El efecto de varios tipos de actividad física en el sistema esquelético en las mujeres

Relevancia

La osteoporosis es un problema que puede aparecer en mujeres durante el período posmenopáusico. A primera vista, ¿qué puede tener de preocupante una disminución de la densidad mineral ósea (DMO)? Sin embargo, como sabemos, estos cambios pueden tener consecuencias desfavorables, entre ellas una reducción de la actividad social de las mujeres, un aumento de las lesiones e incluso un riesgo para la vida. Según los datos del artículo, en 2011 más de 1,7 millones de personas fueron hospitalizadas por fracturas asociadas a una mayor fragilidad ósea, lo que generó 70 mil millones en costes directos de tratamiento. Los autores presentan asimismo las siguientes cifras de las estadísticas de Estados Unidos: las mujeres con osteoporosis mayores de 50 años presentan un mayor riesgo de desarrollar fracturas durante la década siguiente en comparación con las mujeres con DMO normal (3,4% frente a 6,8%). Si se examinan las estadísticas ucranianas sobre osteoporosis, se han publicado datos que indican que el 13,4% de las mujeres y el 2,9% de los hombres del país presentan esta patología (Povorozniuk V.V. et al). Otras fuentes señalan un crecimiento progresivo de la osteoporosis en Ucrania en el 20-39% de la población femenina y en el 9-23% de los hombres, dependiendo de la región de residencia. El riesgo de fracturas patológicas alcanza el 10%. Los datos de la International Osteoporosis Fundation indican que 7 millones de mujeres de Ucrania, aproximadamente el 28% del número total de mujeres, presentan osteoporosis u osteopenia. Todos hemos oído que las enfermedades son mucho más fáciles y económicas de prevenir que de tratar. La osteoporosis en mujeres posmenopáusicas ilustra especialmente bien esta afirmación, ya que esta enfermedad grave puede atenuarse o incluso prevenirse mediante una actividad física adecuada. Además, esta debe iniciarse lo antes posible. Por ejemplo, en el artículo original se presentan datos sobre un retraso de 13 años en el inicio de la osteoporosis cuando la masa ósea aumenta un 10% durante el período de máximo crecimiento, lo que a su vez puede lograrse mediante una nutrición adecuada y un régimen apropiado de actividad física. Posteriormente, su eficacia disminuye, pero incluso a los 60 años o más un programa de ejercicios correctamente seleccionado puede reducir la probabilidad de desarrollar una fractura patológica. En Ucrania, un grupo de investigadores (Tyshchenko I.V. et al) realizó un estudio bastante interesante sobre el conocimiento de las mujeres acerca del problema de la osteoporosis y las formas de combatirla. En las 95 participantes se identificaron factores principales de riesgo de osteoporosis, como edad superior a 65 años, tabaquismo, menopausia precoz, patología concomitante, entre otros. La mayoría de las mujeres ucranianas de esta cohorte (más del 50%) consideraban necesario aumentar la actividad física mediante ejercicio regular y controlar la dieta con énfasis en el consumo de alimentos ricos en calcio.

Material y métodos

En este artículo, los autores reunieron, según su criterio, los ejemplos más ilustrativos del efecto demostrado del ejercicio sobre el tejido óseo de las mujeres en diferentes grupos de edad, analizaron el momento óptimo para iniciar cargas específicas y su duración, entre otras cuestiones. También se consideraron la respuesta del hueso a los efectos mecánicos y los criterios diagnósticos utilizados para estudiar la respuesta del tejido óseo a la carga axial.

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El hueso es por sí mismo un material compuesto natural que, según los datos del artículo, está constituido por 75% de sales de calcio, 23% de colágeno tipo I y 2% de sustancia fundamental, con todas las cifras calculadas sobre peso seco. Como sabemos, el hueso también presenta trabéculas dispuestas de forma específica que, de manera similar a los arcos de las estructuras de ingeniería, permiten alcanzar una resistencia máxima con una masa mínima. Estos factores permiten que el tejido óseo soporte cargas importantes. Sin embargo, todo tiene un límite y, cuando actúa una fuerza que supera el límite de resistencia del hueso, este se fractura. Evidentemente, es imposible medir con precisión el límite de resistencia de un hueso concreto en una persona viva, pero puede calcularse a partir del tamaño, el grosor, la estructura ósea y su densidad mineral ósea volumétrica (vBMD), expresada en g/cm3. Con la edad se produce un adelgazamiento de la capa cortical y una disminución de la vBMD del hueso, lo que a su vez reduce su resistencia. Para medir la densidad mineral ósea se utiliza la absorciometría de rayos X de energía dual (DXA). Este método permite evaluar la cantidad del componente mineral del tejido óseo estudiado. Como el cálculo se realiza sobre una radiografía bidimensional, la unidad de medida es g/cm2. A partir del valor obtenido se calcula la DMO. Posteriormente, estos datos se utilizan para calcular el T-score y construir una escala de desviaciones estándar en la población según la edad y el sexo. En esta escala se toma como cero el valor de DMO correspondiente a los datos obtenidos en personas jóvenes y sanas. Recordemos que el T-score es la diferencia entre los valores de DMO de una persona concreta y los valores medios de DMO de la población, teniendo en cuenta el sexo y la edad. Según la información del artículo, la Organización Mundial de la Salud (OMS) define la osteoporosis como un T-score de –2,5 o inferior. En combinación con los datos de la anamnesis, el T-score puede actuar como predictor de una posible fractura. A pesar de la amplia experiencia de uso, la DXA presenta importantes limitaciones relacionadas con su carácter bidimensional. Por este motivo se desarrolló un método tridimensional de medición de la DMO basado en tomografía computarizada (TC). Este permite calcular un mayor número de parámetros para evaluar el estado del hueso, aunque implica una mayor exposición a radiación y una menor disponibilidad que la DXA (fig. 1). Además, la evaluación tridimensional de la DMO permite estudiar cambios estructurales del tejido óseo, algo importante para valorar la respuesta al tratamiento aplicado.

Resultados y discusión

Dado que el tejido óseo es un tejido vivo, posee cierta capacidad de adaptación y puede cambiar en función del nivel de carga al que se somete, lo que se denomina adaptación funcional. En su trabajo, los autores destacan los siguientes indicadores principales de la resistencia ósea: valor de DMO, área máxima de sección transversal y momento de inercia. Según los estudios, todos estos parámetros presentan valores más altos en las personas que practican deporte, en particular gimnasia. Se observa una diferencia similar en jugadores de tenis al comparar el brazo de juego con el brazo no dominante para el juego. Durante la actividad física aparecen oscilaciones mecánicas en el hueso, cuyas características dependen de la magnitud de la fuerza aplicada, que puede actuar tanto desde el exterior, mediante gravedad e inercia, como desde el interior, mediante la contracción de la propia musculatura. Los osteocitos detectan estos cambios e inician una respuesta que incluye estimulación de los osteoclastos para la resorción ósea y de los osteoblastos para aumentar la formación de hueso. El trabajo de estos grupos celulares se desarrolla en paralelo y se regula continuamente en función de la carga aplicada al hueso. Como los huesos menos resistentes presentan deformaciones fisiológicas relacionadas con el movimiento considerablemente mayores que los huesos resistentes ante cargas comparables, la remodelación ósea de respuesta también es más pronunciada. Teniendo en cuenta todo lo anterior, es necesario comprender que los cambios óseos producidos por el ejercicio son complejos y dependen no solo del estado del tejido óseo, sino también de las características de las cargas: el hueso se remodelará en mayor medida en las zonas sometidas a mayor carga. En condiciones normales, la remodelación ósea tiene lugar mediante la participación coordinada de osteoblastos y osteoclastos. Los osteoclastos son responsables de la resorción ósea, regulada por la hormona paratiroidea, pero, según los autores, todavía no se conoce completamente qué hace que los osteoclastos resorban más tejido óseo en un lugar que en otro. Tampoco está claro cómo regulan estas células el volumen de resorción. Existen datos que indican que los efectos sobre el tejido óseo, como las cargas, pequeños daños y campos electromagnéticos, influyen en los lugares de actividad de los osteoclastos. Los osteoblastos, en términos generales, “trabajan” en los mismos lugares que sus antagonistas. Los autores destacan que la formación de hueso se produce a una velocidad de 1 μm/día, mientras que la resorción alcanza 40 μm/día. Por tanto, incluso un desequilibrio relativamente pequeño en el grado de activación de osteoclastos y osteoblastos puede provocar una pérdida importante de masa ósea, como ocurre, por ejemplo, durante el período posmenopáusico, cuando la reducción de los niveles de estrógenos deja de ejercer el efecto inhibidor adecuado sobre los osteoclastos y se desarrolla osteoporosis sistémica difusa. Además de la carga física y los niveles hormonales, la concentración de vitamina D en sangre también influye en el grado de respuesta adaptativa del tejido óseo.

Como se señaló anteriormente, el tejido óseo experimenta continuamente un proceso de remodelación que depende de la edad, el sexo, el tipo de actividad física y su duración. Los autores indican que el principal factor sigue siendo el período de edad en el que comienza la actividad física regular: prepuberal, puberal temprano, adolescencia, juventud o edad adulta. Según el artículo, a los 16 años las niñas han formado el 80-90% de su masa ósea, y aproximadamente el 50% de esta se forma durante los primeros cuatro años después de la menarquia. La masa ósea máxima se alcanza aproximadamente a los 18 años, tras lo cual no se observan cambios importantes durante 30 años. El tejido óseo infantil es muy sensible a las cargas y, como resultado de ejercicios físicos correctamente seleccionados, los huesos crecen adecuadamente y aumentan su masa. Posteriormente, este efecto se consolida y se mantiene durante un período prolongado. Según los autores, los ejercicios más beneficiosos en este sentido son aquellos que producen deformaciones óseas de gran amplitud durante períodos cortos. Como ejemplo puede mencionarse un estudio en el que se observó un incremento de la masa ósea del 1-6% en adolescentes después de seis meses de ejercicios de salto. Una característica del aumento de masa ósea y resistencia de los huesos a esta edad es que los resultados se mantienen durante muchos años después de finalizar las cargas. Cabe señalar que incluso sin ejercicio se produce un aumento de masa ósea durante la adolescencia y la juventud, aunque es considerablemente menor que en los coetáneos que entrenan. En la edad adulta, el ejercicio ya no produce un efecto tan marcado y prolongado sobre la resistencia y la forma de los huesos. En las personas mayores de 60 años, ningún ejercicio contribuye a aumentar la masa ósea, pero puede impedir su disminución. Durante el período posmenopáusico, las mujeres pierden en promedio alrededor del 0,5% de masa ósea al año; por ello, la actividad física dosificada constituye un componente importante de la prevención de la osteoporosis posmenopáusica. También merece atención el período premenopáusico, en el que, según la información del artículo, el entrenamiento de fuerza permite aumentar la resistencia ósea entre un 0,5% y un 2,5%, creando así una reserva frente a una posible pérdida de masa ósea después de la menopausia.

La International Osteoporosis Fundation (IOF) recomienda para prevenir el desarrollo de fragilidad ósea una serie de ejercicios denominados en inglés weight-bearing exercises (WBE). En una traducción libre, esta expresión puede interpretarse como “ejercicios con el propio peso corporal”. En la literatura médica anglosajona dedicada a la osteoporosis, este término se refiere a actividades en las que la persona vence la fuerza de la gravedad mientras permanece en posición vertical. Los WBE se dividen en “high impact exercises”, o ejercicios de alto impacto, que incluyen saltar a la cuerda, correr, aeróbic intenso, tenis y baile, y “lower impact exercises”, o ejercicios de menor impacto, que incluyen caminar, yoga, ciclismo a baja velocidad y utilización de máquinas elípticas y/o de escalones. Por comodidad, en adelante denominaremos al primer grupo WBEH y al segundo WBEL. Según los datos de la revisión presentada, los ejercicios más eficaces para personas con osteoporosis pertenecen al grupo WBEH y tienen un efecto positivo sobre el estado de los huesos a cualquier edad. En pequeños estudios se observó que estas cargas aumentaban significativamente la DMO de las vértebras y del fémur en mujeres posmenopáusicas. Los ejercicios de resistencia, como trabajar con pesos pequeños y bandas elásticas deportivas en posición de pie, también tienen un efecto positivo sobre la resistencia ósea durante la adolescencia y la edad adulta. Los WBEL, habitualmente recomendados a personas mayores, no producen el efecto necesario sobre el tejido óseo. El yoga tiene un efecto pequeño sobre la DMO únicamente en la columna vertebral, el ciclismo afecta a los huesos de las extremidades inferiores y la natación presenta en ocasiones incluso un efecto negativo, provocando una reducción de la DMO. Los autores recomiendan alternar todas estas modalidades con entrenamiento de fuerza para obtener el efecto combinado de diferentes grupos de ejercicios. El artículo destaca que, aunque la carga durante los WBEH ejerce el mejor efecto sobre el hueso, puede afectar negativamente al estado de las articulaciones. Por ello, en personas con osteoartrosis (OA) demostrada se recomienda una modalidad de ejercicio más suave. Los autores relacionan este enfoque con el hecho de que la carga sobre un cartílago articular sano provoca su engrosamiento y mejora, mientras que un efecto similar sobre cartílago lesionado conduce a su adelgazamiento y degradación.

Correr puede mejorar el estado del sistema cardiovascular y la fuerza muscular, pero con frecuencia se asocia a un alto riesgo de lesiones articulares. Sin embargo, un metaanálisis de 17 estudios en los que participaron más de 100000 personas mostró que solo el 3,5% de los corredores recreativos presentaban OA, mientras que entre las personas con un estilo de vida sedentario esta cifra alcanzaba el 10,2%. Llama la atención que el porcentaje más alto de OA se observó entre los corredores profesionales, con un 13,3%. Estas cifras indican la necesidad de adoptar un enfoque racional al utilizar la carrera y evaluar de forma realista las propias capacidades. De lo contrario, el efecto beneficioso esperado puede transformarse en un deterioro de la salud. Según los autores, una situación similar se aplica a las personas que deciden incorporar la carrera como instrumento para mejorar el estado de su sistema cardiovascular. En cualquier caso, antes de iniciar cualquier actividad física a una edad avanzada es necesario realizar una consulta médica exhaustiva.

Uno de los principales problemas que encuentran los investigadores al estudiar las cargas sobre el hueso es la dificultad para obtener datos exactos que indiquen el grado de influencia de determinados ejercicios físicos sobre el tejido óseo. Cuando se trabaja con animales, es posible obtener material biológico. En estudios en seres humanos esta opción queda excluida, por lo que se han propuesto varias alternativas. Así, en 1975 los investigadores colocaron sensores extensométricos en la proyección de los huesos para registrar los cambios óseos durante diferentes tipos de carga. Hagamos aquí una breve aclaración editorial. Un sensor extensométrico es un dispositivo especial que permite convertir el grado de deformación de una estructura sometida a una determinada fuerza en valores numéricos mensurables. El dispositivo doméstico más habitual de este tipo es una báscula. Como puede suponerse, este método presenta dos limitaciones importantes. En primer lugar, la medición solo es posible en zonas con escaso espesor de tejidos blandos. En segundo lugar, debido al tamaño relativamente voluminoso de los dispositivos, su instalación durante períodos prolongados resulta extremadamente difícil. Posteriormente se desarrolló una técnica especial para medir la deformación de la tibia durante las cargas mediante tornillos especiales introducidos en la capa perióstica. Midiendo con precisión el desplazamiento de las cabezas de los tornillos era posible obtener datos exactos sobre las cargas ejercidas sobre el hueso. Esta técnica es precisa, pero, como se señala correctamente en el artículo, no es aplicable a la investigación clínica. En su trabajo, los autores decidieron recurrir a una combinación de métodos: utilización de sensores para medir la fuerza y cálculos mediante un modelo de elementos finitos (MEF). El MEF es un método especial de física aplicada que permite estudiar la mecánica de los cuerpos sólidos deformables mediante la resolución de ecuaciones integrales y diferenciales. De este modo es posible calcular el grado de deformación del hueso en función de las cargas aplicadas. Con ayuda de voluntarios, los autores estudiaron las deformaciones de los huesos de las extremidades superiores producidas al apoyar la palma. Para ello era necesario alcanzar una determinada fuerza de presión. Además de medir la fuerza aplicada, se utilizó un MEF basado en TC para calcular la deformación del radio, el semilunar y el escafoides. Los autores encontraron que, en mujeres premenopáusicas con DMO normal, las mismas cargas producían deformaciones diferentes que, en consecuencia, influían de manera distinta en la remodelación ósea. En nuestra opinión, estos resultados demostraron un alto grado de individualidad del organismo humano, que en este caso dependía de las características anatómicas de las extremidades superiores de la participante. Teniendo en cuenta lo anterior, los autores expresan la esperanza de que en el futuro los especialistas que trabajan en estas cuestiones puedan desarrollar métodos de medición de las cargas sobre el hueso que permitan tener en cuenta al máximo todos los matices anatómicos identificados.

A pesar de la existencia de métodos para medir la DMO, como DXA y tomografía computarizada cuantitativa (TCC), los investigadores continúan proponiendo nuevos métodos destinados a mejorar la calidad de las mediciones. Entre estos avances se encuentran las imágenes 3D y la TCC de alta resolución. La primera técnica permite utilizar imágenes de TCC y construir modelos tridimensionales a partir de ellas, obteniendo una cantidad considerablemente mayor de información disponible para el análisis (fig. 1). Existen dos obstáculos importantes para la introducción generalizada de las imágenes 3D en la práctica clínica: una elevada exposición a radiación y un coste alto. La segunda técnica permite evaluar la microestructura ósea hasta el nivel de las trabéculas individuales. Actualmente, las áreas de estudio se limitan a la parte distal del radio y la tibia en los dispositivos de primera generación y a la articulación de la rodilla en los de segunda generación. Al analizar estas regiones óseas, los autores observaron que en mujeres posmenopáusicas se produce un engrosamiento de trabéculas individuales del radio al mismo tiempo que disminuye su número, así como un aumento de la porosidad de la capa cortical de la parte distal del radio y de la tibia. Este análisis permite comprender mejor los procesos de pérdida de masa ósea en mujeres posmenopáusicas y valorar con mayor precisión el efecto de determinados ejercicios físicos. Además, los autores utilizaron un MEF basado en TCC para evaluar cambios en una capa ósea de nueve milímetros sometida a compresión simulando una carga mecánica. El objetivo era identificar los ejercicios que aumentaran al máximo la resistencia del hueso y determinar los valores exactos de las cargas capaces de provocar la respuesta osteogénica necesaria. Sin embargo, durante el estudio se comprobó que el modelado no proporcionó el resultado necesario debido a la gran diferencia entre el mecanismo de acción de la carga simulada sobre el hueso y el de una carga fisiológica. Por esta razón, los autores recomiendan combinar diferentes técnicas de imagen con numerosas escalas de evaluación para lograr una valoración más completa.

Determinar la respuesta al tratamiento a corto plazo de la osteoporosis puede ayudar no solo a ajustar el tratamiento posterior, sino también a optimizar las cargas físicas necesarias. Para una valoración objetiva, los autores recomiendan utilizar varios marcadores determinados en orina y suero sanguíneo. A pesar del gran número de análisis disponibles para diferentes marcadores, la International Osteoporosis Fundation (IOF) propone utilizar únicamente dos: la determinación en suero del propéptido y del telopéptido C-terminal del colágeno tipo II, que constituyen instrumentos útiles para controlar los procesos de resorción y formación ósea. Además de estos parámetros, los autores llaman la atención sobre la esclerostina, cuyos cambios de concentración se han estudiado como respuesta a la carga mecánica sobre el hueso. Como inhibidor endógeno de la vía de señalización Wnt/β, la esclerostina inhibe la formación de tejido óseo al reducir la actividad de los osteoblastos y aumentar la actividad de los osteoclastos. Según la información del artículo, estudios en animales mostraron una relación entre la carga mecánica y el nivel de esclerostina en sangre. Por tanto, los autores consideran que, al estudiar el efecto del ejercicio sobre el tejido óseo, la medición de los niveles de esclerostina puede convertirse en uno de los criterios objetivos de eficacia de las cargas físicas seleccionadas.

Dado que el tratamiento de la osteoporosis se basa en modificar la remodelación ósea para aumentar la actividad de los osteoblastos y reducir la actividad funcional de los osteoclastos, surgió la hipótesis de que acompañar el tratamiento farmacológico con actividad física podría mejorar la eficacia terapéutica. Los autores presentan los resultados de siete estudios aleatorizados en los que se compararon dos grupos de pacientes. El primero recibió tratamiento hormonal con preparados que contenían estrógenos y tratamiento antirresortivo con alendronato o risedronato, combinado con actividad física, mientras que el segundo recibió únicamente medicamentos. Se observó que el primer grupo presentó un aumento significativamente mayor de la DMO en las vértebras lumbares que el segundo. Este resultado no se observó en la parte distal del fémur, lo que se relacionó con las características específicas del programa de ejercicios.

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Conclusiones

La actividad física es uno de los componentes más importantes para mantener un hueso sano. Basándose en los estudios revisados, los autores presentan varias recomendaciones que pueden ayudar a estructurar correctamente la actividad física necesaria:

1. Durante los períodos prepuberal y adolescente se recomienda realizar ejercicios con un alto nivel de carga sobre el hueso. Esta práctica no solo permite maximizar el aumento de masa ósea, sino que también puede prevenir fracturas en el futuro.
2. Entre los ejercicios que producen una carga elevada sobre el hueso, los más eficaces, según los autores, son los saltos y brincos combinados con ejercicios de resistencia.
3. La duración de cada sesión debe ser de aproximadamente media hora. Según los datos obtenidos, con sesiones de menos de 30 minutos solo se producen cambios en el cuello femoral. Si se pretende mejorar la DMO de la columna vertebral, la duración de cada sesión debe superar los 30 minutos. La frecuencia debe ser de 2 a 4 veces por semana en función del grupo de riesgo al que pertenezca la persona. Al mismo tiempo, debe mantenerse la regularidad de estas cargas. Asimismo, según los datos de los estudios presentados en el artículo, la duración del entrenamiento debe ser de al menos 16 años.
4. Para las mujeres de mayor edad se recomienda utilizar ejercicios del grupo WBEL. Se señala que caminar puede influir positivamente únicamente sobre la DMO del cuello femoral y que este efecto tampoco aparece siempre. A pesar de ello, caminar sigue siendo importante para mejorar el equilibrio, lo que reduce la probabilidad de caídas y, en consecuencia, la probabilidad de fractura.

En esta revisión hemos presentado la información que, en nuestra opinión, resulta más interesante entre la incluida en el artículo original. Para obtener una visión completa de este tema, recomendamos seguir el enlace situado al comienzo de nuestra revisión.

Figura 1. Métodos para medir la resistencia ósea y el riesgo de fracturas. (A) Absorciometría de rayos X de energía dual (DXA) del antebrazo con medición de la DMO. (B) Imagen 3D de una TC de la parte distal del radio con (C) proyección coronal, en la que una línea roja discontinua marca el nivel del corte transversal, seguida de la formación de la imagen de TC (D). (E) Imagen 3D de TC de alta resolución del tercio distal del radio (F).

References

Troy KL, Mancuso ME, Butler TA, Johnson JE. Exercise Early and Often: Effects of Physical Activity and Exercise on Women's Bone Health. Int J Environ Res Public Health. 2018;15(5):878. Published 2018 Apr 28. doi:10.3390/ijerph15050878

Author: Olena Vyrva, MD

Preguntas y respuestas

Q1. ¿En qué etapa de la vida parece tener la actividad física un mayor efecto sobre la masa ósea según la revisión?
El artículo destaca los períodos prepuberal y adolescente. A los 16 años, las niñas ya han acumulado el 80-90% de su masa ósea, y los beneficios obtenidos mediante ejercicio durante esta etapa pueden persistir durante muchos años.

Q2. ¿Qué tipos de ejercicio se describen como los más beneficiosos para el hueso?
La revisión destaca los ejercicios de soporte de peso de alto impacto, especialmente saltos y brincos, combinados con ejercicios de resistencia. Su idoneidad puede variar según la edad, el estado de las articulaciones y el riesgo individual.