Introducción       

Desarrollo         

Bibliografía        

Resumen

Se define la Energía como el componente más importante de la Naturaleza en su relación con la capacidad de los sistemas  para realizar trabajo.  Se identifica a la célula como la unidad estructural y funcional de todo sistema viviente y a la función metabólica como la función biológica más importante, alimentada y sostenida por las categorías químicas nutrimentales.  Se analiza el gasto energético en sus diferentes componentes y su relación con la actividad física.  Se define el concepto de actividad física fraccionada como procedimiento que posibilita incrementar el gasto energético corporal total sobre la base de las características integrativas o sumatorias de éste.  Se describen algunas particularidades funcionales del músculo estriado esquelético y de las células que lo constituyen. Se concluye que mediante la actividad física fraccionada, los cambios  programados de ritmo, velocidad y fuerza del proceso contracción-relajación y una adecuada combinación cuantitativa de las categorías químicas alimentarias energéticas de la dieta es posible lograr tratamientos del sobrepeso corporal y la obesidad más efectivos a corto plazo.

Palabras claves: obesidad infantil, intervenciones

Introducción

La Energía es un atributo universal de la Materia viva y no viva.  Ella representa el componente más importante de la Naturaleza (todo lo que existe de manera objetiva) y refleja la capacidad que posee un sistema para hacer trabajo, dentro de sí mismo o desde él sobre el entorno, a través de su frontera  (1-3).  

Los sistemas pueden ser termodinámicos o no.  Los primeros son aquellos que están constituidos por un número muy grande (inconmensurable) de átomos, moléculas o partículas y  pueden ser de tres tipos: cerrados, aislados y abiertos  (4-6). 

Los sistemas termodinámicos cerrados no intercambian energía (e) ni trabajo (t), sustancias químicas (sq) o información (i) con el entorno a través de la frontera.  Los aislados intercambian sólo energía o trabajo, mientras que los abiertos pueden intercambiarlo todo (5,6).

La célula es la unidad estructural y funcional de todo sistema u organismo viviente y la misma pertenece al tipo de los sistemas termodinámicos abiertos (1,7).

DESARROLLO

FUNCIÓN METABÓLICA.

Una función biológica es cualquier tipo de manifestación de actividad vital.  La más importante de todas es la función metabólica o simplemente metabolismo y su significación es tan grande que no tiene sentido alguno hablar de vida fuera de la misma (8).

El metabolismo no es más que el conjunto de reacciones químicas que se producen en un biosistema en un intervalo de tiempo determinado.  Es la función biológica de mayor significación porque durante su desarrollo se pone en movimiento la energía requerida para la realización de los diferentes tipos de trabajo que sustentan la vida misma, que hace factible las interrelaciones dialécticas y necesarias entre los distintos componentes de los organismos vivos y entre éstos y el entorno (1,7-9).

Los abastecedores y sostenedores sustanciales de la función metabólica son los nutrimentos contenidos en las distintas categorías químicas alimentarias que pueden formar parte de la dieta ingerida por el individuo, es decir, las diferentes sustancias químicas necesarias para mantener una estructura y función normales de todas las partes integrantes de una célula (1,10).

CATEGORÍAS QUÍMICAS ALIMENTARIAS Y NUTRIMENTALES.

Las categorías químicas alimentarias pueden ser de dos tipos: energéticas y no energéticas.  AL primero pertenecen las grasas neutras o triacilgliceroles que rinden unas 9,0 kcal/g cunado son oxidadas; el homopolisacárido o glúcido complejo almidón y los heteropolisacáridos (disacáridos) sacarosa y lactosa (rinden unas 4,0 kcal/g  oxidado) y las proteínas (4,0 kcal/g  oxidado).  Las no energéticas comprenden los polinucleótidos ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN) (1,11).

Entre las categorías químicas nutrimentales figuran el oxígeno (la más importante para los seres humanos por tener éstos un metabolismo energético aeróbico); el agua, los aminoácidos, monosacáridos, ácidos grasos, vitaminas liposolubles e hidrosolubles, minerales y oligoelementos (1,11).

GASTO ENERGÉTICO.

Cuando la intensidad del metabolismo celular, tisular, orgánico o del sistema corporal aumenta, también lo hace proporcionalmente el gasto energético total.  Uno de los factores importantes que determinan el mismo es la actividad física que realiza el individuo, conjuntamente con la tasa metabólica de reposo, la termogénesis inducida por los alimentos y la termogénesis adaptativa (12,13).

ACTIVIDAD FÍSICA.

En la ejecución de cualquier tipo de actividad física siempre intervienen dos grupos de músculos estriados esqueléticos diferentes: los agonistas  y los antagonistas (14).

Tanto el proceso contráctil muscular como el de relajación son activos, o lo que es lo mismo, para producirse necesitan energía libre proveniente del metabolismo oxidativo de las células musculares estriadas, de aquí la importancia que tiene este tipo de práctica en el establecimiento de un balance Energético Negativo, imprescindible para eliminar el sobrepeso a expensas del componente graso del cuerpo y en el tratamiento efectivo de la obesidad (15,16).

GASTO ENERGÉTICO FRACCIONARIO.

El gasto energético corporal dependiente de la actividad física es integrativo o sumatorio, es decir,  la cantidad de energía calorífica generada por contracciones musculares isotónicas e isométricas, de diferentes intensidades y duración, producidas en momentos distintos y en variados grupos musculares se adicionan en la práctica.  Esta sumación resulta muy útil para incrementar el gasto energético total de las personas que no pueden dedicar realmente mucho tiempo a la realización de ejercicios físicos y que mediante este tipo de procedimiento (actividad física fraccionada) se les posibilita lograrlo, incluso “desde el mismo puesto de trabajo” (17,18).

MÚSCULO ESTRIADO ESQUELÉTICO.

El músculo estriado esquelético es un conjunto finito de células muy especializadas en la utilización de la energía potencial de configuración química contenida en las biomoléculas de fosfocreatina y adenosintrifosfato o ATP, en forma de energía libre por las condiciones isotérmicas e isobáricas internas de todo biosistema, en la realización de trabajo mecánico (17,19).

El sarcoplasma de la célula muscular esquelética es un medio biscoso en el cual se han identificado dies  proteínas diferentes que están involucradas en el proceso contráctil, aunque sólo cuatro de estas: troponina, tropomiosina, actina G y miosina son las que se relacionan de manera más directa con el mismo, conjuntamente con el ión de calcio.  Algo semejante ocurre durante la relajación muscular (20,21).

Tanto en la contracción de la célula muscular estriada como en el proceso de su relajación, gran parte de la energía libre movilizada se transforma finalmente en energía calorífica la que, a su vez, contribuye a disminuir la viscosidad natural propia de su sarcoplasma y también los requerimientos de energía provenientes de la fosfocreatina y del ATP para realizar trabajo contra fricción.  Se optimiza así el proceso contracción-relajación, con aumento de la eficiencia termodinámica en la utilización de la energía libre, o lo que es igual, la actividad muscular en sí, sobre todo aquella que se realiza de manera monótona o uniforme, tiende a disminuir el gasto energético total en correspondencia con el principio de Le Chatelier-van´t Hofft (21-23).

Asimismo,si la actividad física se realiza con cambios programados de ritmo, velocidad y fuerza en el sistema termodinámico abierto que es la célula muscular estriada y en el músculo no se produce la referida optimización del proceso contracción-relajación y la resultante es un incremento neto del gasto energético, lo cual tiene particular importancia en relación con la forma en que deben realizarse los ejercicios físicos que se utilizan en el tratamiento del sobrepeso corporal y la obesidad, unido al concepto de “actividad física fraccionada” y a una adecuada combinación cuantitativa de las categorías químicas alimentarias energéticas  en la dieta (24,25).

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. González, TL. (2004). Fenómeno Alimentario y Fisiología del Subsistema Digestivo. Instituto de Nutrición e Higiene de los Alimentos, Ciudad de La Habana, Cuba.

2. Curtis, H. y N. Sue Barnes (2001). Introducción en: “Biología”. Sexta Edición en Español.  Editorial Médica Panamericana. pp. 1-23.

3. Mayr E. (1998). Así es la Biología: Debate de Pensamientos, Madrid.

4. DuPraw, EJ. (1968). Cell and Molecular Biology, New York, Academic Press Inc.

5. Thomas, L. (1974).  The Lives of the Cell: Notes of a Biology Watcher, New York, Vicking Press.

6. Lodish, H. et al. (2002). La célula dinámica en: “Biología Celular y Molecular”.  Cuarta Edición en Español. Editorial Médica Panamericana. pp. 1-3.

7. De Robertis, E. et al. (1998). Biología Celular y Molecular. El Ateneo, Buenos Aires. pp. 7-9.

8. Westheimer, FH. (1987). Why Nature Chose Phosphates. Science 235: 1173-1178.

9. Srivastava DK, and SA. Bernhard. (1986). Metabolite Transfer via Enzyme-Enzyme Complexes. Science 234: 1081-1086.

10. Block, S. (1997). Real engines of creation. Nature 386:  217-218.

11. Harold, FM. (1986).  The Vital Force: A Study of Bioenergetics. W. H. Freeman and Company.

12. McArdle, WD.  et al. (1994). Essentials of Exercise Physiology. Baltimore, Williams & Wilkins.

13. McArdle, WD. et al. (1991). Exercise Physiology: Energy, Nutrition and Human Performance. Baltimore, Williams & Wilkins.

14. Australian Sports Medicine Foundation. (1994). The Textbook of Sports Nutrition. Hightstown, NJ, McGraw-Hill.

15. Sanders, B. (1990). Sports Physical Therapy, Redding, MA, Appleton & Lange.

16. Strauss, RH. (1991). Sports Medicine. Philadelphia, W. B. Saunders Co.

17. Poortmans, JR. (1993). Principles of Exercise Biochemistry. Farmington, CT, S. Karger Publishers, Inc.

18. Rose, J., and J.G. Gamble. (1994). Human Walking Baltimore, Williams & Wilkins.

19. Geneser, F. (2002). Tejido muscular (capítulo 13) en: “Histología”. Tercera Edición. Editorial Médica Panamericana. pp. 299-326.

20. Huxley, HE. (1996). A  personal view of muscle and motility mechanisms. Ann Rev  Physiol 58:1-19.

21. Cardellá, L. y R. Hernández. (1999). Tejido muscular (capítulo 66) en: “Bioquímica Médica”. Tomo IV. Editorial Ciencias Médicas. Ciudad de La Habana, Cuba, pp. 1167-1182.

22. Lodish, H. et al. (2002). Fundamentos químicos en: “Biología Celular y Molecular”. Cuarta Edición en Español. Editorial Médica panamericana. pp. 29-35.

23. Curtis, H. y N. Sue Barnes (2001). Reacciones químicas en: “Biología”. Sexta Edición en Español. Editorial Médica Panamericana. pp. 39-41.

24. Franklin, BA. et  al. (1988). Exercise in Modem Medicine. Baltimore, Williams & Wilkins.

25. Wood, SC., and  R.C. Roach. (1994). Sports ad Exercise Medicine. New York, Marcel Dekker, Inc.

Autores:

* Director del Visser Wellness and Research Center de Aruba

** Doctor en Ciencias Médicas. Instituto de Nutrición e Higiene de los Alimentos de Cuba

Datos del autor principal:

El Dr. Richard Visser es Director del Visser Wellness and Research Center de Aruba, realiza investigaciones en el campo de la obesidad infantil y desarrolla actividades científicas con el propósito de identificar el comportamiento de esta enfermedad para aplicar acciones preventivas de la misma y de promoción de salud en relación con estilos de vida saludables.