Respuestas de la temperatura muscular y corporal durante la carrera cuesta arriba y cuesta abajo

Objetivo principal: alterar la temperatura muscular independientemente de la temperatura central y de la piel, para investigar la existencia de células nerviosas sensibles a la temperatura en el tejido muscular humano.

En modelos animales de control termorregulador, se han identificado múltiples lugares de sensación térmica, incluso en el músculo, las venas de la piel y el abdomen, la columna vertebral, las vías respiratorias superiores, la pared abdominal, el esófago inferior, el estómago y el intestino delgado. A diferencia de estos modelos animales, en los modelos humanos de control termorregulador, por lo general, solo se consideran las entradas térmicas del cerebro (generalmente representadas como temperatura "central", con medidas indirectas tomadas en el esófago, el recto, el intestino o el canal auditivo). junto con otras entradas de la piel que modifican la señalización del cerebro central.

Es probable que el número limitado de ubicaciones térmicamente sensibles reconocidas en humanos no se deba a una cantidad verdaderamente pequeña de loci térmicamente sensibles, sino más bien a la dificultad de probar estas ubicaciones en humanos. De hecho, el modelo típico para identificar lugares térmicamente sensibles en animales es sedarlos, abrirlos quirúrgicamente, estimular el área de interés con una sonda caliente o fría y luego medir las respuestas termorreguladoras; un protocolo que es claramente inaceptable en humanos.

Apoyando la idea de que la falta de ubicaciones térmicamente sensibles reconocidas se debe a las limitaciones de las pruebas, en lugar de la inexistencia real de ubicaciones físicas, el investigador principal de la aplicación actual (Dr. Morris) realizó previamente una serie de estudios que proporcionaron evidencia de la existencia de termorreceptores en el abdomen humano. De hecho, revisiones recientes sobre el control de la termorregulación humana han actualizado el número de sitios térmicamente sensibles para incluir el abdomen.

En la presente propuesta de estudio, los investigadores creen haber identificado un protocolo que identificaría otra ubicación térmicamente sensible: el músculo esquelético humano.

El método para medir el balance de calor en humanos se puede expresar usando la siguiente ecuación:

METRO ± W = K ± C ± R + E

Donde M es el gasto de energía metabólica, W es la cantidad de energía intercambiada con el medio ambiente a través del trabajo mecánico, K es la conducción, C es la convección, R es la radiación y E es la evaporación. Aquí, si M ± W excede K ± C ± R + E, habrá almacenamiento de calor en el cuerpo y la temperatura central aumentará. Por el contrario, si K ± C ± R + E excede M ± W, habrá una pérdida neta de calor del cuerpo y la temperatura central disminuirá. Sin embargo, como los humanos son homeotermos, el cuerpo típicamente se regulará a sí mismo para que ambos lados de la ecuación sean iguales. Con el estrés por calor, esto se hace principalmente a través de un aumento en la sudoración que aumenta la pérdida de calor por evaporación.

De lo anterior, esto indicaría que si se manipula el trabajo externo mientras se mantiene constante el gasto de energía metabólica, se requiere un cambio proporcional e inverso en el lado de la ecuación de pérdida de calor (principalmente a través de la evaporación). Una forma de manipular el trabajo externo es correr en diferentes pendientes y declives, ya que la cantidad de trabajo externo realizado durante la carrera se puede calcular como el desplazamiento vertical del individuo, multiplicado por su masa y la aceleración debida a la gravedad.

Este tipo de protocolo de estudio solo se ha empleado dos veces: ambas veces en la década de 1960 y ambas con solo tres participantes masculinos. En el primer estudio, se observó que al correr cuesta arriba en comparación con el llano, la pérdida de calor por evaporación fue menor (debido a la disminución de la sudoración) por la cantidad exacta de energía calculada en relación a la cantidad que se perdió en el medio ambiente a través del trabajo externo (como sería predicho). Sin embargo, cabe destacar que la temperatura central y la de la piel, las dos áreas térmicamente sensibles reconocidas en humanos, fueron similares entre ambos ensayos. De manera similar, en el segundo estudio, al correr cuesta arriba en comparación con la llanura, la pérdida de calor por evaporación disminuyó (como consecuencia de la disminución de la sudoración) proporcionalmente a la cantidad de calor perdido por el trabajo externo al correr cuesta arriba. Además, al correr cuesta abajo en comparación con correr cuesta arriba, la pérdida de calor por evaporación aumentó (debido al aumento de la sudoración) en proporción a la cantidad de calor que se obtuvo del medio ambiente al correr cuesta abajo. Una vez más, la temperatura central y la de la piel fueron similares en los tres ensayos.

El cambio en la pérdida de calor por evaporación (como consecuencia de los cambios en la sudoración) combinado con la falta de diferencia en la temperatura central y cutánea en ambos estudios sugiere la existencia de termorreceptores en una ubicación corporal distinta del centro y la piel. El área más probable son los músculos de la pierna, como señaló el autor en el segundo estudio. La razón de esto se puede explicar en consecuencia:

Imagina andar en bicicleta. La energía necesaria para que una persona se mueva se produce dentro del cuerpo, sin embargo, la energía para reducir la velocidad de una persona se produce al activar sus frenos, lo que provoca fricción entre los frenos y sus llantas y las llantas y la carretera. Si una persona tocara los frenos y las llantas después de aplicar los frenos, tanto las llantas como los frenos se calentarían debido a la fricción utilizada para reducir la velocidad de la persona. Los humanos no tienen frenos externos como las bicicletas, sino que confían en sus piernas para acelerar y frenar. Como se necesita hacer más trabajo para vencer la gravedad mientras se sube una colina en comparación con la carrera en terreno llano, el componente horizontal (es decir, velocidad de carrera horizontal) será más lento cuando se corre con un gasto de energía metabólica equivalente. Por el contrario, al correr cuesta abajo en comparación con la llanura, el cuerpo está siendo "ayudado" por la gravedad y, por lo tanto, para mantener un gasto de energía equivalente, la persona necesita correr más rápido. En consecuencia, se producen más acciones de frenado en las piernas mientras se corre cuesta abajo, lo que da como resultado un frenado más por fricción y, por lo tanto, más calor almacenado localmente dentro del músculo. Esto, sin embargo, aún no se ha confirmado empíricamente.

Es importante señalar que los dos estudios realizados anteriormente en los que se manipuló el trabajo externo mientras se mantuvo constante el gasto de energía metabólica incluyeron exclusivamente a participantes masculinos. Las mujeres (al menos cuando se evaluaron durante las fases foliculares tempranas y medias del ciclo menstrual) parecen tener temperaturas centrales y cutáneas más bajas al final del ejercicio, pero temperaturas más altas del músculo esquelético activo/inactivo, en comparación con los hombres después del ejercicio. Además, los mecanismos para la pérdida de calor por evaporación de todo el cuerpo se atenúan en las mujeres en comparación con los hombres debido a una producción de glándulas sudoríparas y una tasa de sudor más bajas. Este efecto de diferencia de sexo parece volverse más grande en poblaciones entrenadas en resistencia versus no entrenadas. Como tal, es plausible que en situaciones que exigen una mayor pérdida de calor por evaporación para acomodar más calor almacenado localmente en el músculo esquelético (es decir, correr cuesta abajo), las mujeres demostrarán un mayor aumento en la temperatura muscular en relación con la carrera en llano debido a una incapacidad para aumentar la tasa de sudoración más allá de un cierto umbral.

Por lo tanto, si se demuestra que las hipótesis de este estudio son correctas, los resultados de este estudio demostrarían que los humanos tienen termorreceptores que residen en áreas del cuerpo, además del núcleo y la piel, que pueden afectar las respuestas de pérdida de calor de todo el cuerpo. Además de proporcionar conocimientos fundamentales sobre cómo se termorregula el cuerpo humano, estos resultados podrían afectar las políticas vigentes con respecto a los protocolos de calentamiento y enfriamiento de todo el cuerpo utilizados en situaciones de emergencia, atléticas y quirúrgicas. Además, dada la cantidad limitada de investigación sobre termorregulación que ha incluido a mujeres, la finalización exitosa de este estudio podría influir en las prácticas específicas del sexo para la seguridad térmica.

Objetivo secundario: Investigar si la temperatura muscular influye en el flujo sanguíneo muscular y, en consecuencia, en la hipotensión post-ejercicio.

Además de responder preguntas sobre el control de la termorregulación, la capacidad del presente diseño de estudio para alterar de forma independiente la temperatura muscular de la piel y la temperatura central se puede utilizar para responder preguntas sobre el efecto de la temperatura muscular local en el flujo sanguíneo. La temperatura muscular elevada se ha asociado con cambios en el control cardiovascular y una mayor vasodilatación posterior al ejercicio en el músculo previamente activo. Sin embargo, el músculo normalmente se calienta externamente, lo que al mismo tiempo altera la temperatura de la piel, lo que también tiene efectos importantes sobre el flujo sanguíneo local y de la piel. En consecuencia, la presente metodología nos permitirá alterar la temperatura muscular mientras mantenemos constantes la temperatura central y la cutánea entre las pruebas, lo que nos permitirá estudiar el efecto independiente de la temperatura muscular en el flujo sanguíneo muscular. Además, los investigadores creen que este será el primer intento de comparar los efectos de las diferencias mediadas por la temperatura muscular en el flujo sanguíneo muscular entre hombres y mujeres.

Objetivo terciario: carrera cuesta abajo, de duración e intensidad similar a la prueba de descenso propuesta en este estudio (es decir, El 60 % del consumo máximo de oxígeno [VO2max], con una disminución del -10 %, durante 60 min), se usa regularmente para estudiar el daño muscular inducido por el ejercicio. Específicamente, estudios previos han empleado a hombres corriendo durante 40 min al 70 % del VO2 máx. con una disminución del -10 %, 30 min al 70 % del VO2 máx. con una disminución del -15 %, 60 min al 65 % del VO2 máx. con una disminución del -10 %, 60 min al 65 % del VO2 máx. con una disminución del -10 %, y mujeres corriendo durante 60 min al 75 % del VO2 máx. con una disminución del -10 %. De particular interés, aunque el daño muscular inducido por la carrera cuesta abajo se ha estudiado en hombres y mujeres, solo se ha realizado una comparación de sexo dentro del estudio. En este estudio, en el que los participantes corrieron durante 30 min al 70 % de su VO2máx con una inclinación de -15 %, se observó que los participantes masculinos tenían marcadores más altos de daño muscular inducido por el ejercicio, en comparación con el grupo femenino, 24 h después del ejercicio . Además, cabe destacar que ningún estudio hasta la fecha ha analizado las interacciones entre el sexo y la inclinación (es decir, cuesta abajo vs flatland vs cuesta arriba) sobre el daño muscular. Por lo tanto, los investigadores tienen la intención de tomar medidas del daño muscular ya que de todos modos están realizando estas pruebas de carrera inclinada.