¿Cómo crecen los músculos? – Explicación de la hipertrofia muscular (basado en ciencia)

Una de las adaptaciones más importantes como respuestas al entrenamiento y a una sobrecarga progresiva es la hipertrofia muscular, probablemente la adaptación estructural más importante.

A modo de resumen, la hipertrofia muscular es el aumento en el tamaño de las fibras musculares como resultado de una serie de mecanismos interrelacionados que ocurren en respuesta al entrenamiento de fuerza y que incluyen la tensión mecánica, el estrés metabólico y el daño muscular.

Estos factores trabajan en conjunto para estimular la síntesis de proteínas musculares y, finalmente, aumentar la masa muscular. Vamos a ver cómo y por qué ocurren para saber cómo crecen los músculos.

Crecimiento de músculos
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¿Qué es la hipertrofia muscular?

La hipertrofia muscular se define como el aumento del tamaño del músculo derivado de un balance proteico positivo (relación entre síntesis proteica y degradación de proteínas musculares) durante un período de tiempo determinado que conduce a la acumulación neta de proteínas musculares (revisión).

Dada la correlación fuerte entre el área transversal del músculo y la fuerza (revisión), el crecimiento muscular es una meta fundamental (aunque no tiene por qué ser primaria) en deportistas implicados en deportes de fuerza y potencia tales como powerlifting, halterofilia, rugby y, por supuesto, culturismo; pero también es perseguida por muchas personas que no compiten, pero sí aspiran a modificar su composición corporal con vistas a un cuerpo más voluminoso.

Asimismo, conseguir hipertrofia muscular resulta de gran interés para las personas de edad avanzada pues los niveles más bajos de masa muscular están fuertemente correlacionados con una pérdida de independencia funcional y de movilidad con el consecuente riesgo que ello supone (metanálisis).

A modo de resumen, la hipertrofia muscular se da como adaptación a una serie de mecanismos interrelacionados que ocurren en respuesta al entrenamiento de fuerza habitual y que incluyen la tensión mecánica, el estrés metabólico y el daño muscular.

Son muchas las revisiones que se han ido haciendo sobre el tema a lo largo de los últimos años debido, no solo al interés en el deporte y en la salud, sino a que el propio proceso es verdaderamente fascinante y atrae la atención de muchas mentes inquietas por conocerlo.

Para conocer los factores determinantes del crecimiento muscular vamos a apoyarnos en algunas revisiones recientes que os recomendamos visitar y explorar detalladamente: Schoenfeld, en 2010 (el pionero), Wackerhage et al., (2019); Schiaffino et al., (2020); Lim et al., (2022) y Roberts et al., (2023).

¿Cómo crecen los músculos?

Tanto los investigadores como los culturistas han buscado durante mucho tiempo las mejores formas de promover este crecimiento muscular. Los últimos 20 años más o menos han implicado un cambio de paradigma de la antigua hipótesis del daño muscular a la hipótesis de la tensión mecánica.

Antes solíamos pensar que los músculos crecían después de la reparación de un entrenamiento dañino, pero ahora creemos que la tensión que experimenta cada fibra muscular y el total del músculo promueve la hipertrofia independientemente del daño muscular, y es el principal estímulo para crecer.

La tensión mecánica es cualquier fuerza que intenta estirar nuestros músculos; la mayoría de las veces, esta fuerza es la gravedad, a menos que estemos haciendo algún tipo de entrenamiento de resistencia en el que la carga en sí también esté tratando de estirar nuestros músculos, como pueda ser un ejercicio con bandas elásticas en un plano transversal. 

Con esto en mente, un músculo generalmente tiene que estar realizando algún tipo de contracción para experimentar tensión mecánica, ya sea excéntrica, isométrica o concéntrica (Figura 1). 

Los músculos también pueden alargarse pasivamente a través de estiramientos estáticos y pueden cambiar de forma debido a impactos, etc. A día de hoy, estamos casi seguros de que una fibra muscular debe estar activa para que experimente tensión mecánica, por lo que es importante diferenciar la tensión mecánica por tipo de contracción.

La señal de tensión mecánica
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Figura 1. La señal de tensión mecánica que conduce a la hipertrofia es detectada por fibras individuales (no por el músculo en su conjunto) y es detectada por mecanorreceptores que probablemente se encuentran en la membrana de cada célula muscular (Burkholder, 2007).

¿Por qué es la tensión mecánica (probablemente) el estímulo más importante para el crecimiento?

Bueno, piensa en la única fuerza constante que tenemos que resistir durante toda la vida: la gravedad. Nuestros cuerpos han evolucionado con el estrés constante de la gravedad y, por lo tanto, nuestras células musculares han desarrollado mecanorreceptores que están sintonizados para detectar cambios en la tensión.

Si sobrecargamos constantemente nuestros músculos con tensión (levantamos pesas), estos mecanorreceptores señalan un aumento de los niveles de estrés que conduce a adaptaciones a largo plazo (crecimiento muscular).

Podemos ver la importancia de la tensión mecánica realmente resaltada en los estudios de reposo en cama. Sabemos que el reposo en cama (situaciones hospitalarias, etc.) puede provocar una pérdida masiva de masa muscular debido a que la gravedad se elimina casi por completo de la ecuación de la vida diaria (estudio).

Vemos resultados similares con los astronautas que regresan del espacio; y los programas espaciales incluso han desarrollado programas de entrenamiento de fuerza para vuelos espaciales a largo plazo para combatir esta pérdida de tensión constante.

La tensión mecánica provoca la activación de las fibras musculares de tal forma que, cuanta más tensión sea necesaria para superar una resistencia, más cantidad de fibras musculares se encuentran activas.

Este proceso de reclutamiento y activación de las fibras musculares, especialmente de las tipo IIx, desencadena la liberación de factores de crecimiento a nivel molecular, siendo una vía de señalización fundamental en este proceso la vía mTORC1 (objetivo mecanicista del complejo de rapamicina 1), que es un regulador clave de la síntesis de proteínas y el crecimiento muscular (Figura 2).

En primer lugar, el estrés mecánico induce la liberación de factores de crecimiento como IGF-1 y PDGF. Estos factores de crecimiento se unen a sus receptores en la membrana celular y desencadenan una cascada de señalización que finalmente activa la vía mTORC1.

Una vez activada, la vía mTORC1 estimula la síntesis de proteínas al aumentar la fosforilación de proteínas clave involucradas en la traducción de ARNm en proteínas. Esto aumenta la producción de proteínas musculares, lo que contribuye directamente al crecimiento y la hipertrofia muscular.

Además de la vía mTORC1, la tensión mecánica también activa otras vías de señalización, como la vía AMPK (quinasa activada por mitógenos) y la vía Akt, que también influyen en la síntesis de proteínas y el crecimiento muscular (Figura 2).

Respuesta al entrenamiento de fuerza
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Figura 2. Eventos moleculares que tienen lugar dentro del músculo como respuesta al entrenamiento de fuerza (Lim et al., 2022).

Papel del estrés metabólico y del daño muscular en la hipertrofia muscular

La tensión mecánica probablemente también influye mucho en los otros dos estímulos de crecimiento propuestos clásicamente por la literatura: estrés metabólico y daño muscular

Estrés metabólico para ganar masa muscular

El estrés metabólico, esa sensación de ardor que sientes durante el levantamiento a altas repeticiones o incluso algunas formas de cardio, generalmente aumenta la activación muscular debido a la aceleración de la fatiga, lo que, a su vez, promueve una mayor tensión mecánica debido a fibras musculares más activas.

El estrés metabólico se manifiesta como resultado de la acumulación de metabolitos (lactato, fósforo inorgánico e iones H+) y la hipoxia muscular aguda asociada con el entrenamiento con cargas.

Para conseguir hipertrofia muscular, por tanto, la producción de energía dependerá en gran medida de la glucólisis anaeróbica para generar ATP, siendo de esta manera la duración de la tensión muscular el factor más determinante, o bien, las condiciones isquémicas del ejercicio.

De cualquier forma, el estrés metabólico debería ser una consecuencia de la tensión mecánica y no necesariamente un objetivo en sí mismo para conseguir aumento de masa muscular (revisión).

Elevación de hormonas anabólicas como respuesta al entrenamiento de fuerza

En relación al estrés metabólico, la hipótesis sobre el papel de los cambios agudos en las hormonas anabólicas en la hipertrofia muscular como respuesta al entrenamiento de fuerza es un tema que se ha debatido bastante en la literatura científica.

Aunque las hormonas anabólicas como la testosterona y la hormona de crecimiento aumentan en respuesta al ejercicio de fuerza (Tabla 1), su contribución directa a la hipertrofia muscular a largo plazo es menos clara de lo que se podría haber creído anteriormente.

Hormonas anabólicas en entrenamiento de fuerza.
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Tabla 1. Principales hormonas anabólicas en el entrenamiento de fuerza.

Si bien los cambios agudos en las hormonas anabólicas pueden contribuir al inicio de la respuesta de adaptación muscular, la evidencia sugiere que su influencia directa en la hipertrofia muscular a largo plazo es más limitada.

Varias revisiones han demostrado que los aumentos temporales en las hormonas anabólicas no siempre se correlacionan directamente con el aumento en la síntesis de proteínas musculares o el crecimiento muscular (revisión, revisión, revisión).

La vía de señalización mTORC1, que mencionamos anteriormente, es una de las vías clave para la síntesis de proteínas musculares y la hipertrofia. Aunque las hormonas anabólicas pueden influir en la activación de esta vía, otros factores como la tensión mecánica y el estrés metabólico desempeñan un papel aún más significativo en su activación.

Por lo tanto, la contribución directa de las hormonas anabólicas a la hipertrofia muscular es bastante más modesta de lo que se pensaba en el pasado.

Daño muscular para ganar masa muscular. Un arma de doble filo

Hemos pasado de puntillas por una máxima que hace años se suponía que explicaba el crecimiento muscular, pero que en realidad ha sido rechazada, al menos en parte.

Seguro que has escuchado algo parecido a: “Para ganar masa muscular hay que conseguir dañar al músculo y generar microrroturas. A través de la recuperación de las mismas, se aumenta la masa muscular”.

Antes solíamos pensar que los músculos crecían después de la reparación de un entrenamiento dañino, pero ahora estamos en un punto en que podríamos decir que estábamos parcialmente equivocados y la tensión mecánica explica mucho mejor la respuesta de crecimiento muscular tras los entrenamientos.

La verdad es que, al igual que la hipertrofia muscular, el daño muscular se ve reforzado por mayores fuerzas musculares, mayor tiempo bajo tensión y mayor fatiga – en la medida en que una mayor fatiga aumenta las fuerzas experimentadas por cada una de las fibras musculares individuales –.

Por lo tanto, claramente, los culturistas tienen un gran desafío por delante para reducir el daño muscular, ya que los mismos factores que influyen en el origen del daño muscular también afectan la cantidad de estímulo necesario para el crecimiento muscular.

Para acelerar la recuperación de un entrenamiento de entrenamiento de fuerza, los culturistas, los atletas de fuerza y ​​los deportistas de equipo deben minimizar el daño muscular. La recuperación de la fuerza se ve afectada por tres factores (fatiga periférica, fatiga central y daño muscular), pero la cantidad de daño muscular es el elemento clave.

El daño muscular se incrementa por una mayor fuerza muscular expresada, por una mayor fatiga periférica, por más tiempo bajo carga, y por la ausencia de familiarización con el ejercicio.

Si bien podemos entrenar nuevamente mientras todavía tenemos daño muscular de un entrenamiento anterior, no tiene tanto sentido volver a entrenar mientras todavía estamos experimentando fatiga en el Sistema Nervioso Central (SNC), porque el segundo entrenamiento se desperdiciará en gran medida. No se puede ganar mucho haciendo un entrenamiento cuando no podemos reclutar todas nuestras unidades motoras de alto umbral. 

Aun siendo multifactorial, el daño muscular es principalmente un efecto bioquímico que resulta de la fatiga, y afecta preferentemente a las fibras musculares de contracción más rápida. Por lo tanto, cuando un músculo contiene una mayor proporción de fibras de contracción rápida, o cuando podemos activar más de esas fibras de contracción rápida, es más probable que se dañe.

Para comprenderlo en su globalidad, los siguientes apartados serán de gran importancia; pero a día de hoy, el daño muscular aislado se ha eliminado como un estímulo para el crecimiento muscular. Aun así, sí debemos tener en cuenta que una sobrecarga de tensión mecánica probablemente inducirá daño muscular, por lo que es difícil decir si el daño en sí mismo afecta el crecimiento a largo plazo (revisión).

Dominio mionuclear aumentado en la hipertrofia muscular

Las células musculares se caracterizan por tener múltiples núcleos que controlan, cada uno de ello, una porción de citoplasma. Precisamente, el dominio mionuclear, conocido como relación núcleo-citoplasma, se refiere a la relación entre el número de núcleos en una célula muscular y el volumen total del citoplasma que rodea a esos núcleos.

En otras palabras, el dominio mionuclear es la cantidad de citoplasma que está "controlado" por un núcleo en una fibra muscular.

Como respuesta al entrenamiento de fuerza, la generación de nuevos mionúcleos es un proceso adaptativo en el que las fibras musculares añaden núcleos adicionales a medida que experimentan hipertrofia (Figura 3) (metanálisis).

Entrenamiento con cargas
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Figura 3. Respuesta de las fibras musculares al entrenamiento con cargas a través de la activación y proliferación de células satélite (inicio de la respuesta inflamatoria) para conseguir la adición de mionúcleos que acompaña al aumento de tamaño muscular como adaptación al entrenamiento de fuerza.

Este proceso es especialmente relevante cuando las fibras musculares alcanzan un tamaño considerable (+22% de aumento respecto a su tamaño inicial, aunque se empieza a dar mucho antes), ya que un solo núcleo puede tener dificultades para mantener una célula de gran tamaño.

Esto se debe a que un solo núcleo puede tener dificultades para mantener un volumen de citoplasma muy grande, lo que podría afectar la capacidad de la célula para sintetizar proteínas y llevar a cabo funciones metabólicas adecuadamente.

Este proceso ocurre en respuesta a una combinación de factores, incluida la tensión mecánica inducida por el ejercicio de fuerza y las señales liberadas por las células satélite. Estas células satélite, que residen en los músculos y actúan como células madre, pueden fusionarse con las fibras musculares existentes y aportar nuevos núcleos (Figura 3).

La generación de nuevos mionúcleos es un mecanismo adaptativo crucial, ya que cada núcleo puede mantener un cierto volumen de citoplasma. A medida que la célula muscular aumenta de tamaño debido a la hipertrofia, los núcleos adicionales aseguran que haya suficiente capacidad para controlar y mantener la actividad metabólica y la síntesis de proteínas en la célula muscular agrandada.

¿Cómo conseguir el estímulo necesario para aumentar masa muscular?

Que la tensión mecánica es el principal estímulo de todos ellos es especialmente evidente cuando se comparan los estilos de entrenamiento de un culturista y un corredor de maratón. 

El corredor se somete a mucho, mucho más volumen de entrenamiento, soporta más estrés metabólico y probablemente se enfrenta a niveles similares de daño muscular. Sin embargo, el culturista tiene músculos más grandes. ¿Por qué? Porque el entrenamiento de pesas implica altos niveles de tensión mecánica.

Por lo general, para todos los ejercicios hacemos un seguimiento de las cargas de entrenamiento a través de repeticiones x carga levantada, ya sea en kg, libras o porcentaje de nuestro 1RM. Sin embargo, eso no refleja necesariamente el desafío mecánico impuesto por la sesión de entrenamiento ya que, nuevamente, un corredor de maratón tendría un volumen de entrenamiento mucho mayor que un culturista. 

Tampoco es particularmente útil para cuantificar la sobrecarga progresiva

Sabemos que más volumen de entrenamiento no necesariamente refleja un mayor crecimiento, especialmente si hacemos un montón de repeticiones durante la sesión, sin tener en cuenta la proximidad al fallo muscular (junk volume). Puedes leer más sobre esto en estos dos artículos de nuestro blog:

Con esto en mente, algunos investigadores han ido proponiendo a lo largo de los últimos años más ideas que ayuden a dan forma a los requerimientos prácticos necesarios para aumentar la tensión mecánica.

Para ello, podemos resumir en que necesitaríamos algún tipo de ecuación que involucre los cuatro elementos principales que han demostrado algún tipo de relación proporcional con la tensión mecánica y que son:

  1. La activación muscular,
  2. El momento externo de un ejercicio,
  3. El rango de movimiento de un ejercicio, y
  4. La velocidad de ejecución de ese ejercicio. 

Por ahora, cada componente es igualmente importante para la ecuación de tensión mecánica, por lo que cambiar cualquiera de estos factores puede afectar en gran medida el resultado general.

Los tres primeros son directamente proporcionales a la tensión mecánica, lo cual quiere decir que a medida que aumenten, también lo hará la tensión mecánica.

Por otro lado, la velocidad de ejecución, dependiente también del peso utilizado y la fatiga acumulada, es inversamente proporcional a la tensión mecánica: menor velocidad de ejecución real, suponiendo siempre máxima velocidad intencional, significará mayor tensión mecánica en cada repetición.

Concentrarse en optimizar estos cuatro componentes de la tensión mecánica tanto como sea posible en los entrenamientos, permitirá maximizar nuestro potencial de hipertrofia muscular:

  1. Entrenar con cargas pesadas (>60% 1RM) y/o cerca del fallo técnico para maximizar la activación muscular. 
  1. Utilizando ejercicios que tengan brazos de momento externo grandes para entrenar ciertos grupos musculares. Aquí entran gran variedad de ejercicios en juego y, en el caso de la búsqueda de la hipertrofia muscular como objetivo prioritario, no hay ninguno obligatorio, si bien es cierto que unos satisfacen con más facilidad los cuatro componentes de los que hablamos.
  1. Utilizar rangos de movimiento más amplios para aumentar la dificultad mecánica y maximizar la hipertrofia longitudinal, siendo especialmente importante la máxima longitud muscular alcanzada al final de la fase excéntrica (hipertrofia mediada por estiramiento).
  1. Y, por último, asegurar velocidades de contracción lentas que dependan de la carga o la fatiga, aunque nuestra intencionalidad sea la de realizar la repetición lo más rápido posible.

Realmente, todos estos componentes son bastante fáciles de resumir simplemente diciendo: "Entrenar duro, con buena técnica y regular la fatiga apropiadamente a lo largo del tiempo".

Otras recomendaciones interesantes para maximizar la hipertrofia muscular

Además de los puntos clave para optimizar nuestras programaciones en la búsqueda de la hipertrofia muscular, queremos compartir alguna información adicional y una serie de recomendaciones que seguramente sean muy útiles para maximizar nuestro crecimiento muscular.

En primer lugar, debes saber que los sujetos con menos experiencia y los sujetos con más experiencia toleran diferentes volúmenes de entrenamiento, tanto mínimo efectivo, como óptimo adaptativo y recuperable.

Encontrar los valores propios de cada persona debe ser algo que ocurra a lo largo del tiempo con bastante prueba y error, aunque es cierto que existen unos rangos orientativos. Empezar con frecuencia 2 semanal con 10 series totales a la semana de calidad (RIR promedio = 2), es un punto de partida estupendo.

Además, ya sea para cambiar la forma de los músculos en menor medida, o para aumentar el volumen muscular de un grupo muscular en mayor proporción que el de otros, usar mesociclos de especialización puede ser inteligente. La distribución del volumen a lo largo de la semana tiene que modificarse y repartirse de diferente manera a como se venía haciendo previamente.

En el caso de que optes por frecuencias de entrenamiento más altas, monitorear de manera efectiva la recuperación probablemente se vuelve más importante. Como recomendación práctica, sé frío, analítico y pragmático.

Deberías salir de la sesión de entrenamiento con ganas de seguir entrenando, como si hubieras hecho el 70% aproximadamente de lo que podrías haber realizado, pero sabiendo que a medio y largo plazo será más productivo que dejarse la vida en cada entrenamiento.

De ese volumen de entrenamiento, también es importante que sepas que, en principiantes, ejercicios de una sola articulación parecen conducir a aumentos similares en el tamaño muscular que ejercicios que involucran varias articulaciones. Así que, utiliza el tiempo de manera eficiente realizando principalmente ejercicios multiarticulares.

De hecho, en general, el uso de ejercicios multiarticulares desde diferentes planos debería constituir la base de la programación. Añadir ejercicios complementarios uniarticulares es útil y puede servir para localizar regionalmente el lugar del músculo donde ocurren las mejoras de tamaño.

Y por último, si te preguntas cada cuánto tiempo cambiar tu rutina, este artículo de nuestro blog te ayudará mucho; pero es imposible establecer un tiempo óptimo para cambiar los ejercicios. Dependiendo de las necesidades individuales se puede optar por diferentes planteamientos.

Como referencia, podría establecerse un cambio de 10 – 20% entre semanas y un cambio de 30 – 50% del total de ejercicios entre mesociclos, buscando siempre el equilibrio entre esta necesidad de especialización y variación.

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Resumen y conclusiones

Para explicar cómo crecen nuestros músculos como respuesta y adaptación al entrenamiento de fuerza, antes solíamos pensar que los músculos crecían después de la reparación de un entrenamiento dañino, pero ahora creemos que la tensión que experimenta cada fibra muscular y el total del músculo promueve la hipertrofia independientemente del daño muscular, y es el principal estímulo para crecer.

La tensión mecánica generada durante el ejercicio de fuerza desencadena una serie de eventos de señalización celular que promueven la síntesis de proteínas y el aumento del tamaño muscular. El estrés metabólico y el daño muscular, como mucho, acompañarían a la tensión mecánica como consecuencia de esta, pero no como causas principales de la hipertrofia muscular.

Los factores principales a manipular para maximizar las posibilidades de hipertrofia muscular a través de la tensión mecánica son cuatro: la activación muscular, el momento externo de un ejercicio, el rango de movimiento de un ejercicio y la velocidad de ejecución de ese ejercicio. Estos factores son los que deberemos intentar optimizar con nuestra programación de cargas de entrenamiento y selección de ejercicios.

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