Periodico di Scienze Riabilitative e Motorie

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1 Periodico di Scienze Riabilitative e Motorie Autorizzazione Tribunale di Pisa n. 1 del Marzo 2015 Anno I L attività fisica regolare previene lo stress nitrosativo indotto dall invecchiamento in atleti anziani Relazione tra carico interno e carico esterno in esercitazioni con la palla ad alta intensità nel settore giovanile Omeostasi energetica e attività locomotoria: il ruolo della leptina e del sistema melanocortinico Disfunzione tiroidea e attività fisica: implicazioni cliniche e terapeutiche L interazione tra terapie rieducative a secco e in acqua Ruolo delle proteine nella pratica sportiva Antica medicina cinese: capire le leggi della natura per capire e curare l uomo La terapia con onde d urto radiali (RSWT) in fase acuta. Nuove prospettive e applicazioni in calciatori professionisti Intervista ad Antonio Stecco

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5 ISSN Periodico di Scienze Riabilitative e Motorie Anno I Direttore Scientifico Eugenio Gaudio Direttore Editoriale Marco Gesi Direttore Responsabile Patrizia Alma Pacini Edizione Pacini Editore S.p.A. Via Gherardesca Pisa Tel Fax Marketing Dpt Pacini Editore Medicina Andrea Tognelli Medical Project - Marketing Director Tel Fabio Poponcini Sales Manager Tel Manuela Mori Advertising Manager Tel Redazione Lucia Castelli - Erika Calvani Tel Grafica e impaginazione Massimo Arcidiacono Tel Stampa Industrie Grafiche Pacini Pisa Copyright by Pacini Editore SpA Edizione Pacini Editore SpA Via Gherardesca, Pisa editorial board Andersen Per Nymann (Tromsø - Norway) Bernardi Marco (Roma - Italy) Boden Nicholas (Kuala Lumpur - Malaysia) Busoni Francesco (Pisa - Italy) Capelli Carlo (Verona - Italy) Castagna Carlo (Ancona - Italy) Cocco Lucio (Bologna - Italy) d Almeida Neto Antonio (Rio de Janeiro - Brasil) de Labareyre Hervé (Paris - France) Di Baldassarre Angela (Chieti - Italy) Fornai Francesco (Pisa - Italy) Först Andreas (Bamberg - Germany) Franzoni Ferdinando (Pisa - Italy) Genty Marc (Yverdon les Bains - Switzerland) Gerdesmeyer Ludger (Kiel- Germany) Guido Giulio (Pisa - Italy) Gulisano Massimo (Firenze - Italy) Inglese Francesco (Forlì - Italy) Kertzman Paulo F (Sao Paulo - Brasil) Magaudda Ludovico (Messina - Italy) Maier Markus (Starnberg - Germany) Manetti Paolo (Firenze - Italy) Mangiarotti Marco (Roma - Italy) Manzoli Lucia (Bologna - Italy) Mondardini Paolo (Bologna - Italy) Montagnani Stefania (Napoli - Italy) Montella Andrea (Sassari - Italy) Moxham Bernard (Cardiff - United Kingdom) Muzio Marisa (Milano - Italy) Natale Gianfranco (Pisa - Italy) Nicolini Ida (Pisa - Italy) Palma Antonio (Palermo - Italy) Pellegrino Raffaello (Lecce - Italy) Pöttgen Klaus (Darmstadt - Germany) Rigardo Sergio (Alessandria - Italy) Ruffoli Riccardo (Pisa - Italy) Santoro Gino (Pisa - Italy) Schmitz Christoph (Munich - Germany) Soldani Paola (Pisa - Italy) Stecco Antonio (Padova - Italy) Stecco Carla (Padova - Italy) Vitale Marco (Parma - Italy)

6 Sommario EDITORIALE 1 di M. Gesi articoli originali 2 8 L attività fisica regolare previene lo stress nitrosativo indotto dall invecchiamento in atleti anziani J. Fusi, E. Guidotti, A. Innocenti, L. Tocchini, E. Ricciardi, M. Rossi, F. Galetta, G. Santoro, F. Franzoni Relazione tra carico interno e carico esterno in esercitazioni con la palla ad alta intensità nel settore giovanile - Studio preliminare A. Nonnato, G. Belli, R. di Michele Review Omeostasi energetica e attività locomotoria: il ruolo della leptina e del sistema melanocortinico G. Ceccarini, A. Basolo, M. Maffei, P. Vitti, F. Santini Disfunzione tiroidea e attività fisica: implicazioni cliniche e terapeutiche E. Sabini, A. Biagini, E. Molinaro Approfondimenti L interazione tra terapie rieducative a secco e in acqua S. Rigardo Ruolo delle proteine nella pratica sportiva M. Ceriani Antica medicina cinese: capire le leggi della natura per capire e curare l uomo F. Nocchi La terapia con onde d urto radiali (RSWT) in fase acuta. Nuove prospettive e applicazioni in calciatori professionisti C. Schmitz notizie 41 Intervista ad Antonio Stecco La fascia è il tessuto dimenticato, ma fondamentale nella regolazione delle afferenze propriocettive a cura di E. Calvani Anno I

7 JSA 2015;1:1 Marco Gesi Alla presenza delle massime autorità dell Università di Pisa, dei Colleghi, degli Allievi e degli Amici di Sport and Anatomy, il 23 gennaio u.s. si è svolta la presentazione ufficiale di The Journal of Sport and Anatomy. La giornata, iniziata nel Palazzo alla Giornata con il Magnifico Rettore dell Università di Pisa, è proseguita nell Aula Magna della Scuola Medica Pisana davanti a molte persone appassionate del mondo sportivo. Abbiamo voluto condividere l importante evento con alcuni amici che in questi anni hanno creduto nel nostro progetto e che hanno condiviso parte di questo lungo cammino: Gianni Rivera, presidente del settore tecnico federale della Figc (Federazione Italiana Giuoco Calcio), Renzo Ulivieri, presidente della AIAC (Associazione Italiana Allenatori Calcio), Giovanni Bonocore, preparatore atletico personale di Alessandro Del Piero e Salvatore Sanzo, presidente del Coni Toscana. A far gli onori di casa il prof. Giulio Guido, direttore del Dipartimento di Ricerca Traslazionale e delle Nuove Tecnologie in Medicina e Chirurgia, il clinico medico prof. Gino Santoro, il prof. Paolo Mancarella, prorettore per la didattica dell Università di Pisa e il dottor Pierfrancesco Pacini storico editore e imprenditore pisano. The Journal of Sport and Anatomy, prosegue il suo progetto editoriale con la pubblicazione del primo numero del 2015 con articoli che trattano molte tematiche appartenenti allo sport moderno. In primo piano due studi originali: il primo si occupa del ruolo dell attività fisica per contrastare lo stress nitrosativo indotto dall invecchiamento; il secondo è uno studio preliminare sulla relazione tra il carico interno e carico esterno durante esercitazioni tecnico-tattiche a elevato impegno fisico in calciatori di giovane età. A seguire due review, la prima fornisce una panoramica in merito all influenza del sistema leptina-melanocortina sulle diverse componenti dell attività fisica, mentre la seconda prende in considerazione le implicazioni cliniche e terapeutiche in soggetti sportivi con disfunzione tiroidea, una problematica che colpisce molte persone che praticano attività sportiva. Gli approfondimenti che sono trattati in questo numero sono dedicati ad argomenti particolarmente moderni in ambito di riabilitazione e prestazione sportiva: saper integrare terapie in acqua e a secco; il ruolo delle proteine nella pratica sportiva e, infine, un richiamo all antica medicina tradizionale cinese, il più antico sistema medico conosciuto. Spero che gli argomenti trattati in questo numero possano portare quel qualcosa in più non solo a chi ha il compito di gestire al meglio lo sportivo ma anche a chi vuole praticare sport sapendo quali possono essere i benefici e quali gli eventuali danni. Vi auguro una buona lettura. Editoriale SportandAnatomy 1

8 JSA 2015;1:2-7 Jonathan Fusi, Emanuele Guidotti, Augusto Innocenti, Leonardo Tocchini, Emiliano Ricciardi, Marco Rossi, Fabio Galetta, Gino Santoro, Ferdinando Franzoni Dipartimento di Medicina clinica e sperimentale e Dipartimento di Patologia chirurgica, medica, molecolare e dell area critica, Università di Pisa L attività fisica regolare previene lo stress nitrosativo indotto dall invecchiamento in atleti anziani Riassunto L invecchiamento è associato a una maggiore suscettibilità al danno tissutale mediato da radicali liberi. Una delle più importanti classi di radicali generati nei sistemi viventi è rappresentata dai radicali liberi dell azoto (RNS), responsabili del danno cellulare definito come stress nitrosativo. È stato dimostrato che l attività fisica regolare migliori i sistemi antiossidanti dell organismo, contribuendo a prevenire e contrastare lo stress ossidativo. L obiettivo del presente studio è quello di valutare se l attività fisica sia in grado di contrastare lo stress nitrosativo indotto dall invecchiamento. A tale scopo sono stati reclutati 30 atleti master di sesso maschile (età media 70,8 ± 6,1 anni, VO 2 max 59,07 ± 8,5 ml/kg/min) e 30 soggetti di controllo (età media 71,5 ± 4,3 anni, VO 2 max 25,6 ± 8,2 ml/kg/min) sani, ma con stile di vita sedentario. La capacità antiossidante plasmatica nei confronti del perossinitrito, uno dei principali RNS, è stata valutata mediante tecnica gascromatografica Total Oxyradical Scavenging Capacity Assay (TOSCA). I risultati ottenuti dimostrano che gli atleti anziani presentano una più alta attività scavenger plasmatica nei confronti del perossinitrito rispetto ai soggetti di controllo (22,94 ± 1,85 vs 15,41 ± 1,24 units/ml, p < 0,001). Negli atleti è stata inoltre osservata una correlazione diretta tra la capacità scavenger del plasma e il VO 2 max (r = 0,44, p < 0,05). Tali risultati confermano che l attività fisica regolare condotta per molti anni è in grado di determinare una miglior risposta allo stress nitrosativo indotto dal perossinitrito. Parole chiave: attività fisica - stress ossidativo - radicali liberi - perossinitrito Abstract Ageing is associated with an increased susceptibility to free radical-induced tissue damage. One of the most important class of free radicals generated in living systems is represented by reactive nitrogen species (RNS), responsible for the so-called nitrosative stress. It has been shown that physical activity is able to induce up-regulation of antioxidant systems contributing to prevent oxidative stress. Aim of the present study was to assess whether regular physical activity is able to counteract age-induced nitrosative stress. Thirty male endurance athletes (age 70.8 ± 6.1 years, VO 2 max ± 8.5 ml/kg/min) and thirty age-sexmatched sedentary controls (age 71.5 ± 4.3 years, VO 2 max 25.6 ± 8.2 ml/kg/min) were studied. Plasma free radicals antioxidant capacity against peroxynitrite, one of the most important RNS, was evaluated as Total Oxyradical Scavenging Capacity (TOSC) units. Results. Plasma TOSC values against peroxynitrite was higher in athletes than in sedentary controls (22,94 ± 1,85 vs 15,41 ± 1,24 units/ml, p < 0.001). In the athletes group, TOSC values were related to VO 2 max (r = 0.44, p < 0.05). In conclusion, these results suggest that regular physical activity is associated with increased antioxidant defences in elderly athletes. Key words: physical activity - oxidative stress - free radicals - peroxynitrite Introduzione L invecchiamento è uno dei fattori di rischio indipendenti più importanti per le patologie cardiovascolari. Esso è associato a una maggiore suscettibilità al danno tissutale mediato da radicali liberi causata da una progressiva perdita delle naturali capacità antiossidanti con conseguente aumento dello stress ossidativo 1. I radicali liberi sono molecole instabili e altamente reattive prodotte nei sistemi organici dalla fosforilazione ossidativa o come risposta agli stati infiammatori. Sebbene 2 SportandAnatomy ARTICOLO ORIGINALE

9 esista una moltitudine di radicali liberi, quelli derivanti dall ossigeno o dall azoto, definiti complessivamente RONS (Reactive Oxygen and Nitrogen Species), rappresentano la più grande classe di radicali generati nei sistemi viventi 2. Normalmente esiste un delicato equilibrio tra la produzione di fattori ossidanti, rappresentati dai radicali liberi dell ossigeno (ROS), e la loro eliminazione attraverso un elaborato sistema di difese antiossidanti, composto sia da enzimi deputati alla conversione dei radicali liberi sia da molecole antiossidanti in grado di neutralizzarli, gli scavenger. Quando questo equilibrio viene alterato in favore dell espressione dei radicali liberi, si instaura una condizione denominata stress ossidativo che, alterando la struttura e la funzionalità di proteine, lipidi e acidi nucleici, induce danno cellulare 3 4. Allo stesso modo anche i radicali liberi dell azoto (RNS) sono in equilibrio con un sistema tampone formato da scavenger e come per i ROS quando questo equilibrio viene meno si instaura una condizione di danno cellulare che, proprio in relazione al tipo di specie coinvolte, è descritto come stress nitrosativo. In vivo l alterazione dell equilibrio RNS/scavenger è stata associata a processi infiammatori, neurotossicità e ischemia. Inoltre, frequentemente lo stress nitrosativo coesiste con lo stress ossidativo e le due condizioni si sovrappongono 5. Tra gli RNS il radicale maggiormente associato alle patologie neurodegenerative e cardiovascolari è stato individuato nel perossinitrito (ONOO - ) 6-8. È stato dimostrato che l attività fisica, sebbene da un lato determini un aumento della produzione di RONS, soprattutto attraverso l incremento dei processi ossidativi mitocondriali, dall altro stimola fenomeni adattativi di up-regulation dei sistemi antiossidanti dell organismo. Tale fenomeno concorre nel mantenere l equilibrio tra produzione di RONS e sistemi scavenger contribuendo a prevenire e contrastare lo stress ossidativo La capacità dell attività fisica di migliorare la risposta scavenger dell organismo umano nei confronti dello stress ossidativo è stata evidenziata in un precedente lavoro nei confronti di due specie di ROS: i radicali perossilici (ROO - ) e idrossilici (OH - ) 11. L obiettivo del presente studio è stato quello di valutare come l attività fisica sia in grado di contrastare lo stress nitrosativo indotto dall invecchiamento, confrontando l attività antiossidante plasmatica rispetto al perossinitrito in un gruppo di anziani sportivi amatoriali e un gruppo di controllo composto da sedentari della stessa età. Materiali e metodi Soggetti Trenta podisti master (maschi, età media di 70,8±6,1 anni) appartenenti al Marathon Club di Pisa e praticanti attività di endurance da molti anni (media 28,4±10,5 anni) sono stati arruolati nello studio. Essi praticavano almeno 5 sedute settimanali di allenamento per un totale di circa 7 ore alla settimana, oltre a una maratona o mezza maratona competitiva almeno una domenica al mese. Trenta volontari sani (età media 71,5±4,3 anni) con stile di vita sedentario sono stati selezionati dall ambulatorio cardiologico del Dipartimento di Medicina Clinica e Sperimentale dell Università di Pisa per formare il gruppo di controllo. Tutti i soggetti erano sani ed esenti dai principali fattori di rischio cardiovascolare sulla base di un accurata anamnesi, una visita clinica completa e un ECG basale e da sforzo. Nessuno era fumatore o assumeva farmaci o qualsiasi tipo di supplementazione vitaminica. Gli atleti e i controlli presentavano un massimo consumo di ossigeno (VO 2 max), valutato mediante test ergospirometrico (QUARK PFT ERGO, Cosmed, ITALIA) rispettivamente maggiore di 50 ml/kg/min e inferiore a 35 ml/kg/min. Lo studio è stato approvato dal Comitato Etico di Area Vasta Nord Ovest (CEAVNO) per la Sperimentazione clinica e tutti i soggetti hanno firmato consenso scritto all esecuzione dello studio. Disegno sperimentale Dopo incannulamento della vena antecubitale, i soggetti sono stati sottoposti a un prelievo ematico (50 ml) in condizioni ambientali controllate (temperatura di C) a distanza di almeno 48h dall ultimo impegno sportivo. Il campione ottenuto e raccolto in provette contenenti acido dipotassio-etilendiaminotetracetico (EDTA, 10 μl/cc) è stato immediatamente centrifugato a g per 10 min per ricavare campioni di plasma suddivisi in aliquote da 500 μl e conservati in Eppendorf a -80 C per le successive analisi. La valutazione della capacità antiossidante plasmatica è stata eseguita mediante saggio TOSCA (Total Oxyradical Scavenging Capacity Assay) 12. In breve, il saggio si basa sulla genesi artificiale di derivati del perossinitrito a 35 C a partire dalla decomposizione del SIN-1 (3-morpholinosydnonimine N-ethylcarbamide) in un tampone fosfato di potassio 100 mm (ph 7,4) con 0,1 mm di DTPA (diethylene-triamine-pentaacetic acid) 8. Le reazioni con KMBA (α-cheto-γ-(methylthiol)butyric acid) 0,2 mm sono state effettuate in vials da 10 ml sigillate con valvole a tenuta di gas Mininert (Supelco, Bellefonte, PA) in un volume finale di 1 ml 16. Il plasma analizzato è stato diluito 1/100 in tampone fosfato di potassio 100 mm (ph 7.4) in un volume finale di 1 ml (10 μl plasma μl tampone fosfato di potassio). La produzione di etilene è stata misurata tramite analisi gascromatografica di un aliquota di 200 μl presa dallo spazio di testa dei vials a intervalli di tempo regolari durante tutta la durata della corsa. L analisi è stata effettuata con un gascromatografo Hewlett-Packard (HP 7820A Series, Andoven, MA) equipaggiato con una colonna capillare Supelco DB-1 (30 0,32 0,25 mm) e un detector ionizzatore di fiamma (FID). Le temperature del forno, dell iniettore e del FID erano rispettivamente 35, 160 e 220 L attività fisica regolare previene lo stress nitrosativo indotto dall invecchiamento in atleti anziani SportandAnatomy 3

10 C. Come gas carrier è stato usato l idrogeno (a un flusso di 1 ml/min). I valori TOSCA sono stati calcolati dall equazione: TOSCA = ( SA/ CA 100), dove SA e CA rappresentano gli integrali delle aree per il campione e la reazione di controllo, rispettivamente. I risultati sono stati espressi in unità TOSCA per ml di plasma. Un valore TOSCA di 0 corrisponde a un campione senza capacità scavenger (nessuna inibizione della formazione di etilene rispetto alla reazione di controllo, SA/ CA = 1), mentre un valore TOSCA di 100 corrisponde alla massima efficienza del campione analizzato. La linearità della curva dose-risposta tra il plasma (in ml) e la risposta antiossidante (valore TOSCA) è stata testata e sono stati ottenuti buoni coefficienti di correlazione (generalmente superiore a 0,9) per le diverse dosi di plasma utilizzate per testare la validità dei nostri esperimenti. Ogni esperimento è stato eseguito due volte. Il coefficiente di variazione (CV) del metodo è < al 5%. Analisi statistica I risultati sono stati espressi come media ± deviazione standard. Le differenze tra le due popolazioni sono state valutate con il test t di Student. Le differenze sono state considerate statisticamente significative quando p < 0,05. Per valutare eventuali correlazioni tra le variabili è stata utilizzata la regressione lineare con analisi univariata e multivariata. Risultati I due gruppi studiati sono risultati sovrapponibili per età, peso, altezza, BMI, pressione sistolica e diastolica, glicemia, colesterolo totale e colesterolo LDL (Tab. I). Come atteso, gli atleti presentavano una frequenza cardiaca significativamente più bassa (53,9 ± 5,2 vs 65,3 ± 9,2, p < 0,001) e un VO 2 max significativamente più elevato (59,07 ± 8,5 vs 25,6 ± 8,2, p < 0,001) rispetto ai controlli sedentari. Inoltre, è stato rilevato che il gruppo degli atleti presentava una concentrazione plasmatica di colesterolo HDL significativamente più elevata rispetto al gruppo di controllo (59,7 ± 11,3 vs 43,4 ± 8,7, p < 0,01) (Tab. I). Come riportato in Figura 1 nel gruppo degli atleti è stata rilevata una capacità antiossidante per il perossinitrito significativamente maggiore rispetto al gruppo di controllo (TOSCA value: 22,94 ± 1,85 vs 15,41 ± 1,24 units/ml, p < 0,001). L analisi di correlazione tra le variabili ha inoltre evidenziato una correlazione diretta nell intera popolazione studiata tra la capacità antiossidante verso il perossinitrito e il VO 2 max (r = 0,44, p < 0,05) (Fig. 2). Nessuna correlazione è stata trovata tra le altre variabili misurate. Discussione Il nostro gruppo ha precedentemente dimostrato che l attività fisica è in grado di migliorare la risposta dell organismo umano nei confronti dello stress ossidativo indotto dai ROS, in particolare dai radicali perossilici (ROO - ) e idrossilici (OH - ) 11. Tuttavia, per nostra conoscenza, non ci sono dati sull efficacia dell esercizio fisico nel miglioramento delle capacità dell organismo umano di contrastare lo stress nitrosativo. Il presente lavoro documenta che l attività fisica regolare è efficace anche nel ridurre lo stress nitrosativo indotto dall invecchiamento. Il perossinitrito è stato correlato a varie patologie a carico dell apparato cardiovascolare e del sistema nervoso centrale 6-8. Nell organismo umano esso è prevalentemente generato attraverso un processo di diffusione controllata tra l ossido nitrico (NO) e il superossido (O 2 ) secondo la seguente reazione: O 2 + NO > ONOO - Tabella I. Caratteristiche cliniche della popolazione di studio (media ± SD). Atleti Controlli Età (anni) 70,8 ± 6,1 71,5 ± 4,3 Altezza (cm) 172,1 ± 5,8 173,5 ± 6,2 Peso (kg) 75,9 ± 5,4 77,2 ± 6,9 BMI (kg/m 2 ) 23,8 ± 2,1 25 ± 1,6 FC (bpm) 53,9 ± 5,2* 65,3 ± 9,2 PAS (mmhg) 126,3 ± 4,2 128,2 ± 5,4 PAD (mmhg) 78,2 ± 5,2 79,7 ± 5,8 Glicemia (mg/dl) 93,0 ± 9,1 92,2 ± 10,0 Colesterolemia totale (mg/dl) 185,9 ± 21,3 187,4 ± 17,0 Colesterolemia HDL (mg/dl) 59,7 ± 11,3 1 43,4 ± 8,7 Colesterolemia LDL (mg/dl) 111,8 ± 12,8 117,5 ± 10,2 VO 2 max (ml/kg/min) 59,07 ± 8,5 25,6 ± 8,2 * p < 0,001; 1 p < 0,01 vs sedentari. 4 SportandAnatomy J. Fusi et al.

11 Figura 1. Attività antiossidante plasmatica verso perossinitrite nel gruppo degli atleti e dei controlli sedentari. * p < 0,001. Tale reazione è una delle più rapide conosciute in chimica, tanto da superare la dismutazione catalizzata dall enzima superossido dismutasi, uno degli antiossidanti endogeni più rappresentati 13. Il perossinitrito, in relazione alle sue proprietà chimiche, è considerato un importante ossidante biologico e un mediatore centrale di molti processi patologici sia a carico dell apparato cardiovascolare che del sistema nervoso centrale 14. Infatti, data la sua natura radicalica, può interagire con tutte le componenti cellulari, compreso il DNA, alterandone la struttura e conseguentemente la funzione. A livello cellulare una delle maggiori sedi di produzione del perossinitrito è rappresentata dal mitocondrio 15 il quale costituisce la principale fonte di O 2 che si combina con NO in relazione alla facile diffusione di quest ultimo dal citosol verso questa sede La successiva reazione del perossinitrito con le compo- Figura 2. Analisi di correlazione tra massimo consumo di ossigeno e attività antiossidante plasmatica verso perossinitrite nell intera popolazione di studio. nenti mitocondriali altera irreversibilmente l attività dei complessi I e II della catena di trasporto degli elettroni e dell ATPasi modificando di conseguenza la bioenergetica mitocondriale e l omeostasi del calcio, promuovendo in definitiva l ulteriore formazione di O I dati raccolti in questo studio hanno evidenziato, per la prima volta, che l attività antiossidante plasmatica per i derivati del perossinitrito è significativamente superiore in un gruppo di anziani che svolgono da molti anni attività podistica amatoriale ad alto livello rispetto a soggetti di controllo sedentari. Dai risultati ottenuti si può quindi presumere che l esercizio fisico sia in grado di contrastare gli effetti dannosi indotti dallo stress nitrosativo associato all invecchiamento. Questa evidenza è supportata dalla correlazione diretta tra la capacità di scavenger del plasma verso i perossinitriti e il VO 2 max, mostrando come lo stato di forma fisica e di allenamento e quindi il grado di fitness siano il principale correlato della miglior risposta allo stress nitrosativo. Del resto l attività fisica viene universalmente riconosciuta come un importante fattore di prevenzione primaria e secondaria. L esercizio fisico regolarmente eseguito, infatti, non solo è un fondamentale fattore di riduzione del rischio di insorgenza e progressione dell ipertensione arteriosa, delle dislipidemie, del diabete e dei disordini metabolici in genere, ma si è rivelata anche essere estremamente importante per l impatto diretto sulla mortalità Tuttavia si suppone che questi effetti possano essere ottenuti pienamente soltanto quando i RONS siano prodotti in quantità fisiologica o di poco superiore 24. L eccessiva produzione di RONS può essere il risultato di una grande varietà di stressors che vanno dall esposizione a sostanze inquinanti all esagerato o inappropriato apporto di nutrienti 25. Più in generale, ogni situazione nella quale si riscontri un aumento del consumo di ossigeno può condurre a uno stato acuto di stress ossidativo. Tale condizione si può quindi manifestare anche durante un esercizio fisico intenso e/o prolungato 26. Quindi, da un lato l esercizio fisico determina un aumento della produzione di RONS, soprattutto attraverso l incremento dei processi ossidativi mitocondriali, ma dall altro esso stimola fenomeni adattativi rispetto agli insulti ossidativi proprio grazie all incrementata produzione delle specie reattive. Una ripetuta esposizione dei sistemi cellulari a un incrementata produzione di RONS derivante dall esercizio fisico conduce, infatti, a una upregulation dei sistemi antiossidanti dell organismo È proprio l alterazione dell equilibrio ossidoriduttivo associata a un ambiente più ridotto che sembrerebbe comportare un adattamento protettivo verso i RONS durante le sessioni di allenamento sequenziali, così come in caso di esposizione a condizioni non associate all esercizio fisico. I risultati ottenuti con il presente lavoro sono quindi a favore dell ipotesi secondo cui l esercizio fisico regolare migliori la capacità antiossidante plasmatica e L attività fisica regolare previene lo stress nitrosativo indotto dall invecchiamento in atleti anziani SportandAnatomy 5

12 riduca lo stress ossidativo e nitrosativo indotto dall invecchiamento. Presumibilmente l incremento dell attività antiossidante in seguito a un allenamento fisico è frutto di un processo di adattamento secondo i principi dell ormesi: in risposta a una ripetuta esposizione a tossine o stressors di varia origine in quantità limitata l organismo va incontro a un adattamento favorevole che risulta in un miglioramento della performance fisica e dello stato di salute generale Il livello intermedio di RONS prodotti, che risulta perciò ottimale, conduce apparentemente a una condizione di equilibrio e di vantaggio per la salute generale, laddove invece una produzione troppo bassa o troppo elevata porta a un alterazione delle capacità di difesa dell organismo o a un esteso danno ossidativo e infiammazione. Sebbene l esatta comprensione del rapporto esistente tra RONS ed esercizio fisico rimanga ancora aperta a interpretazioni e approfondimenti, è ormai evidente che sia l esercizio fisico aerobico 29 che quello anaerobico 30 possono potenzialmente determinare uno stress ossidativo e nitrosativo acuto mediante meccanismi biochimici di vario tipo. Differenti protocolli di esercizio possono indurre diversi livelli di produzione di RONS in quanto il danno ossidativo da essi indotto ha dimostrato essere dipendente da intensità e durata dell esercizio stesso 31. Si deve comunque tener conto che anche altri fattori tra i quali l età 32, il grado di allenamento 10 e la dieta 33 rivestono un ruolo determinante nell eventuale alterazione dell equilibrio tra difese antiossidanti ed elementi pro-ossidanti. Da un punto di vista molecolare è necessario considerare che gli effetti vantaggiosi dell attività fisica regolare potrebbero essere mediati in parte dall aumentata biodisponibilità di NO conseguente a esercizio fisico e in parte da un attivazione RONS-mediata delle vie di trascrizione genica che determinano in ultima analisi una maggiore produzione di enzimi antiossidanti. I RONS, infatti, sembrano in grado di agire da segnale di attivazione di una serie di molecole che a loro volta attivano fattori di trascrizione nucleare sensibili allo stato redox come il Nuclear Factor kb (NF-kB). Le regioni geniche promoter di vari enzimi antiossidanti come la superossido dismutasi, inos (Inducible Nitric Oxyde Synthase) e glutamilcisteina sintetasi contengono siti di legame per NF-kB e sono perciò potenziali target per l up-regulation indotta dall esercizio fisico mediante la via NF-kB con i RONS come secondi messaggeri In conclusione, data la dimostrazione di correlazione tra attività fisica, meccanismi di trascrizione genica e attività antiossidante plasmatica, è auspicabile che le future ricerche in questo campo conducano a individuare con maggiore precisione e completezza i meccanismi molecolari alla base dell adattamento dell attività antiossidante indotto dall attività fisica, ottenendo una migliore quantificazione del grado di attività sportiva (e di conseguenza dell attività antiossidante) necessaria affinché si generi un effetto vantaggioso per la salute. Bibliografia 1 Beckman K, Ames B. The free radical theory of aging matures. Physiol Rev 1998;78: Halliwell B. Reactive oxygen species in living systems: source, biochemistry, and role in human disease. Am J Med 1991;91:14S-22S. 3 Sies H. Oxidative stress: introductory remarks. In: Sies H, ed. Oxidative Stress. London: Academic Press 1985, pp Darley-Usmar V, Starke-Reed P. Antioxidants: strategies for interventions in aging and age-related diseases. A workshop sponsored by the National Institute on Aging and by the Office of Dietary Supplements. Antioxid Redox Signal 2000;2: Klatt P, Lamas S. Regulation of protein function by S-glutathiolation in response to oxidative and nitrosative stress. Eur J Biochem 2000;267: Szabò C, Ischiropoulos H, Radi R. Peroxynitrite: biochemistry, pathophysiology and development of therapeutics. Nat Rev Drug Discov 2007;6: Peluffo G, Radi R. Biochemistry of protein tyrosine nitration in cardiovascular pathology. Cardiovasc Res 2007;75: Levrand S, Vannay-Bouchiche C, Pesse B, et al. Peroxynitrite is a major trigger of cardiomyocyte apoptosis in vitro and in vivo. 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14 JSA 2015;1:8-13 Andrea Nonnato 1, Guido Belli 2, Rocco di Michele 3 1 Preparatore Atletico Allievi Biancoscudati, Padova 2 PhD, Preparatore Atletico Allievi Biancoscudati, Padova 3 PhD, Ricercatore universitario, Università di Bologna Relazione tra carico interno e carico esterno in esercitazioni con la palla ad alta intensità nel settore giovanile Studio preliminare Riassunto Questo studio preliminare ha analizzato il carico di allenamento di due esercitazioni tecnico-tattiche a elevato impegno fisico in calciatori di età differenti. 8 calciatori Under 16 e 8 Under 15 hanno eseguito 2 SSGs (Small Sided Games) in diverse modalità: un 4 vs 4 in doppio quadrato (3 x 4 ) e mini-partite, con la presenza del portiere, in gabbia (20 totali, dal 2 vs 2 al 4 vs 4). Gli indici di carico esterno sono stati monitorati attraverso un sistema GPS, ed è stata registrata la fatica percepita (RPE). Il 4 vs 4 ha mostrato un intensità complessivamente maggiore rispetto alla gabbia per potenza metabolica media, distanza al minuto, distanza equivalente al minuto ed RPE. Al contrario, un intensità maggiore è emersa nella gabbia per percentuale di distanza equivalente e accelerazione/decelerazione ad alta intensità. Tali differenze tra le esercitazioni sono risultate pressoché simili negli Under 15 rispetto agli Under 16. Infine, l intensità delle 2 modalità di SSGs è risultata complessivamente maggiore negli Under 16 per tutte le variabili esaminate. In conclusione, il 4 vs 4 è più intenso della gabbia, essendo un lavoro più focalizzato su aspetti fisici che tecnici. I calciatori di categoria Under 16 riescono a esprimere un impegno maggiore nel 4 vs 4 e appaiono quindi più pronti a svolgere in modo ottimale tale esercitazione. Parole chiave: calcio - potenza metabolica - GPS - RPE Abstract The aim of this preliminary study was to analyse the training load produced by two physically demanding technical-tactical drills in soccer players of different age groups. Sixteen male players (U16: n = 8, U15: n = 8) performed 2 small-sided games (SSGs) drills: a 4 vs 4 possession in a double square pitch (3 x 4-min), and an in/out possession with regular goals and goalkeepers (20-min total duration, 2 vs 2 to 4 vs 4). The external load was monitored using a GPS device, and the rate of perceived exertion (RPE) was recorded at the end of each session. The 4 vs 4 possession showed a higher training intensity than the in/out drill as revealed by higher average metabolic power, distance covered per minute, equivalent distance per minute, and RPE. On the contrary, the percentage equivalent distance, and high intensity acceleration/deceleration were higher in the in/out possession. These differences between examined drills were observed both in the U15 and U16 age group. Finally, in both the drills and for all examined load variables, the training intensity was overall higher in the U16 than in the U15 group. In conclusion, the 4 vs. 4 possession is more physically challenging than the in/out possession, being more focused on physical than on technical aspects. U16 players are more capable than U15 to produce the maximum effort in the 4 vs 4, and thus are more ready to perform optimally that kind of drill. Key words: soccer - metabolic power - GPS - RPE Introduzione Questo studio presenta un indagine preliminare in cui sono state esaminate due esercitazioni ad alta intensità in calciatori di due fasce di età differenti. Non essendoci in letteratura dati specifici sulle variabili esaminate nelle esercitazioni proposte, non è possibile fare confron- 8 SportandAnatomy ARTICOLO ORIGINALE

15 ti con studi precedenti, ma solo commentare in base a considerazioni generali dettate dall esperienza pratica ciò che è stato osservato. Come riportato da Hill-Haas et al. 1, gli Small Sided Games (SSGs) sono usualmente considerati un mezzo di allenamento specifico per il calcio. Si tratta in pratica di esercitazioni nelle quali, rispetto al classico 11 vs 11, vengono modificate le dimensioni del campo, il numero dei giocatori e alcune regole del gioco per dare stimoli di allenamento diversi ai giocatori, a seconda che l obiettivo sia più incentrato sulle capacità condizionali o su quelle tecnico-tattiche. L allenamento con gli SSGs comporta numerosi vantaggi: in primo luogo è possibile, nello stesso momento, allenare le qualità tecnico-tattiche e fisiche del calciatore con esercizi che rispecchiano la situazione di gara reale; inoltre, gli SSGs sono più motivanti per i giocatori rispetto ad allenamenti senza palla e garantiscono una buona flessibilità per la modulazione del carico grazie alla possibilità di variare i diversi parametri che li caratterizzano (numero di giocatori, dimensioni del campo, regole, ecc.). Gli SSGs hanno anche però dei limiti, ovvero l effetto plateau difficile da raggiungere per i giocatori molto allenati, la difficoltà di replicare i momenti più intensi della gara, l aumento della possibilità delle lesioni da contatto e la necessaria presenza di più allenatori per controllare e tenere alta l intensità. Quando si utilizzano gli SSGs in allenamento è tuttavia fondamentale misurare in modo preciso e sistematico il carico di allenamento ottenuto, soprattutto in riferimento all intensità dell esercizio. Esistono diversi indici per la valutazione del carico: 1) indici di carico interno, come la frequenza cardiaca (FC, di solito valutata rispetto alla FCmax), la concentrazione ematica di acido lattico, e il livello di fatica percepita (Rate of Perceived Exertion, RPE). Peraltro, tutti i metodi attualmente disponibili per valutare l intensità durante gli SSGs hanno specifici vantaggi, ma anche delle limitazioni. Per questo è stato suggerito che gli SSGs siano meglio monitorati attraverso una combinazione di diverse misure di intensità del carico interno 2. Analizzando gli studi precedenti che hanno valutato l intensità del carico negli SSGs attraverso i parametri sopracitati (si veda ad esempio la Review di Hill-Haas et al. 1 ), è possibile osservare che l aumento delle dimensioni del campo e la diminuzione del numero di giocatori portino all aumento della Frequenza Cardiaca (FC), del Lattato e della RPE 2. Interessante risulta anche l effetto combinato delle due variabili. Sembra infatti che l intensità di gioco diminuisca quando aumenta il numero di giocatori e quando diminuiscono le dimensioni del campo. Un altro aspetto che può incidere sull intensità dell esercizio è la tipologia di regole adottate e la presenza o meno dei portieri. Gli effetti di quest ultima variabile, però, non sono ancora del tutto chiari: ad esempio alcuni autori hanno mostrato che la presenza dei portieri comporta una diminuzione della FC dei giocatori 3 mentre altri studi mostrano un effetto opposto 4. Infine l intensità degli SSGs è molto influenzata anche dal rapporto lavoro-recupero e dall incitamento da parte dello staff tecnico 2 ; 2) da qualche anno si sono introdotti anche indici di carico esterno, attraverso misurazione con GPS prima a 1 Hz, per arrivare a oggi dove si arriva già a misurare a 20 Hz. Uno degli aspetti derivanti da queste misurazioni è la possibilità di valutare come la variazione della superficie di gioco, mantenendo sempre lo stesso numero di giocatori (5 vs 5 più il portiere), comporti una variazione della distanza totale percorsa, della velocità media e di altre variabili di spostamento misurate attraverso sistemi GPS, compresi alcuni comportamenti tecnico-motori 5. In un recente studio di Gaudino et al. 6, è stato principalmente osservato che la distanza totale, la distanza corsa ad alta velocità così come la velocità massima assoluta, le accelerazioni e le decelerazioni aumentano con l aumentare delle dimensioni del campo (10 vs 10 > 7 vs 7 > 5 vs 5). Inoltre, la distanza totale percorsa, le distanze percorse a velocità molto elevata e massima, la massima velocità assoluta e la massima accelerazione e decelerazione assolute sono risultate superiori negli SSGs con portieri e goal (SSG-G) rispetto agli SSG finalizzati al possesso palla (SSG-P). D altra parte, il numero di accelerazioni e decelerazioni a intensità moderata e il numero totale delle variazioni di velocità erano maggiori quando le dimensioni del campo diminuivano (5 vs 5 > 7 vs 7 > 10 vs 10) sia negli SSG-G che negli SSG-P. Scopo dello studio Anche nel settore giovanile gli SSGs sono ampiamente utilizzati modulando l intensità del carico attraverso le dimensioni del campo, l utilizzo di regole specifiche, il numero di giocatori e l incitamento dell allenatore. Come mostrato da McMillan et al. 7 è possibile ottenere, attraverso gli SSGs, intensità di carico anche molto elevate (fino al 90% e oltre della FCmax) paragonabili a quelle di allenamenti di resistenza a secco come l interval training, e producendo gli stessi adattamenti nel tempo 8. In letteratura non ci sono ancora studi che hanno analizzato esercitazioni uguali in differenti fasce d età, e non ci sono evidenze a riguardo. Tuttavia è fondamentale dal punto di vista pratico conoscere le caratteristiche delle esercitazioni più adatte a seconda delle varie fasce d età, per poi proporle in modo il più possibile adeguato e specifico. Pertanto, nella nostra indagine abbiamo perseguito i seguenti obiettivi: 1) valutare le differenze d impatto fisiologico di due esercitazioni tecnico-tattiche (SSGs) a elevato impegno metabolico, mediante la misurazione del carico esterno e del carico interno; 2) valutare l impatto delle singole esercitazioni in due fasce d età differenti: Under 15 e Under 16. Relazione tra carico interno e carico esterno in esercitazioni con la palla ad alta intensità nel settore giovanile SportandAnatomy 9

16 Tabella I. Dati antropometrici dei calciatori nelle due fasce di età esaminate (media e dev. st.). U 15 U 16 Altezza (m) Peso (kg) BMI Altezza (m) Peso (kg) BMI Media 1,70 57,40 17,13 Media 1,80 69,50 21,35 Dev. st. 0,08 7,74 6,08 Dev. st. 0,04 4,57 0,98 Materiali e metodi 16 giocatori delle categorie U15 (n = 8) e U16 (n = 8) (Tab. I), dopo una familiarizzazione di due sedute, hanno eseguito, in sedute differenti e non in giorni consecutivi, due esercitazioni con palla usate per lo sviluppo delle componenti metaboliche e tecnico-tattiche. L intensità del carico è stata monitorata attraverso la valutazione della fatica percepita (RPE), misurata attraverso la Scala di Borg (CR 10). La RPE è stata raccolta 10 minuti dopo la fine dell esercitazione per il dentrofuori e, sia dopo ogni serie che alla fine, per il doppio quadrato. Il carico esterno invece è stato misurato attraverso un sistema GPS (K-sport, 10 Hz, software K-fitness). Le esercitazioni erano: 1 Il doppio quadrato (Tab. II), che consiste in un 4 vs 4 in quadrato di 15 x 15 m per 1 dopo il quale l allenatore chiamava il cambio di quadrato, posto a 15 m, e si passava a un quadrato di 20 x 20 m per 1, il tutto ripetuto 2 volte (tot. 4 ). Il riposo tra le ripetizioni era di 2. Le ripetizioni erano tre, ognuna rispettivamente di 4, per un totale di 16 ; 2 il dentro-fuori in gabbia (Tab. III) (proposto da Capanna), che prevedeva due squadre composte da 6 giocatori. A turno secondo lo schema riportato sotto, venivano chiamati a giocare nel campo (30 x 20m) coppie di giocatori che si sfidavano in un possesso con finalizzazione. Se si giocava un 2 vs 2 il tempo di gioco era 60, se si giocava un 3 vs 3 il tempo di gioco era 75, se si giocava un 4 vs 4 il tempo di gioco era 90. Per il cambio tra i giocatori nel rettangolo di gioco erano previsti 15. Il lavoro complessivo era di 20, mentre quello per ogni giocatore era di 570 per i giocatori , mentre per il giocatore 1 era di 495. Le tabelle seguenti riportano alcuni dettagli sulle caratteristiche delle esercitazioni utilizzate. Le variabili di carico esterno analizzate, in accordo con Osgnach et al. 9, sono state: 1 potenza metabolica media (W/kg); 2 distanza al minuto (m); 3 distanza equivalente al minuto (m); 4 percentuale della distanza equivalente (%); 5 velocità ad alta intensità (m), > 5 m/s; 6 accelerazione ad alta intensità (m), > 2 m/s*2; 7 decelerazione ad alta intensità (m), < -2 m/s*2; 8 potenza metabolica ad alta intensità (m), > 20 w/kg. Tabella II. Caratteristiche dell esercitazione doppio quadrato (4 vs 4). 1 Possesso doppio quadrato Campo 1 (m) 15 x 15 Campo 1 (m 2 ) 225 Area (m 2 ) x giocatore campo n 1 28,1 Campo n 2 (m) 20 x 20 Campo n 2 (m 2 ) 400 Area (m 2 ) x giocatore campo n 2 50 Distanza (m) 15 N giocatori 16 (2 x 4 vs 4) N giocatori (squadra) 4 Durata tot (min) 16 Durata netta (min) 12,5 Durata esercizio (min) 4 Recupero (min) 2 2 Dentro/fuori in gabbia porte regolari Campo (m) 30 x 20 Campo (m 2 ) 600 Area (m 2 ) x giocatore campo N giocatori 12 N giocatori (squadra) 6 Durata tot (min) 20 Durata netta (min) 17 Durata esercizio (min) 1,5-1,25-1 Recupero (min) 0,15 La variabile analizzata, rappresentativa del carico interno, è stata 10 : RPE (punti, unità arbitrarie). Per verificare l effetto delle due esercitazioni (4 vs 4 e gabbia), dell età dei calciatori (Under 15 e Under 16) e della loro interazione sulle diverse variabili dipendenti osservate, sono state eseguite delle ANOVA 2 x 2 per misure ripetute, con la fascia d età come fattore tra i soggetti ed il tipo di esercitazione come fattore entro i soggetti. Le analisi sono state eseguite con il Software SPSS, versione 14. Il livello di significatività è stato posto a p < 0, SportandAnatomy A. Nonnato et al.

17 Tabella III. Descrizione dell esercitazione gabbia (Rec. = recupero) (Capanna). Giocatori Partite Gioco Rec. 1 R 1 R 1 R 1 R 1 1 R 1 R R 2 R 2 R 2 R 2 2 R 2 R R 3 R 3 3 R 3 R 3 R 3 R R 4 R 4 R 4 R 4 R 4 4 R R 5 R 5 5 R 5 R 5 R 5 R R 6 6 R 6 R 6 R 6 R 6 R Tempo di gioco Tabella IV. Statistiche descrittive (media e dev. st.) delle variabili analizzate. 4 vs 4 Gabbia U15 U16 U15 U16 Potenza metabolica media (W/kg) 7,52 ± 1,38 8,49 ± 0,98 6,6 ± 1,42 7,33 ± 1,04 distanza al minuto (m) 79,89 ± 12,21 87,86 ± 8,49 66,83 ± 11,79 73,39 ± 8,94 distanza equivalente al minuto (m) 97,06 ± 17,86 109,8 ± 12,49 85,19 ± 18,21 94,89 ± 13,45 Percentuale di dist. equival. (%) 20,82 ± 4,92 24,88 ± 3,8 26,92 ± 4,38 29,07 ± 3,52 Velocità ad HI (m) 117,41 ± 82, ± 74,46 128,4 ± 108,3 165,3 ± 87,76 Accelerazione ad HI (m) 78,24 ± 32,2 98,84 ± 21,69 104,6 ± 35,5 118 ± 24,13 Decelerazione ad HI (m) 79,24 ± 29,99 99,17 ± 22,89 104,6 ± 36,8 120,2 ± 24,9 Potenza metabolica ad HI (m) 261,06 ± 103,9 317,7 ± 60,36 279,5 ± 121,7 340,1 ± 93,07 4 vs 4 Gabbia U15 U16 U15 U16 RPE (punti) 3,95 ± 0,52 6,44 ± 1,09 3,68 ± 0,74 5,34 ± 0,77 Risultati La Tabella IV riporta le statistiche descrittive per le diverse variabili di carico analizzate, suddivise in base alla fascia d età e alla tipologia di esercitazione. Nelle Tabelle V, VI, e VII sono invece riportate, per ciascuna delle variabili, le significatività degli effetti principali e dell interazione, come le differenze in percentuale tra i due gruppi di età e tra i due tipi di esercitazione. Dai risultati è emerso che l esercitazione 4 vs 4 ha comportato valori di intensità dell esercizio complessivamente maggiori rispetto alla gabbia per quanto riguarda le seguenti variabili: potenza metabolica media, distanza al minuto, distanza equivalente al minuto e RPE (Tab. V). Al contrario, valori maggiori sono stati osservati nell esercitazione gabbia rispetto al 4 vs 4 per la percentuale di distanza equivalente e per accelerazione e decelerazione ad alta intensità. Non sono invece state osservate differenze significative tra le due tipologie di esercitazione (p > 0,05) per quanto riguarda la potenza metabolica e la velocità ad alta intensità. Tali differenze tra le esercitazioni sono risultate nel complesso simili negli Under 15 e negli Under 16 in quanto per nessu- na variabile (a eccezione della RPE), è stata osservata un interazione significativa tra fascia di età e tipologia di esercitazione. Nel caso dell RPE, il livello di fatica percepita è risultato simile tra le due esercitazioni negli Under 15, mentre gli Under 16 hanno percepito come più impegnativo il 4 vs 4 rispetto alla gabbia. Per quanto riguarda l effetto attribuibile all età (indipendentemente dalla tipologia di esercitazione) l intensità è risultata maggiore negli Under 16 in riferimento a tutte le variabili di carico esaminate. Variabili di carico esterno Vedere Tabelle V, VI e VII. Variabile rappresentativa del carico interno Vedere Tabelle VIII, IX e X. Discussione e conclusioni Questo studio ha presentato un indagine preliminare in cui sono state esaminate due esercitazioni ad alta intensità in calciatori di due fasce di età (U15 e U16). Non essendoci in letteratura dati specifici sulle variabili esa- Relazione tra carico interno e carico esterno in esercitazioni con la palla ad alta intensità nel settore giovanile SportandAnatomy 11

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