tejido del músculo esquelético y, en última instancia, las capacidades de producción de fuerza (Mangine et al., 2020). El aumento de la producción de fuerza como producto del aumento de la masa muscular es un concepto fisiológico bien establecido (Bamman et al., 2000); sin embargo, la investigación demuestra que la generación de fuerza es en gran medida un producto de la MQ esquelética aparte de la cantidad de músculo (Ivey et al., 2000; Brooks et al., 2006; Goodpaster et al., 2006; Fukumoto et al., 2012). La distinción entre MQ y cantidad de músculo es un aspecto importante de la evaluación funcional, ya que dos individuos con una masa muscular similar pueden no ser capaces de producir cantidades equivalentes de fuerza. Del mismo modo, de manera contraintuitiva, los individuos con cantidades menores de masa muscular pueden ser más efectivos en la producción de fuerza que aquellos con cantidades mayores. Las diferencias en MQ entre individuos pueden ayudar a explicar por qué ciertos músculos son más fuertes que otros, a pesar de tener tamaños similares. Sin embargo, MQ también puede variar entre miembros, generando potencial para lesiones si no se corrige adecuadamente.

La calidad muscular ha sido ampliamente estudiada en poblaciones adultas y de edad avanzada con condiciones fisiopatológicas, y en esos estudios, una MQ más alta está relacionada con un aumento de la fuerza muscular, la función y el rendimiento físico, y viceversa (Fragala et al., 2015; Brown et al., 2016). Como se plantea en esta revisión, comprender los atributos fenotípicos de MQ y utilizar MQ como una herramienta de evaluación para explorar la eficacia del entrenamiento físico que prioriza la mejora funcional sobre los aumentos en el tamaño muscular puede tener implicaciones para poblaciones más allá de los adultos comprometidos, incluidos adultos jóvenes saludables que rutinariamente realizan tareas físicamente exigentes por motivos competitivos u ocupacionales. En consecuencia, esta revisión examinará críticamente MQ y la base de evidencia que respalda MQ como un biomarcador práctico e importante para la capacidad funcional y el rendimiento en poblaciones jóvenes y saludables. Se destacarán intervenciones que aumenten MQ, como el entrenamiento de fuerza con contracción de estiramiento de alta intensidad (RET). Finalmente, exploraremos el potencial de aprovechar MQ como una herramienta de evaluación práctica para evaluar la mejora de la función y el rendimiento en poblaciones jóvenes en entornos de investigación no tradicionales.

DISTINGUIR ENTRE CALIDAD Y TAMAÑO MUSCULARES

Una de las características más importantes del músculo es que está regulado dinámicamente por cambios en las demandas físicas, así como por desafíos ambientales, y es notablemente plástico en respuesta a diversas formas de estímulos (Caldow et al., 2015). Una de las características definitorias del ejercicio es su capacidad para iniciar una compleja variedad de eventos de señalización molecular y celular altamente coordinados, así como reguladores transcripcionales, que a su vez tienen efectos positivos profundos en el tejido muscular (Bamman et al., 2014). Tras la exposición a las demandas de actividad física, el músculo responde de manera coordinada iniciando diversos eventos de señalización que impulsan cambios en la expresión génica de procesos intracelulares, como el metabolismo, alteraciones en la señalización hormonal, mecanismos de defensa contra el estrés oxidativo, daño y reparación del ADN, recambio proteico y remodelación muscular (Phillips et al., 2013; Camera et al., 2016). Por lo tanto, los estímulos habituales mediante actividad o ejercicio apropiados provocan cambios en la expresión génica, lo que finalmente resulta en una adaptación fisiológica y funcional integrada en el músculo esquelético y el tejido blando circundante. Por lo tanto, al examinar únicamente los cambios en el tamaño muscular con el ejercicio, se pierde la verdadera exquisitez de la adaptación funcional del músculo esquelético.

Si bien la relación entre el aumento del tamaño muscular y el aumento de la producción de fuerza está bien establecida, la generación de fuerza es el resultado de varios factores aparte exclusivamente de la masa (Ivey et al., 2000; Goodpaster et al., 2006; Fukumoto et al., 2012). La relación entre tamaño y fuerza no es lineal, ya que la fuerza puede mejorarse independientemente de aumentos significativos en el crecimiento muscular (Parente et al., 2008; Dankel et al., 2017; Mattocks et al., 2017), y del mismo modo, los aumentos en tamaño pueden ocurrir sin aumentos concomitantes en la producción de fuerza (Ahtiainen et al., 2016; Jakobsgaard et al., 2018). Por lo tanto, más allá del tamaño muscular, otros factores como la composición del tejido (por ejemplo, componentes contráctiles y no contráctiles), la arquitectura, el metabolismo y la activación neural contribuyen a las capacidades generales de producción de fuerza (McGregor et al., 2014). Por ejemplo, el CSA y el volumen del cuerpo inferior están asociados con una mayor adiposidad (Varanoske et al., 2017), lo que indica que un mayor contenido de grasa intramuscular puede explicar un mayor volumen muscular. Sin embargo, en este caso, es probable que un mayor tamaño muscular no se traduzca en una mayor producción de fuerza.

En este sentido, las características arquitectónicas musculares que afectan la producción de fuerza pueden cambiar después del entrenamiento de fuerza (RET), lo que conduce a una mejora en la fuerza muscular, la potencia y, posteriormente, la MQ general. Por ejemplo, se han observado aumentos en la longitud del fascículo y el ángulo de penación después del RET (Kawakami et al., 1995; Aagaard et al., 2001; Blazevich et al., 2007; Seynnes et al., 2007; Baroni et al., 2013; Ema et al., 2013; Franchi et al., 2014, 2016; McMahon et al., 2014), con aumentos inducidos por el RET en el ángulo de penación que se relacionan con un aumento en la producción de fuerza atribuible al grado de hipertrofia muscular experimentado (Azizi y Brainerd, 2007; Ema et al., 2013). Curiosamente, los aumentos en la longitud del fascículo no siempre van acompañados de una hipertrofia muscular significativa (Fukutani y Kurihara, 2015), lo que demuestra que la producción de fuerza muscular es mayor que solo un factor de su tamaño. Por lo tanto, las medidas de tamaño solamente, como el CSA muscular, estiman de manera insuficiente la producción de fuerza. Es por esto que, en los últimos años, la sarcopenia ha evolucionado de ser definida exclusivamente como la pérdida relacionada con la edad de la masa muscular a definiciones más contemporáneas que consideran la pérdida de fuerza o rendimiento físico (Cruz-Jentoft et al., 2019). Sin embargo, esta misma línea de pensamiento aún no se ha aplicado a poblaciones más jóvenes, incluidos entornos de investigación, clínicos y de evaluación ocupacional estándar, ya que las medidas de composición corporal, masa muscular y/o fuerza estática continúan siendo prevalentes en estos entornos.

Depender exclusivamente de medidas de fuerza (por ejemplo, agarre de mano), tamaño (por ejemplo, CSA) o rendimiento solo limita nuestra capacidad para obtener conclusiones significativas sobre la efectividad de una intervención de entrenamiento porque no cuentan una historia completa. Por ejemplo, los estándares militares de grasa corporal, que enfatizan medidas de circunferencia abdominal y/o análisis de impedancia bioeléctrica de la composición corporal, no solo tienen sus propias fallas en cuanto a precisión y confiabilidad, sino que también están desactualizados porque los reclutas de hoy tienden a tener más grasa corporal y más masa magra en comparación con generaciones anteriores, lo que ayuda en su capacidad para realizar tareas de levantamiento y transporte (Foulis et al., 2020). Además, hay una mayor prevalencia de soldados que son metabólicamente obesos pero tienen un peso normal, con baja masa muscular y, por lo tanto, una función general deficiente (Foulis et al., 2020). La fuerza de agarre absoluta de la mano se usa a menudo en entornos clínicos e investigaciones como medida de fuerza y función muscular, pero la investigación ha demostrado que esta no es el mejor indicador de función y que la MQ del antebrazo es un predictor más fuerte del rendimiento físico (Abe et al., 2016). Dado que la mayoría de las tareas físicamente exigentes realizadas por individuos más jóvenes (por ejemplo, transporte de carga durante operaciones militares) requieren una combinación de fuerza, potencia y tamaño muscular para maximizar el potencial de estos individuos para realizar sus deberes (Szivak, 2020), MQ debería ser vista como una métrica críticamente importante para evaluar las capacidades de estos individuos para mantener un rendimiento efectivo y reducir la probabilidad de lesiones antes del despliegue.

EVALUACIÓN DE MQ

Las medidas de tamaño y función muscular a menudo se integran en una sola medida de MQ, denominada fuerza relativa (Correa-de-Araujo et al., 2017), que es más informativa para estudios de laboratorio o de campo cuando los hallazgos demuestran mejoras o disminuciones en el rendimiento en respuesta a un determinado estresor, o cambios en la masa muscular sin cambios asociados en la función. La fuerza relativa se puede calcular midiendo la fuerza o potencia de un músculo/grupo muscular dividido por la masa muscular. Sin embargo, existen varias metodologías para medir el tamaño y la fuerza muscular, lo que resulta en un consenso limitado sobre la forma más apropiada de evaluar MQ. Por ejemplo, el movimiento físico es frecuentemente el resultado de varios músculos trabajando en sincronía para producir un efecto deseado, y por lo tanto, se vuelve difícil aislar la fuerza de un músculo individual. Además, las diferencias en el tipo de evaluación del ejercicio administrado (por ejemplo, isométrico, isocinético, isotónico, dinámico, de una sola articulación y de varias articulaciones, etc.) resultarán en diferentes valores de fuerza, disminuyendo la capacidad predictiva de las medidas de fuerza relativa. En este sentido, Wheeler et al. (2014) utilizaron un enfoque estadístico especializado y lo aplicaron a estudios previamente realizados en ratas jóvenes y viejas que fueron sometidas a un protocolo previo de RET en animales (Cutlip et al., 2006; Murlasits et al., 2006; Baker et al., 2010) y demostraron que las fuerzas dinámicas eran más robustas y específicas para representar la ocurrencia de la adaptación del músculo esquelético en comparación con los valores isométricos. El examen de la composición muscular puede proporcionar información adicional sobre MQ que puede evitar algunas de las limitaciones asociadas con las medidas de fuerza muscular. La técnica de biopsia con aguja de Bergstrom (Bergstrom, 1975) proporciona información útil sobre la distribución del tipo de fibra, la capilarización muscular, el contenido de grasa intramuscular y el metabolismo muscular, lo que ayuda a predecir la función muscular; sin embargo, las biopsias musculares invasivas pueden no ser apropiadas para la evaluación de MQ de rutina. Los avances en las técnicas de biopsia con aguja fina permiten un análisis inmunohistológico y morfológico menos invasivo del tejido muscular (Townsend et al., 2016), pero este método aún requiere la recolección repetida de muestras musculares, lo que puede no ser práctico para la mayoría de las poblaciones. En contraste, las técnicas de imagen muscular, como la tomografía computarizada (TC), la tomografía computarizada cuantitativa periférica (pQCT), la resonancia magnética (RM) y la ecografía (US), sirven como enfoques no invasivos para evaluar el tamaño muscular y la composición del tejido, permitiendo medidas sustitutas de MQ que se pueden derivar independientemente de las medidas de fuerza muscular. Estudios previos han reportado medidas de resultado basadas en el músculo esquelético utilizando absorciometría de rayos X de doble energía (DXA) en diversas poblaciones saludables después de RET a pesar de la noción de que DXA no puede distinguir entre masa muscular y MQ (Heymsfield et al., 2015; Phillips et al., 2017). Las mediciones antropométricas que se utilizan comúnmente para representar la salud muscular esquelética, como los pliegues cutáneos y las circunferencias, no solo tienen sus propias limitaciones inherentes como la baja precisión/reproducibilidad, sino que no proporcionan información sobre los componentes tisulares contráctiles y no contráctiles subyacentes que influyen en los resultados funcionales y explican las desconexiones entre el tamaño y la producción de fuerza (Heymsfield et al., 2015). Por lo tanto, la imagen muscular puede ser preferida para la evaluación de MQ cuando no se pueden obtener medidas de fuerza muscular o cuando también se desean estimaciones de la composición muscular, ya que las medidas de fuerza relativa no proporcionan información sobre la composición muscular. Sin embargo, la fiabilidad de las medidas de MQ depende del método de examen. Por ejemplo, la fiabilidad de la intensidad del eco medida mediante ecografía será diferente de la densidad radiológica medida por RM, lo que será diferente de la fuerza relativa. Sin embargo, todos los métodos de evaluación de MQ mencionados aquí se han informado como fiables en diferentes poblaciones y son ampliamente citados en la literatura.

La tomografía computarizada (TC) produce imágenes de alta resolución, seccionales del cuerpo en “rebanadas”, que pueden combinarse para estimar volúmenes y la masa musculares total del cuerpo (Heymsfield et al., 2015; Correa-de-Araujo et al., 2020). Sin embargo, la TC no puede distinguir el tejido fibrótico del tejido muscular normal, lo que limita la capacidad de la TC para proporcionar medidas de MQ que excluyan los impactos de la infiltración de grasa. La TC también es incapaz de aislar grupos musculares individuales o distinguir la ubicación de la grasa intramuscular (Goodpaster, 2002; Machann et al., 2003). Los avances en la tecnología de TC han dado lugar al desarrollo de máquinas pQCT, que permiten escaneos de TC tridimensionales del esqueleto periférico. Las ventajas del pQCT sobre la TC incluyen su menor costo, mayor portabilidad y tamaño más pequeño, menor tiempo de escaneo y menor emisión de radiación (Erlandson et al., 2016, 2017). Sin embargo, el pQCT comparte algunas de las mismas limitaciones en el sentido de que no puede aislar grupos musculares individuales y no puede determinar la ubicación de la grasa intramuscular.

La resonancia magnética (RM) a menudo se considera el método estándar de oro para medir el tamaño muscular y el área de sección transversal (CSA) (Ahtiainen et al., 2010) y proporciona imágenes de alta resolución de los tejidos corporales, lo que facilita la visualización (Pillen y van Alfen, 2011). La RM también es más sensible que la TC para detectar la infiltración de grasa muscular y visualizar características anatómicas (Gloor et al., 2011). Además, la RM evalúa la estructura detallada y la composición de los músculos individuales y diferencia entre edema, infiltración grasa y fibrosis (Erlandson et al., 2016). Aunque actualmente no existe un dispositivo de imagen estándar de oro para evaluar MQ, el uso de la ecografía (US) se ha vuelto cada vez más prevalente en la investigación reciente debido al bajo costo, seguridad, portabilidad y confiabilidad como dispositivo de imagen. La US ha surgido recientemente como una de las formas más populares de evaluar la morfología muscular; al igual que la RM, la US no emite radiación, lo que la hace atractiva para su uso repetido. Las medidas de CSA muscular derivadas de la US han demostrado una alta confiabilidad y precisión en comparación con otras técnicas de imagen (Ahtiainen et al., 2010; Noorkoiv et al., 2010; Scott et al., 2012). Las medidas de MQ se basan en la intensidad del eco (EI), o brillo, del tejido en la imagen de US. Por lo tanto, el músculo con una mayor proporción de tejido no contráctil aparece más brillante en color, acompañado de un valor de EI más alto y, en última instancia, una MQ más baja. Varios estudios informan que EI está relacionada con la fuerza muscular, la potencia y la función en todo el espectro de la población, lo que demuestra que EI puede ser una medida de proxy de MQ (Jajtner et al., 2013; Watanabe et al., 2013; Fragala et al., 2014b; Mangine et al., 2015a; Stock y Thompson, 2020; Wong et al., 2020).

EJERCICIO Y MQ

En general, el entrenamiento con ejercicio provoca adaptaciones positivas en MQ. Sin embargo, en comparación con otros regímenes de entrenamiento físico como el entrenamiento aeróbico o el ejercicio de fuerza de intensidad moderada basado en la hipertrofia, el RET de alta intensidad parece ser la intervención principal para mejorar la producción de fuerza, el desarrollo de potencia y, posteriormente, aumentar la MQ, así como la función muscular general, especialmente cuando consiste en contracciones de estiramiento-acortamiento (SSCs) (Fry, 2004; Rader y Baker, 2017; Rader et al., 2018a; Szivak, 2020; Duchateau et al., 2021). Las SSCs consisten en contracciones isométricas, excéntricas y concéntricas secuenciales, como la sentadilla, durante las cuales el músculo se activa antes (isométrico – esto representa la fase de estabilización al sostener la barra antes de la descarga) así como durante el estiramiento/alargamiento inicial (excéntrico – la parte descendente de la sentadilla) y el acortamiento subsiguiente (concéntrico – la parte ascendente de la sentadilla) (Cutlip et al., 2006; Rader y Baker, 2017; Rader et al., 2017b). Las SSCs proporcionan una ventaja significativa sobre las contracciones aisladas solo isométricas, concéntricas o excéntricas porque son más fisiológicamente relevantes como la secuencia de contracción típica utilizada por los mamíferos que ocurren durante las actividades de la vida diaria, así como la mayoría de los movimientos de ejercicio (por ejemplo, caminar, correr, entrenamiento de resistencia y pliométricos) (Vaczi et al., 2014; Rader y Baker, 2017, 2020; Rader et al., 2018a). Dado que la mayoría de los paradigmas tradicionales de RET con pesas libres incorporan SSCs como parte de la rutina típica (es decir, la mayoría de los programas de entrenamiento no aíslan un solo tipo de contracción), nos referiremos al RET que utiliza SSCs como “RET” para el resto del documento.

Las adaptaciones fisiológicas comunes promovidas específicamente por un estímulo de RET de alta intensidad 70% del máximo de una repetición, 1RM) incluyen un aumento de la capilarización muscular, una reducción del contenido lipídico muscular, un reclutamiento aumentado de unidades motoras y un aumento selectivo en el número de fibras musculares de tipo II que se activan durante el entrenamiento, que pueden generar la mayor producción de fuerza y tienen la mayor capacidad de crecimiento (Frontera et al., 1988; Hepple et al., 1997; Hagerman et al., 2000; Vaczi et al., 2014; Rader y Baker, 2017; Szivak, 2020). Si bien se ha informado que los aumentos en la masa muscular ocurren en un rango más amplio de intensidades (Colegio Estadounidense de Medicina Deportiva, 2009; Shoepe et al., 2020), los aumentos preferenciales en el área de sección transversal de las fibras musculares de tipo II se han mostrado específicamente a través de protocolos de entrenamiento de alta intensidad (Fry, 2004; Vann et al., 2020).

CONCLUSIÓN

Si bien la mayoría de las técnicas de medición prácticas no capturarán todas las adaptaciones complejas del músculo a un estímulo de entrenamiento físico, las mediciones que tienen en cuenta la calidad muscular (MQ) reflejan en última instancia la suma funcional de cambios fisiológicos complejos en respuesta a las adaptaciones al entrenamiento. Históricamente, la MQ ha sido evaluada en poblaciones de adultos mayores y/o clínicas. Sin embargo, el cambio de paradigma observado en el campo del envejecimiento, que incluye un enfoque en la MQ en lugar de una mera pérdida de masa muscular, no se ha replicado en la misma medida en poblaciones jóvenes.

Los resultados colectivos de la literatura en animales y humanos que han utilizado modelos de ejercicio fisiológicamente relevantes indican que el entrenamiento de fuerza de alta intensidad, en comparación con otros regímenes de entrenamiento físico, tiene los efectos positivos más sólidos en la mejora de la MQ. Los individuos más jóvenes que participan en tareas físicas intensas no necesitan simplemente adquirir grandes cantidades de masa muscular, sino que se beneficiarían de una capacidad funcional aumentada para completar con éxito sus objetivos.

Acceso libre al artículo original en: https://www.fisiologiadelejercicio.com/wp-content/uploads/2024/03/fphys-12-706699.pdf

Referencia completa:

Naimo MA, Varanoske AN, Hughes JM, Pasiakos SM. Skeletal Muscle Quality: A Biomarker for Assessing Physical Performance Capabilities in Young Populations. Front Physiol. 2021 Aug 5;12:706699. doi: 10.3389/fphys.2021.706699. PMID: 34421645; PMCID: PMC8376973.