El envejecimiento se asocia con numerosos cambios estructurales en el sistema respiratorio, como la pérdida de la elasticidad pulmonar y el endurecimiento de la pared torácica (Johnson y Dempsey 1991). Estos cambios estructurales afectan la función pulmonar con un estrechamiento dinámico de las vías respiratorias, una reducción en la reserva ventilatoria, un aumento en la resistencia pulmonar y un aumento en el trabajo de los músculos respiratorios durante la ventilación, especialmente cuando la demanda ventilatoria es alta, como durante el ejercicio físico (Janssens et al. 1999; Johnson et al. 1994; Johnson y Dempsey 1991; Molgat-Seon et al. 2018; Smith et al. 2018). Sin embargo, generalmente se acepta que el sistema respiratorio saludable está “sobredimensionado” para cumplir con las considerables demandas de ventilación alveolar y transporte de gases impuestas por el ejercicio en individuos jóvenes y posiblemente en personas mayores (Dempsey 1986; Dempsey et al. 1990).
A pesar de que la capacidad pulmonar disminuye con el envejecimiento, parece ser adecuada para satisfacer los requerimientos metabólicos disminuidos de las personas mayores. Estas personas suelen llevar un estilo de vida más desacondicionado y sedentario que sus homólogos más jóvenes, caracterizado por factores como una disminución relacionada con la edad en la función muscular y en el consumo máximo de oxígeno (VO2max) (Hawkins y Wiswell 2003; Taylor y Johnson 2010). Sin embargo, puede haber excepciones en las que el sistema respiratorio limite el transporte de O2 a los músculos locomotores en ejercicio, lo que podría limitar el rendimiento en el ejercicio de las personas mayores.
La práctica a largo plazo del entrenamiento de ejercicio de resistencia aeróbica a lo largo de la vida contrarresta los efectos negativos de la inactividad física en los determinantes fisiológicos del rendimiento en el ejercicio. Por ejemplo, los individuos mayores entrenados en resistencia aeróbica, a menudo denominados atletas veteranos, presentan una capilarización muscular esquelética similar a la de atletas jóvenes entrenados (Coggan et al. 1990), lo que podría prevenir la disminución en la diferencia arteriovenosa de oxígeno durante el ejercicio observada en personas mayores sedentarias (Ogawa et al. 1992). Como tal, los individuos mayores entrenados en resistencia aeróbica representan un modelo de envejecimiento fisiológico y saludable exitoso (Hawkins y Wiswell 2003; Tanaka y Seals 2003). A pesar del efecto positivo del ejercicio crónico en los sistemas cardiovascular y muscular, no está claro si el entrenamiento regular puede frenar la disminución de la función pulmonar en personas mayores (Degens et al. 2013; McClaran et al. 1995; O’Donovan y Hamer 2018; Pelkonen et al. 2003).
Puede volverse desafiante para el pulmón en envejecimiento proporcionar la ventilación adecuada (110–120 L/min) requerida para acomodar la demanda de oxígeno de los músculos locomotores (> 40–45 ml/kg/min) durante el ejercicio intenso en atletas veteranos. Específicamente, se observó algún grado de limitación del flujo espiratorio (EFL) en adultos jóvenes entrenados durante el ejercicio máximo y en personas mayores saludables durante el ejercicio moderado y máximo. La EFL se caracteriza por la incapacidad del sistema respiratorio para aumentar el flujo espiratorio a pesar del aumento en la presión transpulmonar. La EFL se asocia con hiperinflación dinámica (es decir, aumento en el volumen pulmonar al final de la espiración por encima de los valores en reposo), menor volumen de reserva inspiratoria y mayor trabajo y esfuerzo de los músculos respiratorios.
En individuos mayores entrenados, el costo de oxígeno de la respiración representa aproximadamente el 15–23% del VO2max en el ejercicio máximo, en comparación con el 5–7% para la misma ventilación minuto en adultos jóvenes. Juntas, las restricciones respiratorias asociadas con la EFL pueden provocar o exacerbar la fatiga muscular respiratoria inducida por el ejercicio, lo que puede llevar a una redistribución del flujo sanguíneo de los músculos locomotores a los respiratorios y puede agravar la hipoxemia arterial inducida por el ejercicio, limitando en última instancia el rendimiento en el ejercicio prolongado de alta intensidad (es decir, ≥ 85% del VO2max).
En contraste, se encontró que el helio alivia la EFL, disminuye el trabajo de la respiración y/o aumenta la ventilación en adultos jóvenes entrenados y no entrenados, así como en personas mayores no entrenadas. Sin embargo, las consecuencias de la reducción de la EFL con helio en el rendimiento/tolerancia al ejercicio durante el ejercicio máximo prolongado son actualmente desconocidas en la población mayor y, en los atletas mayores entrenados. Por lo tanto, nuestro objetivo fue evaluar los efectos del helio en las limitaciones ventilatorias mecánicas, el desarrollo de la fuerza y la fatiga de los músculos respiratorios, y el rendimiento durante una prueba contrarreloj en bicicleta de 5 km en individuos mayores entrenados. Hipotetizamos que, en comparación con el aire ambiente, la respiración de helio durante el ejercicio intenso puede (i) aliviar la limitación del flujo espiratorio, (ii) disminuir el desarrollo de la fuerza de los músculos respiratorios, reduciendo así la fatiga muscular respiratoria inducida por el ejercicio, y (iii) mejorar el rendimiento en el ejercicio.
Métodos: Catorce hombres mayores entrenados en resistencia aeróbica (67.9 ± 5.9 años, VO2max: 50.8 ± 5.8 ml/kg/min; 151% predicho) completaron dos pruebas de contrarreloj en bicicleta de 5 km mientras respiraban aire ambiente (es decir, 21% O2-79% N2) o helio (es decir, 21% O2-79% He). Se determinaron curvas de flujo-volumen máximo (MFVC) antes del ejercicio para caracterizar la limitación del flujo espiratorio (EFL, % del volumen tidal que intersecta la MFVC). El desarrollo de la fuerza de los músculos respiratorios se determinó indirectamente como el producto de la integral de tiempo de la presión inspiratoria y espiratoria en la boca (∫Pmouth) y la frecuencia respiratoria. Se realizaron maniobras de presión inspiratoria y espiratoria máxima antes y después del ejercicio para estimar la fatiga de los músculos respiratorios.
Resultados: El tiempo de rendimiento durante el ejercicio mejoró (527.6 ± 38 vs. 531.3 ± 36.9 s; P = 0.017), y el desarrollo de la fuerza de los músculos respiratorios disminuyó durante la inspiración (- 22.8 ± 11.6%, P < 0.001) y la espiración (- 10.8 ± 11.4%, P = 0.003) con helio en comparación con el aire ambiente. La EFL tendió a ser menor con helio (22 ± 23 vs. 30 ± 23% del volumen tidal; P = 0.054). La ventilación minuto normalizada a la producción de CO2 (VCO2) aumentó con helio (28.6 ± 2.7 vs. 25.1 ± 1.8; P < 0.001). Se observó una reducción en la PIM y PEM después del ejercicio en comparación con antes del ejercicio, pero no fue diferente entre las condiciones.
Conclusiones: La respiración de helio tiene un efecto limitado en el rendimiento durante una prueba contrarreloj en bicicleta de 5 km en atletas mayores a pesar de una reducción en el desarrollo de la fuerza de los músculos respiratorios.
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Referencia completa
Haddad T, Mons V, Meste O, Dempsey JA, Abbiss CR, Brisswalter J, Blain GM. Breathing a low-density gas reduces respiratory muscle force development and marginally improves exercise performance in master athletes. Eur J Appl Physiol. 2023 Nov 17. doi: 10.1007/s00421-023-05346-6.
