I. INTRODUCCIÓN
Este tema se centra en el estudio del sistema cardiorrespiratorio, como responsable principal de la capacidad física básica: la Resistencia.
La importancia del sistema cardiorrespiratorio en el ámbito de la Educación Física estriba en que es el encargado de proveer y llevar hasta el músculo el O2 necesario para su funcionamiento, y de retirar el CO2 generado durante su contribución.
El ejercicio físico implica un aumento tanto del consumo muscular de oxígeno como de la producción de CO2, lo que se traduce en modificaciones fisiológicas del Sistema Cardio-respiratorio, con objeto de satisfacer esa demanda aumentada con respeto a la situación de reposo físico. Las manifestaciones más habituales de esa adaptación serán el aumento de la ventilación pulmonar ( a expensas de aumentar en unos casos la frecuencia respiratoria y mediante respiraciones más profundas en otros) y el aumento del Gasto Cardiaco (merced al aumento de la frecuencia cardiaca y/o del volumen sistólico de eyección) y de la Presión Arterial.
El reconocimiento de las adaptaciones de los diferentes aparatos y sistemas del cuerpo humano durante el ejercicio físico es uno de los objetivos generales a alcanzar en el alumno de educación secundaria dentro del área de Educación Física. Tanto a nivel conceptual como actitudinal, los contenidos de esta etapa dedican una notable atención al funcionamiento y adecuación del cuerpo durante la práctica de la actividad físico-deportiva.
II. DESARROLLO DE LOS CONTENIDOS.
El sistema cardiorrespiratorio, formado por los aparatos circulatorio y respiratorio, cumple globalmente funciones de nutrición. El aparato respiratorio proporciona oxígeno y elimina anhídrido carbónico; el circulatorio transporta el oxígeno y los nutrientes desde los aparatos respiratorio y digestivo hasta las células. El aparato circulatorio será el que recoja estos metabolitos, transportándolos hasta los órganos excretores.
Su eficiencia depende de la integración de la función respiratoria, de la función cardiovascular, de componentes sanguíneos adecuados en cuanto a hematocrito, volumen sanguíneo, hemoglobina, concentración de glóbulos rojos y del funcionalismo de diversos componentes celulares para utilizar el oxígeno.
1.- SISTEMA CARDIOCIRCULATORIO. ESTRUCTURA Y FUNCIONES.
Aunque el aparato engloba la circulación sanguínea y la linfática, aquí solo se tratará la primera, ya que el sistema linfático no es más que una serie de vasos, procedente en su mayor parte de los espacios intercelulares, acaba desembocando en las venas del aparato circulatorio.
La principal función del sistema cardiocirculatorio durante el ejercicio es el transporte de nutrientes y oxígeno a los músculos y el transporte de productos metabólicos y dióxido de carbono hacia el hígado, riñones y pulmones. Está formado por los vasos sanguíneos, el corazón y la sangre. El sistema debe llegar a cada célula del cuerpo y tener capacidad para adaptarse a las necesidades de cada órgano. El ejercicio físico aumenta considerablemente el trabajo del sistema cardiocirculatorio.
1.1. LA SANGRE.
La sangre es el líquido que circula dentro de los vasos sanguíneos. En sujetos sedentarios, los varones disponen de aproximadamente 5-6 litros de sangre en su organismo, mientras que las mujeres solamente de 4 a 4’5 litros. En los niños, el volumen de sangre varía con la edad (60 ml/Kg.) siendo menor que en el adulto. Los sujetos entrenados tienen más de 6 litros.
La sangre está compuesta por células y plasma. El plasma, representa un 50-55% del volumen de sangre y está formado mayoritariamente por agua (90%) y por elementos sólidos (proteínas, electrolitos y metabolitos). Durante la actividad física el volumen de plasma puede reducirse a causa de la sudoración.
Las células que constituyen entre el 40%-45% del volumen de sangre son:
– glóbulos rojos, eritrocitos o hematíes.
– glóbulos blancos o leucocitos.
– plaquetas o trombocitos
Los glóbulos rojos son células redondas bicóncavas que no tienen núcleo. Su vida media es de 120 días. El número varía según la edad y el sexo.
– varones: 5’5 millones/litro
– mujeres: 4’5 millones/litro
– niños: menos que los adultos
Las funciones de los hematíes son, principalmente, el transporte de oxígeno hacia los tejidos y el transporte de dióxido de carbono a los pulmones. En su interior contienen hemoglobina, que se une reversiblemente al oxígeno.
Los leucocitos o glóbulos blancos son células encargadas de la defensa del organismo. En condiciones normales: 5000-10000/mm3.
Las plaquetas son fragmentos de células más grandes formadas en la médula ósea. Son responsables del proceso de coagulación para evitar las pérdidas sanguíneas.
1.2. EL CORAZÓN.
La función específica del corazón es bombear la sangre hacia los pulmones y los tejidos periféricos. Está situado en el tórax, sobre el diafragma y su extremo inferior está ligeramente orientado hacia el lado izquierdo. Su punta se encuentra a nivel de la quinta costilla.
En la pared del corazón se distinguen tres capas:
– ENDOCARDIO: en contacto directo con la sangre.
– MIOCARDIO: músculo estriado cardiaco, de contracción involuntaria.
– PERICARDIO: membrana protectora alrededor del miocardio.
Es un órgano vacío que forma cuatro cavidades separadas por tres tabiques y comunicadas mediante válvulas:
– cavidades: aurícula derecha, ventrículo derecho, aurícula izquierda, ventrículo izquierdo.
– válvulas: tricúspide, pulmonar, mitral y aórtica.
Las aurículas actúan como cavidades receptoras, mientras que los ventrículos expulsan la sangre. Cada mitad del corazón, derecha e izquierda, es una mitad funcional independiente de la otra, separadas por un tabique llamado septum. Entre la aurícula y el ventrículo del mismo lado existe un orificio valvular que al abrirse permite el paso de la sangre de la aurícula al ventrículo, impidiendo su retroceso. La válvula mitral es la que comunica aurícula izquierda con ventrículo izquierdo. La tricúspide comunica las dos cavidades derechas.
En las paredes de las aurículas hay unos orificios en los que desembocan las venas: en la aurícula izquierda las venas pulmonares y en la derecha las dos venas cavas (superior e inferior). En las paredes de los ventrículos también hay unos orificios que se corresponden con las otras dos válvulas. Del ventrículo izquierdo nace la arteria aorta, que llevará la sangre oxigenada a todo el cuerpo a partir de la válvula semilunar aórtica. Del ventrículo derecho nace la arteria aorta, que llevará la sangre oxigenada a todo el cuerpo partir de la válvula semilunar aórtica. Del ventrículo derecho nace la arteria pulmonar, que llevará sangre a los pulmones para oxigenarse a partir de la válvula semilunar pulmonar. También conocidas como válvulas sigmoideas.
El recorrido completo de la sangre sería así: la sangre entra a la aurícula derecha por las venas cava inferior y superior, pasa por la válvula tricúspide hacia el ventrículo derecho y de ahí a través de la válvula pulmonar entra en la arteria pulmonar y se dirige a los pulmones. Después de atravesarlos, vuelve al corazón por las venas pulmonares que desembocan a la aurícula izquierda. De la aurícula izquierda pasa al ventrículo izquierdo atravesando la válvula mitral y de éste sale por la válvula aórtica hacia la arteria aorta que distribuye la sangre por la circulación mayor.
El lado derecho del corazón envía la sangre hacia los pulmones donde se oxigenará y eliminará el dióxido de carbono. El lado izquierdo del corazón envía la sangre oxigenada hacia el resto del cuerpo.
El corazón está formado básicamente por tejido muscular cardiaco: el miocardio. La contracción del miocardio depende de la función de las señales enviadas por el tejido eléctrico del corazón (sistema cardio-conector). El tejido eléctrico del corazón presenta cuatro componentes principales.
a) NÓDULO SINUSAL: situado e la aurícula derecha, cerca de la vena cava superior. Funciona como un marcapasos, generando estímulos eléctricos, que recorrerán el tejido de las aurículas, produciendo la contracción y alcanzando el nodo aurícula-ventricular.
b) NODO AURÍCULO-VENTRICULAR: situado en la base de la aurícula derecha, cerca de la válvula tricúspide. Al recibir el estímulo del nodo sinusal produce una especie de retraso en la transmisión del impulso hacia los ventrículos. Continúa hacia ellos por el Haz de Hiss.
c) HAZ DE HISS: fibras musculares especializadas que conducen el impulso eléctrico hacia los ventrículos; se divide en dos ramas que van a cada uno de los ventrículos.
d) FIBRAS DE PURKINJE: parte terminal del sistema, conducen los impulsos eléctricos desde el Haz de Hiss y los reparten por las paredes ventriculares.
1.3. LOS VASOS SANGUÍNEOS.
Existen distintos tipos de vasos sanguíneos: arterias, arteriolas y venas que forman dos circuitos cerrados; el circuito sistémico o circulación mayor y el circuito pulmonar o circulación menor. Las funciones de los vasos y su estructura se modifica a lo largo del sistema circulatorio, mientras que las arterias, arteriolas y venas se encargan de conducir la sangre, los capilares permiten el intercambio de sustancias entre la sangre y los tejidos por los que circula.
Las arterias son los vasos por los que sale la sangre de los ventrículos con gran fuerza, por lo que tienen un pared gruesa para soportar la presión. A medida que se alejan del corazón se ramifican en arterias y arteriolas de menor calibre. La pared de las arterias tiene tres capas: la túnica íntima o endotelio, la túnica media (con músculo liso y tejido elástico que permite colaborar en el bombeo de la sangre y adaptar el calibre al flujo sanguíneo) y la túnica externa.
Los capilares son ramificaciones de las arteriolas dentro de los órganos. De pared muy delgada (solo formada por endotelio), permiten el transvase de nutrientes y gases entre la sangre y las células. Cuando el capilar arterial deja el O2 y recoge el CO2, se transforma en capilar venoso; estos se agrupan en vénulas, y estas en venas, que salen de los órganos hacia el corazón, soportan menos presión, por lo que su capa muscular está menos desarrollada. Para permitir la circulación solo hacia el corazón, tiene válvulas (repliegues del endotelio) que impiden el retroceso de la sangre.
§ CIRCUITO MENOR O PULMONAR
La arteria pulmonar, al salir del ventrículo derecho se ramifica en dos arterias pulmonares, derecha e izquierda, que van a cada pulmón. Allí se ramifican hasta dar lugar a los capilares alveolares, que rodean a los alvéolos y a cuyo nivel se produce el intercambio de gases (O2 del alvéolo al capilar, CO2 del capilar al alvéolo). Estos capilares se reagrupan en vénulas y venas, de forma que al final salen dos venas pulmonares de cada pulmón, que se dirigen a la aurícula izquierda.
§ CIRCUITO MAYOR O SISTEMÁTICO
La arteria aorta sale del ventrículo izquierdo, y rodea al corazón formando un cayado que permite diferenciar tres trayectos en su recorrido:
– AORTA ASCENDENTE: de la que salen las arterias coronarias, que irrigan al músculo cardiaco.
– CAYADO DE LA AORTA: de la que salen tres ramas.
- Tronco braquiocefálico: se dirige a la derecha y se divide en las arterias carótida derecha y subclavia derecha.
- Arteria carótida izquierda: lado izquierdo del cuello y cabeza.
- Arteria subclavia izquierda: brazo izquierdo.
– AORTA DESCENDENTE: desciende junto a la columna vertebral y da estas ramas:
- Tronco celíaco: se divide en tres: hepática, gástrica y esplénica.
- Arteria mesentérica superior (intestino delgado).
- Arteria mesentérica inferior (intestino grueso).
- Arterias renales.
- Arterias ilíacas: dos arterias en las que finaliza la aorta al bifurcarse, dirigiéndose cada una de ellas a un miembro inferior.
En cada órgano las arterias se capilarizan y se constituyen las vénulas y venas que conforman la circulación de retorno. Las venas yugular y subclavia de cada lado forman los troncos braquiocefálicos derecho e izquierdo que, al unirse, dan lugar a la vena cava superior, la cual desemboca directamente en la aurícula derecha.
Las dos venas ilíacas, procedentes de las piernas, se unen para formar la vena cava inferior, en cuyo trayecto ascendente hacia la aurícula derecha van desembocando otras venas: las dos venas renales y la suprahepática.
1.4. FISIOLGÍA DEL APARATO CIRCULATORIO
§ FISIOLOGÍA CARDIACA
El músculo cardiaco se contrae rítmicamente durante la vida del individuo; el ciclo cardiaco comprende todos los cambios que se producen en el corazón entre dos latidos. Consta de dos fases: la fase de sístole o contracción y la fase de diástole o relajación. Estas dos fases no ocurren al mismo tiempo en todo el corazón, ya que mientras las aurículas están en sístole, los ventrículos están en diástole y viceversa.
Durante la fase de diástole el miocardio está relajado, las válvulas mitral y tricúspide abiertas y la sangre entra en el corazón por las venas cava inferior y superior por un lado y las venas pulmonares por otro. L corazón se va llenando hasta que se inicia la fase de sístole. En el momento de la sístole, las válvulas mitral y tricúspide se cierran, se abren las válvulas semilunares. La sangre contenida en los ventrículos derecho e izquierdo será expulsada hacia las arterias pulmonar y aorta, respectivamente.
Al número de latidos por minuto se le denomina ritmo cardiaco o frecuencia cardiaca, que normalmente oscila entre 60 y 80; el ritmo cardiaco es más rápido en el niño (120-180 lat./min.) que en el adulto y en la mujer que en el hombre (la sangre de la mujer tiene menos hemoglobina que la del hombre, por lo que debe movilizar una mayor cantidad de sangre para poder transportar la misma cantidad de oxígeno). Circunstancias como el ejercicio físico, la fiebre y las emociones alteran el ritmo cardiaco, aumentándolo, como consecuencia del aumento de necesidades del organismo en esas situaciones.
Hablamos de taquicardia cuando el ritmo cardiaco es muy duradero y de bradicardia cuando es lento.
En cada latido el corazón emite dos sonidos o tonos cardiacos fisiológicos: un primer tono intenso y más duradero (producido por el cierre brusco de las válvulas mitral y tricúspide que deriva por el aumento de la presión en los ventrículos a la llegada de la sangre) y un segundo tono más intenso pero más corto (producido por la apertura de las válvulas pulmonar y aórtica derivada del aumento de presión en los ventrículos por su contracción).
La cantidad de sangre que sale de los ventrículos a cada sístole se denomina volumen sistólico (VS) y es de aproximadamente 70 ml en reposo, aunque durante la actividad física puede llegar a ser de 150-200 ml. En los niños el tamaño del corazón es menor y, por consiguiente, el volumen sistólico será también menor.
El gato cardiaco o volumen minuto cardiaco (VMC) representa la cantidad de sangre expulsada por el corazón en un minuto. Depende de la frecuencia cardiaca (FC) y volumen sistólico (VS).
VMC = FC x VS = litros / minuto.
En reposo es de 5-6 litros por minuto. Durante la actividad física puede alcanzar los 20-30 litros por minuto.
La actividad contráctil del miocardio se produce como respuesta a estímulos generados en el propio corazón. El estímulo se transmite desde el nódulo sinusal (marcapasos cardiaco) a los componentes del tejido eléctrico y el miocardio. Aunque el corazón puede contraerse automáticamente, en condiciones normales la actividad cardiaca se adapta a los requerimientos del cuerpo mediante el control del sistema nervioso vegetativo y del endocrino.
Los cambios o fluctuaciones eléctricas que se producen en el corazón pueden registrarse desde la superficie del cuerpo mediante el electrocardiograma (ECG).
§ CIRCULACIÓN SANGUÍNEA
La sangre circula por las arterias debido al impulso de la sístole ventricular y a las contracciones de la pared arterial.
La presión sanguínea es la fuerza ejercida por la sangre contra la pared vascular. Se mide en milímetros de mercurio (mm Hg). Esta presión depende de tres factores: la fuerza impulsora del corazón, el volumen de sangre circulante y la resistencia que ofrecen las arterias a la circulación sanguínea. Entre los dos primeros determinan la sistólica (alta) y el tercero la diastólica (baja).
La mayor presión se ejerce a la salida del ventrículo izquierdo, en la aorta. En la aorta la presión de la sangre no es uniforme y muestra variaciones debidas a las fases del ciclo cardiaco. La presión sistólica es el pico máxima presión. Se produce durante la sístole ventricular y es de 120 mm Hg; la presión diastólica es la presión que ejerce la sangre sobre las paredes de la aorta durante la fase diastólica del ciclo cardiaco siendo de 80 mm Hg.
Durante el recorrido por los vasos sanguíneos, la presión de la sangre disminuye hasta ser de 0-2 mm Hg en la aurícula derecha.
El retorno venoso es la cantidad de sangre que entra al corazón por las venas y depende de factores circulatorios: fuerza del corazón, tensión arterial, efectos aspirantes del corazón, eficacia de las válvulas venosas. También influyen factores extracirculatorios como la fuerza de la gravedad, la contracción muscular (bomba muscular) y las fases de la respiración (la inspiración aumenta el retorno venoso).
La circulación no es igual y homogénea en todos los órganos del cuerpo, depende, sobretodo, de las necesidades metabólicas del tejido irrigado. En reposo, el hígado y los riñones reciben un 50% de la sangre circulando. En cambio durante el ejercicio la sangre se dirige hacia la masa muscular activa.
Los ajustes o adaptaciones circulatorias se efectúan por mecanismos del tipo local y general. Modificando el diámetro de los vasos mediante contracción o relajación de los músculos lisos, varían las resistencias y se altera la presión la sangre en los vasos sanguíneos y el flujo de la zona afectada.
1.5. RESPUESTA CARDIOCIRCULATORIA
Durante la actividad física la frecuencia cardiaca aumenta proporcionalmente con la intensidad. El corazón expulsa sangre con mayor frecuencia con unos valores máximos. La frecuencia cardiaca máxima puede estimarse a partir de:
FC máx. = 220 – edad (años)
Sin embargo para determinar la FC en relación al % de intensidad del ejercicio para determinar la intensidad crítica de aproximación al UA se utiliza:
reserva de la frecuencia cardiaca
Del mismo modo que la FC, el VS también aumenta con el ejercicio físico pasando de valores e 70 ml. en reposo a 120 ml.
Los aumentos de frecuencia cardiaca y volumen sistólico producen un incremento de la cantidad de sangre que es expulsada del corazón en un minuto y circula por los vasos sanguíneos. Este aumento del VMC permite suministrar nutrientes y oxígeno a los músculos activos y eliminar los productos de degradación acumulados en los tejidos.
La tensión arterial aumenta y la sangre se distribuye hacia los tejidos activos, reduciendo su aporte en tejidos no activos como intestinos, riñones, etc.
2. EL SISTEMA RESPIRATORIO: ESTRUCTURA Y FUNCIONES.
La principal función del sistema respiratorio es el intercambio de gases. El sistema respiratorio es el encargado de eliminar todos los gases no necesarios por las células (CO2) y de proporcionar al organismo aire nuevo para poder tomar los gases que las células utilizan (O2).
2.1. ESTRUCTURA ANATÓMICA DEL APARATO RESPIRATORIO.
Las estructuras que componen el aparato respiratorio conforman una vía que permite el paso del aire desde el exterior hasta los pulmones, donde a nivel de los alvéolos se producirá el intercambio de gases (O2 y CO2) entre el aire espirado y la sangre.
El sistema respiratorio está formado por las vías respiratorias (fosas nasales, faringe, laringe, traquea, bronquios, bronquiolos, sacos aéreos, alvéolos), por la caja torácica, los músculos respiratorios y la membrana pleural.
Las fosas nasales se abren al exterior por los orificios nasales, desembocando por detrás en la faringe a través de las coanas. En su interior se forman turbulencias aéreas que dan tiempo a que el aire se limpie y se caliente.
La faringe es un órgano común al aparato respiratorio y al digestivo. El orificio que comunica faringe y laringe tiene una membrana, la epiglotis, que se abre para permitir e paso del aire y se cierra para impedir el paso de alimentos a la vía respiratoria.
La laringe está reforzada en su pared por cartílagos que impiden que se colapse, y en su interior se encuentran las cuerdas vocales. La tráquea es un tubo de unos 12 cm. de largo que discurre por delante del esófago, y protegida también por anillos cartilaginosos que evitan su colapso. Al llegar a la altura de la primera costilla se bifurca en dos ramas: los bronquios. Sus dos ramas cartilaginosas que penetran cada uno en un pulmón, en cuyo interior se ramifican sucesivas veces en forma arborescente, dando lugar a los bronquilos.
Los bronquiolos se subdividen a su vez en conductos cada vez más finos, terminando en unos ensanchamientos llamados sacos aéreos, de los que sobresalen pequeñas cavidades esféricas de pared muy delgada, los alvéolos, que representan el 90% del pulmón. Las arterias pulmonares, cuando llegan a esta altura, forman una red capilar que envuelve a todos los alvéolos. El conjunto formado por los alvéolos envueltos en la red capilar forma la membrana respiratoria, donde se producirá el intercambio de gases.
Los pulmones son dos órganos saculares, mayor el derecho que el izquierdo, situados en el tórax. Están recubiertos por una membrana protectora, la pleura, que tiene dos hojas (una visceral, pegada al pulmón, y otra parietal, pegada al diafragma y a las costillas) entre las que hay una cavidad (cavidad pleural). La pleura está siempre húmeda, con objeto de evitar el roce en los movimientos respiratorios. En la cara interna de cada pulmón, en su parte superior, existe una zona denominada hilio pulmonar, que es por la que penetran los bronquios, arterias y nervios, y por la que salen las venas pulmonares.
2.2. MECÁNICA DE LA VENTILACIÓN.
La contracción de los músculos respiratorios y su consecutiva relajación, permiten la entrada de aire en los pulmones y su salida. La inspiración o entrada de aire es posible gracias a que al contraerse, estos músculos se desplazan aumentando la capacidad del tórax y haciendo expandirse a los pulmones.
Este aumento de tamaño pulmonar genera un presión negativa intratorácica e intrapulmonar, con lo que el pulmón “absorbe” aire del exterior a través de las vías respiratorias hasta igualar su presión con la presión atmosférica.
La espiración se produce cuando los músculos se relajan, ascendiendo el diafragma a su posición de reposo y cayendo la parrilla costal sobre los pulmones. El ritmo de estos movimientos respiratorios en condiciones normales oscila entre 15 y 18 respiraciones por minuto.
La entrada y salida de aire en los pulmones mediante la inspiración y la espiración se denomina ventilación pulmonar.
§ MUSCULOS INSPIRATORIOS
– DIAFRAGMA: puede movilizarse1’5 cm. arriba-abajo durante la espiración normal. En la respiración profunda puede moverse hasta 10 cm.
– INTERCOSTALES EXTERNOS: su contracción aumenta los espacios intercostales. Eleva las costillas inferiores. Aumenta el diámetro transversal y dorsoventral. No actúan en reposo, pero sí durante la actividad física.
– ESTERNOCLEIDOMASTOIDEO: eleva el esternón y la clavícula.
– ESCALENOS: elevan la costillas 1ª y 2ª.
§ MUSCULOS ESPIRATORIOS
– MUSCULOS ABDOMINALES: hacen presión sobre el diafragma y empujan hacia arriba.
– INTERCOSTALES INTERNOS: acercan las costillas, reducen el espacio intercostal y disminuyen la cavidad torácica.
– SERRATO POSTERIOR: disminuye la capacidad torácica
En reposo y durante la respiración tranquila, el proceso de espiración es pasivo. Al relajarse el diafragma, por retorno elástico recupera su posición. Las espiraciones profundas necesitan la participación de los músculos espiratorios.
2.3. FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN.
§ DIFUSIÓN PULMONAR
El intercambio de gases pulmonar tiene como objetivos:
– proporcionar oxígeno a la sangre.
– eliminar el dióxido de carbono de la sangre.
El aire que llega a los alvéolos es una mezcla de gases, contiene oxígeno (O2), dióxido de carbono (CO2), nitrógeno (N2). Cada gas tendrá una presión parcial proporcional a su concentración.
La composición del aire no es igual a la del aire atmosférico, puesto que no todo el aire es renovado durante la ventilación. El aire alveolar es una mezcla de aire ambiental y de aire pobre en oxígeno y rico en dióxido de carbono.
En los alvéolos, los gases atraviesan la membrana respiratoria por difusión. El paso del gas desde el aire a la sangre, o viceversa, es un proceso pasivo que no necesita transportador ni energía. La velocidad de difusión depende del grosor y la superficie de la membrana y del tipo de gas y de los gradientes de presión de dicho gas. Así, la difusión del CO2 es 20 veces más rápida que la de O2 y por ello sale rápidamente de la sangre a los alvéolos, aunque el gradiente sea pequeño.
§ TRANSPORTE DE LOS GASES
El oxígeno es transportado por la sangre principalmente unido a la hemoglobina (97%), aunque una pequeña parte (3%) se encuentra disuelta en el plasma. Cada gramo de hemoglobina se puede unir con una cantidad máxima de oxígeno de 1’34 ml. Los hombres disponen de unos 15 g de hemoglobina por 100 ml de sangre (13 g en las mujeres) de modo que pueden transportar unos 20 ml de O2 por 200 ml de sangre (1’35 x 15).
La unión de la hemoglobina y el O2 es reversible y varía según las condiciones del tejido donde se encuentre la hemoglobina. La curva de disociación de la hemoglobina varía y se modifica por la influencia de diferentes factores, como el grado de acidez del tejido, la concentración de CO2 o la temperatura.
Por un lado el dióxido de carbono se transporta en la sangre disuelto (7%) en plasma, unido a hemoglobina (23%) y en su forma de bicarbonato (70%).
§ VOLÚMENES Y CAPACIDADES RESPIRATORIAS
– VOLUMEN CORRIENTE: es la cantidad de aire que se mueve en cada ciclo respiratorio normal (aprox. 0’4 – 0’5 litros).
– VOLUMEN DE RESERVA INSPIRATORIO (VRI): es aquella cantidad de aire que podemos introducir en los pulmones al realizar una inspiración máxima (de 2’5 a 3’5 litros. La suma del VC y del VRI es la Capacidad Inspiratoria.
– VOLUMEN DE RESERVA ESPIRATORIO (VRE): aquel que podemos expulsar después de una espiración forzada (1 a 1’5 litros). La suma de la Capacidad Inspiratoria y el VRE es la Capacidad Vital.
– VOLUMEN RESIDUAL: después incluso de una espiración forzada queda siempre una cierta cantidad de aire en los pulmones es el Volumen Residual (1 a 1’4 litros). La suma del VR y la Capacidad Total Pulmonar.
El Volumen-minuto respiratorio (VMR) es el producto del Volumen Corriente por el número (frecuencia) de respiraciones en un minuto (generalmente 12-16 ciclos por minuto) es decir: 0’5 x 12 = aprox. De 6 litros por minuto.
§ REGULACIÓN DE LA VENTILACIÓN
La respiración es involuntaria y rítmica. El ciclo respiratorio consta de 2 fases:
– inspiratoria 1’-2’
– espiratoria 2’-3’
El control del ritmo respiratorio se realiza gracias al sistema nervioso central que ajusta el ritmo de ventilación alveolar casi exactamente a las necesidades del cuerpo. De esta manera las presiones sanguíneas de O2 y CO2 se mantienen estables tanto en reposo, como durante la actividad física. Su regulación es involuntaria y automática.
La respiración se controla a través de mecanismos de tipo nervioso y por medio de mecanismos químicos o humorales.
2.4. RESPUESTA RESPIRATORIA.
La ventilación pulmonar aumenta el ejercicio proporcionalmente a las necesidades de oxígeno hasta que se alcanzan intensidades elevadas donde se produce una inflexión, denominada umbral ventilatorio. A partir de este punto la ventilación aumenta más rápido que el consumo de oxígeno. Los valores máximos dependen del tamaño del sujeto se pueden alcanzar valores de ventilación de 100 l/min. en niños y de 200 l/min. en adultos entrenados.
En ausencia de enfermedad, el sistema respiratorio no parece ser limitante del ejercicio, puesto que la saturación de la hemoglobina se mantiene en niveles elevados. A pesar de ello, en los primeros minutos de actividad se puede padecer disnea, la cual desaparece al cabo de pocos minutos cuando la función ventilatoria se estabiliza.
3. CARACTERÍSTICAS PARTICULARES DEL PERIODO EVOLUTIVO CORRESPONDIENTE A LA ETAPA.
3.1. SISTEMA CARDIOCIRCULATORIO
La cantidad de hemoglobina y la volemia aumentan en la pubertad hasta igualar los valores de los adultos.
El tamaño, concretamente el diámetro transversal, del corazón aumenta, sobretodo, entre los 12 y 15 años, lo cual repercute en el volumen sistólico y el volumen minuto cardiaco. La frecuencia cardiaca se estabiliza progresivamente gracias a la maduración del sistema nervioso vegetativo, aunque en estas edades aún no ha conseguido la maduración completa. Por tanto, con la maduración, las variaciones buscas e importantes de la frecuencia cardiaca de reposo y durante el ejercicio.
Los niños presentan un flujo muscular mayor que el de los adultos y que disminuye con la edad. La presión sanguínea es menor a la de los adultos y más hábil. Con la maduración alcanzan los valores de los adultos y una mayor estabilidad.
3.2. SISTEMA RESPIRATORIO.
No existe acuerdo sobre el momento en que finaliza la maduración del sistema respiratorio. Durante la pubertad las vías aéreas finalizan su crecimiento en longitud y los alvéolos acaban de desarrollarse totalmente.
Los parámetros de capacidad pulmonar (volúmenes y capacidades respiratorios) son idénticos a cualquier edad, en relación al volumen corporal, de forma que la adaptación ventilatoria es buena y no supone un factor limitador de la capacidad física.
La frecuencia respiratoria también se estabiliza por la influencia de la maduración del sistema nervioso vegetativo reduciéndose en reposo y durante el ejercicio. Es más elevada en el niño que en el adulto (15 a 18 respiraciones por minuto). En contrapartida, y también debido al aumento de tamaño de la caja torácica, la respiración se hace más profunda.
3.3. CAPACIDAD DE ADAPTACIÓN FUNCIONAL
Todas estas modificaciones influyen en la capacidad de adaptación funcional del organismo a la actividad física de los sistemas cardiocirculatorio y respiratorio, lo cual repercute especialmente en el sistema de aporte de oxígeno a los tejidos y, en particular, al músculo. Estos cambios, asociados a la maduración del tejido muscular permiten incrementar el consumo de oxígeno por la musculatura.
4. CONSIDERACIONES A TENER PRESENTES EN CLASE DE EDUCACIÓN FÍSICA.
4.1. CONSIDERACIONES SOBRE EL APARATO CARDIOVASCULAR.
El corazón del niño crece de forma paralela al peso y de forma acelerada hasta la pubertad, y mucho más lentamente durante la pubertad. Por eso, para mantener un gasto cardiaco (volumen/minuto) adecuado, el corazón del niño late más deprisa, pues su pequeño corazón tiene un volumen sistólico o volumen de eyección mucho menor. Por ello, la respuesta cardiovascular al ejercicio presenta aspectos diferenciales muy destacables en el niño y el adolescente respecto al adulto.
§ MODIFICACIONES DEL GASTO CARDÍACO (GC) DURANTE EL EJERCICIO
El GC del adolescente aumenta de forma directamente proporcional a la potencia del esfuerzo que se realice, hasta una potencia submáxima. La respuesta cardiovascular del niño y del adolescente es hipocinética: para cualquier valor del VO2 máx., el aumento del GC en situación de necesidad es mucho menor que en el adulto, tanto en términos absolutos como relativos.
Los aumentos de GC precisos para alcanzar una determinada potencia de trabajo, se obtienen principalmente a expensas de aumentar la frecuencia cardiaca, debido al escaso volumen de eyección por cada latido; respuesta menos rentable que la del adulto, que se hace a expensas del aumento/latido (para potencias moderadas de trabajo, ya que para potencias mayores también aumenta la frecuencia cardiaca).
La progresiva disminución de la frecuencia cardiaca (FC) con la edad es mucho más acusada en los ejercicios submáximos que en los de máxima intensidad.
§ MODIFICACIONES DE LA PRESIÓN ARTERIAL Y DEL FLUJO SANGUÍNEO MUSCULAR
La presión arterial del niño es menor que la del adulto, y aumenta proporcinalmente con la edad (120-80 mm Hg en adulto joven y 140-90 hacia los 50 años, por término medio). Salvo estas diferencias cuantitativas, el comportamiento y variación de la presión arterial durante el ejercicio sigue pautas similares en el niño y en el adulto.
El flujo sanguíneo muscular en el niño es mucho más alto que en el adulto, y ambos casos aumenta durante el ejercicio físico.
4.2. CONSIDERACIONES SOBRE EL APARATO RESPIRATORIO.
La adaptación ventilatoria del adolescente al ejercicio físico es buena, no comportándose normalmente como factor limitador de la capacidad física.
En relación al volumen corporal, los parámetros de capacidad pulmonar son idénticos en el niño, en el adolescente y en el adulto, al margen de las diferencias individuales.
Las modificaciones de la ventilación pulmonar durante la actividad física, son similares a las del adulto. Pero mientras el adulto lo consigue a expensas de aumentar el volumen de aire inspirado, el niño lo hace aumentando la frecuencia respiratoria, debido al menor trabajo respiratorio que le supone sus características anatómico-fisiológicas.
4.3. EFECTOS DE ENTRENAMIENTO.
El entrenamiento especializado y la práctica intensiva de algunos deportes, produce cambios en el sistema cardio-respiratorio, como efecto de la adaptación funcional del entrenamiento.
§ SOBRE EL APARATO CARDIOVASCULAR
Hipertrofia del miocardio y dilatación de cavidades, que hace aumentar el volumen sistólico, y permite mantener el mismo GC con menor frecuencia cardiaca.
§ SOBRE EL APARATO RESPIRATORIO
Con el ejercicio la ventilación puede aumentar desde los 6-8 litros de reposo, hasta los 100 litros en individuos no entrenados y hasta 150 en sujetos entrenados.
Además mejora la difusión de oxígeno del alvéolo a la sangre, lo que supone un menor esfuerzo respiratorio para desarrollar una misma potencia de trabajo, pues se consigue la misma cantidad de oxígeno con menor ventilación.
4.4. CONSIDERACIONES CRICULARES.
La importancia de este tema radica en que trata aspectos básicos del funcionamiento corporal que son básicos en la realización de actividades físicas.
Lo más adecuado es relacionar los contenidos de este tema con otros aplicándolos e integrándolos en distintas unidades didácticas, que traten actividades deportivas, la valoración y desarrollo de las capacidades físicas, el calentamiento, etc., para que se vea y comprenda la importancia de estos sistemas y de la forma de desarrollarlos. Además incluye otros conceptos generales como: glóbulos, actividad eléctrica, presión, onda, flujo, etc., que tienen relación con otras áreas como física, química y ciencias, entre otras, lo que ayuda al tratamiento interdisciplinar.
Es importante usar la práctica, como la toma de pulsaciones tras actividades intensas, la observación de la elevada frecuencia respiratoria, los movimientos del tórax y el abdomen tras situaciones de fatiga, las situaciones de ahogo que experimentan alumnos hipoactivos, fumadores, etc., que servirán para poder explicar determinados aspectos del tema, que deberán ser significativos para los alumnos. Interesa que comprendan la importancia de la respiración como requisito básico para la buena alimentación de los tejidos activos.
En el currículo se encuentran contenidos en distintos cursos del bloque de contenidos de condición física y salud como:
– para segundo: capacidades físicas relacionadas con la salud: resistencia aeróbica y flexibilidad. Concepto. Control de la intensidad del esfuerzo por la frecuencia cardiaca: toma de pulsaciones, cálculo y realización de esfuerzos dentro de su zona de actividad; práctica de los diferentes tipos de respiración: clavicular, torácica y abdominal.
– en tercero y cuarto: efectos del trabajo de resistencia aeróbica y flexibilidad sobre el estado de salud.
III. BIBLIOGRAFÍA
– ASTRAND, P. O.; RODAHL, K. (1985): Fisiología del trabajo físico. Buenos Aires. Médica Panamericana.
– D. McARDLE, W (1990): Fisiología del ejercicio. Madrid. Alianza Deporte.
– GONZÁLEZ GALLEGO, J. (1992): Fisiología de la actividad física y del deporte. Madrid. Interamericana / Mc Graw-Hill.
– GUYTON, A (1993): Fisiología humana. México. Interamericana.
– MOREHOUSE, L. E. : Fisiología del ejercicio. Ateneo.
– PLATONOV, V. (1991): La adaptación en el deporte. Barcelona. Paidotribo.
– WEINECK, J. (1998): Entrenamiento óptimo. Barcelona. Hispano Europea.