El uso del entrenamiento oclusivo para producir hipertrofia muscular

 

 

El uso del entrenamiento oclusivo para producir hipertrofia muscular

Jeremy Paul Loenneke, BS y Thomas Joseph Pujol, EdD, CSCS
Departamento de Salud, Rendimiento Humano y Recreación, Universidad Sureste del Estado de Missouri, Cape Girardeaou, Missouri.

Resumen

El entrenamiento con oclusión moderada (50-100mmHg) supone un método de entrenamiento único para la obtención de hipertrofia muscular. Entrenar con intensidades tan bajas como un 20% 1RM con oclusión moderada produce hipertrofia en tan sólo 3 semanas. La prescripción típica de ejercicio en entrenamiento comprende entre 3 y 5 series al fallo con intervalos breves de descanso. El incremento del gasto metabólico induce reacciones fisiológicas positivas; específicamente, induce un incremento en la segregación de hormona del crecimiento (GH) aún mayor que el registrado tras sesiones de entrenamiento de alta intensidad. El entrenamiento oclusivo tiene una aplicabilidad especial en aquellas poblaciones que no son capaces de movilizar grandes cargas debido a dolores articulares, poblaciones en períodos de rehabilitación postoperatorios o cardíacos, atletas en fase de descarga y astronautas.

Palabras clave: restricción del flujo sanguíneo, baja intensidad, entrenamiento con resistencias, sarcopenia.

Introducción

En condiciones normales, el American College of Sports Medicine (ACSM), recomienda movilizar para la obtención de hipertrofia muscular resistencias de, al menos, un 65% 1 RM en series de 10-12 repeticiones. Se cree que cualquier intensidad por debajo de este umbral no es capaz de producir hipertrofia o ganancias de fuerza significativas (2). El entrenamiento oclusivo se plantea como una opción única en la clínica, ya que es capaz de producir adaptaciones positivas entrenando con una intensidad muy similar a la de las actividades de la vida diaria (10-30% de la máxima capacidad de trabajo) (1). Recientemente, el entrenamiento con oclusión moderada ha demostrado inducir hipertrofia durante un ejercicio realizado con una carga del 20% 1RM (33). El entrenamiento oclusivo de baja intensidad ha demostrado también ser beneficioso para atletas (35), pacientes en período de rehabilitación, específicamente, del ligamento cruzado anterior (ACL), pacientes en rehabilitación cardíaca y personas mayores (34, 37). Hay investigaciones que indican que el entrenamiento oclusivo también podría suponer una alternativa para los astronautas en el espacio (12).

 

El entrenamiento oclusivo puede reportar muchos beneficios dentro y fuera de la práctica clínica. Podría ser utilizado en deportistas para darles un descanso del estrés asociado al entrenamiento de alta intensidad. También podría ser un estímulo efectivo durante la fase de descarga de los deportistas, dado que induce adaptaciones positivas al entrenamiento, produciendo poco ningún daño muscular (35). Muchas personas son incapaces de soportar el estrés mecánico producido en las articulaciones como consecuencia del entrenamiento de alta intensidad, sobre todo las personas mayores. El entrenamiento oclusivo de baja intensidad puede ayudar a disminuir el riesgo sarcopenia, permitiendo a los ancianos entrenar su sistema musculoesquelético manteniendo en todo momento una intensidad baja de entrenamiento.

 

El propósito de este artículo será informar de las causas y efectos del entrenamiento oclusivo desde una perspectiva práctica y fisiológica, describiendo también aquellas poblaciones en las que su utilización es segura y adecuada.

 

Fisiología del entrenamiento oclusivo

Bajo condiciones normales de entrenamiento, las fibras lentas son reclutadas primero, y a medida que la intensidad se incrementa, las fibras rápidas (FT) se reclutan según sea necesario. En cambio, en condiciones de isquemia, las fibras rápidas son reclutadas también a intensidades bajas (24). Las unidades motrices aeróbicas, que normalmente son reclutadas en trabajo a intensidades altas, se fatigarán rápido. El ejercicio con oclusión requiere del reclutamiento de unidades motrices rápidas, que normalmente son reclutadas exclusivamente durante esfuerzos mayores (22). La electromiografía integrada (iEMG) ha demostrado que el entrenamiento oclusivo produce la activación de un número suficiente de fibras a intensidades bajas (35, 38).

Maradame et al. (19) llevaron a cabo una investigación para determinar si con entrenamiento oclusivo se producía un efecto de educación cruzada, como sucede con el entrenamiento de fuerza tradicional (no ocluido). Los sujetos de ambos grupos llevaron a cabo un entrenamiento unilateral tradicional de bíceps, de tres series de 10 repeticiones a una intensidad del 50% 1RM. El descanso entre series fue de 180 segundos, para disminuir la respuesta hormonal al ejercicio. Tras el curl de bíceps, ambos grupos llevaron a cabo un entrenamiento de flexión y de extensión de rodilla. Uno de los grupos realizó estos ejercicios con oclusión y el otro, sin ella. Descubrieron que el entrenamiento ocluido de las piernas produjo incrementos en el tamaño de los músculos de los brazos, que habían llevado a cabo un entrenamiento de tipo tradicional, aunque la intensidad de su entrenamiento fue mucho menor que la que hubiera sido necesaria para producir hipertrofia en condiciones normales. Los autores también descubrieron que el ejercicio ocluido de las piernas no produjo cambios en el músculo del brazo no entrenado, lo que sugirieron que podría atribuirse a factores sistémicos (hormona del crecimiento [GH] y noradrenalina) segregados tras el entrenamiento oclusivo. Estos factores podrían verse envueltos en este fenómeno de educación cruzada, aunque el estímulo local, a pesar de ser de intensidad baja, es absolutamente necesario para producir hipertrofia.

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Los niveles de HSP 72 han mostrado incrementarse en respuesta al entrenamiento oclusivo (14). La segregación de la HSP 72 es inducida por agentes estimulantes como el calor, la isquemia, la hipoxia o los radicales libres. La HSP 72 actúa como remedio para prevenir la degradación o agregación de proteínas. Un incremento en la cantidad de HSP 72 ha mostrado atenuar la atrofia, por lo que podría jugar cierto papel en la hipertrofia inducida por el entrenamiento oclusivo (25). Un incremento en la expresión de NOS-1 también ha demostrado estimular el crecimiento muscular a través de la activación de células satélite (3, 40). La miostatina es un regulador negativo del músculo, y las mutaciones de este gen desembocan en un crecimiento desmedido de la musculatura en ratones, reses y humanos (21, 20, 31). La expresión del gen de la miostatina decrece significativamente durante el entrenamiento oclusivo (14).

Fisiológicamente, el entrenamiento oclusivo produce varios cambios, tanto en modelos humanos como animales. La acumulación de sub-productos metabólicos parece ser el principal mecanismo tras los beneficios observados con el entrenamiento oclusivo. El lactato total en sangre (10, 34), en plasma (9, 28, 34, 38) y en la célula muscular (15, 14) produce un incremento de la GH. Esto resulta significativo en tanto que la secreción de GH ha mostrado estimularse con un medio intramuscular acidificado (38). La evidencia indica que niveles bajos de pH estimulan la actividad nerviosa simpática a través de un reflejo quimiorreceptor mediado por los metaborreceptores intramusculares y las fibras aferentes de los grupos III y IV (41). Consecuentemente, este mismo mecanismo ha demostrado jugar un papel importante en la regulación de GH hipofisiaria (11, 41). Un estudio ha mostrado un incremento de GH de 290 veces los valores basales obtenidos (35). Este incremento de GH es mayor que el observado tras un entrenamiento de fuerza tradicional (18, 17). La proteína heat shock 72 (HSP72), la nitroxido sintasa-1 (NOS-1) y la miostatina parecen contribuir también al incremento del área de sección transversal muscular (CSA) (3, 14, 21, 20, 25, 31, 40). Kawada e Ishii (15) demostraron en ratas que dos semanas de oclusión crónica ocasionaban una transformación de fibras; de lentas a rápidas. Atribuyeron este hecho al reclutamiento adicional de grandes unidades motrices grandes y sus fibras tipo II asociadas, a causa de una rápida fatiga de las fibras lentas oxidativas durante la restricción del flujo sanguíneo.

Fujita et al. (9) descubrieron que el entrenamiento con resistencias de baja intensidad incrementa la fosforilación de la S6-Kinasa-1 ribosómica, así como la síntesis proteica. Sugirieron que una señalización elevada de mammalian target of rampamycin (mTOR) podría ser otro mecanismo celular que, en parte, explicaría la hipertrofia inducida por el entrenamiento oclusivo de baja intensidad. La proteína S6K1 está envuelta en el inicio de la transcripción del RNA mensajero (mRNA), y parece ser un regulador de gran importancia en la síntesis proteica y la hipertrofia inducidas por el ejercicio (4, 29). La señalización de la S6K1 inhibe además, la transcripción eucariótica del elongation factor 2 kinasa (eEF2), que redice la fosforilación del eEF2 y, por tanto, promueve la elongación de la transcripción (42).

Un estudio de seguimiento ha descubierto que el REDD1 (regulado por el desarrollo y las respuestas al daño del DNA), que normalmente se expresa en estados de hipoxia, no se incrementó en respuesta al entrenamiento oclusivo, a pesar de que los niveles de los factores inducibles de hipoxia, hypoxia inducible factor-1 alpha (HIF-1a) sí que se elevaron. Una expresión reducida de REDD1 en el mRNA podría tener importancia, en tanto que una reducción en los niveles de REDD1 podrían inhibir el mTOR, lo que produciría un incremento en su señalización y una posterior transcripción del mRNA y, por tanto, un crecimiento de la célula muscular y el músculo (7). Alguna explicación posible al incremento del HIF-1a sin un incremento concomitante del REDD1 podría ser la existencia de un factor desconocido que influencie la transcripción del REDD1; por tanto, a pesar de que HIF-1a regula positivamente el REDD1, otro factor, incrementado por el ejercicio en mayor medida, podría resultar en una regulación negativa del HIF-1a lo que, a su vez, resultaría en un descenso de los niveles de REDD1. Podría haber también un factor que inhiba o estimule los efectos del HIF-1a sobre la expresión del REDD1, por lo que, a pesar de que la expresión del HIF-1a se vea incrementada, su actividad no lo haga. Además, el entrenamiento oclusivo por sí mismo podría incrementar los niveles de HIF-1a, pero la reperfusión posterior al ejercicio podría también inhibir este efecto.

Estudios que demuestran la eficacia del entrenamiento oclusivo

A pesar de que hay muchos estudios sobre entrenamiento oclusivo, los tres que se mencionan más adelante identifican de forma clara sus beneficios y mecanismos. Kawada e Ishii descubrieron los beneficios del entrenamiento oclusivo sobre el tamaño muscular, tanto a nivel celular como subcelular en ratas. Las venas de las ratas fueron ocluidas durante 14 días de estancia normal en su jaula. Como conclusión del período experimental, el área de sección transversal se incrementó un 34% en el grupo ocluido en comparación con el grupo control. La proteína HSP72, así como la NOS-1 se elevaron significativamente con respecto a los valores basales, mientras que los niveles de miostatina descendieron de forma significativa. No se encontraron cambios en los factores de crecimiento de insulina, insulin growth factor-1 (IGF-1), lo que pudo deberse a que el IGF-1 no tiene porqué ser el principal regulador de la hipertrofia si la HSP72 la NOS-1 y la miostatina cambian sus concentraciones a favor del crecimiento muscular (14).

Abe et al. (1) trataron de determinar los efectos agudos y crónicos de la actividad física diaria combinada con oclusión vascular sobre el tamaño muscular, la fuerza máxima isométrica y los niveles hormonales en sangre. Se compararon las respuestas a una serie de marcha con y sin oclusión en 11 sujetos sanos sedentarios (n=6 en el grupo de oclusión y n=5 en el grupo control). Para el estudio sobre adaptaciones, compararon los efectos de caminar con y sin oclusión en varones sanos sedentarios (n=9 en el grupo de oclusión y n=9 en el grupo control). Los sujetos caminaron en un tapiz rodante 6d/semana durante 3 semanas, entrenando en 5 series de dos 2 minutos a 50m/min, con un período de reposo de 1 minuto entre series, con oclusión y sin oclusión. El entrenamiento oclusivo incrementó el CSA y el volumen de la pierna en tan sólo 3 semanas de marcha ocluida. El CSA (musculo-hueso) estimado se incrementó continuamente en el grupo ocluido a un ritmo constante de un 2% por semana. La fuerza isométrica también se incrementó en el grupo ocluido. Los marcadores sanguíneos de daño muscular, medidos a través de la mioglobina y la creatín-fosfo-kinasa, no mostraron variaciones. A pesar de que no hubo cambios en los niveles de IGF-1 y Cortisol, los nieves de GH se incrementaron inmediatamente 15 minutos tras el ejercicio en comparación con el grupo de control (1).

La oclusión ha mostrado producir un incremento de GH (1, 9, 19, 27, 28, 34, 35, 39). En cualquier caso, Takarada et al. (35), obtuvieron el incremento mayor y más rápido investigando la respuesta hormonal e inflamatoria al ejercicio ocluido con resistencias de baja intensidad en varones deportistas. Los sujetos realizaron extensiones bilaterales de rodilla con oclusión. Los niveles de lactato se incrementaron en dos veces los observados en el grupo control, lo que puede atribuirse a la hipoxia y la falta de aclarado de los sujetos sometidos a la oclusión. La norepinefrina (NE) se incrementó también en el grupo ocluido, y las variaciones temporales en las concentraciones de NE y GH fueron muy similares a las del lactato. La concentración de GH fue de aproximadamente 290 veces de los valores previos al ejercicio (35). La magnitud de este incremento en los niveles de GH fue aproximadamente 1,7 veces mayor que la observada tras entrenamientos de alta intensidad con períodos cortos de reposo, poniendo de manifiesto que el entrenamiento oclusivo puede provocar una fuerte respuesta endocrina incluso a bajas intensidades (18, 17).

No se observaron cambios en los niveles de creatín kinasa o de peróxido lipídico entre grupos, lo que sugiere que no hubo daños musculares serios. Descubrieron que la concentración de inter-leukina 6 se incrementó gradualmente, pero dicho incremento fue ligeramente superior al observado en el grupo control (35). Los autores pensaron que este incremento sugeriría un pequeño daño muscular, pero la IL-6 ha mostrado incrementar sus niveles con la contracción muscular (8, 26). Los niveles de IL-6 medidos 90 minutos tras el ejercicio eran aún menores de una cuarta parte de los valores registrados tras el ejercicio excéntrico. La actividad iEMG fue significativamente superior en el ejercicio ocluido en comparación con el grupo control, y estos niveles de activación elevados en niveles tan bajos de fuerza pueden estar relacionados con una ambiente hipóxico intramuscular, en el que las fibras más glucolíticas son activadas para poder mantener los niveles de fuerza. Los autores concluyeron que el entrenamiento oclusivo de intensidad extremadamente estimula fuertemente la secreción de GH a través de la acumulación local de metabolitos sin daño considerable a los tejidos (35).


Prescripción del entrenamiento oclusivo

El entrenamiento oclusivo fue originariamente desarrollado en Japón, donde es más conocido como entrenamiento KAATSU (30). El sistema de entrenamiento oclusivo parece ser más efectivo cuando es utilizado en el miembro inferior debido al mayor tamaño de los músculos. El bíceps braquial es mucho más pequeño CSA que el cuádriceps, y el estrés metabólico inducido por una oclusión vascular parcial sería menos extendido y podría atenuar la respuesta del lactato al trabajo muscular (28). A pesar de que no sea tan efectivo, Takarada et al. han demostrado que el entrenamiento con oclusión moderada produce beneficios también en el tren superior (38). La oclusión puede producirse utilizando un aparato KAATSU o, de forma más práctica, utilizando bandas elásticas. Las bandas elásticas pueden enrollarse alrededor de la parte proximal del músculo que se desee entrenar (Figuras 1-4). La presión puede ser relativamente bajo, dado que Sumide et al. (33) que pueden producirse efectos beneficiosos con presiones de tan sólo 50mmHg, aunque la mayoría utilizarían oclusiones con una presión de 100mmHg, ya que es un estímulo suficiente para restringir el flujo sanguíneo, lo que hace que la sangre se extravase de los vasos sanguíneos distales a la oclusión, restringiendo, además, el flujo arterial (23).

Una prescripción típica de baja intensidad comprende una intensidad del 20-50%1RM, con una cadencia de 2 segundos, tanto para la fase excéntrica como para la fase concéntrica. La 1RM es calculada a través del máximo peso que uno puede levantar bajo condiciones de flujo sanguíneo normales. Deben completarse entre 3 y 5 series al fallo. El motivo es asegurar un alto coste metabólico. Los períodos de descanso son de 30 segundos a 1 minuto de duración, y deben intercalarse entre cada serie sin retirar la banda de oclusión (5, 6, 27, 35, 36, 39). Al final de la última serie, el flujo sanguíneo al músculo es restaurado. Cook et al. (6) compararon diferentes protocolos de oclusión, utilizando diferentes porcentajes de la máxima contracción voluntaria (%MVC) y descubrieron que el 20% MVC con oclusión parcial continua fue el único protocolo capaz de inducir un nivel de fatiga mayor que el entrenamiento de alta intensidad.

Poblaciones 

Los pacientes lesionados, específicamente con lesión de ACL, han mostrado beneficiarse del estímulo oclusivo. Con la cirugía de rodilla, evitar la atrofia por desuso se considera importante, porque la rehabilitación tarda mucho tiempo en restaurar los valores de fuerza. Takarada et al. (37) mostraron que cuando se utiliza la oclusión, incluso in ningún estímulo adicional, es efectiva para disminuir la atrofia de los extensores de la rodilla tres días tras la operación. El entrenamiento oclusivo permite a los individuos entrenar con intensidades mucho más bajas con los beneficios del entrenamiento de intensidades altas, por lo que podría ser de gran ayuda para otras poblaciones en estado post-operatorio y para la mejora de la función muscular de la población anciana encamada.

El entrenamiento oclusivo de baja intensidad podrías ser también beneficioso en los diseños de rehabilitación cardiaca, ya que estimula la secreción de GH, IGF y factores de crecimiento endotelial con una reducción de la precarga cardiaca durante el ejercicio (34). La GH y el IGF-1 se han establecido como reguladores del crecimiento, estructura y función cardiacas y la GH ha sido aplicada como tratamiento para el fallo congestivo (16). En un estudio de Takano et al. (34), el entrenamiento oclusivo de baja intensidad indujo una respuesta de la GH al ejercicio significativa con respecto al mismo ejercicio sin oclusión. Nuevas investigaciones deben llevarse a cabo en este sentido, que parece prometedor.

Los astronautas son también una población muy específica que podría beneficiarse del entrenamiento oclusivo. Durante los vuelos espaciales, algunas preocupaciones emanan debido a cambios en la gunción cardiovascular que suceden debido a la ausencia de gravedad. Cuando no hay gradientes gravitacionales hidrostáticos hay una movilización de fluido intravascular de los vasos de las piernas y la parte baja del cuerpo en sentido central, hacia la cabeza. La elevación de la presión capilar y el incremento de las presiones de perfusión en los tejidos de la cabeza han demostrado producir edema facial intracraneal y dolor de cabeza. Tras los vuelos espaciales, independientemente de su duración, casi todos los astronautas manifiestan episodios de hipotensión ortostática y reducción de la capacidad de ejercicio en bipedestación, lo que presumiblemente se atribuye a la hipovolemia, el descenso de la respuesta de los barorreflejos y del tono muscular, además de un incremento de la compliancia venosa. Iida et al. (12) descubrieron que cuando la oclusión se aplicaba a sujetos en supino, inducía alteraciones hemodinámicas, hormonales y autonómicas muy similares a las observadas al ponerse de pie. Concluyeron que el entrenamiento oclusivo podría ser un método prometedor y seguro para contrarrestar los síntomas de la intolerancia ortostática y la atrofia en los astronautas.

 

 

 

Figura 3. Oclusión práctica tras el vendaje.

Conclusiones

El entrenamiento oclusivo de baja intensidad ofrece un entrenamiento único para el desarrollo de hipertrofia muscular. Entrenar con una intensidad del 20% 1RM y recibir mejoras equivalentes a las obtenidas con un 65% 1RM tiene implicaciones positivas para una amplia variedad de población, particularmente los ancianos, que físicamente no son capaces de soportar las cargas mecánicas altas (33). Este entrenamiento también es único porque hay estudios que demuestran que se puede desarrollar hipertrofia en tan solo 3 semanas, con incrementos de GH de hasta 290 veces los valores basales (35).

Investigaciones futuras sobre el entrenamiento oclusivo deberían centrarse en el estudio de los riesgos asociados a su uso crónico y en determinar las poblaciones para las que resulta un tipo de entrenamiento contraindicado (6). A pesar de que la investigación tiene aún que definir las poblaciones en las que el entrenamiento oclusivo es peligroso, que aquellos con disfunción endotelial no deberían emplear el entrenamiento oclusivo debido a la reducción del flujo sanguíneo. Más allá, la investigación debería estudiar el micro daño producido a los vasos sanguíneos y todos los pequeños cambios del flujo sanguíneo, ya que ambos podrían estimular la trombosis (38). Además, debería buscar evaluar expresión genética durante las últimas fases de recuperación tras el ejercicio y en respuesta al entrenamiento oclusivo (7). Finalmente, los estudios deberían centrarse en los reguladores locales del crecimiento muscular, como os factores de crecimiento (growth factors) y las especies reactivas de oxígeno para determinar los mecanismos de acción del ejercicio suplementado con el estímulo oclusivo (39).

Aplicación práctica

Jeremy Paul Loenneke es Licenciado en Nutrición y Ciencias del Ejercicio en la Universidad Suroeste del Estado de Missouri, en el departamento de Salud, Rendimiento Humano y Recreación. Thomas Joseph Pujol es el Director del Departamento de Salud, Rendimiento Humano y Recreación y Profesor de Ciencias del Ejercicio en la Universidad Suroeste del Estado de Missouri.

El entrenamiento oclusivo de baja intensidad proporciona un método de entrenamiento único para diferentes poblaciones. La investigación no ha demostrado que produce numerosas adaptaciones fisiológicas positivas con cargas tan bajas como 10-30% de la capacidad máxima de trabajo (1), normalmente, con 3 o 5 series al fallo, con entre 30 segundos y 1 minuto de descanso entre series (5, 6, 27, 35, 36, 39). La oclusión puede generarse con un aparato KAATSU o, de manera más práctica, con bandas elásticas. La presión sólo debe ser la suficiente para bloquear el retorno venoso (50-100mmHg) (23, 33). El entrenamiento oclusivo puede ser empleado en deportistas, pacientes en rehabilitación postoperatoria, específicamente, lesiones del ACL; en pacientes en rehabilitación cardiaca, en ancianos e incluso astronautas, para combatir la atrofia y, cuando se combine con ejercicio, para producir hipertrofia (12, 34, 35, 37).

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