¿Coinciden las zonas de frecuencia cardíaca de reserva con los umbrales metabólicos reales?

Las fórmulas de frecuencia cardíaca de reserva (FCR), calculadas mediante el método de Karvonen, proporcionan una estimación aproximada a nivel poblacional de los ritmos de trabajo metabólico, pero a menudo no coinciden con precisión con los umbrales ventilatorios y de lactato en sangre individuales [2, 17]. Aunque los promedios grupales muestran patrones predecibles, las frecuencias cardíacas en los umbrales individuales varían ampliamente según el nivel de condición física, el sexo y el estado de salud [8, 11, 19]. Depender estrictamente de los porcentajes estándar de FCR suele llevar a deportistas y poblaciones clínicas a entrenar en dominios metabólicos más altos o más bajos de los previstos [8, 14, 17].

El modelo metabólico de tres dominios

La fisiología del ejercicio de resistencia divide el rendimiento o producción de trabajo en tres dominios principales de intensidad metabólica, separados por dos puntos de corte fisiológicos [19]:

1. Dominio moderado: Ritmos de trabajo por debajo del primer umbral ventilatorio (VT1) o primer umbral de lactato (LT1) [19]. En este dominio, el lactato en sangre se mantiene cerca de los valores basales (a menudo definido como un aumento de menos de 0,5 mM por encima del valor basal) y la oxidación de grasas es elevada [5, 17].
2. Dominio pesado: Ritmos de trabajo entre el primer umbral metabólico (LT1/VT1) y el segundo umbral metabólico (LT2/VT2, potencia crítica o velocidad crítica) [19]. El lactato en sangre se eleva por encima de los valores basales (frecuentemente establecido mediante la regla práctica de un incremento de $\ge$1,5 mM por encima del valor basal), pero se estabiliza durante esfuerzos continuos, aproximándose al máximo estado estable de lactato (MLSS) [3, 17].
3. Dominio severo: Ritmos de trabajo entre el segundo umbral metabólico y el consumo máximo de oxígeno ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$), caracterizados por un aumento insostenible de lactato y una fatiga rápida [3, 19].

Los atletas de resistencia de élite suelen asignar aproximadamente el 80% de su volumen de entrenamiento al dominio moderado (Zona 2 y por debajo) para optimizar el metabolismo de las grasas, desarrollar la eficiencia mitocondrial y preservar el glucógeno muscular [5].

Valores promedio de FCR frente a la variación individual

La fórmula de Karvonen calcula la frecuencia cardíaca objetivo sumando una fracción de la frecuencia cardíaca de reserva a la frecuencia cardíaca en reposo: $\text{FC objetivo}={\text{FC}}_{\text{reposo}}+\text{fracción de intensidad}\times ({\text{FC}}_{\text{máx}}-{\text{FC}}_{\text{reposo}})$ [2]. Tomar en cuenta la frecuencia cardíaca en reposo ayuda a reflejar el tono parasimpático basal; aun así, las zonas de porcentaje estándar a menudo difieren de las mediciones fisiológicas directas [2].

En ensayos controlados de ciclismo, los promedios grupales sugieren una correspondencia razonable entre la FCR y los marcadores metabólicos. En una cohorte de 33 ciclistas varones entrenados aeróbicamente ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ promedio: 62,1 $\pm$ 4,6 ml·kg⁻¹·min⁻¹), los hitos fisiológicos correspondieron a los siguientes valores promedio [3]:

• VT1: 184 $\pm$ 36 W (66 $\pm$ 9% de la FCR) [3]
• MLSS (subgrupo de $n=14$): 256 $\pm$ 31 W [3]
• VT2: 298 $\pm$ 36 W (88 $\pm$ 6% de la FCR) [3]
• $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: 390 $\pm$ 34 W (100% de la FCR) [3]

Sobre la base de pruebas de esfuerzo progresivas (rampas de 25 W·min⁻¹), surgieron cinco zonas de entrenamiento: R0 (53–62% de la FCR), R1 (62–71% de la FCR), R2 (74–86% de la FCR), R3 (86–99% de la FCR) y R3+ (100% de la FCR) [3].

Sin embargo, datos metaanalíticos amplios demuestran que las ubicaciones de los umbrales individuales se dispersan drásticamente alrededor de estos valores medios [17]. En un metaanálisis que abarcó 25 estudios y 412 corredores, las frecuencias cardíacas individuales en los umbrales fisiológicos cubrieron rangos masivos [17]:

• Rango de LT1: 65% a 90% de la FCR (o 69% a 94% de la ${\text{FC}}_{\text{máx}}$) [17]
• Rango de LT2: 73% a 95% de la FCR (o 80% a 98% de la ${\text{FC}}_{\text{máx}}$) [17]

Debido a esta dispersión, prescribir un objetivo arbitrario como el 75% de la FCR podría situar a un corredor de forma segura por debajo de LT1 en el dominio moderado, mientras que a otro lo colocaría muy por encima de LT1 en el dominio pesado [17, 19]. Para tener un 95% de certeza de estar entrenando estrictamente por debajo de LT1 sin recurrir a pruebas de laboratorio, un deportista debe mantenerse por debajo del 65% de la FCR (o por debajo del 70% de la ${\text{FC}}_{\text{máx}}$) [17].

Causas de la discrepancia entre las fórmulas de FC y los umbrales metabólicos

Diversos factores explican por qué los modelos de reserva de FC basados en fórmulas no coinciden con los umbrales de lactato en sangre y de intercambio de gases en tiempo real:

1. Error inherente en la estimación de la ${\text{FC}}_{\text{máx}}$

Las ecuaciones estándar para predecir la frecuencia cardíaca máxima según la edad conllevan errores de estimación de entre $\pm$10 y 12 lpm [2]. En 1999, Meyer y sus colaboradores observaron que prescribir ejercicio a un 85% fijo de la ${\text{FC}}_{\text{máx}}$ daba como resultado intensidades individuales que oscilaban entre el 87% y el 116% de los umbrales anaeróbicos medidos individualmente en los deportistas [2].

2. Condición aeróbica y cambios no lineales en los umbrales

La relación entre la capacidad aeróbica y la posición del umbral no es uniforme entre las diferentes categorías de aptitud física [11]. En un estudio conjunto de 863 participantes, el consumo de oxígeno en el VT en relación con la reserva de consumo de oxígeno (VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$) mostró una curva en forma de U [11]. El punto más bajo se produjo aproximadamente al 43% de $\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ en individuos con un $\dot{V}{\text{O}}_2\text{pico}$ cercano a 40 ml·kg⁻¹·min⁻¹, mientras que el VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ promedio se elevó a aproximadamente el 75% en los participantes con los valores de $\dot{V}{\text{O}}_2\text{pico}$ más bajos y más altos [11].

3. Diferencias según el sexo

Los umbrales objetivo fijos no se comportan de forma idéntica entre ambos sexos [19]. En una cohorte de 165 corredores recreativos, las corredoras mostraron frecuencias cardíacas relativas, $\dot{V}{\text{O}}_2$ y velocidades de carrera significativamente más altas en LT1 en comparación con los corredores masculinos ($p<0.001$), lo que destaca que los objetivos uniformes de FC no representan de manera precisa la exigencia metabólica entre sexos [19].

4. Poblaciones clínicas e incompetencia cronotrópica

La divergencia entre las pautas de objetivos fijos de FC y los umbrales fisiológicos es especialmente marcada en cohortes clínicas [8, 14]. En un estudio de 350 personas, los dominios de intensidad basados en las guías estándar clasificaron erróneamente el VT1 como intensidad alta en lugar de moderada en el 67,1% (guías anteriores) y el 79,6% (guías ESC 2020) de los pacientes cardíacos, mientras que la correspondencia fue del 90% en individuos sedentarios sanos y del 93,9% en atletas de competición [8].

De manera similar, en 18 pacientes con insuficiencia cardíaca crónica, las frecuencias cardíacas objetivo calculadas a partir del 40–70% de la FCR fueron significativamente más altas que los umbrales medidos, lo que implicaba el riesgo de prescribir ejercicio pesado o severo por encima del umbral ventilatorio o del punto de compensación respiratoria [14]. La ${\text{FC}}_{\text{máx}}$ medida en estos pacientes fue un 12% menor que los valores predichos por la edad, incluso después de aplicar las deducciones estándar por betabloqueadores [14].

Alternativas y puntos de anclaje prácticos

Cuando no se dispone de pruebas directas con analizador de gases (para medir VT1/VT2) o análisis de lactato en sangre, diversas alternativas permiten calibrar el esfuerzo frente a las transiciones fisiológicas reales:

• Percepción subjetiva del esfuerzo (RPE): En diversos niveles de condición física, desde cohortes con baja condición física hasta individuos altamente entrenados, el VT ocurre consistentemente alrededor de un RPE medio de 12,5 $\pm$ 0,93 en la escala de Borg, a pesar de las amplias diferencias en la tasa de trabajo absoluto [11].
• Variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC): El análisis no lineal de la VFC mediante el análisis de fluctuaciones sin tendencia (DFA $\alpha 1$) rastrea cambios en las propiedades de correlación fractal, que descienden de ~1,5 a ritmos de trabajo bajos hasta cerca de 0,75 en las proximidades de VT1/LT1 [22, 23]. En triatletas de élite y cohortes de corredores masculinos, el umbral de DFA $\alpha 1=0.75$ mostró una estrecha concordancia con LT1 y VT1, demostrando diferencias medias de solo 1,7 a 2,0 lpm [22, 23].
• Puntos de anclaje basados en el rendimiento: En corredores recreativos, las estimaciones derivadas de velocidades fijas producen márgenes de error más bajos para identificar LT1 y LT2 en comparación con la frecuencia cardíaca o la RPE por sí solas, aunque estimar en lugar de medir directamente la velocidad máxima incrementa el error en la determinación del umbral [19].