Resumen: Los investigadores identifican el nivel de esfuerzo en el que la emisión de partículas de aerosol aumenta exponencialmente, lo que ofrece una explicación de por qué la intensidad del ejercicio puede estar relacionada con la transmisión de infecciones.

Fuente: TUM

Antes del estudio, se sabía que el volumen respiratorio de las personas no entrenadas aumenta de alrededor de 5 a 15 litros por minuto en reposo a más de 100 l/min durante el ejercicio. De hecho, los atletas altamente entrenados alcanzan niveles de 200 l/min.

También se conoció que muchas personas se han infectado con el virus SARS-CoV-2 al hacer ejercicio en interiores.

Sin embargo, no estaba claro cómo se relacionaba la intensidad del ejercicio con la concentración de partículas de aerosol en el aire exhalado y la cantidad real de aerosoles exhalados por un individuo por minuto y, por lo tanto, con el riesgo potencial de propagar enfermedades infecciosas como el SARS-CoV-2.

Sin embargo, esta información se necesita con urgencia, por ejemplo, para diseñar medidas de mitigación para gimnasios escolares y otras instalaciones deportivas cubiertas, estudios de fitness o discotecas para evitar cierres en caso de oleadas graves de infección. 

La nueva metodología ofrece valores de aerosol medibles individualmente

Un equipo dirigido por Henning Wackerhage, profesor de biología del ejercicio en la Universidad Técnica de Múnich (TUM), y el profesor Christian J. Kähler, director del Instituto de Mecánica de Fluidos y Aerodinámica de la Universität der Bundeswehr München, ha desarrollado un nuevo método de investigación para estudiar estas cuestiones.

Su aparato experimental filtró inicialmente los aerosoles ya presentes en el aire ambiente. En la prueba de esfuerzo del ergómetro posterior, los sujetos de prueba inhalaron el aire purificado a través de una máscara especial que cubría la boca y la nariz.

La intensidad del ejercicio se incrementó gradualmente desde el reposo hasta el punto de agotamiento físico. La máscara estaba conectada a una válvula de dos vías por la que solo podía escapar el aire exhalado. Luego se midió la cantidad de partículas de aerosol emitidas por minuto y se vinculó directamente con el rendimiento actual de los sujetos de prueba sanos de 18 a 40 años.

Emisiones moderadas de aerosoles a medio esfuerzo

De este modo, los investigadores pudieron investigar por primera vez cuántas partículas de aerosol exhala un individuo por minuto en varios niveles de intensidad del ejercicio.

El resultado: las emisiones de aerosoles durante el ejercicio inicialmente aumentaron solo moderadamente hasta una carga de trabajo promedio de alrededor de 2 vatios por kilogramo de peso corporal. Por encima de ese punto, sin embargo, aumentaron exponencialmente.

Eso significa que una persona que pesa 75 kilogramos alcanza ese umbral con una lectura del ergómetro de alrededor de 150 vatios. Esto corresponde a un esfuerzo moderado para un atleta casual, quizás comparable a la intensidad del ejercicio de un trote moderado.

Las emisiones de aerosol de los atletas bien entrenados fueron significativamente más altas que las de los sujetos de prueba no entrenados en el esfuerzo máximo debido a su ventilación por minuto mucho más alta. Los investigadores no encontraron diferencias significativas en las emisiones de partículas entre géneros. 

Las medidas de protección son importantes para el entrenamiento de alta intensidad

Aunque los experimentos con aerosoles solo brindan un conocimiento indirecto sobre la cantidad de virus en el aire exhalado, el estudio sugiere puntos de partida útiles para administrar las actividades en interiores cuando una ola de infección combinada con una población mal inmunizada amenaza con abrumar el sistema de salud.

“Según nuestros resultados, distinguimos entre un entrenamiento de resistencia moderado con una intensidad de hasta 2 vatios por kilogramo de peso corporal y un entrenamiento de intensidad alta a máxima. Debido al fuerte aumento de las emisiones de aerosoles en cargas de trabajo de alta intensidad por encima de ese punto de referencia inicial, se necesitan medidas de protección especiales en caso de un alto riesgo de infecciones con consecuencias graves”, dice el líder del estudio, el profesor Wackerhage.

Esto muestra a un hombre y una mujer haciendo ejercicio.
La intensidad del ejercicio se incrementó gradualmente desde el reposo hasta el punto de agotamiento físico. La imagen es de dominio público

“Idealmente, ese tipo de entrenamiento se trasladaría al aire libre. Si eso no es posible, se deben realizar pruebas para garantizar que no haya personas infectadas en la habitación. Los participantes también deben mantener una distancia adecuada y debe estar funcionando un sistema de ventilación de alta eficiencia.

“Además, los riesgos de infección se reducen al entrenar a intensidades más bajas y mantener las sesiones más cortas. También podría ser posible que los atletas jóvenes y en forma usen máscaras mientras entrenan”.

Con cargas de trabajo bajas, como el entrenamiento de resistencia fácil a moderadamente intenso, agrega el profesor Wackerhage, se necesita menos protección y el riesgo de infección se puede controlar mediante sistemas de distanciamiento y ventilación.

Actualmente, el equipo de investigación está realizando experimentos para comparar las emisiones de aerosoles en el entrenamiento de fuerza y ​​resistencia y correlacionarlas con las edades y características físicas de los sujetos de prueba.

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Acerca de este ejercicio y noticias de investigación de infecciones

Autor: henrike boden
Fuente: TUM
Contacto: Henrike Boden – TUM
Imagen: La imagen es de dominio público.

Investigacion original: Acceso abierto.
“La emisión de partículas de aerosol aumenta exponencialmente por encima de la intensidad moderada del ejercicio, lo que resulta en una superemisión durante el ejercicio máximo” por Henning Wackerhage et al. PNAS


Compendio

La emisión de partículas de aerosol aumenta exponencialmente por encima de la intensidad moderada del ejercicio, lo que resulta en una superemisión durante el ejercicio máximo

Muchos patógenos transportados por el aire, como el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), se transmiten en interiores a través de partículas de aerosol.

Durante el ejercicio, la ventilación pulmonar puede aumentar más de 10 veces y, por lo tanto, los deportistas exhalan un mayor volumen de aire que contiene aerosoles. Sin embargo, actualmente no sabemos cómo el ejercicio afecta la concentración de partículas de aerosol en el aire exhalado y la emisión general de partículas de aerosol.

En consecuencia, desarrollamos un método para medir en paralelo la concentración de partículas de aerosol en el aire espirado, la ventilación pulmonar y la emisión de partículas de aerosol en reposo y durante una prueba de esfuerzo gradual hasta el agotamiento. Usamos este método para evaluar a ocho mujeres y ocho hombres en un estudio descriptivo.

Encontramos que la concentración de partículas de aerosol en el aire espirado aumentó significativamente de 56 ± 53 partículas/litro en reposo a 633 ± 422 partículas/litro a máxima intensidad. La emisión de partículas de aerosol por sujeto aumentó significativamente en un factor de 132 desde 580 ± 489 partículas/min en reposo hasta una súper emisión de 76,200 48,000 ± XNUMX XNUMX partículas/min durante el ejercicio máximo.

No hubo diferencias de sexo en la emisión de partículas de aerosol, pero los sujetos que entrenaban la resistencia emitieron significativamente más partículas de aerosol durante el ejercicio máximo que los sujetos no entrenados. En general, la emisión de partículas de aerosol aumentó moderadamente hasta una intensidad de ejercicio de ~2 W/kg y de ahí en adelante de manera exponencial.

Juntos, estos datos podrían explicar en parte los eventos de superpropagación, especialmente durante el ejercicio grupal de alta intensidad en interiores y sugieren que se necesitan fuertes medidas de prevención de infecciones, especialmente durante el ejercicio a una intensidad que excede ~2 W/kg.

Se necesitan investigaciones de los factores que influyen en la generación de partículas de aerosol, como las vías respiratorias y el estado de hidratación de todo el cuerpo durante el ejercicio.

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Sobre la autora

Tommy E. Junkins

jefe de escritores

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