Por Chris Beardsley
Aumentar la masa muscular por medio del entrenamiento de fuerza es algo clave para mejorar la composición corporal. En años recientes, se han publicado muchas investigaciones explorando los efectos del entrenamiento sobre la masa muscular. Para integrar cada estudio según se publica, creo que ayuda tener una estructura básica en la que colocar la nueva información, que nos ayude a identificar las fortalezas y limitaciones de cada investigación, así como conectar conceptos de diferentes publicaciones juntas, para tener un claro entendimiento de como el entrenamiento de fuerza funciona para producir crecimiento muscular.
Esta es mi estructura básica. Comienza definiendo lo que significa cada medida del crecimiento muscular, y luego establece una imagen de cómo aumentan en tamaño las fibras musculares, proveyendo finalmente un modelo de cómo el entrenamiento de fuerza estimula el aumento en la síntesis de proteína muscular que causa la hipertrofia de las fibras.
¿Qué son el crecimiento muscular, la hiperplasia y la hipertrofia de las fibras?
Los músculos a menudo aumentan en volumen (y por tanto en masa) después de un entrenamiento de fuerza a largo plazo. Ya que estos se componen de fibras musculares individuales, pueden aumentar en volumen (1) porque el número de fibras musculares aumenten (hiperplasia) o (2) el volumen de cada fibra muscular aumente (hipertrofia de las fibras).
Ambos procesos implican un aumento en el contenido de proteína del músculo, que es lo que se conoce por hipertrofia.
1. Hiperplasia
La investigación con roedores ha encontrado aumentos en el número de fibras musculares después de una carga mecánica, observándose aumentos mayores después de la exposición a fuerzas más altas y mayores longitudes musculares. Las nuevas fibras a veces son más pequeñas que las antiguas, y algunos investigadores han sugerido que esto sucede porque las fibras se parten para poder multiplicarse.
Con frecuencia se observan roturas de las fibras en conjunción con el aumento de las mismas en los estudios con roedores. Sin embargo, las fibras también se parten cuando los músculos experimentan contusiones que no estimulan el crecimiento muscular, así que el ver si estos rompimientos representan una adaptación útil o si es un efecto secundario de un severo daño muscular no está claro.
En humanos, los investigadores han observado signos de rompimiento de fibras después de programas muy estresantes de entrenamiento de fuerza con esfuerzo voluntario, pero, hasta la fecha, no se tienen indicios sólidos de que el entrenamiento de fuerza continuado provoque un aumento en el número de fibras musculares.
2. Hipertrofia de las fibras
Los aumentos en el contenido de proteína (y, por tanto, los aumentos en el volumen) de las fibras musculares individuales pueden suceder bien porque (1) aumentan en el diámetro o área transversal, o (2) aumentan en longitud.
Puede parecer extraño pensar en que las fibras aumentan en longitud después de entrenar, porque los lugares de inserción del músculo no pueden cambiar. Pero incluso así, el músculo puede aumentar en longitud después del entrenamiento abultándose ligeramente en la parte media, aunque sus puntos de fijación en los extremos estén establecidos.
Muchos estudios en humanos han mostrado que la longitud de los fascículos (siendo los fascículos agrupaciones de fibras musculares) aumentan después de un entrenamiento de fuerza continuado. Esto sucede con más frecuencia cuando el programa de entrenamiento de fuerza involucra contracciones solo de tipo excéntrico, o cuando el pico de contracción en el ejercicio sucede cuando el músculo está estirado.
Los investigadores también han podido ver que el diámetro de las fibras musculares individuales aumenta tras un entrenamiento de fuerza continuado. Los aumentos en el diámetro son a veces mayores en fibras de tipo II, probablemente porque las fibras de tipo I se asocian comúnmente (aunque no siempre) a las unidades motoras de bajo nivel de activación, y, generalmente solo las unidades motoras con un mayor nivel de activación aumentan en tamaño después del entrenamiento de fuerza.
¿Cómo medimos el crecimiento muscular?
Los investigadores pueden medir el crecimiento muscular de distintas formas, que pueden Csubdividirse en (1) Medidas que se centran en el cuerpo al completo, (2) Medidas que se centran en los músculos, y (3) Medidas centradas en las fibras musculares.
1. Cuerpo completo
Una forma común de medir los cambios en masa muscular después del entrenamiento de fuerza es utilizar un escaner de cuerpo completo con rayos X (DEXA). Esto permite a los investigadores a estimar la masa muscular magra (sin grasa). Combinando estos datos con otras medidas, tales como el volumen total del cuerpo (que se mide a su vez mediante una tecnología de desplazamiento de aire) y contenido total de agua utilizando impedancia bioeléctrica, se puede llegar a una estimación más precisa.
Este tipo de medida es valiosa, porque nos da una buena vista general de los cambios en la composición de todo el cuerpo después del entrenamiento de fuerza. Sin embargo, no nos dice mucho acerca de cómo se ha adaptado cada músculo en particular.
2. Músculo
Otros métodos para escanear, tales como la imagen de resonancia magnética (MRI), la tomografía computerizada (CT) o los ultrasonidos pueden dar idea del cambio de tamaño en los músculos individuales. Sin embargo, los músculos no aumentan en tamaño igualmente en todas las direcciones después del entrenamiento, y esto afecta en cómo interpretamos los resultados de cada medida.
Cuando se realizan varios escaneos axiales a lo largo de la longitud del músculo, esto produce una serie de imágenes transversales que, al combinarlas, permiten a los investigadores calcular el volumen completo del músculo. Este tipo de medida es útil, porque no importa si las fibras musculares individuales aumentan en longitud o diámetro, ni si la disposición de las mismas se altera dentro del músculo después del entrenamiento o si distintas regiones del músculo aumentan en tamaño más que otras.
A veces, los escaneos múltiples no se realizan y solo se registra una sola imagen transversal axial («axial» se refiere cuando es perpendicular al cuerpo en la posición anatómica). Esta medida se llama área transversal anatómica. Al contrario de lo que sucede con medidas del volumen del músculo, registrar la sección transversal puede hacer que sobrestimemos o subestimemos un cambio real en el volumen muscular si la disposición de las fibras dentro del músculo se altera después del entrenamiento o distintas regiones del músculo aumentan más que otras.
La disposición de las fibras dentro del músculo cambia después del entrenamiento. Su ángulo relativo a la línea de tirón aumenta en conjunción con los aumentos en el diámetro de la fibra. De forma similar, muchos músculos aumentan más en unas regiones que en otras, dependiendo del ejercicio. Esto se debe a que tienen subdivisiones funcionales, cada una de las cuales está más adaptada a producir fuerza en distintas direcciones o en ángulos diferentes de la articulación.
Si visualizas las fibras musculares como líneas que van de un extremo del músculo al otro, puede parecer extraño pensar en cambios de ángulo dentro del músculo después del entrenamiento de fuerza. Sin embargo, las fibras a veces atraviesan los músculos diagonalmente, entre láminas anchas de tejido de colágeno en cada parte (llamadas aponeurosis). Después del entrenamiento de fuerza, conforme las fibras musculares aumentan en su ángulo, se hacen menos paralelas y más perpendiculares a las aponeurosis.
En tiempos recientes, los ultrasonidos han sido adoptados por los investigadores para medir los cambios en tamaño muscular. La medida más común que se hace con ultrasonidos es la densidad muscular. Esto se refiere a la distancia perpendicular y linear entre las aponeurosis superficiales y distales. Se aproxima bastante al área transversal anatómica, y está sujeta a las mismas limitaciones.
3. Fibras individuales
Algunos estudios registran cambios en el diámetro individual de las fibras después del entrenamiento de fuerza. Hacer esto requiere tomar una biopsia del músculo antes y después del entrenamiento de fuerza de larga duración, y luego tomar «rodajas» trasversales de tejido muscular, antes de realizar un proceso de tintado y producir imágenes para identificar los bordes (y por tanto, el diámetro) de cada fibra muscular.
Con frecuencia, estos procedimientos permiten identificar fibras musculares de tipos diferentes, pudiéndose medir los cambios medios en el área transversal de fibras de tipo específico.
Como el crecimiento muscular se debe principalmente a los aumentos de volumen de las fibras individuales, el estudiar los cambios en el diámetro de las fibras resulta un método atractivo. Sin embargo, la principal desventaja de esto es que cuando las fibras aumentan en longitud, no se detecta con esta forma de medir.
¿Qué sucede dentro de una fibra muscular durante la hipertrofia?
Como se ha dicho, el aumento en tamaño muscular proviene en su mayoría del aumento en el volumen de fibras musculares individuales. A su vez, las fibras aumentan en volumen por los aumentos en diámetro, pero también parcialmente por sus aumentos en longitud.
Cuando las fibras aumentan en diámetro, esto implica un aumento en el número de sarcómeros en paralelo. Cuando aumentan en longitud, esto implica un aumento en el número de sarcómeros en serie.
Los sarcómeros son secciones cortas de miofibrillas de actina y miosina asociadas con estructuras citoesqueléticas y que permiten a los músculos producir fuerza. Estas secciones se unen en largos hilos a lo largo de cada fibra. Cada fibra envuelve muchos hilos miofibrilares dispuestos en paralelo. Los estudios en roedores y humanos muestran que pueden existir entre 1000 y 1500 miofibrillas dentro de una fibra individual.
Ya sea que el volumen de una fibra muscular aumente por un aumento en el número de sarcomeros en cada hilo miofibrilar, o por un aumento en el número de hilos miofibrilares dentro de la fibra, esto requiere un aumento en el contenido de proteína de la fibra, y eso sucede por un aumento en la tasa de síntesis de proteína.
Esta proteína adicional comprende las distintas moléculas que se necesitan para crear nuevos sarcómeros y sus estructuras de apoyo sarcoplasmáticas.
¿Pueden la hipertrofia sarcoplasmática y la miofibrilar suceder de manera independiente?
Algunos investigadores especulan que la densidad de los hilos miofibrilares en paralelo (es decir, el número de los mismos por unidad transversal) podría variar. Esto afectaría a la fuerza de una fibra muscular (y por tanto del músculo) en comparación con su fuerza.
Esta hipótesis surgió para explicar por qué la fuerza aumenta más que la masa muscular después del entrenamiento, y por qué la fuerza aumenta más después de entrenar con cargas pesadas que con cargas ligeras, a pesar de producirse ganancias similares en musculatura.
Específicamente, se sugirió que el entrenamiento de fuerza con cargas más pesadas podría causar más hipertrofia miofibrilar y menos hipertrofia sarcoplasmática, comparado con un entrenamiento de cargas más ligeras.
Sin embargo, esto probablemente no sucede.
La investigación ha mostrado que el número de miofilamentos en una fibra muscular aumenta en proporción as su área transversal, y este es, probablemente, el porqué de que la fuerza de una sola fibra muscular relativa a su área transversal tienda a permanecer constante después del entrenamiento.
También sabemos que la fuerza aumenta más que el tamaño porque se producen muchas otras adaptaciones que contribuyen a un aumento de la capacidad para producir fuerza, y estas adaptaciones se estimulan preferentemente cuando se usan pesos altos. Por tanto, la hipótesis de que la hipertrofia sarcoplasmática y miofibrilar pueden ocurrir de forma independiente es innecesaria.
¿Qué es lo que estimula que se produzca la hipertrofia?
Se han propuesto 3 mecanismos para disparar el crecimiento de las fibras musculares, que son: (1) La tensión mecánica, (2) El daño muscular y (3) El estrés metabólico. Sin embargo, actualmente, solo existe una evidencia fuerte para el papel de la tensión mecánica.
Las fibras musculares son capaces de detectar la tensión mecánica empleando receptores localizados en la membrana celular. Cuando estos detectan la presencia de una carga mecánica, esto dispara una serie de señales en un proceso que se conoce como mecanotransducción.
Es muy importante notar que es la fibra muscular la que detecta la presencia de la carga mecánica, y no el músculo al completo. Sabemos que los músculos pueden solo experimentar un tipo de carga mecánica, mientras que las fibras musculares individuales parecen experimentar un estímulo completamente diferente.
Por ejemplo, cuando estamos haciendo entrenamiento excéntrico (de negativas), la tensión mecánica hace que tanto el músculo como las fibras musculares individuales se alarguen. Sin embargo, la extensión con la que el músculo y las fibras musculares individuales se alargan difieren por (1) la elasticidad del tendón, y (2) las subdivisiones de las distintas regiones dentro del músculo. Y, ya que es el estímulo sobre las fibras musculares individuales, y no sobre el músculo al completo, lo que dispara la adaptación de las fibras, es el enlongamiento de la fibra lo que determina la extensión con la que los sarcómeros se añaden en serie a cualquiera de las fibras.
Esto sucede porque las fibras se agrupan dentro del músculo, y están constantemente tirando y empujando sobre sus estructuras de colágeno y sobre otras fibras que las rodean, lo cual significa que la carga mecánica que experimentan es muy diferente de la que se impone sobre el músculo en su conjunto.
¿Qué aprendemos de esto?
El crecimiento muscular en los seres humanos se produce predominantemente por medio de aumento en el volumen de fibras musculares individuales, aunque no todos los métodos son ideales para medir esto.
Las fibras individuales aumentan en volumen principalmente por aumentos en su diámetro, pero también por aumentos en longitud. Este aumento en el volumen se debe a un aumento en el contenido de proteína, que sucede al aumentarse la tasa de síntesis de la misma, y el aumento en el tamaño de la fibra involucra aumentos proporcionales tanto en elementos sarcoplasmáticos como miofibrilares.
Las fibras musculares son estimuladas a crecer cuando detectan la presencia de una carga mecánica mediante receptores localizados en las membranas celulares. Esta carga puede ser diferente de la experimentada por el músculo en su conjunto, pero es el estímulo detectado por la fibra individual el que determina cómo se adapta al programa de entrenamiento.
Traducido y ligeramente adaptado de https://medium.com/@SandCResearch/what-is-muscle-growth-and-how-does-it-happen-b7f7cd68ee34 por Chris Beardsley