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The Energetic Cost of Building Human Skeletal Muscle

Este estudio presenta el primer modelo cuantitativo de tipo bottom-up que estima que la construcción de un kilogramo de músculo esquelético humano requiere una ingesta total de energía metabolizable de aproximadamente 14.570 kJ (3.481 kcal), contabilizando la energía del tejido almacenado, los costos de síntesis, la eficiencia de deposición fisiológica, el mantenimiento durante la acreción y la termogénesis inducida por la dieta.

Autores originales: Nikolaidis, M. G., Paschalis, V., Margaritelis, N. V.

Publicado 2026-08-20✓ Author reviewed ⓘ

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CC BY 4.0

Autores originales: Nikolaidis, M. G., Paschalis, V., Margaritelis, N. V.

Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ⚕️ Esta es una explicación generada por IA de un preprint que no ha sido revisado por pares. No es consejo médico. No tome decisiones de salud basándose en este contenido. Leer descargo de responsabilidad completo

Durante décadas, atletas, entrenadores y cualquier persona interesada en el rendimiento humano han operado bajo una creencia simple e intuitiva: para construir músculo, se debe comer más de lo que se quema. La lógica es sólida. Si el cuerpo ha de construir nuevo tejido, necesita materias primas y combustible. Sin embargo, aunque el principio general es aceptado, el costo específico del proyecto ha permanecido en el misterio. Nadie ha calculado explícitamente cuánta energía se requiere realmente para construir un kilogramo de músculo esquelético humano desde cero. Este vacío existe porque el proceso está oculto dentro de la compleja maquinaria del cuerpo. No es solo una cuestión de apilar ladrillos; implica el ensamblaje químico de proteínas, el almacenamiento de grasas y azúcares, el calor generado por el propio trabajo del cuerpo y la energía necesaria para mantener ese nuevo tejido vivo mientras se construye. Sin un número claro, es difícil saber si los masivos superávits de alimentos que a menudo se recomiendan para el crecimiento muscular son biológicamente necesarios o simplemente un margen de seguridad contra la subestimación de las necesidades del cuerpo.

Un equipo de investigadores de Grecia ha abordado esta pregunta construyendo un modelo contable detallado. En lugar de intentar medir la energía de una sola sesión de construcción de músculo, lo cual es casi imposible de aislar, calcularon el costo desde la base. Comenzaron con la composición química conocida de un kilogramo de músculo humano húmedo, descomponiéndolo en sus ingredientes primarios: proteína, grasa y glucógeno, que es la forma almacenada de azúcar en los músculos. Luego añadieron la energía requerida para ensamblar estos ingredientes, la energía extra que el cuerpo quema mientras realiza el trabajo de deposición, el costo de mantener el nuevo músculo vivo durante el periodo de crecimiento y, finalmente, la energía perdida como calor al digerir el alimento adicional necesario para alimentar el proceso. Al sumar estas cinco capas distintas, llegaron a una estimación precisa del precio metabólico total por construir músculo.

El cálculo comienza con la energía almacenada dentro del propio tejido. Un kilogramo de músculo esquelético húmedo contiene aproximadamente 177 gramos de proteína, 30 gramos de grasa y 20 gramos de glucógeno. La energía química encerrada dentro de estas moléculas suma unos 5.670 kilojulios. Esta es la energía que obtendrías si pudieras quemar el tejido muscular como combustible, pero no es el costo de construirlo. Para ensamblar estas moléculas, el cuerpo debe gastar energía. Los investigadores calcularon que el trabajo bioquímico de unir aminoácidos en proteínas y ensamblar grasas y azúcares añade otros 670 kilojulios. Cuando combinas la energía almacenada con el costo de ensamblaje, el total asciende a aproximadamente 6.340 kilojulios. Esta cifra representa la energía mínima absoluta requerida si el cuerpo fuera una máquina perfectamente eficiente, que no lo es.

En la realidad, el cuerpo dista mucho de ser perfecto. El proceso de retención de nueva proteína muscular es ineficiente, lo que significa que el cuerpo quema significativamente más energía de la que contiene el producto final. Los investigadores utilizaron datos de estudios sobre el crecimiento y la retención de proteínas para estimar esta eficiencia. Determinaron que por cada unidad de energía que el cuerpo dedica a mantener la nueva proteína muscular, solo alrededor del 46 por ciento se retiene realmente en el tejido. El resto se pierde en el calor de los procesos biológicos como el transporte de aminoácidos, el plegamiento de proteínas en sus formas correctas y la reparación de estructuras dañadas. Cuando se factoriza esta ineficiencia, el requerimiento energético aumenta drásticamente. El costo total para depositar el tejido, considerando estas pérdidas biológicas, asciende a aproximadamente 10.830 kilojulios por kilogramo. Este es el costo fisiológico del trabajo de construcción en sí.

La historia no termina con la construcción. A medida que el músculo crece, el cuerpo también debe mantener el nuevo tejido mientras se está construyendo. Los investigadores asumieron un cronograma de crecimiento realista donde se gana un kilogramo de músculo en aproximadamente 84 días. Durante este periodo, el cuerpo sostiene constantemente un promedio de medio kilogramo de nueva masa muscular. Este mantenimiento requiere un flujo constante de energía para las funciones celulares básicas. Añadir este costo de reposo eleva el requerimiento de energía total a unos 13.110 kilojulios. Finalmente, los investigadores consideraron el costo de comer. Digerir y procesar alimentos genera calor, un fenómeno conocido como termogénesis inducida por la dieta. Para asegurar que la suficiente energía utilizable llegue a los músculos después de esta pérdida de calor, el cuerpo debe consumir aún más alimento. Cuando se añade esta última capa, la ingesta de energía adicional total requerida para construir un kilogramo de músculo esquelético húmedo es de aproximadamente 14.570 kilojulios, o unas 3.481 calorías.

Este número proporciona un punto de referencia crucial para comprender el crecimiento muscular. Es significativamente mayor que la energía almacenada en el propio músculo, confirmando que la construcción de tejido es un proceso biológico costoso. Sin embargo, es mucho menor que los superávits de energía diarios que a menudo se recomiendan en la nutrición deportiva, que pueden oscilar entre 1.260 y 2.090 kilojulios por día. Si un atleta sigue una dieta estándar de alto superávit durante un periodo de 84 días, consumirá una cantidad masiva de energía extra, excediendo con creces los 14.570 kilojulios necesarios para construir un kilogramo de músculo. Esto sugiere que los grandes superávits comúnmente aconsejados no son estrictamente necesarios para pagar el músculo en sí. En cambio, probablemente sirven como un amortiguador para cubrir los costos de energía del entrenamiento, la recuperación y la inevitable incertidumbre al estimar cuánto músculo ganará realmente una persona, permitiendo también algo de ganancia de grasa.

Los investigadores advierten cuidadosamente que su cifra es una estimación basada en un modelo, no una medición directa de un sujeto humano. El cálculo se basa en supuestos sobre la composición muscular y la eficiencia de la retención de proteínas, que se derivan de estudios en infantes y animales en lugar de humanos adultos. La eficiencia de la deposición de proteínas es la parte más incierta de la ecuación, ya que el crecimiento muscular en adultos involucra mecanismos biológicos diferentes a los del crecimiento rápido observado en los niños. A pesar de estas limitaciones, el modelo ofrece la primera estimación cuantitativa integrada del costo energético de la construcción de músculo esquelético humano. Aclara que, si bien el crecimiento muscular es energéticamente demandante, el cuerpo no requiere los enormes superávits de energía diarios que se prescriben habitualmente para lograrlo. El verdadero costo es una cantidad específica y calculable que se sitúa en algún punto entre la energía almacenada en el tejido y los excesos calóricos masivos de los planes de dieta tradicionales.

Resumen Técnico: El Costo Energético de la Construcción del Músculo Esquelético Humano

Planteamiento del Problema
A pesar de la centralidad del músculo esquelético para la fisiología, la nutrición y la rehabilitación humana, una pregunta cuantitativa fundamental sigue sin resolverse: ¿cuál es el costo energético de construir músculo esquelético humano? La literatura previa ha discutido las tasas de hipertrofia y los superávits dietéticos, pero ningún estimado integrado y específico de tejido ha contabilizado explícitamente los componentes energéticos mayores de la construcción de tejido muscular en humanos adultos. En consecuencia, diversas cantidades —como la energía química almacenada en el nuevo tejido, el costo bioquímico de la síntesis, el costo fisiológico de la deposición y la energía dietética requerida para alimentar estos procesos— suelen confundirse. Existe una falta de una referencia cuantitativa transparente y un estimativo contra el cual se puedan evaluar las afirmaciones relativas a la acreción muscular y los requerimientos energéticos.

Metodología
Los autores desarrollaron un modelo de contabilidad cuantitativo, de base ascendente (bottom-up), para estimar el costo energético de construir 1 kg de músculo esquelético mixto humano húmedo. El análisis adopta un enfoque de primeros principios, descomponiendo el problema en cinco componentes aditivos basados en estimaciones empíricas de la composición muscular y parámetros fisiológicos:

Energía del Tejido Almacenado: Calculada con base en la energía química bruta de la composición de referencia (177 g de proteína, 30 g de lípidos y 20 g de glucógeno por kg de músculo húmedo).
Costo de Síntesis Bioquímica: Estimado como el gasto equivalente en ATP requerido para ensamblar estas moléculas (5 equivalentes de ATP por aminoácido para la proteína; costos fijos para lípidos y glucógeno).
Costo de Deposición Fisiológica: Derivado de la aplicación de parámetros de eficiencia de deposición empíricamente informados ( $k_P$ ) a la energía retenida. El valor central para la eficiencia de deposición de proteínas se fijó en 46% (rango 42–52%), basado en una síntesis de datos de lactantes y animales en crecimiento, reconociendo la falta de datos directos en humanos adultos.
Mantenimiento en Reposo Durante la Acreción: Calculado asumiendo una acreción lineal de 1 kg durante 84 días, lo que resulta en una masa adicional promedio mantenida de 0.5 kg durante ese periodo, utilizando una tasa metabólica en reposo específica para el tejido.
Termogénesis Inducida por la Dieta (TID): Contabilizada asumiendo que el 10% de la ingesta de energía metabolizable adicional se disipa como calor, lo que requiere que el costo biológico total se divida por 0.90 para determinar la ingesta necesaria.

El modelo fue validado mediante triangulación empírica contra estimaciones independientes de la acumulación de tejido magro en ratas en crecimiento y los aportes de energía para la producción de carne cultivada, en lugar de reutilizar las fuentes de datos utilizadas para los coeficientes del modelo.

Resultos Clave
El cálculo arroja una acumulación escalonada de costos energéticos por kilogramo de músculo esquelético húmedo:

Energía del Tejido Almacenado: ~5,670 kJ/kg (1,355 kcal/kg).
Costo de Síntesis Bioquímica: Añade ~670 kJ/kg, elevando el total a ~6,340 kJ/kg (1,515 kcal/kg).
Costo de Deposición Fisiológica: La aplicación de las eficiencias de deposición aumenta el requerimiento a un estimado central de ~10,830 kJ/kg (2,587 kcal/kg), con un rango de sensibilidad de 9,780 a 11,690 kJ/kg (2,338–2,793 kcal/kg).
Mantenimiento en Reposo: Añade ~2,285 kJ/kg (546 kcal/kg) basado en la línea de tiempo de acreción de 84 días.
Termogénesis Inducida por la Dieta: Ajusta el requerimiento final para la ingesta de eficiencia.

El estimado central final para la ingesta de energía metabolizable adicional requerida para construir 1 kg de músculo esquelético húmedo es de 14,570 kJ/kg (3,481 kcal/kg). El rango completo, considerando la sensibilidad de la eficiencia de deposición de proteínas, es de 13,410 a 15,520 kJ/kg (3,204 a 3,710 kcal/kg).

Cuando se traduce a una tasa diaria durante un periodo de 84 días, esto corresponde a una ingesta adicional de aproximadamente 170 kJ/día (41 kcal/día) (rango 160–190 kJ/día).

Significancia y Afirmaciones
El artículo establece explícitamente que su propósito no es definir una constante biológica invariante ni prescribir superávits de energía diarios para atletas. En cambio, el valor sirve como un estimativo de referencia cuantitativo y específico de tejido.

Los autores destacan una discrepancia significativa entre este requerimiento calculado de tejido específico (~170 kJ/día) y las recomendaciones aplicadas comunes para los superávits de energía durante el entrenamiento de resistencia (a menudo 1,260–2,090 kJ/día o 300–500 kcal/día). El artículo argumenta que, si bien los superávits más grandes pueden ser pragmáticos para asegurar la ganancia de peso, cubrir el gasto del entrenamiento o gestionar la adherencia, no deben interpretarse como el costo energético directo de la deposición del tejido muscular en sí. El estimado impone un "límite fisiológico" a las afirmaciones sobre la acreción muscular, demostrando que los grandes superávits diarios no pueden atribuirse primordialmente al costo energético de la construcción del tejido muscular por sí solo.

Limitaciones
Los autores señalan varias limitaciones: la dependencia de la composición muscular asumida, la cual varía según el individuo; la dependencia de datos de eficiencia de deposición de proteínas derivados principalmente de lactantes y animales en lugar de humanos adultos; la exclusión de procesos biológicos específicos (por ejemplo, activación de células satélite, inflamación) que están integrados dentro de los coeficientes de eficiencia; y las suposiciones simplificadoras respecto a la linealidad de la acreción y la termogénesis. El artículo enfatiza que este es un estimado teórico fundamentado en restricciones empíricas, a la espera de una validación experimental directa en humanos adultos.

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