¿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 logran alinearse con precisión con los umbrales individuales ventilatorios y de lactato en sangre [2, 17]. Aunque los promedios grupales muestran patrones predecibles, las frecuencias cardíacas individuales en los umbrales varían ampliamente según el nivel de condición física, el sexo y el estado de salud [8, 11, 19]. Depender estrictamente de porcentajes estándar de FCR conduce con frecuencia a que los atletas y las poblaciones clínicas entrenen en dominios metabólicos más altos o más bajos de lo previsto [8, 14, 17].

El modelo metabólico de tres dominios

La fisiología del ejercicio de resistencia divide el trabajo realizado en tres dominios primarios de intensidad metabólica separados por dos puntos límite 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 está 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 del valor basal (frecuentemente establecido mediante la heurística de un aumento de $\ge$1,5 mM por encima del valor basal), pero se estabiliza durante esfuerzos continuos, aproximándose al estado estable máximo de lactato (MLSS) [3, 17].
3. Dominio severo: Ritmos de trabajo entre el segundo umbral metabólico y el consumo máximo de oxígeno ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$), caracterizados por un aumento insostenible del 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 e inferior) para optimizar el metabolismo de las grasas, desarrollar la eficiencia mitocondrial y ahorrar glucógeno muscular [5].

Valores promedio de FCR frente a 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]. Tener en cuenta la frecuencia cardíaca en reposo ayuda a reflejar el tono parasimpático basal; aun así, las zonas estándar por porcentajes 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 masculinos entrenados aeróbicamente ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ medio: 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% FCR) [3]
• MLSS (subgrupo de $n=14$): 256 $\pm$ 31 W [3]
• VT2: 298 $\pm$ 36 W (88 $\pm$ 6% FCR) [3]
• $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: 390 $\pm$ 34 W (100% FCR) [3]

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

Sin embargo, datos metaanalíticos amplios demuestran que la ubicación de los umbrales individuales se dispersa 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% FCR (o 69% a 94% ${\text{FC}}_{\text{máx}}$) [17]
• Rango de LT2: 73% a 95% FCR (o 80% a 98% ${\text{FC}}_{\text{máx}}$) [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 situaría muy por encima de LT1 en el dominio pesado [17, 19]. Para lograr un 95% de certeza de estar ejercitándose estrictamente por debajo de LT1 sin pruebas de laboratorio, un atleta debe permanecer por debajo del 65% de la FCR (o por debajo del 70% de la ${\text{FC}}_{\text{máx}}$) [17].

Fuentes de desajuste 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 de frecuencia cardíaca máxima predicha por la edad conllevan errores de estimación de $\pm$10 a 12 lpm [2]. En 1999, Meyer y sus colaboradores observaron que prescribir ejercicio a un 85% fijo de la ${\text{FC}}_{\text{máx}}$ daba lugar a intensidades individuales de ejercicio que oscilaban entre el 87% y el 116% de los umbrales anaeróbicos medidos individualmente en los atletas [2].

2. Condición aeróbica y desplazamientos no lineales de los umbrales

La relación entre la capacidad aeróbica y la posición del umbral no es uniforme entre las distintas categorías de condición física [11]. En un estudio conjunto de 863 participantes, el consumo de oxígeno en el VT relativo a 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 aumentó a cerca del 75% en los participantes con los valores más bajos y más altos de $\dot{V}{\text{O}}_2\text{pico}$ [11].

3. Diferencias según el sexo

Los umbrales objetivo fijos no se comportan de forma idéntica entre 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 resalta que los objetivos de FC uniformes no representan adecuadamente el esfuerzo metabólico entre sexos [19].

4. Poblaciones clínicas e incompetencia cronotrópica

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

De manera similar, en 18 pacientes con insuficiencia cardíaca crónica, las frecuencias cardíacas objetivo derivadas del 40–70% de la FCR fueron significativamente más altas que los umbrales medidos, con 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 tras aplicar las deducciones estándar por betabloqueantes [14].

Alternativas prácticas y puntos de anclaje

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

• Esfuerzo percibido (RPE): En diversos niveles de condición física, desde cohortes con baja condición hasta individuos muy entrenados, el VT ocurre de manera consistente alrededor de un RPE medio de Borg de 12,5 $\pm$ 0,93, a pesar de las amplias diferencias en el ritmo de trabajo absoluto [11].
• Variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC): El análisis no lineal de la VFC mediante el análisis de fluctuación sin tendencia (DFA $\alpha 1$) monitoriza los cambios en las propiedades de correlación fractal, que descienden desde ~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 masculinas de carrera a pie, 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 fijas derivadas de la velocidad ofrecen magnitudes de error más bajas para identificar LT1 y LT2 en comparación con la frecuencia cardíaca o el RPE por sí solos, aunque estimar en lugar de medir directamente la velocidad máxima incrementa el error en la determinación del umbral [19].