[:es]Es sabido que la capacidad del músculo esquelético por mantener el intercambio energético y generar trabajo mecánico esta relacionado con el rendimiento deportivo en una amplia variedad de deportes. Es por ello por lo que un aumento del “turnover” energético de ATP (moneda energética que utiliza nuestro cuerpo) durante esfuerzos de corta duración y alta intensidad está relacionado con el metabolismo glucolítico y el incremento de iones hidrogeno (H+) desencadenando lo que se denomina acidosis muscular junto a una pérdida en el rendimiento.
Una acidosis metabólica inducida por el ejercicio es caracterizada por una mayor producción de H + superando a la tasa de eliminación, disminuyendo la generación de sustrato energético a través de vías glucolíticas, esto ocurre al reducir la actividad de enzimas clave como la glucógeno fosforilasa y la fosfofructoquinasa.
Los H + también compiten con los iones de calcio por el sitio de unión a la troponina, lo que dificulta directamente la capacidad de contracción del músculo esquelético. Mientras que otros procesos bioenergéticos como la fosforilación oxidativa y la resíntesis de fosfocreatina también pueden verse comprometidas a un pH bajo. Por tanto, una caída en el pH muscular conduce a una incapacidad para producir la potencia deseada o requerida con una subsiguiente pérdida de rendimiento del ejercicio.
Es por ello, que nuestro organismo tiene varios sistemas endógenos para controlar la homeostasis del pH; este equilibrio se mantiene mediante tampones intracelulares y extracelulares que pueden aceptar o liberar H + para evitar cambios drásticos de pH.
En el músculo, los amortiguadores fisicoquímicos, como los fosfatos orgánicos e inorgánicos, los aniones de bicarbonato y los dipéptidos como la carnosina (histidina + beta alanina) son los principales mediadores de la homeostasis del pH. El problema principal existe en que estos amortiguadores son extremadamente eficientes a condiciones fisiológicas, sin embargo, durante el ejercicio de alta intensidad se pueden ver comprometidos por el exceso de H+.
El objetivo de este post es dilucidar y establecer ciertas consideraciones respecto al uso de agentes tamponadores extracelulares en la búsqueda de revertir esa acidosis o disminuirla durante el ejercicio para que el rendimiento de nuestro deportista no se vea comprometido a nivel bioenergético.
En cuanto a agentes tamponadores utilizados como suplementos y ayudas ergogénicas, se incluyen el bicarbonato de sodio (BS), citrato de sodio (CS), lactato de sodio (LS) y lactato de calcio (LC); los mecanismos independientes de cada una de las sustancias no se discutirán aquí, no obstante, todas las sustancias se ingieren con el mismo objetivo: aumentar la concentración extracelular de bicarbonato, lo que aumenta el flujo de salida de H + de forma extracelular, lo que contribuye al equilibrio ácido-base durante el ejercicio, lo que puede conducir a una mejora del rendimiento.
La capacidad de aumentar el bicarbonato circulante para mejorar la capacidad de ejercicio y el rendimiento ha sido ampliamente estudiada. Se reconoce que el tampón extracelular más eficaz es el BS, con numerosas revisiones narrativas y metanálisis que demuestran su eficacia. mientras que existen datos limitados sobre el resto de las sustancias (CS, LS, LC).
La realidad es que existe una generalizada controversia en cuanto a los resultados de los ensayos junto a una disparidad de la magnitud en la mejora del rendimiento utilizando este tipo de sustancias. Por tanto, es importante determinar los factores que pueden contribuir a la respuesta de una persona a estos suplementos.
Teóricamente, cualquier aumento en el bicarbonato conduciría a un aumento correspondiente en la capacidad de amortiguación; aunque nos encontramos que el aumento mínimo necesario para obtener ganancias en el rendimiento es actualmente desconocido. Carr et al. han sugerido que se requiere un aumento de +5 mmol/L desde los niveles de referencia para tener un potencial beneficio ergogénico en el rendimiento del ejercicio, mientras que un aumento de +6 mmol/L conduce a ciertos beneficios ergogénicos junto a un aumento de los efectos secundarios. A pesar de esto, ningún estudio hasta la fecha ha investigado directamente el aumento mínimo necesario para las mejoras en el rendimiento o los aumentos individuales vinculados al cambio en el rendimiento.
Saunders et al. determinaron si había alguna correlación entre los valores sanguíneos (bicarbonato, pH) y la capacidad de ejercicio. Sorprendentemente, no mostramos ninguna relación entre la magnitud del cambio en el bicarbonato circulante (o cualquier otra medida) y los cambios posteriores en la capacidad de ejercicio.
Jones et al. Observaron que no todos los individuos llegarón a la concentración de 5 mmol/L con una dosis de 0.1 g · /kg, lo que podría explicar por qué esta dosis parece ser ineficaz para la mejora del rendimiento. Sin embargo, una dosis de 0,2 g · kg fue efectiva para alcanzar este umbral en casi todos los individuos, aunque la concentración disminuyó a los 60 minutos después de la ingestión (< 5 mmol/L) en algunos individuos. Esto podría explicar parcialmente porque una dosis de 0.2 g · kg parece ser efectiva en algunos deportistas, pero no en todos.
Unadosis de 0,3 g · kg de BS es la más comúnmente empleada en la literatura y parece provenir del trabajo de McNaughton et al., quien demostró que es la más efectiva en comparación con las dosis más bajas y más altas. Aunque dependiendo del estudio incluso llegando a concentraciones entre 5mmol- 6mmol/L no fueron suficiente para mejorar el rendimiento (FIGURA 1).
FIG.1 Incrementos en el bicarbonato sanguíneo desde el inicio después de la suplementación aguda con bicarbonato de sodio, en orden de magnitud de cambio. Los puntos de datos indican si el rendimiento del ejercicio se mejoró con la suplementación (círculos oscuros) o no (círculos claros).
Esto es debido a factores adicionales que pueden explicar esta variación, incluidos los modelos de ejercicio que determina la acumulación de H +, genotipo, efectos secundarios asociados y variación individual en la respuesta a la suplementación.
Otro de los factores de vital importancia es el nivel de entrenamiento de los sujetos, ya que si se trata de sujetos entrenados podemos evaluar correctamente si los beneficios son de la propia suplementación ya que sus marcas están mucho más estandarizadas y son más similares entre sí, dentro del mismo deportista.
Pocos estudios han investigado el efecto de la suplementación repetida en los mismos individuos utilizando el mismo protocolo de ejercicio. Curiosamente, solo una persona mejoró en las cuatro ocasiones y otras nueve en al menos una, lo que sugiere que el rendimiento no solo depende de la concentración en sangre de esta sustancia.
Una reciente serie de investigaciones sobre la suplementación aguda con BS sugieren que es poco probable que un “TIMING o momento de ingesta” uniforme sea óptimo para todos los individuos.
Los individuos deben basar su decisión suplementar según sus propias demandas de ejercicio y la probabilidad de obtener una mejora valiosa en el mismo (estas tareas seguramente que presenten más ventajas o beneficios potenciales al ser tareas continuas de ejercicios de alta intensidad, como ciclismo de 4 km, natación de 100 y 200 m y remo de 2.000 m, o actividades intermitentes de alta intensidad como las que se realizan durante deportes de equipo (por ejemplo, fútbol, hockey, baloncesto, crossfit etc…)
Otro de los factores que puede ser de relevancia es el genotipo:
Los H + que se acumulan en el músculo durante el ejercicio de alta intensidad se eliminan predominantemente con MCT1 y MCT4, a través del transporte conjunto con lactato en una proporción de 1: 1. El sistema de transporte de sodio / hidrógeno (NHE) también puede contribuir a este proceso. Se reconoce ampliamente que el aumento de bicarbonato en la sangre aumenta la actividad de estos transportadores, lo que aumenta el flujo de salida de H + del músculo y reduce la acidosis muscular. Sorprendentemente, ningún estudio hasta la fecha ha medido directamente el efecto del aumento de bicarbonato circulante mediante la suplementación sobre la actividad de estos transportadores en humanos. Actualmente no está claro si la relación entre el aumento de bicarbonato y la actividad de estos transportadores está asociada intrínsecamente.
También conocemos como el transporte de lactato es elevado en atletas. Esto tiene sentido ya que se ha demostrado que las intervenciones de entrenamiento aumentan la abundancia y la actividad de los transportadores de MCT. Además, la capacidad de transporte de lactato (y posteriormente el transporte de H +) se relacionó con la cantidad de fibras musculares tipo I. MCT1 y MCT4 se expresan en el músculo esquelético humano, aunque MCT1 es más frecuente en las fibras de tipo I y MCT4 en las de tipo II. Los polimorfismos en los transportadores de MCT también pueden influir en la respuesta de un individuo a la suplementación
En cuanto a los efectos secundarios asociados (uno de los principales problemas de la suplementación de BS) la aparición de molestias gastrointestinales con estos suplementos es común, dolores estomacales, flatulencias, náuseas, vómitos y diarrea etc…
Esto tiene implicaciones obvias para los atletas que consideran la suplementación durante la competición y es un factor que contribuye probablemente a la razón por la cual la incidencia de la suplementación con tales agentes es baja.
Después de la ingestión de BS, se disocia en el estómago para formar sodio (Na +) y bicarbonato, muchos de los cuales se neutralizan rápidamente con H +, lo que produce dióxido de carbono [CO2]. La producción de CO2 en el estómago puede causar malestar gástrico con los síntomas anteriormente descritos. Los autores informan que esto es típico en cantidades por encima de 0,3 g · kg, sin aumentos concomitantes en el rendimiento.
Por lo tanto, es evidente que minimizar la incomodidad asociada con la suplementación con BS podría aumentar la probabilidad de una respuesta positiva, tanto a nivel individual como grupal. Una solución potencial es ingerir BS en cápsulas gastrorresistentes, evitando la neutralización en el estómago y los efectos secundarios asociados. El momento de la ingesta de suplementos puede ser un componente clave modificable que puede aumentar o disminuir la probabilidad de un efecto ergogénico no solo debido al aumento de bicarbonato circulante, sino también debido a los efectos secundarios asociados. Como los suplementos se ingieren comúnmente en un tiempo estandarizado, a menudo 60 minutos antes del comienzo del ejercicio como en el caso de la BS, esto sugiere que la mayoría de los estudios pueden haber forzado a los deportistas a hacer ejercicio en un momento en que experimentan suficiente incomodidad para afectar negativamente su rendimiento. Por lo tanto, adoptar un protocolo individual de suplementación de bicarbonato probablemente evitaría realizar ejercicio cuando los efectos secundarios asociados son más intensos.
OPTIMIZANDO LA SUPLEMENTACIÓN
En conjunto, los datos sugieren que la sincronización de la suplementación individualizada con estos agentes puede proporcionar la mejor oportunidad de obtener un efecto ergogénico al coincidir el momento del ejercicio con la concentración máxima de bicarbonato después de la dosis seleccionada. De hecho, la dosis de suplemento es otro factor altamente modificable que podría adaptarse para optimizar la suplementación.
El aumento de las dosis de SB por encima de 0,3 g · kg resulta en un aumento de la incidencia de malestar GI, mientras que 0,1 g · kg parece insuficiente para dar lugar a mejoras en el ejercicio. Aunque 0,3 g · kg se ha considerado durante mucho tiempo la dosis óptima. A nivel de recomendación practica, los deportistas que desean suplementarse con estas sustancias deben probarlas fuera de la competición para ver como funciona para ellas, adaptar y optimizar sus estrategias de suplementación individuales de acuerdo con sus necesidades y respuestas personales.
Como conclusión
Conociendo los efectos ergogénicos de estas sustancias, varios son los factores pueden modificar sus efectos ergogénicos, incluidos el tiempo y la dosis de los suplementos, los cambios absolutos en el bicarbonato circulante, la tarea de ejercicio que se está realizando, la actividad de MCT, el estado del entrenamiento y los efectos secundarios asociados (FIGURA 2). Por último, se requiere más información sobre cada suplemento de forma independiente y su interacción con el individuo, genotipo y el entorno.
Fig. 2 Resumen de los factores que pueden modificar la respuesta a la suplementación con bicarbonato de sodio, citrato de sodio y lactato de calcio y sodio.
La dosis (I) el momento de la ingesta (II) influyendo tanto en los aumentos de bicarbonato circulante (III) como en los efectos secundarios asociados a nivel gastrointestinal (IV). El estado de entrenamiento (V) genotipo (VI) Junto a las posibilidades de una respuesta ergogénica positiva también es dependiente de la duración e intensidad de la tarea del ejercicio que se realiza (VII).
Bibliografía
- Carr AJ, Hopkins WG, Gore CJ. Effects of acute alkalosis and acidosis on performance: a meta-analysis. Sports Med. (2011) 41:80114.
- Heibel, A. B., Perim, P. H., Oliveira, L. F., McNaughton, L. R., & Saunders, B. (2018). Time to optimize supplementation: modifying factors influencing the individual responses to extracellular buffering agents. Frontiers in nutrition, 5.
- Lancha Junior AH, Painelli VS, Saunders B, Artioli GG. Nutritional strategies to modulate intracellular and extracellular buffering capacity during high-intensity exercise. Sports Med. (2015) 45(Suppl. 1):S71–81.
- McNaughton LR, Gough L, Deb S, Bentley D, Sparks SA. Recent developments in the use of sodium bicarbonate as an ergogenic aid. Curr Sports Med Rep. (2016) 15:233–44.
- Saunders B, Elliott-Sale K, Artioli GG, Swinton PA, Dolan E, Roschel H, et al. β-alanine supplementation to improve exercise capacity and performance: a systematic review and meta-analysis. Br J Sports Med. (2017) 51:658–69.
- Saunders B, Sale C, Harris RC, Sunderland C. Sodium bicarbonate and high-intensity-cycling capacity: variability in responses. Int J Sports Physiol Perform. (2014) 9:627–32.
AUTOR
Marcos Rueda Córdoba
- Graduado en Nutrición humana y Dietética (UGR) y Máster Oficial en nutrición en la actividad física y deporte (UCAM). Antropometrista ISAK I, Creador de contenido y cursos especializados en nutrición deportiva a través de plataformas online y presencial. Docente en Grupo San Valero (Universidad San Jorge, Zaragoza)
- Consulta de Nutrición presencial en Granada y online
[:en]It is known that the ability of skeletal muscle to maintain energy exchange and generate mechanical work is related to sports performance in a wide variety of sports. That is the reason why an increase in the energy turnover of ATP (energy currency used by our body) during short duration and high intensity efforts is related to glycolytic metabolism and the increase of hydrogen ions (H +) triggering to a muscular acidosis next to a loss of performance.
An exercise-induced metabolic acidosis is characterized by a higher production of H + exceeding the rate of elimination, decreasing the generation of energy substrate through glycolytic pathways, this occurs by reducing the activity of key enzymes such as glycogen phosphorylase and phosphofructokinase.
H + also compete with calcium ions for the troponin binding site, which directly impairs the skeletal muscle’s contraction capacity. While other bioenergetic processes such as oxidative phosphorylation and phosphocreatine resynthesis may also be compromised at low pH. Therefore, a fall in muscle pH leads to an inability to produce the desired or required potency with a subsequent loss of exercise performance.
That is why our body has several endogenous systems to control pH homeostasis; this balance is maintained by intracellular and extracellular buffers that can accept or release H + to avoid drastic pH changes.
In muscle, physicochemical buffers such as organic and inorganic phosphates, bicarbonate anions and dipeptides such as carnosine (histidine + beta alanine) are the main mediators of pH homeostasis. The main problem exists in that these “buffers” are extremely efficient at physiological conditions, however, during the high intensity exercise they can be compromised by the excess of H +.
The objective of this post is to elucidate and establish certain considerations regarding the use of extracellular buffering agents in the search to reverse that acidosis or decrease it during the exercise so that the performance of our athlete is not compromised at a bioenergetic level.
As for buffering agents used as supplements and ergogenic aids, they include sodium bicarbonate (SB), sodium citrate (SC), sodium lactate (LS) and calcium lactate (LC); the independent mechanisms of each of the substances will not be discussed here, however, all substances are ingested with the same objective: to increase the extracellular concentration of bicarbonate, which increases the outflow of H + extracellularly, which contributes to acid-base balance during exercise, which can lead to improved performance.
The ability to increase circulating bicarbonate to improve exercise capacity and performance has been widely studied. It is recognized that the most effective extracellular buffer is BS, with numerous narrative reviews and meta-analyzes that demonstrate its effectiveness. While there are limited data on the rest of the substances (SC, SL, CL).
The reality is that there is a widespread controversy regarding the results of the trials together with a disparity in the magnitude of performance improvement using this type of substance. Therefore, it is important to determine the factors that can contribute to a person’s response to these supplements.
Theoretically, any increase in bicarbonate would lead to a corresponding increase in buffer capacity; although we find that the minimum increase necessary to obtain gains in performance is currently unknown. Carr et al. have suggested that an increase of +5 mmol / L from baseline levels is required to have a potential ergogenic benefit in exercise performance, while an increase of +6 mmol / L leads to certain ergogenic benefits along with an increase in the secundary effects. In spite of this, no study to date has directly investigated the minimum increase necessary for improvements in performance or individual increases linked to the change in performance.
Saunders et al. They determined if there was any correlation between blood values (bicarbonate, pH) and exercise capacity. Surprisingly, we did not show any relationship between the magnitude of the change in circulating bicarbonate (or any other measure) and the subsequent changes in exercise capacity.
Jones et al. They observed that not all individuals reached the concentration of 5 mmol / L with a dose of 0.1 g · / kg, which could explain why this dose seems to be ineffective for improving performance. However, a dose of 0.2 g · kg was effective to reach this threshold in almost all individuals, although the concentration decreased 60 minutes after ingestion (<5 mmol / L) in some individuals. This could partially explain why a dose of 0.2 g · kg seems to be effective in some athletes, but not in all.
A dose of 0.3 g · kg of SB is the most commonly used in the literature and seems to come from the work of McNaughton et al., Who showed that it is the most effective in comparison with the lowest and highest doses. Although depending on the study even reaching concentrations between 5mmol- 6mmol / L were not enough to improve performance (FIGURE 1).
FIG.1 Increases in blood bicarbonate from the start after acute supplementation with sodium bicarbonate (SB), in order of magnitude of change. The data points indicate whether exercise performance was improved with supplementation (dark circles) or not (clear circles).
This is due to additional factors that may explain this variation, including the exercise models that determine the accumulation of H +, genotype, associated side effects and individual variation in the response to supplementation.
Another factor of vital importance is the level of training of the subjects, since if it is a question of trained subjects we can correctly evaluate if the benefits are of the own supplementation since their marks are much more standardized and are more similar to each other, within the same athlete.
Few studies have investigated the effect of repeated supplementation on the same individuals using the same exercise protocol. Interestingly, only one person improved on four occasions and another nine on at least one, suggesting that performance does not only depend on the blood concentration of this substance.
A recent series of investigations on acute supplementation with SB suggest that a uniform «TIMING or intake time» is unlikely to be optimal for all individuals.
Individuals must base their decision on supplementation according to their own demands for exercise and the likelihood of obtaining a valuable improvement in it (these tasks are likely to have more advantages or potential benefits as they are continuous tasks of high intensity exercises, such as cycling 4 km away , swimming 100 and 200 m and rowing 2,000 m, or high intensity intermittent activities such as those performed during team sports (for example, football, hockey, basketball, crossfit etc …)
Another factor that may be relevant is the genotype:
The H + that accumulate in the muscle during high intensity exercise are eliminated predominantly with MCT1 and MCT4, through the joint transport with lactate in a ratio of 1: 1. The sodium / hydrogen transport system (NHE) also You can contribute to this process. It is widely recognized that the increase in bicarbonate in the blood increases the activity of these transporters, which increases the outflow of H + from the muscle and reduces muscle acidosis. Surprisingly, no study to date has directly measured the effect of increased circulating bicarbonate by supplementation on the activity of these transporters in humans. It is currently unclear whether the relationship between the increase in bicarbonate and the activity of these transporters is intrinsically associated.
We also know how lactate transport is elevated in athletes. This makes sense since it has been shown that training interventions increase the abundance and activity of MCT transporters. In addition, the lactate transport capacity (and subsequently the transport of H +) was related to the quantity of type I muscle fibers. MCT1 and MCT4 are expressed in human skeletal muscle, although MCT1 is more frequent in type I fibers and MCT4 in type II. Polymorphisms in MCT transporters can also influence the response of an individual to supplementation
Regarding the associated side effects (one of the main problems of BS supplementation) the appearance of gastrointestinal discomfort with these supplements is common, stomach pains, flatulence, nausea, vomiting and diarrhea etc …
This has obvious implications for athletes considering supplementation during competition and is a contributing factor probably to the reason why the incidence of supplementation with such agents is low.
After the ingestion of SB, it dissociates in the stomach to form sodium (Na +) and bicarbonate, many of which are rapidly neutralized with H +, which produces carbon dioxide [CO2]. The production of CO2 in the stomach can cause gastric discomfort with the symptoms described above. The authors report that this is typical in amounts above 0.3 g · kg, with no concomitant increases in yield.
Therefore, it is clear that minimizing the discomfort associated with SB supplementation could increase the likelihood of a positive response, both individually and in groups. A potential solution is to ingest BS in gastro-resistant capsules, avoiding neutralization in the stomach and the associated side effects. The timing of the intake of supplements can be a key modifiable component that can increase or decrease the likelihood of an ergogenic effect not only due to the increase in circulating bicarbonate, but also due to the associated side effects. As supplements are commonly ingested in a standardized time, often 60 minutes before the start of exercise as in the case of BS, this suggests that most studies may have forced athletes to exercise at a time when they experience enough discomfort to negatively affect their performance. Therefore, adopting an individual bicarbonate supplementation protocol would probably prevent exercise when the associated side effects are more intense.
OPTIMIZING SUPPLEMENTATION
Taken together, the data suggest that synchronization of individualized supplementation with these agents may provide the best opportunity to obtain an ergogenic effect by matching the time of exercise with the maximum bicarbonate concentration after the selected dose. In fact, the supplement dose is another highly modifiable factor that could be adapted to optimize supplementation.
The increase in SB doses above 0.3 g · kg results in an increase in the incidence of GI discomfort, while 0.1 g · kg seems insufficient to lead to improvements in exercise. Although 0.3 g · kg has been considered for a long time the optimal dose. At the level of practical recommendation, athletes who wish to supplement with these substances should test them out of the competition to see how it works for them, adapt and optimize their individual supplementation strategies according to their needs and personal responses.
Conclusion
Knowing the ergogenic effects of these substances, several factors can modify their ergogenic effects, including the time and dose of the supplements, the absolute changes in the circulating bicarbonate, the exercise task that is being performed, the MCT activity, the state of the training and the associated side effects (FIGURE 2). Finally, more information about each supplement is required independently and its interaction with the individual, genotype and the environment.
Fig. 2 Summary of the factors that can modify the response to supplementation with sodium bicarbonate, sodium citrate and calcium and sodium lactate.
The dose (I) the time of intake (II) influencing both the increases in circulating bicarbonate (III) and the associated side effects at the gastrointestinal level (IV). The training status (V) genotype (VI) Along with the possibilities of a positive ergogenic response is also dependent on the duration and intensity of the task of the exercise that is performed (VII).[:]
