El ejercicio aeróbico constituye uno de los mayores retos metabólicos a los que puede enfrentarse el organismo humano. Durante su realización se activan de forma simultánea múltiples sistemas fisiológicos y metabólicos con el objetivo de sostener la contracción muscular y mantener la homeostasis interna. Estas adaptaciones dependen de numerosos factores, entre ellos la intensidad y duración del ejercicio, el estado nutricional, el nivel de entrenamiento previo y características individuales como el sexo o la edad.
Aunque gran parte del conocimiento actual sobre metabolismo del ejercicio proviene de estudios en modelos animales, existen diferencias sustanciales entre estos modelos y la fisiología humana. Por ello, el objetivo central del artículo es revisar de forma crítica qué se sabe específicamente sobre el uso de combustibles energéticos en humanos durante el ejercicio aeróbico agudo, cómo se ha obtenido este conocimiento, cuáles son las limitaciones metodológicas actuales y qué preguntas clave permanecen sin resolver.
El artículo se centra en el ejercicio aeróbico realizado sin un entrenamiento previo extenso y aborda tanto el metabolismo sistémico como el metabolismo específico de distintos órganos, integrando datos obtenidos mediante calorimetría indirecta, metabolómica, técnicas de trazadores isotópicos y estudios de balance arterio-venoso.
Aumento del consumo de oxígeno y cambios en el cociente respiratorio
Durante el ejercicio aeróbico submáximo, el consumo de oxígeno aumenta rápidamente hasta alcanzar un estado estable. A medida que la intensidad del ejercicio se incrementa, el consumo de oxígeno aumenta de forma aproximadamente lineal hasta alcanzar el VO₂máx. Este incremento refleja un aumento proporcional en la oxidación de sustratos energéticos.
El uso relativo de carbohidratos y grasas a nivel sistémico se ha estimado tradicionalmente mediante la calorimetría indirecta, que mide el consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono. A partir de estos datos se calcula el cociente respiratorio (RER), que permite estimar qué proporción de la energía proviene de la oxidación de carbohidratos o de lípidos. Valores cercanos a 1 indican predominio de carbohidratos, mientras que valores próximos a 0,7 reflejan mayor oxidación de grasas.
Sin embargo, el artículo destaca importantes limitaciones de este enfoque. El RER asume que todo el CO₂ producido proviene de la oxidación de sustratos, lo cual no es cierto a intensidades altas, donde el sistema tampón bicarbonato contribuye de forma significativa a la producción de CO₂. Además, este método ignora la contribución del glucógeno muscular, asume una oxidación proteica mínima y no tiene en cuenta procesos biosintéticos activos durante el ejercicio, como la gluconeogénesis o la cetogénesis. Por tanto, aunque el RER es útil para una visión general, ofrece una estimación incompleta y potencialmente sesgada del uso real de combustibles.
Metabolómica: una visión ampliada del metabolismo inducido por el ejercicio
Para superar las limitaciones del enfoque clásico centrado en macronutrientes, estudios recientes han empleado técnicas de metabolómica no dirigida para analizar miles de metabolitos circulantes tras el ejercicio agudo. Estas aproximaciones han revelado que el ejercicio induce cambios profundos en una amplia red de metabolitos, incluyendo lactato, piruvato, intermediarios del ciclo de Krebs, ácidos grasos, acilcarnitinas y cuerpos cetónicos.
Se ha observado un aumento consistente de lactato y de intermediarios del ciclo de Krebs, lo que sugiere una intensa activación del metabolismo oxidativo. Algunos metabolitos, como los ácidos biliares, disminuyen tras el ejercicio, mientras que la respuesta de los aminoácidos es altamente heterogénea entre estudios.
La metabolómica también ha permitido identificar nuevos metabolitos inducidos por el ejercicio con funciones fisiológicas específicas. Un ejemplo destacado es el N-lactoil-fenilalanina (Lac-Phe), producido tras el ejercicio y con efectos supresores del apetito. Estos hallazgos abren la puerta a considerar al ejercicio como un potente modulador de señales metabólicas con posibles implicaciones terapéuticas.
No obstante, la principal limitación de la metabolómica es que informa sobre concentraciones, pero no sobre flujos metabólicos. Un aumento en la concentración de un metabolito puede deberse tanto a un aumento de su producción como a una disminución de su utilización, lo que requiere técnicas complementarias para su correcta interpretación.
Trazadores isotópicos y análisis de flujos metabólicos
El uso de trazadores isotópicos estables representa una de las herramientas más potentes para estudiar el metabolismo humano in vivo. Estas técnicas permiten cuantificar flujos metabólicos, es decir, la velocidad a la que los metabolitos se producen, se transforman y se consumen.
Mediante la infusión intravenosa de metabolitos marcados con isótopos estables (principalmente ¹³C), es posible calcular la tasa de aparición (Ra) y desaparición (Rd) de distintos sustratos en la circulación. En condiciones de estado estacionario, estos valores reflejan el intercambio neto entre tejidos y sangre.
Los trazadores isotópicos han permitido caracterizar de forma detallada el metabolismo de la glucosa, el lactato, los ácidos grasos, los cuerpos cetónicos y, en menor medida, los aminoácidos durante el ejercicio aeróbico. Además, permiten rastrear conversiones metabólicas específicas, como la conversión de lactato en glucosa o la oxidación de sustratos concretos.
Metabolismo de la glucosa y gluconeogénesis durante el ejercicio
La glucosa es uno de los principales combustibles durante el ejercicio aeróbico, especialmente a intensidades moderadas y altas. Los estudios en humanos muestran que la tasa de aparición de glucosa en sangre aumenta de forma proporcional a la intensidad y duración del ejercicio, pudiendo incrementarse entre un 200 y un 900% a intensidades superiores al 80% del VO₂máx.
En estado de ayuno, la glucosa circulante procede de la glucogenólisis hepática y de la gluconeogénesis. La mayoría de los estudios coinciden en que la glucogenólisis es la principal fuente de glucosa durante el ejercicio, mientras que la gluconeogénesis contribuye en torno al 5–25% del flujo total, dependiendo del método utilizado, la duración del ayuno y la intensidad del ejercicio.
El artículo destaca las limitaciones metodológicas para estimar con precisión la gluconeogénesis en humanos, debido a la dilución isotópica en el ciclo de Krebs y a la dificultad de corregir estas pérdidas de señal. Aun así, técnicas avanzadas como el análisis de distribución de isotopómeros sugieren que la contribución relativa de la gluconeogénesis se mantiene relativamente constante durante el ejercicio.
El lactato como sustrato energético central
Lejos de ser un simple producto de desecho, el lactato emerge en este artículo como un combustible clave durante el ejercicio aeróbico. Su tasa de aparición aumenta de forma marcada con la intensidad del ejercicio, y la mayor parte del lactato producido es oxidado, principalmente por el músculo activo y el corazón.
A intensidades moderadas, aproximadamente el 25% del lactato es reconvertido en glucosa mediante el ciclo de Cori, mientras que el resto se oxida directamente. Un aspecto especialmente relevante es que la concentración plasmática de lactato no refleja necesariamente su flujo, ya que puede existir un elevado recambio incluso con concentraciones estables.
El artículo también aborda el concepto de compartimentalización del lactato dentro del músculo esquelético, donde distintas regiones celulares podrían estar especializadas en la producción, liberación u oxidación de lactato, facilitando un transporte energético intramuscular altamente eficiente.
Metabolismo de los ácidos grasos y cuerpos cetónicos
Los ácidos grasos libres desempeñan un papel fundamental como combustible durante el ejercicio de baja y moderada intensidad. Su flujo aumenta de forma significativa a intensidades intermedias, pero disminuye o se estanca a intensidades elevadas, incluso cuando la disponibilidad plasmática es restaurada artificialmente.
Durante el ejercicio, una proporción mucho mayor de los ácidos grasos captados se oxida, reduciéndose la reesterificación, aunque esta no desaparece por completo. Los triglicéridos intramusculares contribuyen de forma limitada al suministro energético en humanos no entrenados.
En cuanto a los cuerpos cetónicos, su contribución al metabolismo energético durante el ejercicio aeróbico es modesta y depende en gran medida del estado nutricional previo. En ayunos cortos, el ejercicio aumenta su producción, mientras que en ayunos prolongados puede incluso reducir su flujo inicialmente.
Metabolismo específico de órganos
El artículo dedica una parte sustancial a revisar el papel metabólico de distintos órganos durante el ejercicio:
- Músculo esquelético: principal consumidor de energía, con un uso dependiente de la intensidad y duración del ejercicio. Predomina el glucógeno a intensidades altas y las grasas a intensidades bajas.
- Hígado: esencial para mantener la glucemia mediante glucogenólisis y gluconeogénesis, con un aumento probable de la oxidación de ácidos grasos para sostener su actividad metabólica.
- Riñón: potencial contribuyente a la gluconeogénesis, especialmente a partir de glutamina, aunque su papel durante el ejercicio humano sigue sin cuantificarse directamente.
- Tejido adiposo: fuente clave de ácidos grasos, con un metabolismo activo incluso durante el ejercicio.
- Corazón: presenta una enorme capacidad oxidativa y utiliza preferentemente lactato como sustrato durante el ejercicio intenso.
- Sistema respiratorio: su consumo energético es relativamente bajo, pero existen importantes lagunas sobre su metabolismo específico.
Influencia del sexo, la edad y la nutrición
El artículo analiza de forma crítica la evidencia disponible sobre las diferencias por sexo en el uso de combustibles durante el ejercicio, destacando resultados inconsistentes. En general, las mujeres tienden a mostrar una mayor oxidación de grasas, aunque estas diferencias dependen del contexto experimental, el estado hormonal y el estado nutricional.
La edad parece influir menos que el nivel de condición física en la selección de sustratos. La ingesta de carbohidratos durante el ejercicio modifica de forma significativa el metabolismo, aumentando la oxidación de glucosa y atenuando la dependencia de las reservas endógenas.
Direcciones futuras y conclusiones
El artículo concluye que, pese a décadas de investigación, persisten importantes lagunas en el conocimiento del metabolismo humano durante el ejercicio aeróbico. Las técnicas modernas de trazado isotópico, metabolómica e integración de datos ómicos ofrecen una oportunidad única para avanzar hacia una comprensión más completa y específica de órgano, tejido y tipo celular.
Comprender en profundidad cómo el ejercicio modula el metabolismo humano no solo es relevante desde un punto de vista fisiológico, sino que constituye la base para desarrollar nuevas estrategias terapéuticas frente a enfermedades metabólicas, cardiovasculares y oncológicas, reforzando el papel del ejercicio como una intervención médica de primer orden.
Acceso libre al artículo original en: https://www.fisiologiadelejercicio.com/wp-content/uploads/2026/01/What-do-we-know-of-human-fuel-use-during-aerobic-exercise.pdf
Referencia completa:
Axsom J, Arany Z. What Do We Know of Human Fuel Use during Aerobic Exercise, and How Do We Know It? Physiology (Bethesda). 2026 Jan 1;41(1):0. doi: 10.1152/physiol.00002.2025.
