venerdì 10 gennaio 2014

Sviluppo ed adattamenti fisici della capacità aerobica ed anaerobica.

Protocollo ministeriale N.11

Sviluppo ed adattamenti fisici della capacità aerobica ed anaerobica.

Durante lo sforzo fisico il nostro organismo è in grado di rifornirsi di energia utilizzando 3 sistemi perfettamente integrati tra di loro:
  1. Il sistema dell' ATP-CP (ATP pronto a l'uso, previa scissione del legame con il creatin-fosfato), utilizzato sopratutto in attività dalla durata di massimo 6 secondi.
  2. Il meccanismo glicolitico-lattacido (la via glicolitica con formazione di acido lattico), responsabile della produzione di energia in attività brevi ed intense
  3. la via aerobica la quale fornisce ATP durante gli esercizi in cui l'intesità è bassa e la durata è lunga.
Anche se i 3 forniscono energia in attività molto differenti in realtà sono strettamente collegati e non esiste una linea di demarcazione netta che ne separa l'entrata in azione. 
Un esempio può essere la corsa sui 100 metri, durante i 10 secondi o meno di attività vedremo che l'atleta avrà "acceso" tutti e 3 i sistemi, anche quello aerobico!

Inoltre è un grave errore sottovalutare il meccanismo aerobico in attività come il sollevamento pesi o altre attività che richiedono sforzi brevi ed intensi. In una gara di sollevamento pesi olimpico o di powerlifting sicuramente il sistema aerobico non è molto coinvolto ma lo sarà durante gli allenamenti ed ha, inoltre, una funzione protettiva sul cuore. 
Non è possibile chiudere in maniera produttiva una sessione di allenamento con i pesi se non si ha una resistenza aerobica adeguata, fare 10\15 serie di stacchi da terra con una percentuale di 1RM che oscilla intorno dal 75% all' 85% con recuperi di 2\3 minuti è impensabile.

In Questo dispaccio tratteremo nello specifico i principi, i metodi, gli effetti a breve, medio e lungo termine dei 3 sistemi.

I Principi dell'allenamento

Secondo McArdle e Katch esistono dei principi a cui bisogna rispondere per indurre dei cambiamenti adeguati e pertinenti al tipo di attività fisica svolta.

Principio del sovraccarico

Principio cardine a cui devono rispondere tutti i programmi di allenamento, indifferentemente che siano indirizzati ad atleti, amatori o persone con patologie. Pur essendo un principio quasi scontato è comunque di difficile applicazione, per produrre una programmazione efficacie (fare riferimento al dispaccio: "Programmare per eccellere") è fondamentale miscelare correttamente i parametri di frequenza, intensità, durata ed intensità.
E' da ricordare che il livello di sovraccarico richiesto per mantenere un buon grado di salute fisica è molto inferiore (sopratutto in termini di volume di lavoro) rispetto a quello necessario per portare a miglioramenti sul piano atletico (McArdle).

Principio della Specificità

Gli stimoli che forniamo al nostro organismo portano ad adattamenti specifici per creare uno specifico effetto allenante. In apparenza c'è poco da discutere, un allenamento di tipo anaerobico non indurrà modificazioni nell'apparato cardiovascolare e viceversa. 
Appunto, in apparenza, perché se usciamo dalla teoria pura e analizziamo la pratica le alterazioni non sono così a "tenuta stagna", come dicevamo nell'incipit del dispaccio per ottenere dei buoni risultati sulla pedana di sport tipicamente anaerobici è importante avere anche un'ottima potenza aerobica (la capacità dell'organismo di estrarre ed utilizzare ossigeno dal sangue). Lo stesso discorso vale per gli sport a grande componente aerobica, da anni si è capito che coltivare la forza pura in competizioni di maratona o nuoto porta ad indiscussi benefici.

Per quanto riguarda il massimo consumo di ossigeno (VO2max) ci sono studi che confermano il fatto che risulta essere altamente specifico. In uno studio vengono allenati con il nuoto 15 soggetti maschi per un'ora al giorno, 3 giorni a settimana per 10 settimane. A tutti i soggetti veniva misurato il massimo consumo di ossigeno a fine allenamento su di un treadmill (quindi non più in vasca, ma a secco, correndo), ci si aspetterebbe un transfer di effetti allenanti sul VO2max nella corsa, visto che il nuoto è un'attività altamente aerobica, ma così non è stato. Il risultato di questo studio evidenzia che il massimo consumo di ossigeno è specifico, in gran parte perchè i miglioramenti della capacità aerobica avvengono nella muscolatura locale (Saltin 1976) risultando altamente specifico, mentre il miglioramento della funzionalità cardiaca (contrattilità ventricolare) è generale e può essere ottenuto semplicemente allenando con i giusti metodi grosse masse muscolari.

Principio del Disallenamento

Principio che fa emergere i campioni di razza dagli atleti della domenica, nemici del Ministero. Questo principio enuncia che i miglioramenti indotti dall'allenamento non sono eterni ma, al contrario, tendono a dissolversi piuttosto rapidamente a seconda della capacità allenata. Secondo Viru gli effetti dell'allenamento sono collegati all'emivita delle strutture sintetizzate per ottenere tali effetti (enzimi, organelli, fibre contrattili), da qui se ne deduce che caratteristiche collegate alla sintesi di strutture durature hanno una permanenza maggiore (come la forza, dovuta in gran parte alla plasticità neuronale e alla sintesi di proteine contrattili) ed altre meno durature (come la resistenza).

Alterazioni dell'organismo conseguenti all'allenamento anaerobico

Visto che abbiamo accennato alle modificazioni indotte dall'allenamento andiamo a vedere come reagisce il nostro organismo ad un uso intensivo della via anerobica:
  • Aumento dei substrati anaerobici. Nello specifico ATP legata al Creatin Fosfato, fostato e creatina libera.
Meccanismi di resintesi e velocità di ripristino dell'ATP. Viru 2001
  • Aumento degli enzimi della via glicolitica
  • Aumento della capacità di produzione, utilizzo e smaltimento del lattato nel corso di sforzi massimali con conseguente aumento di capacità tampone del sangue.

Stimoli ed adattamenti nel ciclo del lattato in seguito a sforzi massimali. Adattato da Saltin, B. 1990



Secondo Magaria (1963) la via più veloce per sintetizzare ATP è il meccanismo della fosfocreatina (che avviene nel citosol) mentre il più lento è la fosforilazione ossidativa (presente solo nel mitocondrio), per questo è comprensibile che maggiore è l'intensità dell'esercizio (e maggiore è la richiesta di ATP) e maggiore è l'utilizzo della via più breve per ottenerla, ovvero attraverso la fosfocreatina.
Hultman (1990) ci fa notare che l'idrolisi (la degradazione) della fosfocreatina raggiunge la frequenza più alta dopo 3\5 secondi dall'inizio dell'attività.

Alterazioni dell'organismo conseguenti all'allenamento aerobico

Un allenamento prettamente di tipo aerobico induce alterazioni in molti sistemi del nostro organismo, in primis nella via metabolica aerobica inducendo un aumento sia in dimensioni che in numero di mitocondri (organelli presenti nel muscolo con la funzione di produrre energia attraverso l'ossidazione dei substrati), l'aumento di dimensioni del mitocondrio è dovuto ad un moltiplicarsi al suo interno degli enzimi aerobici. Grazie a questa alterazione l'organismo è in grado di sostenere lavori più lunghi ad un percentuale più alta del VO2max grazie alla maggiore capacità di utilizzare più ossigeno dal sangue sfruttando il metabolismo aerobico senza ricorrere all'accumulo di lattato che interromperebbe la prestazione in breve tempo. Questa maggiore presenza di ossigeno nel muscolo interessato (sopratutto nelle fibre muscolari a contrazione lenta, quelle maggiormente impiegate in sforzi poco intensi ma molto prolungati)è dovuta grazie all'aumentata quantità di mioglobina (proteina adibita al trasporto di ossigeno intramuscolare).

In conseguenza della maggiore capacità ossidativa dei muscoli ne consegue anche una potenziata capacità del tessuto muscolare di mobilizzare ed ossidare i grassi presenti nel tessuto adiposo, l'utilizzo i grassi è massima in esercizi sub-massimali e non viene influenzata dallo stato nutrizionale della persona (Azevedo JL; 1998. Bergman BC, Brooks GA; 1999. Coggan AR; 1995). I fattori che influenzano la lipolisi durante l'esercizio fisico sono 4:


  1. Afflusso maggiore di sangue nei soggetti allenati 
  2. Maggiore quantità di enzimi in grado di mobilizzare ed utilizzare gli acidi grassi 
  3. Maggiore capacità ossidativa dei mitocondri muscolari 
  4. Minore produzione e liberazione di catecolamine con la stessa entità dell'esercizio. 

Grazie all'utilizzo degli acidi grassi vengono in parte risparmiate sia le riserve di glicogeno muscolare che di gluscosio ematico e ridotte sia la glicogenolisi che la gluconeogenesi (per feedback negativo). Quest'ultimo processo epatico risulta più efficace grazie all'allenamento e questo comporta una maggiore resistenza all'ipoglicemia durante gli esercizi prolungati.

Una maggiore capacità ossidativa muscolare indotta dall'esercizio aerobico influisce anche nel metabolismo de carboidrati, aumentandone l'ossidazione, e l'utilizzo sopratutto in sforzi massimali. In questo caso il piruvato viene metabolizzato per produrre energia per via aerobica durante gli esercizi intensi, tale capacità porta ad una maggiore capacità ossidativa dei mitocondri e un maggiore accumulo di glicogeno nei muscoli. 

Adattamenti cardio circolatori all'allenamento aerobico

Un allenamento di tipo aerobico di lunga durata induce dei cambiamenti nella struttura del cuore alterando le proprietà contrattili delle cellule miocardiche e l'eccitazione di queste ultime, inoltre gli adattamenti cambiano la relazione forza-lunghezza della componente contrattile del cuore. 

Il muscolo cardiaco, grazie all'aumento della sintesi proteica, ha un aumento sia di numero che di spessore dei filamenti contrattili.

Il cuore modifica la sua struttura in seguito a sforzi aumentando sia il volume della cavità del ventricolo sinistro (ipertrofia eccentrica) che lo spessore di quest'ultimo (ipertrofia concentrica) ma torna ai livelli di base quando l'allenamento si interrompe.

Anche il volume plasmatico subisce un aumento del 12-20% dovuto ad un aumento dell'albumina, tale volume ritorna al valore pre allenamento entro una settimana dall'ultima sessione allenante. L'aumento del volume del plasma decrementa la viscosità del sangue, permettendo a quest'ultimo di penetrare più efficacemente all'interno dei tessuti e distribuire più ossigeno.

La frequenza cardiaca in soggetti allenati tende ad essere più bassa rispetto a soggetti sedentari, questo è dovuto alla maggiore influenza del sistema parasimpatico sul cuore, la frequenza cardiaca ridotta durante esercizi sub-massimali, unita ad un maggior consumo di ossigeno, è prerogativa dei soggetti allenati.

Anche la gittata pulsatoria (volume di sangue espulso ad ogni battito) subisce un aumento con l'allenamento di resistenza, tale alterazione è dovuta a 4 fattori: 
  • Aumento della massa del ventricolo sinistro(ipertrofia concentrica) 
  • Aumento della distensibilità cardiaca in diastole (favorisce il riempimento della camera cardiaca) A
  • Aumento del tempo di riempimento delle camere (maggior volume di sangue in diastole) 
  • aumentata capacità contrattile del miocardio. 

Una maggiore gittata pulsatoria equivale ad un maggior consumo di ossigeno e, di conseguenza, ad una prestazione più elevata. Gli atleti con la gittata cardiaca superiore del 60% rispetto ai sedentari hanno un consumo di ossigeno pari al 62% maggiore rispetto a questi ultimi.


Pur diminuendo la frequenza cardiaca la Gittata Cardiaca(ovvero il valore della gittata pulsatoria moltiplicato per la frequenza cardiaca) risulta più alta, questa differenza è dovuto principalmente per l'aumento della gittata pulsatoria.

L'allenamento aerobico aumenta la capacità di estrazione dell'ossigeno dal sangue circolate, tale parametro è descritto come “differenza artero-venosa di ossigeno"(a-v)O2. In un soggetto sedentario le fibre muscolari non saranno in grado di estrarre ed utilizzare gran parte dell'ossigeno presente nella circolazione, mentre i soggetti allenati grazie ad una maggiore gittata cardiaca e a strutture sintetizzate in risposta all'allenamento (mitocondri, enzimi della via aerobica) possono estrarre ed utilizzare un maggiore quantità di ossigeno.
Sebbene gran parte degli incrementi della VO2max è dovuta alla maggiore gittata cardiaca, un aumento della differenza (a-v)O2 gioca un ruolo importante dato che un miglioramento di quest'ultima porta ad una distribuzione del sangue più efficiente andando ad irrorare in maggior parte solo i tessuti che stanno compiendo il lavoro e diminuendo il flusso di sangue arterioso nei tessuti inattivi.

Adattamenti polmonari all'allenamento aerobico

Uno degli adattamenti più importanti per quanto riguarda la respirazione è il consumo di ossigeno da parte della muscolatura respiratoria. In seguito ad un protocollo allenante la muscolatura ventilatoria diventa più efficiente e consuma meno ossigeno rendendolo disponibile alla muscolatura locomotrice e diminuendo la sensazione di fatica.

Qui al ministero prendiamo molto sul serio l'attività aerobica, pur sembrando un'attività lontana dagli sport di potenza e forza pura riveste un ruolo importantissimo per quello che riguarda la salute cardio-vascolare, la resistenza in allenamento e la capacità di recupero. In una programmazione ben strutturata il blocco dedicato a questa capacità deve essere sempre presente anche con i relativi richiami.

Un apparato cardio circolatorio performante è in grado di far recuperare prima da allenamenti molto intensi rendendo possibile un innalzamento dell'intensità e una velocità di progressione più alta.

Bibliografia:


  • Mc Ardle and Katch: Fisiologia applicata allo sport, Edizioni Ambrosiana
  • Kenney, Wilmore, Costill: phisiology of sport and exercise, Edizioni Human Kinietics.
  • Viru, Viru: Biochemical monitoring of sport training.
  • Azevedo JL, et al. Training decreases muscle glycogen turnover during exercise. Eur J Appl Physiol 1998;78:479.
  • Coggan AR, et al. Skeletal muscle adaptations to endurance training in 60- to 70-yr-old men and women. J Appl Physiol
  • Delp MD. Differential effects of training on the control of skeletal muscle perfusion. Med Sci Sports Exerc 1998;30:361.
  • Dolezal BA, Potteiger JA. Concurrent resistance and endurance training influence basal metabolic rate in nondieting individuals. J Appl Physiol 1998;85:69.
  • Ekblom B, et al. Effect of training on circulatory response to exercise. J Appl Physiol 1968;24:518.
  • Fox EL, et al. Frequency and duration of interval training programs and changes in aerobic power. J Appl Physiol 1975;38:481.
  • Costill DL, et al. Adaptations to swimming training: influence of training volume. Med Sci Sports Exerc 1991;23:371.

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