Revisión
Efectos de la suplementación con cafeína sobre la capacidad de producción de fuerza muscular
Effects of caffeine supplementation on the production capacity of muscle strength
Efeitos da suplementação de cafeína na produção de força muscular
J. I. Álvarez-Montero
Departamento de Ciencias de la Actividad Física y el Deporte. Universidad Alfonso X El Sabio. Madrid. España.
F. Mata Ordóñez
NutriScience España.
R. Domínguez
Facultad de Ciencias de la Salud. Universidad Isabel I. Burgos. España.
Recibido el 17 de octubre de 2016, aceptado el 15 de febrero de 2017, online el 17 de diciembre de 2018
RESUMEN
El uso de ciertos suplementos puede mejorar el rendimiento deportivo, si bien, la efectividad de éstos es dependiente de las demandas impuestas por el esfuerzo. La suplementación con cafeína ha demostrado ser efectiva, especialmente, en modalidades de resistencia cardiorrespiratoria, sin embargo, son menores el número de estudios que han valorado la efectividad de este suplemento sobre el rendimiento en la función muscular. Con el objeto de valorar el efecto de la suplementación con cafeína sobre la producción de fuerza muscular, se ha realizado una búsqueda de artículos de intervención en las bases de datos Dialnet, Medline, PubMed y Web of Science, en un período comprendido entre 2005 y 2015 y publicados en inglés, español o portugués, que hubiesen valorado los efectos de esta suplementación sobre el rendimiento en fuerza. Los resultados de las distintas investigaciones han demostrado que la suplementación con cafeína mejora el rendimiento en la aplicación de fuerza y potencia con cargas superiores al 50% de una repetición máxima, así como el número de repeticiones realizadas con cargas submáximas, especialmente, a medida que aumenta el número de series realizadas.
ABSTRACT
The use of certain supplements can enhance athletic performance, although the effectiveness of these is dependent on the demands imposed by the effort. Caffeine supplementation has proven effective, especially in patterns of cardiorespiratory endurance, however, they are less than the number of studies that have evaluated the effectiveness of this supplement on performance in muscle function. In order to assess the effect of caffeine supplementation on the production of muscle strength, it has made a search intervention bases Dialnet, Medline, PubMed and Web of Science data, in a period between 205 and 2015 and published in English, Spanish or Portuguese, which had evaluated the effects of this supplementation on strength performance. The results of the various investigations have shown that caffeine supplementation improves performance in the application of force and power with over 50% of one repetition maximum (1RM) loads as well as the number of repetitions with submaximal loads, especially, as the number of sets performed.
RESUMO
A utilização de certos suplementos podem melhorar o desempenho atlético, embora a eficácia destes depende das exigências impostas pelo esforço. suplementação de cafeína provou ser eficaz, especialmente em modalidades de resistência cardiorrespiratória, no entanto, eles são menos do que o número de estudos que avaliaram a eficácia deste suplemento sobre o desempenho na função muscular. Para avaliar o efeito da suplementação de cafeína na produção de força muscular, ele realizou uma pesquisa bases de intervenção Dialnet, Medline, PubMed e Web of Science em um período entre 2005 e 2015 e publicada em inglês, espanhol ou português, que avaliou os efeitos dessa suplementação no desempenho de força. Os resultados das várias investigações têm demonstrado que a suplementação de cafeína melhora o desempenho na aplicação de força e de energia com mais de 50% de cargas máximas uma repetição e o número de repetições com cargas submáximas, especialmente quanto o número de série feita.
Palabras clave: Ayudas ergogénicas, entrenamiento de fuerza, ejercicio de fuerza, nutrición deportiva, suplemento, cafeína.
Keywords: Ergogenic aids, resistance training, resistance exercise, sports nutrition, supplement, caffeine.
Palavras-chave: Substâncias ergogênicas, treinamento de força, exercício de força, nutrição esportiva, suplemento, cafeína.
Introducción
El uso de suplementos nutricionales es una práctica habitual en la población deportista1. Según el American College of Sports Medicine, una adecuada selección tanto de nutrientes como de suplementos, que considere el momento de la ingesta en relación al ejercicio, es necesaria para mantener el estado de salud y optimizar el rendimiento en el deportista2. Sin embargo, debemos considerar que no todos los suplementos a los que tiene acceso el deportista son eficaces y, además, que la eficacia de cada suplemento varía en función de las demandas específicas de cada modalidad deportiva; por lo que, unos suplementos pueden tener un efecto ergogénico para una determinada modalidad deportiva y no para otra que presente unas demandas fisiológicas diferentes. Por dicho motivo, aunque se ha realizado una clasificación de los distintos suplementos en base al nivel de evidencia que han demostrado los mismos3, actualmente, se está intentando establecer los suplementos con posible efecto ergogénico en función de la modalidad deportiva practicada (Tabla 1).
La cafeína (1,3,7, trimetilxantina) es un alcaloide de la familia de las xantinas metiladas que se encuentra en muchos alimentos de la dieta típica occidental como el café, té, cacao, al tiempo que puede ser sintetizada artificialmente en el laboratorio. La cafeína presenta unos rápidos procesos de absorción a nivel intestinal, encontrándose niveles elevados en sangre en los 15-45 minutos posteriores a la ingesta, siendo los niveles máximos sanguíneos a la hora postingesta4. Los efectos de la cafeína presentan un carácter tanto central como periférico5.
El principal efecto de la cafeína se debe a un aumento de la estimulación del sistema nervioso central, por mediación del antagonismo de la adenosina6 aumenta los niveles de catecolaminas7, puede impedir que disminuya la actividad neuronal, incrementando el reclutamiento de unidades motoras y reduce la percepción subjetiva del dolor8, efecto acentuado por el aumento en la síntesis de endorfinas9. A los anteriores efectos hay que sumarle una mejora en la salida del calcio desde el retículo sarcoplasmático tras el potencial de acción10, así como una mejora de la contractilidad del músculo esquelético11, mecanismos que mejorarían la contracción muscular. Del mismo modo, la cafeína podría provocar mejoras a nivel termo regulatorio12.
La suplementación con cafeína se ha convertido en una práctica cada vez más frecuente en la población deportista13, habiendo demostrado un efecto ergogénico sobre el rendimiento en modalidades de resistencia cardiorrespiratoria14 y deportes colectivos15,16. También, se ha comprobado que la suplementación con cafeína puede mejorar la velocidad de reacción en deportistas de combate17, el saque durante una simulación de un partido de tenis18 o el rendimiento en series de velocidad de 30 metros, cuando se ha realizado una ingesta de hidratos de carbono previa al esfuerzo19, sugiriéndose que la suplementación con cafeína podría optimizar el rendimiento de las rutas metabólicas no oxidativas. Mientras que los posibles efectos beneficiosos de la suplementación con cafeína sobre aquellos esfuerzos en los que destaca el metabolismo no oxidativo parecen ser claros, los mismos efectos sobre esfuerzos que requieren fuerza y potencia muscular, así como en modalidades deportivas de fuerza y potencia necesitan ser mejor estudiados. El objetivo principal de esta revisión bibliográfica ha sido el de comprobar los efectos de la suplementación con cafeína sobre la producción de fuerza muscular.
Método
Para la selección de artículos de este trabajo de revisión bibliográfica se llevó a cabo una búsqueda mediante palabras clave en las bases de datos Dialnet, Medline, PubMed y Web of Science. Los términos empleados fueron caffeine y coffee unidos a los términos suplement, nutrition y “ergogenic aids” junto a otros términos como strength, power, hyperthrophy, “resistance training” y “resistance exercise”. El total de artículos que respondieron a la búsqueda, a fecha 1 de enero de 2016 fue de 135. La búsqueda inicial se acotó a un período de publicación acotado de 2005 a 2015. Los resúmenes de los 94 trabajos publicados en el período temporalmente anteriormente referido fueron leídos por tres investigadores y se les aplicó unos criterios de inclusión/exclusión entre los que se encontraba el idioma (distinto a inglés, español y portugués), patentes, comunicaciones en congresos, revisiones y meta-análisis, estudios realizados en animales, trabajos que no incluían suplementación con cafeína, aquellos que no investigaban variables relacionadas con la fuerza muscular o a los que no se tuvo acceso al texto completo. Como puede verse en la Figura I, finalmente, un total de 14 artículos fueron seleccionados.
Resultados y Discusión
Efectos de la suplementación con cafeína sobre la fuerza máxima
Por fuerza dinámica máxima se considera a la capacidad de un grupo muscular para producir una contracción voluntaria máxima como respuesta contra una carga externa ante un nivel de motivación óptimo20. La fuerza dinámica máxima suele ser medida mediante la repetición máxima (1 RM)21 que se refiere a la máxima carga que un individuo puede desplazar durante todo el rango del movimiento en la fase concéntrica de un ejercicio22. La fuerza máxima, además de depender de la capacidad de producción de fuerza por parte de la fibra muscular, es dependiente de la capacidad de reclutar fibras musculares, así como de la frecuencia de reclutamiento23. Por tanto, el rendimiento en fuerza máxima implica a factores tanto estructurales como neurales.
La fuerza máxima es un factor determinante de muchas modalidades deportivas, caso del powerlifting o de la halterofilia, en los que el objetivo último de rendimiento es el de obtener el máximo desarrollo de fuerza ante cargas lo más pesadas posibles24, u otros como el rugby, que requieren de unos altos componentes de fuerza en acciones de defensa y placaje del adversario25. Sin embargo, en otras modalidades, como pudiera ser los deportes de velocidad o de equipo, en los que el objetivo principal de rendimiento es el de obtener altos niveles de fuerza de forma rápida26, mejorar el rendimiento en 1 RM posibilita la aplicación de unos mayores niveles de fuerza y potencia ante una misma carga submáxima, ya que, ésta supondría un menor carga relativa27. Por tanto, incrementos de 1 RM, también, son objetivo de modalidades en los que se requiere unos altos niveles de fuerza, potencia o velocidad, como es el caso de los deportes colectivos28.
En modalidades de resistencia aeróbica, en las que la suplementación con cafeína ha demostrado presentar un efecto ergogénico14, se ha sugerido que la dosis mínima eficaz es de 3 mg·kg-1 29 a 3.2 mg·kg-1 30 de cafeína, encontrándose un efecto meseta hasta dosis de 9 mg·kg-1 31. En este sentido, distintas investigaciones que han valorado dosis inferiores a dichas cantidades, tales como 1 mg·kg-1 32, 2 mg·kg-1 33,34 o 201 mg (2.4 mg·kg-1, aproximadamente)35 de cafeína, en distintos ejercicios como pudiera ser la extensión de rodillas, sentadilla o press de banca no han demostrado tener ningún efecto ergogénico.
En un estudio en el que se suplementó a un grupo de hombres con un alto nivel de entrenamiento en fuerza se comprobó que una suplementación con 2.4 mg·kg-1 de cafeína, aunque no indujo mejoras en 1 RM en extensión de piernas, si provocó mejoras en el ejercicio de press de banca35. En el mismo ejercicio, otros estudios han comprobado efectos positivos ante dosis de 3 mg·kg-1, en jóvenes entrenados en fuerza36, y de 6 mg·kg-1, en mujeres entrenadas en fuerza31. Sin embargo, otros estudios que han aportado dosis situadas entre 3 y 6 mg·kg-1 de cafeína37,38, no han demostrado ningún efecto positivo. Los estudios que han empleado dosis superiores a 3 mg·kg-1 de cafeína y que no han demostrado ningún efecto positivo sobre el 1 RM en el ejercicio de press de banca, sin embargo, comparten el hecho de que la muestra escogida por los investigadores era población no entrenada38 o con un nivel no demasiado alto37 de entrenamiento de fuerza.
En natación, en una prueba consistente en dos series de 100m, anteriormente, se ha reportado que la suplementación con 250 mg de cafeína difiere en función del nivel de entrenamiento de los sujetos. De este modo, en dicho estudio se comprobó que la suplementación con cafeína únicamente presentó un efecto ergogénico sobre la velocidad de nado en nadadores entrenados39. Si consideramos que los deportistas con un mayor nivel de entrenamiento presentan unos mayores niveles de masa magra y que la cafeína ejerce efectos tanto relacionados con la transmisión neuromuscular11 como sobre la contracción muscular40, los deportistas entrenados podrían presentar un mayor potencial de mejora tras la suplementación con respecto a la población no entrenada, al presentar esta unos menores niveles de masa muscular41. Por tanto, es posible que, el efecto de la suplementación con cafeína difiera en función del nivel de entrenamiento, siendo mayor el efecto ergogénico en deportistas entrenados.
En cuanto a otro tipos de ejercicios, se ha comprobado que la suplementación con 6 mg·kg-1 de cafeína mejora la fuerza de prensión manual8, así como la máxima contracción voluntaria en los ejercicios dirigidos a los flexores de codo, muñeca, extensores de rodilla y flexores de tobillo42. En dicha investigación, sin embargo, se encontraron resultados que mostraban una tendencia a la significación estadística en términos de un porcentaje superior de mejora tras la suplementación a medida que aumentaba el tamaño del grupo muscular movilizado durante el ejercicio42. Por dicho motivo, debido a que los miembros inferiores presentan una mayor masa muscular que los superiores43, esfuerzos con una mayor solicitud de la musculatura de las extremidades inferiores podrían beneficiarse en mayor grado de la suplementación con cafeína.
Efectos de la suplementación con cafeína sobre cargas submáximas
En gran parte de modalidades deportivas, el objetivo principal es conseguir aplicar los mayores niveles de fuerza en el período de tiempo que el deportista tiene en sus fases propulsivas o el de provocar unos mismos niveles de fuerza en menor tiempo. Eso conlleva a que en el deporte el índice de manifestación de la fuerza (RFD), que relaciona la fuerza alcanzada y el tiempo necesario para ello44, sea considerado un parámetro muy específico del rendimiento neuromuscular de los deportistas45. De este modo, en la evaluación del rendimiento en fuerza se realiza un análisis de una curva en el que se enfrente la potencia (fuerza·velocidad) (eje y) ante diferentes % de 1 RM (eje x). En dicho análisis, la aplicación de mayores niveles de potencia o la movilización de una misma carga relativa a mayor velocidad se considera un factor de rendimiento para la mayoría de modalidades deportivas.
Con el objetivo de valorar el efecto de la suplementación con cafeína sobre la capacidad de desarrollar fuerza a mayor velocidad (potencia), en una investigación se valoró la potencia ante un test incremental progresivo en los ejercicios de press de banca y media sentadilla con cargas que se incrementaban a intervalos del 10% de 1 RM, comenzando por el 10% de 1 RM y finalizando con el RM36. En dicho estudio se comprobó que a intensidades superiores al 30% de 1 RM, la suplementación con 3 mg·kg-1 de cafeína dio lugar a mayores niveles de potencia, al tiempo que la potencia máxima alcanzada en el test fue un 7% superior en ambos ejercicios.
Un segundo estudio valoró los efectos de la suplementación con distintas dosis (3 mg·kg-1, 6 mg·kg-1 y 9 mg·kg-1) de cafeína sobre la producción de potencia ante un test incremental progresivo, ante cargas relativas del 25%, 50%, 75% y 90% de 1 RM en los ejercicios de press de banca y sentadilla completa46. Los resultados de dicho estudio demostraron que los efectos eran distintos en las distintas dosis. De este modo, se comprobó que la dosis de 3 mg·kg-1 fue la que mostró un mayor efecto ante cargas del 25% y 50% de 1 RM, si bien, dicha dosis, no tuvo ningún efecto sobre las cargas más altas (75% y 90% de 1 RM) en ninguno de los ejercicios. La dosis de 6 mg·kg-1 de cafeína, por su parte, mostró mejoras ante todas las cargas empleadas en el ejercicio de sentadilla, así como en el 25%, 50% y 75% de 1 RM en press de banca. La dosis superior, 9 mg·kg-1 de cafeína, en cambio, fue la única que consiguió obtener mejoras significativas ante todas las cargas empleadas en el test en los dos ejercicios analizados46.
Por tanto, la dosis de cafeína para optimizar los efectos ergogénicos de esta sustancia debería ser específica del tipo de carga a superar46. Los efectos superiores observados ante cargas del 25 y 50% de 1 RM con una dosis de 3 mg·kg-1 de cafeína con respecto a cantidades superiores46, sugieren que ante modalidades en los que se busque aplicar altos niveles de potencia ante cargas bajas (pruebas de velocidad o de salto, por ejemplo), 3 mg·kg-1 de cafeína puede ser una dosis recomendada. Esto concuerda con las recomendaciones dadas en modalidades de resistencia cardiorrespiratoria12. Por el contrario, modalidades en las que se requiere movilizar cargas elevadas (powerlifting y halterofilia o deportes de combate), una cantidad de 3 mg·kg-1 de cafeína podría ser insuficiente, recomendándose dosis de 9 mg·kg-1 de cafeína.
Efecto de la suplementación con cafeína sobre la resistencia muscular
La resistencia muscular hace referencia a la capacidad de un grupo muscular de ejercitarse a un nivel submáximo (normalmente inferior al 67% de 1 RM) durante muchas repeticiones (12 o más repeticiones) o un período de tiempo prolongado47. En cuanto a los efectos de la suplementación con cafeína sobre la resistencia muscular, se ha comprobado que una dosis de aproximadamente 2 mg·kg-1 de cafeína (cantidad contenida en un Red Bull©) no es efectiva para mejorar el rendimiento en una prueba hasta el agotamiento con una carga del 70% de 1 RM33. En jugadores de rugby de alto rendimiento, también se ha comprobado que una suplementación con 6 mg·kg-1 de cafeína no tiene ningún efecto sobre el número de repeticiones realizadas con una carga de 185 o 225 libras, a pesar de que en dicha investigación se sugiriese un estado favorable para el esfuerzo fruto de una menor sensación de fatiga e incremento del vigor registrados por los deportistas41.
En deportistas entrenados en fuerza, sin embargo, si se ha demostrado que una dosis de 5 mg·kg-1 de cafeína, a diferencia de una dosis de 2 mg·kg-1, mejoró el trabajo realizado y la potencia media y pico durante la realización de dos series de 40 repeticiones en una máquina isocinética a una velocidad de 180º·seg-1 en flexión y extensión de la rodilla dominante34. En otra investigación realizada con deportistas de nivel intermedio, también, se comprobó una mejora significativa (dos repeticiones) en el número de repeticiones realizadas en un ejercicio de press de banca ante una carga del 60% de 1 RM37. En esta investigación, además, el aumento del número de repeticiones se asoció con unos menores niveles de percepción subjetiva del esfuerzo (pudiendo la cafeína actuar como un inductor de un estado favorable relacionado con los sentimientos de fatiga y vigor) y con unas mayores concentraciones de lactato sanguíneo37.
Las mayores concentraciones de lactato sanguíneo encontrados tras la realización del esfuerzo se considera un indicativo de una potenciación del metabolismo glucolítico. Es posible que la cafeína pudiera incrementar la resíntesis de ATP mediante la glucólisis anaeróbica, por mediación de un aumento de la actividad de la fosfofructoquinasa48. Sin embargo, adicionalmente, el aumento de la liberación del calcio desde el retículo sarcoplasmático durante la contracción muscular –potenciado mediante la acción de la cafeína10 activaría la transformación de la enzima glucógeno fosforilasa desde la forma b a la forma a, acelerando la producción de pirúvico49. Debido a que el umbral láctico en ejercicios empleados en el entrenamiento de la fuerza se encuentra en torno al 25% de 1 RM50,51, y a que ello implica un incremento de la contribución glucolítica al ejercicio52, siendo limitada la oxidación de pirúvico, la suplementación con cafeína podría explicar el mayor número de repeticiones junto con unas mayores concentraciones de lactato37.
Ante la repetición de esfuerzos submáximos, aunque con cargas ligeramente superiores a las empleadas para estudiar la resistencia muscular (10 RM o, aproximadamente, el 75% de 1 RM) se ha visto que, aunque la suplementación con 6 mg·kg-1 de cafeína no es efectiva para mejorar el rendimiento durante una primera serie en los ejercicios de prensa de piernas y de press de banca, si se observa una atenuación en la disminución del número de repeticiones en las dos series posteriores53. Ello hace que la suplementación con cafeína pudiera ejercer un efecto positivo en la disminución de la fatiga aún en cargas elevadas en ejercicios empleados para entrenar la fuerza, coincidiendo con los estudios existentes en rugby que han demostrado un rendimiento superior en los jugadores suplementados con cafeína tras la finalización del segundo tiempo de un partido16.
En cuanto a los efectos de la suplementación con cafeína sobre la percepción de la recuperación se ha comprobado que la suplementación con 5 mg·kg-1 de cafeína, además de mejorar el rendimiento durante la quinta serie con una carga del 75% de 1 RM en curl de bíceps (seis repeticiones), reduce el pico de creatin kinasa (CK)54. Debido a que los niveles de CK se asocian con la percepción del dolor tras sesiones de entrenamiento de fuerza55, una reducción en dichos niveles ejercería como un agente positivo en la sensación de recuperación postesfuerzo. La CK, además, se asocia con el daño muscular postesfuerzo56, por lo que una reducción en los niveles de CK podría suponer una menor degradación proteica, favoreciendo un balance nitrogenado positivo y, con ello, servir de estímulo para inducir la aparición de hipertrofia muscular.
Seguridad de la suplementación con cafeína
A pesar del efecto ergogénico que puede tener la suplementación con cafeína en el rendimiento deportivo, debemos considerar que dicha práctica puede presentar efectos no deseados sobre el organismo del deportista. En cuanto a la dosis mínima considerada eficaz (3 mg·kg-1) se ha probado que es efectiva para incrementar los valores de la frecuencia cardíaca tanto en reposo32,37 como al finalizar un esfuerzo de alta intensidad, como sería la realización de pruebas de velocidad, así como en una serie hasta la fatiga en press de banca37,41. Dosis superiores (6 mg·kg-1) han demostrado que, además de acentuar los anteriores efectos, son capaces de inducir aumentos de la presión arterial sistólica en reposo, disminuir la capacidad de comunicación verbal, ocasionar déficits de atención, inquietud y angustia12.
En cuanto a las dosis más altas (9 mg·kg-1), además de acentuar los anteriores efectos, pueden ocasionar otra sintomatología como sudoración profusa, mareos y vómitos57. De hecho, los dolores de cabeza y ansiedad que ocasionan las dosis superiores podría disminuir el rendimiento deportivo en algunos sujetos especialmente sensibles a estos efectos, al tiempo que la ingesta durante días consecutivos podría alterar el rendimiento si se acompaña de una alteración del sueño58. Debido a los efectos secundarios que pueden acompañar a la suplementación con cafeína, ésta se debería recomendar en los momentos previos a una competición, tras comprobar con anterioridad (en un entrenamiento) que los efectos ergogénicos son superiores a los efectos no deseados, así como desalentar a emplear esta ayuda de forma regular durante el período de preparación del deportista con el hipotético objetivo de poder incrementar la calidad de los entrenamientos y, con ello, las posteriores adaptaciones.
En cuanto a la efectividad de la cafeína anhidra con respecto a la proveniente en el café, a pesar de que se ha sugerido que la presencia de ácidos clorogénicos presentes en el café pudiesen antagonizar los efectos fisiológicos de la cafeína59, una investigación ha comprobado que los efectos ergogénicos son similares al aportar café con respecto a cafeína anhidra60. De este modo, en un grupo de ciclistas entrenados, se comprobó que los efectos metabólicos no diferían al consumir los dos tipos de cafeína durante una prueba de 30 minutos a carga constante a una intensidad del 55% VO2máx ni durante una prueba contrarreloj posterior de 45 minutos de duración. Por tanto, la cafeína anhidra podría ser tan efectiva como la proveniente de una fuente natural, como es el café, siempre que se de una misma dosis60.
Conclusiones
Existiendo efectos positivos sobre la función neuromuscular y el sistema nervioso, la suplementación con cafeína generaría beneficios sobre la fuerza y potencia con cargas desde el 25-100% de 1 RM, existiendo una relación dosis-respuesta entre la cantidad de cafeína y la carga a superar. De este modo, se sugiere que dosis de 3 mg·kg-1 podrían ser ideales cuando el objetivo a superar es la de una situada en torno al 25-50% de 1 RM. Mientras que conforme se incrementase la carga (acercándose al 1 RM), la dosis debería acercarse a 9 mg·kg-1. Del mismo modo, es posible que la cafeína pueda incrementar el rendimiento en pruebas de resistencia muscular localizada, gracias a la potenciación del metabolismo glucolítico, además de atenuar el dolor muscular y asegurar una rápida recuperación tras una sesión de ejercicio. Si bien, el uso de la cafeína debería moderarse, debido a los efectos no deseados que con frecuencia se presentan con su ingesta, especialmente conforme aumenta la dosis ingerida.
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