Diet and performance at extreme altitudeDiet and performance at extreme altitude

Ginés ViscorGinés Viscor

Dr. Ginés Viscor

Fenómenos nutricionales en altitudFenómenos nutricionales en altitudDesequilibrio metabólico-energético

AnorexiaPotencial desajuste dietéticoAlteración de la tasa metabólica basalDescenso en la capacidad metabólica aeróbica

Pérdida de peso3% en 8 días a 4.300m15% tras 3 meses entre 5.300m-8.000m

Inicialmente por deshidrataciónMás tarde hay pérdida de grasa y de masa muscular a consecuencia de malnutrición

Deterioro paulatino en la capacidad física

Desequilibrio metabólico-energéticoAnorexiaPotencial desajuste dietéticoAlteración de la tasa metabólica basalDescenso en la capacidad metabólica aeróbica

Pérdida de peso3% en 8 días a 4.300m15% tras 3 meses entre 5.300m-8.000m

Inicialmente por deshidrataciónMás tarde hay pérdida de grasa y de masa muscular a consecuencia de malnutrición

Deterioro paulatino en la capacidad física

Dr. Ginés Viscor

A gran altitud el balance energético e hídrico están alterados respecto a a las condiciones de baja cota:

Altitud límite para mantenimiento ponderal: 5.000m

A gran altitud el balance energético e hídrico están alterados respecto a a las condiciones de baja cota:

Altitud límite para mantenimiento ponderal: 5.000m

Balance energético e hídrico en altitudBalance energético e hídrico en altitud

Hiperventilación

↑ Evapotranspiración

Deshidratación

↑ TMB

Hipoxia Frío

↑ Actividad muscular

Balance energético negativo

Ejercicio

Dr. Ginés Viscor

Consecuencias fisiológicasConsecuencias fisiológicas

ALTITUD Y FRIO

Requerimientos energéticos elevados

Requerimientos hídricos elevados

Respuestainadecuada al hambre

Respuestainadecuada a la sed

Menor disponibilidad de alimento

Menor disponibilidad

de agua

DeshidrataciónBalance energético negativo

Termorregulación dificultadaDepleción glucógeno muscular

Deterioro coordinación motriz finaEfectividad operativa reducida

Capacidad física disminuida

E.W. Askew (1996) In Nutritional Needs in Cold and in High-Altitude EnvironmentsE.W. Askew (1996) In Nutritional Needs in Cold and in High-Altitude Environments

Dr. Ginés Viscor

Requerimientos nutricionales básicosRequerimientos nutricionales básicosComponentes plásticos

Mantenimiento, reparación y renovación estructuralProteínasMinerales: Ca2+, PO4

2-

Componentes energéticosCombustibles para obtención metabólica de energía

GlúcidosLípidosProteínas (en ayuno prolongado)

Componentes funcionalesImprescindibles para el mantenimiento funcional

VitaminasOligoelementos: Fe2+, Mg2+, Na+, K+, Cl-

Agua

Componentes plásticosMantenimiento, reparación y renovación estructural

ProteínasMinerales: Ca2+, PO4

2-

Componentes energéticosCombustibles para obtención metabólica de energía

GlúcidosLípidosProteínas (en ayuno prolongado)

Componentes funcionalesImprescindibles para el mantenimiento funcional

VitaminasOligoelementos: Fe2+, Mg2+, Na+, K+, Cl-

Agua

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Equilibrio nutricionalEquilibrio nutricionalLa ingesta media diaria debe cubrir los requerimientos energéticos e hídricos.

Hiperfagia ⇒ Acumulación de reservasHipofagia o Ayuno ⇒ Movilización de reservasFactores ambientales (frío, ejercicio, hipoxia) ⇒ Ajustes

Aporte insuficienteRápida depleción de glucógeno y agua

Ingesta excesivaAumento metabolismoTara excesiva

La ingesta media diaria debe cubrir los requerimientos energéticos e hídricos.

Hiperfagia ⇒ Acumulación de reservasHipofagia o Ayuno ⇒ Movilización de reservasFactores ambientales (frío, ejercicio, hipoxia) ⇒ Ajustes

Aporte insuficienteRápida depleción de glucógeno y agua

Ingesta excesivaAumento metabolismoTara excesiva

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Componentes minoritarios Componentes minoritarios Fibra vegetal

No es digerible ni absorbibleProporciona consistencia a las hecesEvitar el exceso (enterocolitis o dispepsia gástrica)

AlcoholAlto valor calórico (7Kcal/g)Dificulta la función nerviosa, disminuyendo los reflejos y alterando el juicioEfecto vasodilatador potente y aumenta la pérdida de calor

Oligoelementos y vitaminasReposición de reservas corporales (2 meses)A gran altitud puede haber un cierto grado de malabsorción, lo que obliga a reajustar las dosisPapel antioxidante (vitaminas)

Fibra vegetalNo es digerible ni absorbibleProporciona consistencia a las hecesEvitar el exceso (enterocolitis o dispepsia gástrica)

AlcoholAlto valor calórico (7Kcal/g)Dificulta la función nerviosa, disminuyendo los reflejos y alterando el juicioEfecto vasodilatador potente y aumenta la pérdida de calor

Oligoelementos y vitaminasReposición de reservas corporales (2 meses)A gran altitud puede haber un cierto grado de malabsorción, lo que obliga a reajustar las dosisPapel antioxidante (vitaminas)

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Reserva energéticaReserva energética¿Cuál es la forma de reserva energética más eficaz?

Proteínas (4.2 kcal/g) Pérdida de potencia muscular y capacidad funcional.Elevados requerimientos hídricos para sostener la eliminación de agua asociada a la alta excreción de productos nitrogenados.

Glucógeno (4.1 kcal/g)Ventajas como rápida movilización y posible uso en anaerobiosis.Inconveniente: elevado grado de hidratación al almacenarlo (1g GG = 2.7g H2O) ⇒ elevada tara y disminución del rendimiento calórico efectivo (4.1 kcal/3.7 g = 1.1 kcal/g)

Lípidos (9.3 kcal/g)Rendimiento calórico muy superior al resto de sustratosCapacidad de síntesis de agua metabólica.

¿Cuál es la forma de reserva energética más eficaz?

Proteínas (4.2 kcal/g) Pérdida de potencia muscular y capacidad funcional.Elevados requerimientos hídricos para sostener la eliminación de agua asociada a la alta excreción de productos nitrogenados.

Glucógeno (4.1 kcal/g)Ventajas como rápida movilización y posible uso en anaerobiosis.Inconveniente: elevado grado de hidratación al almacenarlo (1g GG = 2.7g H2O) ⇒ elevada tara y disminución del rendimiento calórico efectivo (4.1 kcal/3.7 g = 1.1 kcal/g)

Lípidos (9.3 kcal/g)Rendimiento calórico muy superior al resto de sustratosCapacidad de síntesis de agua metabólica.

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¿Proteínas o carbohidratos?¿Proteínas o carbohidratos?Todas las evidencias apuntan a dietas basadas predominantemente en carbohidratos

Valor energético similar pero metabolización más simpleReponen el glucógeno hepático y muscularAbsorción y digestión más rápidaUna ingesta rica en proteínas eleva la tasa metabólicaUna dieta proteica facilita la deshidratación (orina)

Cantidades óptimas3–5 g / kg peso corporal150–300 g en totalEn forma sólida o preferentemente líquidaDependiente de las preferencias y disponibilidadConsumir 3 h antes de un ejercicio intenso

Todas las evidencias apuntan a dietas basadas predominantemente en carbohidratos

Valor energético similar pero metabolización más simpleReponen el glucógeno hepático y muscularAbsorción y digestión más rápidaUna ingesta rica en proteínas eleva la tasa metabólicaUna dieta proteica facilita la deshidratación (orina)

Cantidades óptimas3–5 g / kg peso corporal150–300 g en totalEn forma sólida o preferentemente líquidaDependiente de las preferencias y disponibilidadConsumir 3 h antes de un ejercicio intenso

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Metabolismo intermediarioMetabolismo intermediarioEn caso de escasez los diferentes principios inmediatos pueden interconvertirse(vitaminas clave)El rendimiento energético disminuye en proporción a las rutas metabólicas usadas

En caso de escasez los diferentes principios inmediatos pueden interconvertirse(vitaminas clave)El rendimiento energético disminuye en proporción a las rutas metabólicas usadas

Dr. Ginés Viscor

Ingesta recomendada para deportistasIngesta recomendada para deportistasProteínas

0,83 g/kg BW

Lípidos< 30% total kcals

Carbohidratos50 – 60% kcals

Proteínas0,83 g/kg BW

Lípidos< 30% total kcals

Carbohidratos50 – 60% kcals

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Requerimiento energéticoRequerimiento energéticoRequerimientos energéticos diferentes entre hombres y mujeresDependientes de la intensidad de ejercicio realizadoIncremento progresivo con la altitud (hipoxia y frío)

Requerimientos energéticos diferentes entre hombres y mujeresDependientes de la intensidad de ejercicio realizadoIncremento progresivo con la altitud (hipoxia y frío)

Dr. Ginés Viscor

Valor energéticoValor energéticoLos distintos principios inmediatos tienen un aporte calórico (valor energético) distinto y requieren diferentes volúmenes de oxígeno para su metabolización

Los distintos principios inmediatos tienen un aporte calórico (valor energético) distinto y requieren diferentes volúmenes de oxígeno para su metabolización

0.830.711.0

Cociente respiratorio (RQ)

730 Gramos/dia3500 Kcal100%Total:88 g350 Kcal10%Prótidos:

117 g1050 Kcal30%Lípidos:425 g1750 Kcal50%Glúcidos Lentos:100 g350 Kcal10%Glúcidos Rápidos:

DIETA EQUILIBRADA DE 3500 Kcal/día

20 Moles400 Kcal100 g. Prótidos:9 Moles900 Kcal100 g. Lípidos:

3.33 Moles400 Kcal100 g. Glúcidos:Consumo oxígenoValor energético

Dr. Ginés Viscor

Composición alveolar y metabolismoComposición alveolar y metabolismoUn cambio en el cociente respiratorio (RQ) afecta a la composición de gas alveolar, y por ende, a la captación de oxígeno en la superficie respiratoria

Un cambio en el cociente respiratorio (RQ) afecta a la composición de gas alveolar, y por ende, a la captación de oxígeno en la superficie respiratoria

20 30 40

40

30

20

10

0

50 60 70

RQ=1.0

RQ=0.7

PAo2 (Torr)

PAco2

(Torr)

M.P. Ward, J.S. Milledge, J.B. West (Eds) (1990) High altitude medicine and physiology p.289M.P. Ward, J.S. Milledge, J.B. West (Eds) (1990) High altitude medicine and physiology p.289

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Ventajas de ingestión glucídicaVentajas de ingestión glucídicaDurante ejercicio prolongado de gran intensidad:

Repone el glucógeno muscularMantiene mejor una glucemia óptimaPospone la aparición de fatigaAumenta la capacidad explosiva al finalizar el esfuerzo

Antes del ejercicioDeben ser consumidos entre 1 y 3 horas antes del esfuerzo para prevenir un rebote hipoglucémico.

El índice glucémico y la ingesta pre-ejercicioFructosa se absorbe más lentamente que glucosaSi se usa glucosa, dejar 1h para el restablecimiento de niveles hormonales.

Durante ejercicio prolongado de gran intensidad:Repone el glucógeno muscularMantiene mejor una glucemia óptimaPospone la aparición de fatigaAumenta la capacidad explosiva al finalizar el esfuerzo

Antes del ejercicioDeben ser consumidos entre 1 y 3 horas antes del esfuerzo para prevenir un rebote hipoglucémico.

El índice glucémico y la ingesta pre-ejercicioFructosa se absorbe más lentamente que glucosaSi se usa glucosa, dejar 1h para el restablecimiento de niveles hormonales.

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Desequilibrio proteico muscularDesequilibrio proteico muscularLa utilización de aminoácidos del tejido muscular para la gluconeogénesis hepática está implicada en la pérdida de masa muscular

La utilización de aminoácidos del tejido muscular para la gluconeogénesis hepática está implicada en la pérdida de masa muscular

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Balance energético en cámara hipobáricaBalance energético en cámara hipobárica

K.R. Westerterp, E.P. Meijer, M. Rubbens, P. Robach ,J-P. Richalet (2003) Pflügers Arch - Eur J Physiol 439:483–488K.R. Westerterp, E.P. Meijer, M. Rubbens, P. Robach ,J-P. Richalet (2003) Pflügers Arch - Eur J Physiol 439:483–488

Descenso de ingesta energéticaBalance energético negativo desde el inicioMayor reducción de ingesta que de gasto tras la aclimatación

Descenso de ingesta energéticaBalance energético negativo desde el inicioMayor reducción de ingesta que de gasto tras la aclimatación

Energy expenditure(MJ·d-1)

1.81.61.92.11.8SD

12.113.38.310.413.6Mean

Hypoxia17-30d

Hypoxia2-16d

Hypoxia17-30d

Hypoxia2-16d

Normoxia

Energy intake(MJ·d-1)

Dr. Ginés Viscor

Reajuste por factores ambientalesReajuste por factores ambientalesFrío

Ración diaria hipercalórica 4000-6000 cal. en reposo para mantener una adecuada producción de calorAumentar la parte correspondiente a los lípidos a un 40-50% de la ración diariaDieta hipercalórica e hiperlipídica previa: reserva grasa (panículo adiposo)

Mejora el aislamiento térmico corporalProporciona energía para combatir el frío

FríoRación diaria hipercalórica 4000-6000 cal. en reposo para mantener una adecuada producción de calorAumentar la parte correspondiente a los lípidos a un 40-50% de la ración diariaDieta hipercalórica e hiperlipídica previa: reserva grasa (panículo adiposo)

Mejora el aislamiento térmico corporalProporciona energía para combatir el frío

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Reajuste por factores ambientalesReajuste por factores ambientalesEjercicio muscular en la montaña

Utilización de gran cantidad de energía en periodos de marchaMantenimiento de la glucemia durante el esfuerzo prolongado de ascensión que puede ser entre moderado e intenso (ingestión de disacáridos y monosacáridos)Reposición de glucógeno con ingestión de carbohidratos (ingestión de polisacáridos) tras las fases de progresión.

Ejercicio muscular en la montañaUtilización de gran cantidad de energía en periodos de marchaMantenimiento de la glucemia durante el esfuerzo prolongado de ascensión que puede ser entre moderado e intenso (ingestión de disacáridos y monosacáridos)Reposición de glucógeno con ingestión de carbohidratos (ingestión de polisacáridos) tras las fases de progresión.

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Reajuste por factores ambientalesReajuste por factores ambientalesHipoxia

Disminución de la ingesta debido a la inapetencia y a la falta de confort y facilidades.Actividad muscular aumentada con potencial balance calórico negativo.Pérdida de agua corporal por deshidratación y por cambios en la distribución de los líquidos que comporta la adaptación a la altitud.Posible malabsorción por trastornos gastrointestinales relacionados con la hipobaria/hipoxia. Pérdida de masa muscular por trastornos de la síntesis proteica inducidos por hipoxia.

HipoxiaDisminución de la ingesta debido a la inapetencia y a la falta de confort y facilidades.Actividad muscular aumentada con potencial balance calórico negativo.Pérdida de agua corporal por deshidratación y por cambios en la distribución de los líquidos que comporta la adaptación a la altitud.Posible malabsorción por trastornos gastrointestinales relacionados con la hipobaria/hipoxia. Pérdida de masa muscular por trastornos de la síntesis proteica inducidos por hipoxia.

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¿Puede CCK ser la señal responsable?¿Puede CCK ser la señal responsable?El efecto saciogénico del polipéptido CCK puede ser la causa de la respuesta anoréxica a gran altitudEl efecto saciogénico del polipéptido CCK puede ser la causa de la respuesta anoréxica a gran altitud

Bailey DM, Davies B, Milledge JS, Richards M, Williams SRP, Jordinson M, Calam J. (2000) High Alt Med Biol 1:9-23Bailey DM, Davies B, Milledge JS, Richards M, Williams SRP, Jordinson M, Calam J. (2000) High Alt Med Biol 1:9-23

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¿Está CCK implicada en el MAM?¿Está CCK implicada en el MAM?Los individuos que manifestaron MAM (≥3 LLS) tuvieron un mayor incremento en CCKLos individuos que manifestaron MAM (≥3 LLS) tuvieron un mayor incremento en CCK

Bailey DM, Davies B, Milledge JS, Richards M, Williams SRP, Jordinson M, Calam J. (2000) High Alt Med Biol 1:9-23Bailey DM, Davies B, Milledge JS, Richards M, Williams SRP, Jordinson M, Calam J. (2000) High Alt Med Biol 1:9-23

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Balance hídrico en cámara hipobáricaBalance hídrico en cámara hipobárica

En estudios reales se ha observado equilibrio:

Reducción pérdida evaporativacutáneaPosible incremento en síntesis metabólica de aguaPérdidas hídricas en relación consumo energético

En estudios reales se ha observado equilibrio:

Reducción pérdida evaporativacutáneaPosible incremento en síntesis metabólica de aguaPérdidas hídricas en relación consumo energético K.R. Westerterp, E.P. Meijer, M. Rubbens, P. Robach ,J-P.

Richalet (2003) Pflügers Arch - Eur J Physiol 439:483–488K.R. Westerterp, E.P. Meijer, M. Rubbens, P. Robach ,J-P. Richalet (2003) Pflügers Arch - Eur J Physiol 439:483–488

Requerimientos hídricos teóricamente superiores a gran altitud

Menor presión barométricaBaja humedad ambientalEscasez de agua para bebida

Requerimientos hídricos teóricamente superiores a gran altitud

Menor presión barométricaBaja humedad ambientalEscasez de agua para bebida

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Balance hídrico en cámara hipobáricaBalance hídrico en cámara hipobárica

K.R. Westerterp, E.P. Meijer, M. Rubbens, P. Robach ,J-P. Richalet (2003) Pflügers Arch - Eur J Physiol 439:483–488K.R. Westerterp, E.P. Meijer, M. Rubbens, P. Robach ,J-P. Richalet (2003) Pflügers Arch - Eur J Physiol 439:483–488

Control de las pérdidas hídricasLa diuresis está determinada por la ingestión de líquidosCorrelación con ingesta energéticaRetención hídrica: causa fundamental de MAM

Control de las pérdidas hídricasLa diuresis está determinada por la ingestión de líquidosCorrelación con ingesta energéticaRetención hídrica: causa fundamental de MAM

0.40.50.50.80.60.40.40.8SD

1.61.92.03.33.72.63.03.1Mean

Hypoxia17-30d

Hypoxia2-16d

Normoxia

Hypoxia17-30d

Hypoxia2-16d

Hypoxia17-30d

Hypoxia2-16dNormoxia

Urine production (L·d-1)Water loss (L·d-1)Water intake (L·d-1)

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Lucha contra el estrés oxidativoLucha contra el estrés oxidativoFactores que potencian estrés oxidativo en altitudFactores que potencian estrés oxidativo en altitud

E.W. Askew (2002) Toxicology 180:107–119E.W. Askew (2002) Toxicology 180:107–119

Dr. Ginés Viscor

Lucha contra el estrés oxidativoLucha contra el estrés oxidativoUn suplemento antioxidante reduce el estrés oxidativo

B-carotenoÁcido ascórbicoVitamina ESe & Zn

Un suplemento antioxidante reduce el estrés oxidativo

B-carotenoÁcido ascórbicoVitamina ESe & Zn

E.W. Askew (2002) Toxicology 180:107–119E.W. Askew (2002) Toxicology 180:107–119

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Lucha contra el estrés oxidativoLucha contra el estrés oxidativoPero la menor formación de radicales libres (y la menor respuesta inflamatoria subsiguiente) no detiene la respuesta de anorexia y la pérdida de peso.

Pero la menor formación de radicales libres (y la menor respuesta inflamatoria subsiguiente) no detiene la respuesta de anorexia y la pérdida de peso.

Bailey DM, Ainslie PN, Jackson SK, Richardson RS, Ghatei M. (2004) Clin Sci 107:589–600Bailey DM, Ainslie PN, Jackson SK, Richardson RS, Ghatei M. (2004) Clin Sci 107:589–600

14.5±5.016.5±7.716.4±3.618.9±3.6Fat mass (kg)68.0±9.071.5±10.570.6±8.874.2±10.3Body mass (kg)4.1±0.34.5±0.34.2±0.74.4±0.5Glucose (mmol/l)

58.0±37.685.5±22.772.4±47.392.4±38.9Insulin (pmol/l)2.4±1.13.0±1.62.1±0.82.6±1.2Leptin (pmol/l)6.6±3.53.1±1.57.9±3.53.6±1.6TNF-α (pg/ml) Pro-inflammatory cytokine

211±74129±59377±123188±189Total CPK (units/l) Molecular damage

1424±2176794±2246 9765±25186089±1672PBN-spin adduct (AU/√G) Free radicals

4780mSea level4780mSea levelAntioxidantePlacebo

Dr. Ginés Viscor

Consejos prácticosConsejos prácticosModelo de ración diaria de altitud para dos personasModelo de ración diaria de altitud para dos personas

10 bolsas infusiones (te, menta, café, manzanilla)

20 caramelos

16 terrones azúcar

6 sobres sopa individualeso2 sobres sopa

1 lata carne 200go2 latas atún 90 g

50 g embutido o100 g lentejas (dhal)o50 g queso o

100 g frutos secos

6 raciones de mermeladao4 raciones de miel

1 tubo de leche condensadao 100 g leche en polvo

300 g galletas de harinao300 g pan o chapati

300 g pasta de sopa pequeñao300 g puré de patatas

Dr. A. Ricart, IEMM, BarcelonaDr. A. Ricart, IEMM, Barcelona

Dr. Ginés Viscor

Bibliografía recomendadaBibliografía recomendadaLibrosLibros Artículos

Askew EW. (2002) Work at high altitude and oxidative stress: antioxidant nutrients. Toxicology 180:107-119.

Bailey DM, Davies B, Milledge JS, Richards M, Williams SRP, Jordinson M, Calam J. (2000) Elevated plasma cholecystokinin at high altitude: metabolic implications for the anorexia of acute mountain sickness. High Alt Med Biol 1:9-23.

Bailey DM, Ainslie PN, Jackson SK, Richardson RS, Ghatei M. (2004) Evidence against redox regulation of energy homoeostasis in humans at high altitude. Clin Sci 107:589–600.

Butterfield GE. (1999) Nutrient requirements at high altitude. Clin Sports Med 18:607-621.

Major G, Doucet E. (2004) Energy intake during a typical Himalayan trek. High Alt Med Biol 5:355-363.

Fulco CS, Friedlander AL, Muza SR, Rock PB, Robinson S, Lammi E, Baker-Fulco CJ, Lewis SF, Cymerman A. (2002). Energy intake deficit and physical performance at altitude. Aviat Space Environ Med 73:758-765.

Kayser B. (1994) Nutrition and energetics of exercise at altitude. Theory and possible practical implications. Sports Med 17:309-23.

Westerterp KR, Kayser B, Wouters L, Le Trong JL, Richalet JP. (1994) Energy balance at high altitude of 6,542m. J Appl Physiol 77:862-866.

Westerterp KR, Meijer EP, Rubbens M, Robach P, Richalet JP. (2000) Operation EverstIII: energy an water balance. P´lügers Arch Eur J Physiol 439:483-488.

Westerterp KR. (2001) Energy and water balance at high altitude. News Physiol Sci16:134-137.

Artículos

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Factors limiting exercise performance in man at high altitude by Bengt KayserPh.D. Thesis Université de Genève

Nutritional Needs in Cold and in High-Altitude Environments: Applications for Military Personnel in Field Operationsby Institute of Medicine, B.M. Marriott & S.J. Carlson (Editors)ISBN: 0309054842