Effetti dell allenamento sui muscoli e sul metabolismo

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1 Effetti dell allenamento sui muscoli e sul metabolismo

2 ARGOMENTI Ipertrofia muscolare Adattamenti neuromuscolari Effetti dell immobilizzazione e del riallenamento Adattamento dei tipi di fibre e dei capillari Adattamenti metabolici all allenamento anaerobico Adattamenti metabolici all allenamento aerobico 2

3 Meccanismi di incremento della forza Aumento della massa muscolare Ottimizzazione del controllo neuromotorio 3

4 Aumento della massa muscolare Temporanea (spostamento di liquido plasmatico) Permanente Ipertrofia Aumento della sezione trasversa delle fibre muscolari per: aumento di sintesi proteica dopo esercizio aumento del numero di miofibrille e miofilamenti aumento del tessuto connettivo stimolazione ormonale Iperplasia divisione di fibre e loro accrescimento (elevata resistenza poche ripetizioni) cellule staminali miogeniche Prima Dopo 6 mesi di allenamento 4

6 Fattori nervosi di incremento di forza Maggiore sincronizzazione delle unità motorie Maggiore reclutamento Riduzione dell inibizione autogena (rifl. miotatico inverso) Potenziamento dell inibizione reciproca Potenziamento anatomico e funzionale della placca 6

7 Integrazione di fattori nervosi e ipertrofici 7

9 Effetti dell immobilizzazione Riduzione della sintesi proteica (a 6 ore dall immobilizzazione) Disintegrazione di miofibrille e fusione delle residue Danneggiamento di mitocondri Riduzione della sezione trasversa delle fibre muscolari Riduzione del numero di fibre ST 9

10 Effetti del disallenamento e del riallenamento Protocollo sperimentale: 20 settimane di allenamento Aumento della forza Aumento della sezione trasversa Riduzione % delle fibre FTb Pausa di settimane Riduzione della forza Mantenimento della sezione trasversa Riduzione delle fibre FT 6 settimane di riallenamento Recupero delle condizioni dopo allenamento 10

12 Effetti dell allenamento sui tipi di fibre Evidenze sperimentali di laboratorio: Innervazione di fibre FT con neuroni ST: le FT assumono caratteristiche di ST Stimolazione prolungata di fibre FT a bassa frequenza: le FT assumono caratteristiche di ST Allenamento di elevata intensità in ratti (treadmill): FTb si trasformano in FTa FTa si trasformano in ST 12

13 Effetti dell allenamento sui tipi di fibre Effetti differenti per tipo di allenamento in soggetti umani: Allenamento di forza: riduzione percentuale di FTb aumento percentuale di FTa Allenamento di velocità e forza: ipertrofia marcata di FTa e FTb ipertrofia moderata di ST Allenamento di velocità Riduzione percentuale di ST (da 57% a 48%) Aumento percentuale di FT (32% a 38%) Allenamento aerobico ipertrofia di ST trasformazione di FTb in FTa trasformazione di FT in ST Aumento percentuale di ST (da 43,2% a 46,7%) Riduzione percentuale di FTb (da 20,0% a 15,1%) FTa invariate 13

14 Adattamenti della vascolarizzazione Aumento del numero di capillari Capillari e fibre muscolari per mm 2, rapporto capillari/fibre e distanza di diffusione, in soggetti allenati e non Gruppi Capillari/ Rapporto Distanza di Fibre/mm mm 2 2 capillari/fibre difusione Non allenati Ben allenati Prima Dopo 14

16 Adattamenti metabolici all allenamento anaerobico Fonti energetiche Sistema ATP-PCR: aumento di creatinchinasi e miochinasi Sistema glicolitico Aumento del 10-25% degli enzimi glicolitici: Soglia del lattato Maggiore disponibilità di enzimi glicolitici Ridotta produzione di ac. lattico Innalzamento della soglia 16

18 Adattamenti metabolici nell allenamento aerobico Contenuto di mioglobina Aumento della mioglobina del 75-80% (fibre ST) Funzione mitocondriale Aumento del numero (15%), dimensioni (35%) ed efficienza dei mitocondri Enzimi ossidativi Aumento della succinico-deidrogenasi Aumento della citrato-sintetasi Aumento del 25% con allenamento moderato (20 min/giorno di corsa o bicicletta) Aumento di 2,6 volte con allenamento intenso (60-90 min/giorno) Modesta relazione tra aumento degli enzimi e VO 2 max 18

19 Adattamenti metabolici nell allenamento aerobico Disponibilità di substrati mitocondrio Aumento del glicogeno muscolare (nel soggetto allenato sottoposto ad adeguata dieta di carboidrati e riposo) Aumento dei trigliceridi dei muscoli Aumento degli enzimi della β ossidazione Risparmio di glicogeno con l uso dei grassi Crossover tra l uso dei grassi e dei carboidrati con l aumentare dell intensità dell esercizio Spostamento del punto di crossover con l allenamento glicogeno vacuolo 19

20 Adattamenti del VO. 2 max Aumento della massima capacità aerobica (VO 2 max) molto variabile da individuo a individuo con lo stesso programma di allenamento dipendente dallo stato pregresso di forma fisica Incremento medio di VO 2 max: 10-15% Limite massimo nel miglioramento Massima capacità respiratoria del muscolo 20

21 Adattamenti a lungo termine cardio-vascolari e respiratori

22 ARGOMENTI Dimensioni del cuore Gittata sistolica Frequenza cardiaca Gittata cardiaca e pressione arteriosa Flusso ematico muscolare Volemia e composizione del sangue Parametri respiratori 22

23 Dimensioni del cuore Aumento di dimensioni del cuore Dimensioni ventricolo sinistro Allenamento di durata Aumento diametro ventricolare Modesto aumento dello spessore delle pareti Allenamento di forza Aumento dello spessore delle pareti Modesto aumento del diametro 23

25 Adattamenti della gittata sistolica Valori tipici Aumento della gittata sistolica A riposo Nell esercizio Cause sottomassimale massimale Aumento del VTD aumento del diametro ventricolare aumento del tempo di diastole aumento della volemia Riduzione del VTS aumento dello spessore parete riduzione della pressione arteriosa Soggetti GS a riposo (ml) GS massima (ml) Non allenati Allenati Molto allenati > 220 Gittata sistolica (ml/battitto) Dopo 6 mesi di allenamento (corsa) Post Pre Velocità (km/h) 25

26 Variazioni dei fattori della GS Volume telediastolico (ml) Post Pre Volume telesistolico (ml) Frazione di eiezione (%) Potenza (W) Potenza (W) Potenza (W) A B C Soggetti anziani dopo un anno di allenamento (1 ora al giorno di corsa al 60-80% VO 2 max) 26

28 Adattamenti della frequenza cardiaca A riposo: bradicardia per: aumento del tono vagale riduzione del tono simpatico Esercizio sottomassimale minore frequenza a parità di intensità Esercizio massimale minore frequenza o nessuna variazione Periodo di recupero: ridotto 28

29 Adattamenti Dimensioni del cuore Gittata sistolica Frequenza cardiaca Gittata cardiaca e pressione arteriosa Flusso ematico muscolare Volemia e composizione del sangue 29

30 Adattamenti della gittata cardiaca e della pressione arteriosa Gittata cardiaca A riposo: invariata (compenso bradicardiaaumento di GS) Esercizio sottomassimale: invariata o ridotta Esercizio massimale: aumentata Pressione arteriosa A riposo ridotte sistolica e diastolica Esercizio sottomassimale e massimale invariata o ridotta 30

31 Adattamenti Dimensioni del cuore Gittata sistolica Frequenza cardiaca Gittata cardiaca e pressione arteriosa Flusso ematico muscolare Volemia e composizione del sangue Parametri respiratori 31

32 Adattamenti del flusso muscolare Aumento del flusso ematico muscolare per: Aumento della capillarizzazione Aumento del numero di capillari aperti Aumento della ridistribuzione della portata 32

34 Adattamenti della volemia Volemia Soggetto non allenato Dopo allenamento Corridore di classe mondiale 4,7 L 5,1 L 6,0 L Aumento del volume plasmatico per: Rilascio di ADH Aumento della protidemia 34

35 Variazioni dell ematocrito Volume dei globuli rossi Immodificato o lievemente aumentato Ematocrito ridotto Ridotta viscosità 35

37 Valori spirometrici e ventilazione Valori spirometrici Aumento del vol.corrente massimale Riduzione del vol. residuo Aumento della capacità vitale Frequenza respiratoria A riposo ridotta Massimale aumentata Ventilazione polmonare A riposo ridotta Massimale aumentata Soggetto non allenato Soggetto allenato Corridore di classe mondiale Volume corrente a riposo 0,5 L 0,5 L 0,5 L Volume corrente massimale 2,75 L 3,0 L 3,9 L Capacità vitale 5,8 L 6 L 6,2 L Volume residuo 1,4 L 1,2 L 1,2 L Ventilazione a riposo 7 L/min 6 L/min 6 L/min Ventilazione massima 110 L/min 135 L/min 195 L/min 37

38 Scambio di gas e trasporto Diffusione polmonare A riposo e sottomassimale inalterata Nell esercizio massimale umentata (ottimizzazione V A /Q ) Differenza A-V di O 2 Aumentata nel lavoro massimale per: maggiore utilizzazione di O 2 più efficace ridistribuzione del flusso ematico 38

39 FINE 39

40 Controlli ormonali nell esercizio fisico

41 Risposte ormonali Adrenalina e noradrenalina Insulina e glucagone Cortisolo Integrazione temporale 41

42 Adrenalina e noradrenalina Effetti: Aumento della contrattilità del cuore Aumento del metabolismo Aumento della glicogenolisi Aumento del rilascio di glucosio e FFA Ridistribuzione del sangue Aumento della pressione arteriosa Variazioni nell esercizio Noradrenalina: aumento dal 50% V O 2 max Adrenalina: aumento dal 75% V O 2 max Recupero dopo l esercizio: Adrenalina: eliminata in pochi minuti Noradrenalina: eliminata in diverse ore Effetti dell allenamento Ridotta risposta a parità di intensità di esercizio 42

44 Insulina e glucagone Effetti dell insulina Stimolazione del trasporto di glucosio nelle cellule Stimolazione della glicogenosintesi e della glicolisi Riduzione della glicogenolisi e della gluconeogenesi Effetti del glucagone Stimolazione della glicogenolisi e della gluconeogenesi Riduzione della glicogenosintesi 44

45 Insulina e glucagone Variazioni nell esercizio Insulina: riduzione con l intensità dell esercizio Glucagone: incremento con l intensità Effetti dell allenamento Riduzione della risposta insulinica a uguali intensità d esercizio Riduzione della secrezione di glucagone a uguali intensità Controllo della glicemia più efficiente 45

47 Cortisolo Effetti: Stimolazione della gluconeogenesi Aumento della mobilizzazione dei FFA Riduzione dell utilizzazione del glucosio Stimolazione del catabolismo proteico Potenziamento della vasocostrizione da adrenalina Variazioni con l esercizio Incremento entro i primi min, poi decremento 47

49 Integrazione temporale Mantenimento di: Glicemia Glicogeno FFA Adrenalina Noradrenalina Glucagone Cortisolo Glucosio 49

50 FINE 50