Barreto RV, Lima LC, Borszcz FK, de Lucas RD, Denadai BS. Acute physiological responses to eccentric cycling: a systematic review and meta-analysis. J Sports Med Phys Fitness. 2023 Jul 6. doi: 10.23736/S0022-4707.23.14971-1.
El ejercicio excéntrico en cicloergómetro, conocido como ciclismo excéntrico (ECCCYC), ha estado atrayendo mucho interés debido a sus propiedades mecánicas y fisiológicas distintivas. Durante las sesiones de ECCCYC, uno debe resistir (es decir, intentar frenar) los pedales en movimiento hacia atrás del ergómetro de ciclo realizando contracciones excéntricas (es decir, alargamiento) de los músculos locomotores. Debido a la naturaleza excéntrica de esta modalidad de ejercicio, el requisito de energía para la producción de trabajo mecánico (o “absorción”) se reduce en comparación con los ejercicios concéntricos tradicionales. En consecuencia, se han informado respuestas cardiovasculares, respiratorias y perceptuales reducidas durante ECCCYC en comparación con el ciclismo concéntrico (CONCYC). Estas características hacen que ECCCYC sea una modalidad atractiva para el tratamiento del ejercicio en individuos con tolerancia limitada al ejercicio, como adultos mayores y pacientes con enfermedades cardiopulmonares.
Debido a las limitaciones cardiopulmonares, es posible que los pacientes no puedan mantener cargas de trabajo de ejercicios tradicionales que proporcionen un estímulo suficiente para promover adaptaciones significativas. Por lo tanto, la justificación para prescribir ECCCYC en estas poblaciones es que, a través de ECCCYC, los pacientes podrían acumular mayores cantidades de trabajo muscular en las sesiones de rehabilitación sin cargas adicionales cardiopulmonares y/o psicofisiológicas en comparación con los programas de rehabilitación de ejercicio tradicionales (que comúnmente incluyen sesiones de CONCYC). Sin embargo, la prescripción de ECCCYC sigue siendo una tarea desafiante, ya que pocos estudios han arrojado luz sobre la tolerancia al ejercicio excéntrico máximo y ningún estudio ha investigado los puntos de referencia fisiológicos submáximos o los dominios de intensidad que deberían guiar a los profesionales de la salud con respecto al grado esperado de perturbación homeostática (medida como respuestas cardiorrespiratorias, metabólicas y/o perceptuales) inducidas por el ejercicio a una carga de trabajo excéntrica preestablecida.
Hasta la fecha, los protocolos de entrenamiento de ECCCYC se diseñan principalmente en función de las cargas de trabajo de CONCYC, el consumo de oxígeno (V̇O2), la frecuencia cardíaca (HR) o la percepción del esfuerzo percibido (RPE). La información sobre las respuestas fisiológicas agudas a las sesiones de ECCCYC proviene de estudios transversales que involucran protocolos similares de ECCCYC y CONCYC realizados incrementalmente o a una producción de potencia (PO) o consumo de oxígeno (V̇O2) fijos.
La evidencia de sesiones excéntricas y concéntricas realizadas con la misma carga de trabajo externa (es decir, PO) indica una menor demanda energética y cardiopulmonar durante ECCCYC. Por ejemplo, se sugirió que la diferencia esperada de V̇O2 entre ECCCYC y CONCYC es aproximadamente 4 veces menor. Sin embargo, ningún estudio ha revisado sistemáticamente la literatura ni realizado un metaanálisis para proporcionar tales valores de referencia. Además, evidencia reciente sugiere que cuando ambas modalidades de ciclismo se realizan con el mismo V̇O2, ECCCYC induce una mayor sobrecarga cardíaca. La mayor carga de trabajo realizada excéntricamente para igualar el V̇O2 producido durante CONCYC se sugiere que induce una mayor activación autónoma y estrés térmico, lo que se asoció con una mayor sobrecarga cardíaca. Por lo tanto, un mejor conocimiento de las respuestas fisiológicas agudas a ECCCYC en comparación con CONCYC puede ayudar en el diseño de intervenciones de ejercicio seguras y efectivas.
Por lo tanto, la presente revisión tuvo como objetivo verificar las diferencias en las respuestas fisiológicas y perceptuales a ECCCYC y CONCYC mediante una búsqueda sistematizada en la literatura, seguida de un metaanálisis.
Metaanálisis de las diferencias entre CONCYC y ECCCYC realizados a la misma potencia (PO).
Consumo de oxígeno (VO2)
Doce estudios midieron el consumo de oxígeno (V̇O2) durante las sesiones de CONCYC y ECCCYC (N = 124). El tamaño medio del efecto indicó que el V̇O2 fue mayor en un 54.08% durante las sesiones de CONCYC en comparación con las sesiones de ECCCYC realizadas a la misma potencia (PO).
La metarregresión reveló que la diferencia entre el V̇O2 durante las sesiones de CONCYC y ECCCYC fue mayor en intensidades más altas, principalmente para individuos con mayor V̇O2max, pero no fue influenciada por la duración de las sesiones.
Ventilación pulmonar
Cuatro estudios seleccionados evaluaron la ventilación pulmonar (V̇E) durante las sesiones de ECCCYC y CONCYC realizadas a la misma potencia (PO) (N = 40). La media del efecto metaanalizado mostró que la V̇E fue un 43.27% mayor durante las sesiones de CONCYC en comparación con las sesiones de ECCCYC.
Frecuencia cardiaca
Un total de 14 estudios evaluaron la frecuencia cardíaca (HR) (N = 161). La estimación del tamaño medio del efecto indicó que la HR fue un 28.16% mayor durante las sesiones de CONCYC que durante las sesiones de ECCCYC realizadas a la misma potencia (PO).
El metarregresión reveló que la diferencia entre la HR durante CONCYC y ECCCYC fue mayor en los participantes con un V̇O2max más alto y en sesiones de mayor duración. Además, la diferencia en la HR entre CONCYC y ECCCYC disminuyó a medida que aumentaba la intensidad de las sesiones.
Concentración de lactato en sangre
Tres estudios seleccionados evaluaron el lactato sanguíneo (BLa) en ambas modalidades de ciclismo (N = 27). La media del efecto metaanalizado indicó que el BLa fue un 77.03% mayor durante las sesiones de CONCYC que durante las sesiones de ECCCYC realizadas a la misma potencia (PO).
Percepción subjetiva del esfuerzo (RPE)
Siete estudios seleccionados evaluaron la percepción del esfuerzo (RPE) (N = 74). La media del efecto metaanalizado indicó que la RPE fue un 32.24% mayor durante las sesiones de CONCYC en comparación con las sesiones de ECCCYC realizadas a la misma potencia (PO). Los efectos a nivel de grupo de la población de sujetos indicaron efectos similares entre los estudios con individuos sanos y aquellos con pacientes con enfermedades cardiopulmonares.
Metaanálisis de las diferencias entre CONCYC y ECCCYC realizados al mismo VO2
Potencia (PO)
Un total de siete estudios seleccionados informaron sobre la producción de potencia (PO) sostenida durante las sesiones de CONCYC y ECCCYC realizadas al mismo gasto energético (es decir, V̇O2) (N = 70). El tamaño medio del efecto metaanalizado mostró que la PO generada durante las sesiones de ECCCYC fue un 170.33% mayor que la generada durante las sesiones de CONCYC cuando ambas modalidades se realizaron al mismo V̇O2 absoluto.
Frecuencia cardiaca (HR)
Siete estudios seleccionados evaluaron la respuesta de la frecuencia cardíaca (HR) a ECCCYC y CONCYC realizados al mismo consumo de oxígeno (V̇O2) (N = 79). El tamaño medio del efecto estimado mostró que la HR durante las sesiones de ECCCYC fue un 8.74% mayor que la HR durante las sesiones de CONCYC realizadas al mismo V̇O2.
Volumen sistólico
Tres estudios incluidos en esta revisión evaluaron el volumen sistólico (SV) durante ECCCYC y CONCYC realizados al mismo consumo de oxígeno (V̇O2) (N = 33). El tamaño medio del efecto estimado indicó que el SV fue un 7.26% menor durante las sesiones de ECCCYC en comparación con las sesiones de CONCYC en esta condición.
Gasto cardiaco
Solo 3 estudios seleccionados evaluaron el gasto cardíaco (Q) (N = 33). El tamaño medio del efecto estimado indicó que el Q durante las sesiones de ECCCYC fue un 2.23% mayor que las sesiones de CONCYC realizadas al mismo consumo de oxígeno (V̇O2).
Presión arterial media
Cuatro estudios seleccionados evaluaron la presión arterial media (MAP) (N = 44). El tamaño medio del efecto metaanalizado indicó que la MAP fue un 11.44% mayor durante las sesiones de ECCCYC en comparación con las sesiones de CONCYC realizadas al mismo consumo de oxígeno (V̇O2).
Niveles de catecolaminas en sangre
Tres estudios seleccionados evaluaron la concentración de norepinefrina en sangre (N = 32). El tamaño medio del efecto metaanalizado indicó que la norepinefrina fue un 10.18% mayor durante las sesiones de ECCCYC en comparación con las sesiones de CONCYC realizadas al mismo consumo de oxígeno (V̇O2)
DISCUSIÓN
El objetivo principal de esta revisión sistemática y metaanálisis fue proporcionar estimaciones precisas de las diferencias en las respuestas fisiológicas agudas a las sesiones de ECCCYC y CONCYC. Los resultados del presente estudio mostraron que las respuestas cardiorrespiratorias, metabólicas y perceptuales fueron más bajas durante ECCCYC en comparación con las sesiones de CONCYC realizadas al mismo PO (potencia). Sin embargo, cuando ambos modos de ciclismo se realizaron al mismo consumo de oxígeno (V̇O2), la PO durante las sesiones de ECCCYC fue considerablemente mayor que durante las sesiones de CONCYC, mientras que ECCCYC indujo mayores respuestas cardiovasculares que CONCYC.
Una característica inherente del ejercicio excéntrico es el bajo costo metabólico de producción de trabajo mecánico. Los resultados de esta revisión respaldan esta noción, indicando que los valores de V̇O2 y BLa fueron, respectivamente, un 54%y un 77% más altos durante CONCYC en comparación con ECCCYC. Es seguro inferir que las sesiones de ECCCYC generan menos estrés metabólico que las sesiones de CONCYC realizadas a la misma PO.
Un argumento frecuentemente utilizado para justificar la prescripción de ECCCYC para personas frágiles y aquellas con enfermedades crónicas es la menor carga cardiorrespiratoria desencadenada por ECCCYC en comparación con las sesiones de CONCYC realizadas al mismo trabajo. El menor costo metabólico del trabajo muscular excéntrico desencadena respuestas cardiorrespiratorias reducidas durante ECCCYC en comparación con CONCYC realizada al mismo PO.
La contribución de los elementos estructurales no contráctiles de la fibra muscular durante la producción de fuerza excéntrica puede explicar, en parte, la menor dependencia del aumento del suministro de oxígeno para mantener incrementos en la carga de trabajo muscular excéntrico, ya que estas estructuras contribuyen pasivamente a la producción de PO sin necesidad de hidrólisis de ATP y, en consecuencia, sin aumentar V̇O2. Los resultados de los tests incrementales respaldan esta idea, demostrando una menor proporción de aumentos en V̇O2 por incremento en la carga durante ECCCYC en comparación con CONCYC.
De acuerdo con lo mencionado anteriormente, la menor diferencia entre la frecuencia cardíaca (HR) en ECCCYC y CONCYC observada en sesiones realizadas a mayores intensidades puede estar relacionada con una mayor proporción de aumentos en HR por incremento en V̇O2 durante las sesiones incrementales de ECCCYC en comparación con CONCYC. Además, evidencia reciente indica que la frecuencia cardíaca máxima (HRmax) alcanzada durante las pruebas incrementales de CONCYC y ECCCYC es similar, a pesar de alcanzar diferentes V̇O2max. Como se mencionó anteriormente, para el mismo PO, CONCYC indujo mayores respuestas de HR que ECCCYC y, por lo tanto, se realizó a un % más alto de HRmax. Por lo tanto, considerando que los principales ajustes cardiovasculares que ocurren a intensidades cercanas al máximo se relacionan con un efecto inotrópico, es plausible inferir que los aumentos en HR con incrementos en la intensidad del ejercicio serían menores para CONCYC en comparación con ECCCYC, debido a la diferente reserva de HR disponible durante cada condición de ciclismo.
La duración de la sesión de ejercicio también parece influir en la diferencia en HR observada entre los modos de ciclismo realizados al mismo PO. Considerando los resultados de la meta-regresión, fue posible identificar que la diferencia entre HR durante ECCCYC y CONCYC se vuelve mayor a medida que avanza la duración de las sesiones. Cuando se compara con ECCCYC realizada al mismo trabajo, la mayor demanda cardiovascular de CONCYC está asociada con su mayor demanda metabólica. Además, la existencia de diferentes dominios de intensidad dentro del continuo de intensidad del ejercicio concéntrico, que pueden distinguirse esencialmente por la presencia o ausencia de un estado constante de acumulación de metabolitos, se ha informado ampliamente, mientras que ningún estudio ha abordado la existencia de tales dominios de intensidad durante ECCCYC. Por lo tanto, es posible que exista una diferencia entre CONCYC y ECCCYC con respecto al continuo de intensidad del ejercicio, siendo que CONCYC presenta respuestas fisiológicas no constantes a un trabajo fijo que no induce tales respuestas en ECCCYC.
Las meta-regresiones mostraron que los individuos con un mayor V̇O2max exhibieron mayores diferencias en V̇O2 y HR entre ECCCYC y CONCYC cuando se realizaron al mismo trabajo. Estos resultados sugirieron que el estado físico (expresado por el V̇O2max) de los participantes podría influir en la diferencia en las respuestas cardiorrespiratorias entre ECCCYC y CONCYC. Es posible que las personas con un V̇O2max más alto también tengan más experiencia con el ejercicio físico y, en consecuencia, estén más familiarizadas con el trabajo muscular excéntrico.
La RPE durante el ejercicio físico está fuertemente asociada con las perturbaciones metabólicas y cardiorrespiratorias generadas en el cuerpo. Por lo tanto, se sugiere que ECCCYC es una modalidad de ejercicio que induce una carga psicofisiológica baja, ya que la acumulación de subproductos del metabolismo energético y las respuestas cardiorrespiratorias son menores durante los ejercicios excéntricos en comparación con los concéntricos. De hecho, una revisión reciente de la literatura indicó que la RPE durante CONCYC sería en promedio un 37% más alta que durante ECCCYC realizada al mismo PO, y aproximadamente el doble en CONCYC en comparación con ECCCYC en pacientes con EPOC. Los resultados del presente estudio mostraron que los valores de RPE observados durante las sesiones de ECCCYC fueron un 32% más bajos que los evaluados durante las sesiones de CONCYC realizadas al mismo trabajo. No obstante, los resultados del presente estudio demostraron que ECCCYC indujo una menor carga psicofisiológica en comparación con CONCYC realizado a un trabajo similar y, por lo tanto, ECCCYC es una modalidad factible para el tratamiento de personas con baja adherencia y tolerancia al esfuerzo físico.
Los metaanálisis de las diferencias entre las respuestas fisiológicas a ECCCYC y CONCYC realizadas con el mismo gasto de energía (es decir, V̇O2) mostraron que la demanda cardiovascular fue mayor durante las sesiones de ejercicio excéntrico. Específicamente, la Q, HR y MAP fueron mayores (2%, 9% y 11%, respectivamente) y el SV fue menor (7%) durante ECCCYC en comparación con CONCYC. Por lo tanto, la presente revisión proporciona evidencia consistente de una mayor tensión cardiovascular durante las sesiones de ECCCYC en comparación con las sesiones de CONCYC realizadas al mismo V̇O2 absoluto. Esto tiene implicaciones directas para la práctica clínica de los profesionales de la salud que buscan prescribir ejercicios físicos de manera segura para personas con limitaciones cardiovasculares utilizando ECCCYC. En este caso, los resultados actuales indicaron que la prescripción de ECCCYC basada en el V̇O2 de las sesiones de CONCYC debe realizarse con precaución, considerando la alta probabilidad de una sobrecarga cardiovascular adicional en tal condición.
Los resultados del presente estudio mostraron que ECCCYC se realizaría a un PO 170% mayor que el utilizado para CONCYC, para igualar el mismo V̇O2 entre las modalidades de ciclismo. Por lo tanto, las diferencias en las respuestas cardiovasculares agudas a ECCCYC y CONCYC realizadas al mismo V̇O2 se pueden atribuir a diferentes cargas mecánicas (es decir, tensión muscular) realizadas durante cada modalidad. Aunque los mecanismos principales del control cardiovascular durante el ejercicio están relacionados con la demanda metabólica del cuerpo, la mayor tensión muscular generada durante ECCCYC puede haber resultado en una mayor activación de los mecanorreceptores periféricos, aumentando la activación simpática y, en consecuencia, la Q y HR. En consecuencia, nuestros resultados mostraron que la concentración de norepinefrina fue 10% más alta durante ECCCYC que CONCYC. Por lo tanto, la evidencia actual indica la presencia de un mayor nivel de actividad del sistema nervioso autónomo durante ECCCYC en comparación con CONCYC realizado al mismo V̇O2.
Posiblemente, el mayor estrés mecánico en el tejido muscular generado durante las sesiones de ECCCYC perjudica parcialmente el flujo sanguíneo en los músculos activos al aumentar la resistencia vascular periférica (es decir, la poscarga) y disminuir el SV. La mayor resistencia vascular periférica durante las sesiones de ECCCYC también podría explicar, al menos en parte, los valores más altos de MAP durante ECCCYC en comparación con CONCYC realizado al mismo V̇O2. Además, Eiken et al. mostraron que la mayor HR observada durante las sesiones de ECCCYC estaba asociada con un mayor estrés térmico producido por el trabajo excéntrico. Por lo tanto, es plausible suponer que el mayor estrés cardiovascular producido durante ECCCYC en comparación con CONCYC realizado al mismo V̇O2 está relacionado con una mayor carga mecánica en los músculos activos y un mayor estrés térmico generado por el trabajo muscular excéntrico. Finalmente, otros posibles mecanismos que subyacen a un aumento de la resistencia vascular periférica y una disminución del SV pueden incluir una vasoconstricción renal mejorada inducida por la activación exagerada del mecanorreceptor del músculo y/o una mayor simpatoexcitación debido a la sensibilización de los mecanorreceptores musculares por productos metabólicos.
La duración de las sesiones parece influir en la diferencia en la frecuencia cardíaca (HR) entre las dos modalidades de ciclismo realizadas con la misma carga metabólica. Los estimados a nivel de grupo mostraron que la diferencia en la HR entre ECCCYC y CONCYC fue mayor para las sesiones con una duración más prolongada. En otras palabras, cuanto más tiempo dure la sesión de ejercicio, mayor será la diferencia en la HR entre ECCCYC y CONCYC realizadas al mismo nivel de carga metabólica.
Este hallazgo puede tener implicaciones importantes para la prescripción de ejercicio y el diseño de programas de entrenamiento. Si se busca una mayor diferencia en la HR entre estas modalidades de ciclismo, especialmente para personas con ciertas condiciones de salud o capacidades físicas específicas, podría ser recomendable diseñar sesiones más largas. Por otro lado, para individuos que necesiten una menor diferencia en la HR o que tengan limitaciones de tiempo, sesiones más cortas podrían ser más adecuadas.
Sin embargo, es importante tener en cuenta que otros factores también pueden influir en la respuesta de HR durante el ejercicio, como la intensidad, el nivel de aptitud física y la sensibilidad individual al esfuerzo. Por lo tanto, al prescribir ejercicio, se deben tener en cuenta múltiples consideraciones para garantizar la seguridad y eficacia del programa de entrenamiento.
El análisis a nivel de grupo de los tamaños de efecto para el volumen sistólico (SV) también indicó una mayor diferencia entre las modalidades de ciclismo para sesiones con una duración más larga. Investigaciones recientes han demostrado que durante las sesiones de ECCCYC y CONCYC con carga constante, la frecuencia cardíaca (HR) presenta un estado estable durante los primeros 15 minutos de ejercicio excéntrico y luego aumenta progresivamente hasta el final de la sesión (con una duración total de 45 minutos), mientras que la HR durante CONCYC permanece estable después de los primeros 5 minutos de la sesión. En estos estudios, el volumen sistólico aumentó menos durante ECCCYC que durante CONCYC. Por lo tanto, es posible que los efectos calculados para HR y SV a partir de estudios que utilizaron sesiones con duraciones cortas fueran más pequeños debido a la ausencia del “deslizamiento cardíaco” observado en las sesiones de ECCCYC más largas y al poco tiempo para el aumento del SV durante CONCYC. Sin embargo, los resultados de este estudio indicaron un efecto importante de la duración de la sesión en los ajustes cardiovasculares durante ECCCYC y sugieren que deberían utilizarse sesiones más cortas si se quiere evitar una mayor carga cardiovascular.
En conclusión, los resultados actuales indican que las sesiones de ECCCYC pueden inducir menos estrés cardiorrespiratorio y psicofisiológico en comparación con las sesiones de CONCYC realizadas a la misma carga externa (es decir, PO), y una mayor carga cardiovascular en comparación con las sesiones de CONCYC realizadas al mismo V̇O2. Por lo tanto, la prescripción de sesiones de ECCCYC que igualen las cargas utilizadas para las sesiones de CONCYC puede considerarse segura y factible en contextos de rehabilitación y tratamiento de individuos con baja tolerancia al ejercicio. Además, la prescripción de ECCCYC que iguale el V̇O2 producido durante las sesiones de CONCYC debe realizarse con precaución, especialmente en entornos clínicos, ya que existe una alta probabilidad de una mayor carga cardiovascular en tal condición. Estos hallazgos son importantes para los profesionales de la salud y el ejercicio que deseen prescribir modalidades de ejercicio adecuadas y seguras para diversos grupos de población.
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