DOI: http://dx.doi.org/10.18273/revsal.v48n3-2016001

Entrenamiento aeróbico de alta intensidad:
Historia y fisiología clínica del ejercicio

Cristian Cofré-Bolados^1,2, Pablo Sánchez-Aguilera¹, Edson Zafra-Santos¹, Alexis Espinoza-Salinas¹

1. Universidad Santo Tomás. Santiago, Chile.
2. Universidad de Santiago
Correspondencia: Alexis Espinoza Dirección: ejército 146, Santiago, Chile. Correo electrónico: alexisespinozasa@santotomas.cl. Teléfono: + 56 2471 7674

Recibido: 17/03/2016 Aprobado: 04/05/2016 Publicado online: 30/06/2016

Forma de citar: Cofré-Bolados C, Sánchez-Aguilera P, Zafra-Santos E, Espinoza-Salinas A. Entrenamiento aeróbico de alta intensidad: Historia y fisiología clínica del ejercicio. Rev Univ Ind Santander Salud. 2016; 48(3): 275-284.

RESUMEN

La transición epidemiológica observada en las últimas décadas ha implicado un aumento creciente de enfermedades crónicas, fenómeno asociados con el estilo de vida de la población, al modelo alimentario y al sedentarismo, lo que predispone a la obesidad y a la resistencia a la insulina, condicionando patologías cardio metabólicas como la hipertensión arterial y la dislipidemia, favoreciendo el desarrollo del síndrome metabólico. El tratamiento consiste en el manejo farmacológico, mejoras en los hábitos alimentarios y la incorporación de la actividad física a la rutina diaria. Tradicionalmente los programas de ejercicio están orientados a un método aeróbico para mejorar los parámetros alterados. Sin embargo, actualmente han surgido nuevas estrategias de intervención como el entrenamiento interválico de alta intensidad, que ha evolucionado como un modelo de intervención eficaz, con real impacto en el estado de salud de la población. El objetivo de esta revisión es entregar una mirada histórica y actualizada del ejercicio interválico de alta intensidad, de su impacto en la población y de las adaptaciones fisiológicas que respaldan su uso como herramienta terapéutica.

Palabras clave: Entrenamiento aeróbico interválico de alta intensidad, síndrome metabólico, prescripción de ejercicio.

High intensity aerobic interval training: history
and clinical exercise physiology

ABSTRACT

The epidemiological transition observed in recent decades has led to a continuous increase in chronic non communicable diseases, phenomenon associated with the lifestyle of the population, the dietary pattern and physical inactivity, which predisposes to obesity and insulin resistance, conditioning cardiometabolic disease such as hypertension and dyslipidemia, allowing the development of metabolic syndrome. The treatment consists of pharmacological management, improving dietary habits and the incorporation of physical activity into the daily routine. Traditionally exercise programs are oriented to aerobic methods for improving altered parameters. New intervention strategies such as high-intensity interval training have been developed, which has evolved as a model of effective action, with a real positive impact on the health status of the population. The objective of this review is to provide a historical and updated look of high-intensity interval exercise, its impact on the population and physiological adaptations that support its use as a therapeutic tool.

Keywords: Mother-infant bonding, maternal mental health, LatinAmerica, assessment measures.

INTRODUCCIÓN

En gran parte de Latinoamérica, como en muchos países en vías de desarrollo se experimenta una transición demográfica, con un aumento creciente de la longevidad poblacional, la cual se asocia a bajos niveles de calidad de vida, fundamentalmente por mayor incidencia de enfermedades crónicas no trasmisibles (ECNT)¹. Según la Encuesta Nacional de Salud (ENS) 2009 el riesgo cardiovascular moderado, moderado alto, alto y muy alto sumados alcanzan el 46% de la población nacional, debido a la alta prevalencia de factores de riesgo tales como aterosclerosis, hipertensión, diabetes mellitus y el Síndrome Metabólico (SM). El SM constituye una serie de factores de riesgos cardiovasculares que se caracterizan por altos niveles de grasa abdominal, resistencia a la insulina, bajo niveles de lipoproteínas de alta densidad y triglicéridos elevados, favoreciendo el desarrollo de diabetes mellitus tipo II (DMII)². A los criterios mencionados se suman los altos índices de sedentarismos que presenta la población actual³.

La presencia de factores de riesgo cardiovasculares son una amenaza para la salud, teniendo un impacto negativo en la calidad de vida y sobrevida. Se ha observado que altos niveles de consumo de oxigeno máximo (VO_{2 max}) (que en la práctica se utiliza como VO_{2 peak}) disminuyen el impacto negativo de otros conocidos factores de riegos coronario como la hipertensión, tabaquismo, sobrepeso e incluso la presencia de cardiopatías^4,5. Desde el punto de vista clínico, la ciencia ha demostrado que el desarrollo de actividad física regular se correlaciona directamente con un aumento en el VO_{2 max} y la capacidad funciona¹⁶. Respaldando estos hallazgos Moore, et al. el 2012 realizaron un estudio en diversas cohortes poblacionales, con un total de 650 mil individuos con edad entre 21 y 90 años, encontrando una relación positiva entre la actividad física regular y la expectativa de vida⁷. Es así que el VO_{2 max} se constituye como un valioso indicador de salud y rendimiento físico, consolidando la importancia del ejercicio aeróbico regular en las diferentes etapas de la vida.

Cuando el envejecimiento se acompaña con un estilo de vida activo existe una marcada reducción de la tasa de mortalidad y una disminución proporcionalmente menor del VO_{2 max} relativo a la edad⁸. Poseer un VO_{2 max} o una condición aeróbica reducida en términos absolutos o relativos a edad, sexo y peso, no solamente disminuye la capacidad funcional y perjudica el desempeño físico, sino que además provoca un impacto negativo sobre la tasa de mortalidad en los años siguientes⁸. Es probable que ninguna variable biológica posea tanta relevancia en términos de salud como lo es el VO_{2 max}.

A medida que envejecemos las Enfermedades Cardiovasculares (ECV) y las arritmias son cada vez más comunes, incrementándose las disfunciones del sistema nervioso autónomo (SNA) y por ende de la actividad electrofisiológica del corazón⁹. Los adultos mayores presentan anormalmente una disminución de la función del SNA y altos niveles de biomarcadores inflamatorios circulantes. El aumento de la grasa corporal, las disfunciones autonómicas y la inflamación crónica son factores de riesgo interrelacionados, que están implicados en la etiología de enfermedades como la DMII, hipertensión arterial, aterosclerosis y otras ECV¹⁰.

Actualmente en Latinoamérica y en el mundo existe un fuerte enfoque de tratamiento y prevención en la población de todas las edades, dando énfasis en la identificación y reducción de los factores de riesgo modificables que predisponen al desarrollo de ECNT¹¹. En este contexto el tratamiento está orientado a un manejo farmacológico conducente al control de la sintomatología de cardiopatías y la DMII, además de generar recomendaciones internacionales para establecer cambios en los hábitos alimentarios e incorporar actividad física a la rutina^12,13.

Las recomendaciones establecidas por el Colegio Americano de Medicina del Deporte indican un mínimo de 150 minutos semanales de actividad física aeróbica moderada, o bien un mínimo de 75 minutos semanales de actividad aeróbica vigorosa, o una combinación equivalente de actividad moderada y vigorosa¹⁴. Sin embargo, el método continuo de moderada intensidad resulta en un mecanismo de preparación para la resistencia aeróbica, que se caracteriza por la realización de esfuerzos de intensidad media correspondiente al 50- 70% frecuencia cardiaca máxima¹⁵. Históricamente los programas de ejercicio en modalidad aeróbica continua y posteriormente el de fuerza, han sido utilizados como los principales métodos de intervención no invasiva para mejorar los parámetros de Variabilidad del Ritmo Cardiaco (VRC) y disminuir el riesgo de padecer una ECV. Se ha demostrado que la combinación de ambos protocolos de ejercicio es la vía más efectiva para alcanzar resultados beneficiosos para la salud¹⁶.

Como evidenciamos anteriormente el ejercicio de forma regular está asociado con adaptaciones positivas sobre la composición corporal, fitness, niveles de citoquinas inflamatorias e índices de VRC⁹, esto último reflejado en un aumento de la modulación vagal y una reducción de la actividad del Sistema Nervioso Simpático (SNS)^9,10. Esta modificación del balance autonómico favorece la activación del Sistema Nerviosos Parasimpático (SNP), asociándose a una disminución de la inflamación crónica por descarga colinérgica, suprimiendo la síntesis y liberación de citoquinas pro-inflamatorias¹⁰. Debido al mayor riesgo que presentan los adultos mayores de desarrollar alteraciones en la VRC y de padecer eventos cardiovasculares, es que ha sido muy difícil establecer la dosificación de la actividad física en este grupo etario⁹.

En los últimos años han resurgido metodologías de entrenamiento que eran utilizadas a inicios del siglo pasado para entrenar a deportistas de alto rendimiento, nos referimos al denominado entrenamiento interválico de alta intensidad (HIIT en sus iniciales en inglés). Este método de entrenamiento ha emergido como una nueva estrategia terapéutica, que ha demostrado ser eficaz en la mejora del estado físico asociado a la salud en población adulta¹⁷.

Desarrollo histórico del HIIT

Es difícil definir un origen del entrenamiento intervalado o interválico, con seguridad algunas formas de entrenamiento del deporte griego contenían estos elementos (combinación secuencial de trabajo y pausa), las mismas artes marciales milenarias tienen elementos de ataque-defensa, donde después de un ataque se regresa a posiciones de defensa para la recuperación. Resumiendo, recopilaciones históricas contemporáneos presentados por Brandao¹⁸, podemos decir que existen datos que indican que ya en el año 1850 algunos entrenadores de Estados Unidos entre estos Lawson Robertson y Dean Cronwell realizaban entrenamientos divididos en tramos de alta velocidad y otros tramos usados como recuperación orgánica. En ese tiempo no existía una clara sistematización del entrenamiento de intervalos, por lo tanto, estas formas representaban algunas propuestas instintivas sin mucha claridad en los objetivos y efecto deseado¹⁸.

Otras versiones históricas indican el origen del entrenamiento intervalado en la escuela finlandesa de entrenamiento deportivo. Habría sido el entrenador Lauri Pihkala que por el año 1912 desarrolló el sistema finlandés de entrenamiento. Sus deportistas recorrían, cuatro y hasta cinco veces distancias de 100 y hasta 200 metros, con esfuerzos intensos y pausas de varios minutos. Esto genera la idea que Pihkala fue el creador del entrenamiento interválico. El método de Pihkala presentaba algunas características: Inclusión de entrenamiento de velocidad para fondistas y medio fondistas; carreras cortas e intensas, alternadas con intervalos más largos para recuperación; incremento tanto en cantidad como en calidad de los entrenamientos¹⁹.

Otros historiadores del entrenamiento como Buchheit, et al.²⁰ afirman que en los años 1920 el premio Nobel A.V. Hill incluyo el entrenamiento interválado en sus experimentos relacionados al esfuerzo muscular. En esta época el corredor finlandés Pavoo Nurmi comenzó a usar el entrenamiento intervalado corto, por ejemplo, seis pasadas de cuatrocientos metros en sesenta segundos, con velocidad de 24 kilómetros por hora, dentro de una corrida lenta de diez y hasta 20 kilómetros realizados en florestas.

En el año 1936, el fisiólogo Alemán Woldemar Gershller, propuso un sistema de entrenamiento intervalado, el cual se realizaba en pistas de atletismo, con alternancias entre corridas largas y cortas con control de tiempos. Gerschller, en 1939 en la ciudad de Friburgo, usa esta metodología en el atleta Harbig, consiguiendo superar el record mundial de 400 y 800 metros²¹. Por otro lado, también en los años 1930, el cardiólogo Alemán Herbert Reindell, usó corridas cortas, intercaladas con pausas de descanso, observando en sus pacientes el desarrollo de hipertrofia cardiaca y aumento del débito cardiaco, así como una mejora en el consumo de oxigeno²².

En razón a los últimos datos entregados podemos sugerir que el entrenamiento intervalado científico surge de la interacción particular del deporte de rendimiento con la medicina, usando el ejercicio como factor común y como resultado de la colaboración de un médico con un entrenador¹⁸.

En base a este contexto histórico, Billat²³ menciona que la primera publicación de un artículo científico sobre entrenamiento intervalado data de 1959, correspondiente a la autoría de Reindell y Roskamm²⁴. La segunda publicación tendría referencia de 1962, con autoría de Reidell, Roskamm y Gerschller²⁵. Estos pioneros describen cuidadosamente sus metodologías de entrenamiento intervalado: Con distancias de carrera de 100 a 200 metros como máximo, el número de repeticiones puede llegar hasta 100, el intervalo de pausa entre esfuerzos no supera el tiempo de un minuto, con una acción de caminar o trotar (pausa activa).

Se menciona también como responsable de la fundamentación fisiología inicial del entrenamiento intervalado al Fisiólogo Sueco Per Olof Astrand y su discípula Irma Ryhming (posteriormente Irma Astrand). En el año 1967 Astrand y su colega también Sueco Bengt Saltin²⁶, publican datos de consumo máximo de oxígeno de varios atletas que usaban la metodología de entrenamiento intervalado, ellos publicaron el mayor valor de consumo de oxígeno registrado hasta ese momento en un corredor: 82 ml/kg/min²³. Hasta el fin de los años 60 es Europa el único lugar donde se investiga sobre el ejercicio intervalado (HIIT), pero es precisamente a fines de los 60 donde el Fisiólogo Norte Americano Fox, realiza varios estudios sobre este método de entrenamiento en el contexto militar²⁷. En los años 80 se registran excepcionales marcas de corredores olímpicos que utilizaron el entrenamiento interválado, tales como: Sebastián Coe y Said Aouita²³.

HIIT y Salud

La gran pregunta a esta altura era si el entrenamiento intervalado podría ser aplicado en población "no deportista" (sedentarios, portadores de alguna enfermedad, etc.). Esta pregunta toma fuerza en los años posteriores a 1990, pues en esta población predominaba la práctica de ejercicio continuo de intensidad submáxima, a través de las referencias de los estudios de Hollowszy²⁸ donde se demostró que las enzimas oxidativas aumentaban con carrera continúa realizada en cinta rodante por ratas. También se debe considerar que en esa época la tecnología era muy limitada para el estudio del metabolismo anaeróbico. Estas condiciones sumadas a la explosión mundial del ejercicio aeróbico de baja y moderada intensidad (Jogging), liderado por las investigaciones del médico Norteamericano Kenneth Cooper^29-31, derivó en una amplia orientación mundial hacia el ejercicio de moderada y baja intensidad de amplio volumen como la prescripción de ejercicio para conseguir salud cardiovascular.

A mediados de la década del 90 se comienza a recopilar mayor evidencia, para iniciar una amplia discusión sobre el rol del método intervalado en salud. Tabata, et al.³² realizaron un estudio que presentó el entrenamiento intervalado de alta intensidad en población no deportista, aplicado sobre catorce sujetos no entrenados, divididos en dos grupos de siete, usando dos modelos que se querían comparar, ambos realizados en bicicleta ergométrica:

1. Entrenamiento de sprint de alta intensidad: siete a ocho series, cada serie de 20 segundos, con intensidad de entrenamiento de 170% del VO_{2 max}. Con 10 segundos de intervalo entre las series, realizado cinco días a la semana, durante seis semanas.
2. Protocolo de entrenamiento submáximo continuo: 70% del VO_{2 max}, por 60 minutos, cinco días por semana, durante siete semanas.

Como conclusión se observaron aumentos en el VO_{2 max} del 15% en el grupo de entrenamiento intermitente de alta intensidad v/s un 9,4% en el grupo de ejercicio continuo de moderada intensidad. Además de un incremento del 28% de la capacidad anaeróbica en el grupo de alta intensidad, sin cambio en el grupo de moderada intensidad. Así como la alta intensidad requirió mucho menos tiempo de entrenamiento³².

De esta manera desde los años noventa y hasta nuestros días hemos podido conocer muchos trabajos que vinculan los ejercicios intermitentes de alta intensidad (HIIT) con la salud cardiometabólica, destacando los trabajos de Gibala³³, los que muestran que el entrenamiento intervalado realizado principalmente en cinta rodante y bicicletas ergométricas, mejora la potencia aeróbica y factores anaeróbicos, influye en la composición corporal hacía una constitución saludable y disminuye la resistencia a la insulina, entre otros beneficios y efectos sobre marcadores biológicos de salud.

Resumiendo, este método consiste en cortos pero intensas series de ejercicio intercalados con breves periodos de pausa activa o pasiva^34-36. La evidencia actual del impacto de este tipo de entrenamiento sobre la salud respalda la idea de que el HIIT es un método que tiene variados beneficios para la salud, presentando como principal ventaja el corto periodo de tiempo que se necesita para completar el entrenamiento, requiriendo un mínimo de equipamiento y adaptaciones físicas.

Adaptaciones fisiológicas de HIIT

El HIIT es un método que bajo el modelo trifásico de Skinner, se encuentra en la última fase por sobre el umbral anaeróbico y ventilatorio II (80-85% VO_{2 max})³⁷, encontrando adaptaciones centrales asociadas a una activación simpática-adrenal, y mejoras cardiovagales. El HIIT produce iguales o mayores ganancias cardiometabólicas en el corto plazo en comparación al ejercicio aeróbico continúo³⁵, presentando una percepción del esfuerzo menor, menores niveles de catecolaminas plasmáticas y aumentos en las concentraciones de lactato en sangre³⁸. Se ha demostrado además que el HIIT reduce el riesgo de padecer ECV en adultos mayores sanos³⁹. Incluso sorprendentemente con protocolos de una sola sesión de HIIT a la semana, fue suficiente para reducir el riesgo de muerte por enfermedades cardiovasculares en hombres y mujeres, comparado con sujetos que no realizaban ejercicio⁴⁰. El trabajo de Rognmo, et al.⁴¹, evidencia cambios significativos en el VO_{2 peak} en pacientes con enfermedad coronaria, durante una intervención de HIIT por un periodo de diez semanas. Resultados que también respaldan Wisloff, et al.⁴² quienes evaluaron 26 pacientes con insuficiencia cardiaca durante 12 semanas. Moholdt, et al.⁴³ estudiaron pacientes con bypass coronario durante seis meses, pesquisaron cambios sustanciales en los niveles de VO₂ al compararlos en las primeras cuatro semanas, evidenciando que las adaptaciones centrales y periféricas continúan progresando en el tiempo^40,41,43.

Dentro de las adaptaciones periféricas destacan mejoras en la recaptación y sensibilidad del calcio por la bomba de calcio reticular (SERCA en sus siglas en inglés) del músculo esquelético⁴⁴. Además se ha observado un aumento de la actividad enzimática responsable de la lipólisis y glucólisis (leptina, adiponectina, insulina, catecolaminas, lipasas), asociado a una mayor activación de los transportadores de glucosa dependientes de insulina (GLUT-4) como de los ácidos grasos (FAT/CD36)^45,46. Otro mecanismo por el cual se explicarían los beneficios de este método de entrenamiento es la activación de vía mediada por AMPK, siendo la responsable del control metabólico y del gasto energético⁴⁷. Tales hallazgos son evidenciados por Tjonna, et al.⁴⁸, quienes evaluaron 32 pacientes con síndrome metabólico durante 36 semanas de intervención, comparando un método continuo con uno interválico, observando en el grupo HIIT un aumento significativo de la expresión génica y proteica del co-activador transcripcional PGC-1α, el cual es un marcador de biogénesis mitocondrial y de la capacidad oxidativa del músculo esquelético^48-50. Esta respuesta se explicaría por el descenso de los niveles de ATP debido a la alta demanda energética, aumentando los niveles de AMP y consecuentemente de AMPK, aumentando la fosforilación de factores de transcripción de manera directa⁴⁷.

En un meta-análisis realizado por Hwangy, et al.⁵¹, se evidencian principalmente mejoras en el VO₂. En los hallazgos de los estudios primarios analizados se observa un incremento significativo del VO_{2 peak} con un entrenamiento aeróbico de alta intensidad (3,60 ml/kg^-1/min^-1), frente a un método de entrenamiento continuo⁵¹. Resulta interesante comprender que si tenemos ganancias de 3,60 ml/kg^-1/min^-1 o 1 METS, se traduce en una disminución en el riesgo de mortalidad coronaria entre un 8-15%^52,53.

Prescripción de ejercicio y fundamentos metodológicos del HIIT

La metodología clásica del entrenamiento desde la Escuela Alemana⁵⁴ define tres métodos de entrenamiento: Método Continuo - Método Intevalado - Método de Repeticiones. Dentro del método intervalado, existen los intervalados cortos con duraciones de menos de un minuto de duración para cada intervalo de esfuerzo y de pausa, denominándoles en latinoamerica "Ejercicio Intermitente"⁵⁵.

Una vez definidos los tiempos o metros de carrera y el tiempo de pausa, se deben considerar todas las variables propias de un metodo de entrenamiento con el fin de prescribir el bloque de ejercicio HIIT, estas otras variables se resumen en duración total del bloque de entrenamiento, medio de entrenamiento, la intensidad y duración de los esfuerzos, las micropausas y las macropausas, las repeticiones y las series.

Ejemplo de un Bloque de Entrenamiento Intervalado
corto tipo HIIT o intermitente:
Duración: 24 minutos
Medio de entrenamiento: Bicicleta ergométrica
Intensidad del esfuerzo: 110% de la carga de esfuerzo de VO_{2 max} en Watt
Duración del esfuerzo: 30 segundos
Micropausa: 30 segundos
Macropausa: 4 minutos
Repeticiones: 4
Series: 3

Significa que el bloque de entrenamiento tiene una duración de 24 minutos, realizado en una bicicleta ergométrica, con esfuerzos supramaximales de 30 segundos al 110% de la carga con la que alcanzo el VO_{2 max} en cicloergómetro (test maximal), con micropausas de 30 segundos y cada cuatro esfuerzos y pausas, tendrá una pausa mayor de cuatro minutos (macropausa), para luego volver a realizar la segunda serie de cuatro minutos de esfuerzos interválicos, hasta una tercera serie, para terminar el bloque.

Desde lo metológico también debemos considear que existen importantes diferencias a considerar si trabajamos el HIIT con diferentes medios de entrenamiento, no es lo mismo correr en pista o campo que en una cinta ergométrica, debido a que la cinta se mueve a una velocidad antes definida, y el sujeto entra y sale de la cinta con ayuda de sus brazos que se apoyan en los costados de la máquina; distinto a cuando la carrera es en pista, donde debemos acelerar y desacelerar lo que produce mayor esfuerzo muscular y gasto de energía. En el mismo contexto los intervalados en bicicleta obligan a la aceleración y desaceleración a menos que utilicemos sistemas mecánicos o electrónicos para acelerar con menos carga o para frenar el cicloergómetro. Esto último es importante de considerar, pensando en la fatiga y daño muscular, así como también en el impacto central cardiorespiratorio de este tipo de acciones como son la aceleración y desaceleración reiterada.

Basado en la evidencia científica acumulada durante la última decada en relación al impacto de la metodología HIIT como herramienta terapéutica, proponemos un "análisis metodológico del entrenamiento interválico HIIT en deporte y salud" representado en la TABLA 1.

Una crítica al entrenamiento HIIT

En base al artículo de Biddle, et al.⁵⁹ debemos considerar al HIIT como una propuesta de entrenamiento con aplicabilidad clínica, pero debemos ser cuidadosos al pensar en su aplicación masiva o al presentarla como la solución a los problemas que enfrenta el ejercicio en salud, pues no existe evidencia del HIIT como estrategia de salud pública y los estudios que existen son fundamentalmente de eficacia y limitados por el diseño, con evidencia limitada basada enensayos clínicos aleatorizados (ECAs), con poco tiempo de intervención impidiendo definir su efecto a largo plazo. Con esto no queremos contradecir al documento pero si admitir que en disciplinas que se fundamentan en ciencia como lo es la actividad física y el ejercicio en salud, necesitan mayor evidencia a favor y en contra, para tomar decisiones en la terapéutica diaria.

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