GIOVANNI LESTINI DISPENSE DI SCIENZE MOTORIE

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1 DISPENSE DI SCIENZE MOTORIE CLASSE SECONDA A.S

2 SOMMARIO DISPENSE DI SCIENZE MOTORIE... 1 CLASSE SECONDA... 1 SOMMARIO... 2 INTRODUZIONE... 3 ALIMENTAZIONE E ATTIVITA' MOTORIA... 5 (1) UNA SANA DIETA ALIMENTARE... 5 (2) I CARBOIDRATI... 6 (3) I CARBOIDRATI: FONTE DI ENERGIA... 7 (4) I GRASSI O LIPIDI... 9 (5) LE PROTEINE... 9 (6) LE VITAMINE ED I SALI MINERALI (7) IL FERRO (8) IL CALCIO (9) L ACQUA (10) PER UNA ALIMENTAZIONE RAZIONALE (11) FABBISOGNO ENERGETICO Sport praticato Atleta (12) PESO E IMC (13) ALIMENTAZIONE ANTERIORE ALL ATTIVITÀ SPORTIVA (14) ALIMENTAZIONE POSTERIORE ALL ATTIVITÀ SPORTIVA (15) INCREMENTO DI GLICOGENO MUSCOLARE APPENDICE AL CAPITOLO L'APPARATO RESPIRATORIO (1) COME RESPIRIAMO (2) L'ALBERO RESPIRATORIO (3) MECCANICA RESPIRATORIA (4) CONTROLLO NERVOSO E CHIMICO DEL RESPIRO (5) ATTI RESPIRATORI ACCESSORI (6) PARTICOLARI SITUAZIONI RESPIRATORIE (7) RESPIRAZIONE ADDOMINALE E TORACICA (8) VENTILAZIONE ED ESERCIZIO (9) IL SECONDO FIATO

3 INTRODUZIONE La ricerca scientifica, inerente alla motricità umana, ha effettuato enormi progressi nel campo della neurofisiologia, della teoria dell allenamento, della teoria delle attività motorie, della biomeccanica, della psicologia, della pedagogia, ecc., ma è rimasta "tronca" nel proprio aspetto fondamentale, che le è peculiare, ovvero di quella visione prospettica (che prospettica non è!) che concerne la propria filosofia. L attività motoria ha una sua propria filosofia, la quale è, ormai, esigenza istanziale, che sussume la totalità degli aspetti motori, dalle multiformi facce poliedriche. Sin dai tempi più remoti il rapporto tra l uomo ed il movimento ha assunto un ruolo di fondamentale importanza, in cui l essere umano ha cercato di superare gli ostacoli che hanno circoscritto la sua libertà. Le origini di questo rapporto si perdono nella notte dei tempi, poiché l uomo, spinto dalla curiosità, dal senso di libertà, dalle necessità alimentari, dal bisogno di difendersi dagli animali e da altre mille motivazioni (sopravvivenza, soccorso, svago, ecc.), ha imparato a spaziare liberamente nel territorio, interagendo con la realtà circostante. Nelle diverse civiltà ed epoche il concetto di movimento ha assunto significati differenti, relativamente alle opportunità ed alle varie esigenze per cui, nella pratica del movimento stesso, si distinguono: la lotta per la sopravvivenza come la caccia e la pesca; l "addestramento", che consiste nella ripetizione stereotipata, uniforme e monotona dei singoli gesti; la "concezione scientifica" riguardante lo studio sulla motricità umana, per una migliore comprensione del gesto motorio, sia per quanto riguarda l equilibrio psico-fisico, sia per una conoscenza più approfondita circa il funzionamento e le possibilità della macchina umana, quando i giri del suo motore oscillano dal minimo al massimo (compresi tutti i valori intermedi), per utilizzare al meglio il proprio essere, che è un composto di anima e corpo, spirito e materia, tangibile ed intangibile, pensiero ed azione. Pertanto, la definizione dei principi, che regolano l'evoluzione dei componenti il consorzio umano mediante la motricità, favorisce il miglioramento del panorama cognitivo-formativo offerto sia dall'educazione motoria sia dalla pratica sportiva, come del resto sostenuto anche dal M.I.U.R. E' indispensabile favorire il miglioramento del panorama cognitivo-formativo, per coloro che intendono operare nell area di formazione, che si ispira a quei principi che oltrepassano il semplice investimento anatomo-fisiologico, per accedere ad una visione più ampia dalla quale si scorge l idea del movimento stesso. 3

4 Nella riflessione filosofica, inerente all evoluzione motoria dell uomo, emerge l attività euristica ed esegetica per poter cogliere un mondo posto dietro a quello dell apparenza. La problematica cognitiva dell individuo, mediante la motricità, assume una connotazione la quale caratterizza il soggetto sia nella peculiarità cognitivo-motoria, sia nell incessante percorso ascensionale di una realtà in continuo mutamento, in cui si verificano gli scarti di interferenze motorie per riscoprirsi ontologicamente (l individuo deve elidere tutto ciò che funge da elemento di disturbo, oltre che per una corretta esecuzione del gesto motorio, soprattutto per riscoprirsi nella dimensione ontologica, cioè essere in quanto essere ed essere causa e causato del movimento). L'immagine a sinistra raffigura un moderno laboratorio di biomeccanica...quanta strada è stata fatta!!! Queste dispense sono a tua disposizione per il corrente anno scolastico. Gli argomenti trattati sono stabiliti dalla programmazione effettuata dai docenti di Scienze motorie e sportive dell Istituto. Naturalmente le attività svolte durante le lezioni curriculari avranno una valenza sia pratica, sia teorica, tanto da conferire il giusto peso alle due componenti che caratterizzano le Scienze Motorie e Sportive. «è straordinario che l azione più insignificante risolva, senza farsene una preoccupazione, un problema in cui nessuna filosofia è venuta a capo totalmente, perché nessuna filosofia ha fatto uno studio completo dell azione» (MAURICE BLONDEL, L'AZIONE) 4

5 ALIMENTAZIONE E ATTIVITA' MOTORIA di Giovanni Lestini (1) Una sana dieta alimentare Un'idonea nutrizione influisce positivamente sulle prestazioni atletiche, poiché è in virtù dell assunzione di carboidrati, grassi, proteine, vitamine, sali minerali, acqua, che si rendono disponibili le risorse necessarie sia per le funzioni metaboliche, sia per l esecuzione dell'esercizio fisico. Un'alimentazione non adeguata al fabbisogno altera il rendimento dell atleta, con il conseguente crollo della prestazione. Un insufficiente assunzione di acqua produce un effetto negativo e debilitante sul rendimento. Il risultato positivo di un atleta, così come può migliorare in seguito ad una appropriata cultura nutrizionale, può essere compromesso da una carente dieta alimentare. Le funzioni metaboliche sono l insieme delle reazioni chimiche attraverso le quali le cellule trasformano l energia, vivono, crescono e si riproducono. Dei succitati componenti essenziali della dieta alimentare i carboidrati, i grassi e le proteine sono elementi organici per la presenza di carbonio; essi rappresentano le uniche sorgenti energetiche, pertanto, sono chiamati nutrienti energetici. I sali minerali e l acqua essendo sprovvisti di carbonio danno luogo ai nutrienti inorganici. metabolismo energetico. Le vitamine hanno il compito di favorire le funzioni metaboliche nelle cellule del corpo, poiché costituiscono il complesso B, e rappresentano gli elementi fondamentali nel 5

6 (2) I carboidrati I carboidrati sono aggregati chimici costituiti dai glicidi semplici e complessi. I più importanti sono: i monosaccaridi, vale a dire gli zuccheri semplici: il glucosio, il fruttosio ed il galattosio; i disaccaridi, in altre parole gli zuccheri duplici: il saccarosio, il maltosio ed il lattosio; i polisaccaridi, cioè i glucidi complessi: l amido, il glicogeno e la cellulosa (quest'ultima non è in grado di essere utilizzata dal nostro organismo). I disaccaridi nel processo digestivo, prima di essere assimilati per mezzo della parete intestinale, sono convertiti in zuccheri semplici. L amido ed il glicogeno (glucidi complessi) sono composti da 10 a migliaia di particelle di glucosio. Nell uomo una quantità ridotta di zucchero è accumulata nel fegato e nei muscoli sotto forma di glicogeno fino ad un massimo di grammi. Queste riserve sono soggette a diminuzione nel corso di un esercizio prolungato. I carboidrati sono costituiti da atomi di carbonio, di idrogeno, di ossigeno. La caratteristica peculiare dei carboidrati risiede nel fatto che essi sono formati da due atomi di idrogeno per ogni atomo di ossigeno. Alcuni tra gli alimenti più comuni ricchi di carboidrati sono: i legumi (fave, lenticchie, ceci, piselli, lupini, soia, fagioli, fagiolini ecc.; contengono il 25-40% di proteine. I glucidi presenti sono l'amido, la pectina, la cellulosa e rappresentano circa il 50% del peso secco); il miele (ricco glucosio-destrosio, levulosio-fruttosio, saccarosio, maltosio, per un totale del 75-80%; ricco di sostanze minerali e di vitamine del gruppo B e idrosolubili; ideale per lo sportivo...e non solo); il pane (il suo valore nutritivo dipende dalla farina con la quale è stato 6

7 prodotto. Quanto più aumenta il grado di raffinazione delle farine utilizzate, tanto più diminuisce il contenuto in proteine, vitamine e sali minerali, aumentando il contenuto in amidi); i cereali (particolarmente ricchi di amido. Tra i più utilizzati troviamo frumento, mais, segale, orzo, avena, riso); la frutta secca (calorica, ricca di proteine, di fibra alimentare, calcio, ferro, potassio, vitamina E, fosforo. Nella frutta secca si annoverano gli anacardi, le arachidi, le carrube, le castagne, le mandorle, le nocciole, le noci, i pinoli e i pistacchi); la frutta fresca (alto il suo contenuto di acqua che varia tra il 70-95%. Povera di proteine e grassi. Il contenuto di carboidrati, glucosio e fruttosio, è di circa il 10%. Ricco il suo contenuto di vitamina C negli agrumi, nei lamponi e nelle fragole. La vitamina A è presente nelle albicocche e nelle arance. Buono il contenuto vitaminico del gruppo B); il miele (ricco glucosio-destrosio, levulosio-fruttosio, saccarosio, maltosio, per un totale del 75-80%; ricco di sostanze minerali e di vitamine del gruppo B e idrosolubili; ideale per lo sportivo...e non solo); le patate (ricche di amido, potassio, sodio, calcio, fosforo); la pasta (costituita dal 75% di amido, 11% di proteine, ricca di potassio e fosforo); il riso (contiene il 73% di amido, il 7% circa di proteine, ricco di potassio, fosforo, con una soddisfacente quantità di calcio); le torte ed i dolci in genere (se consumati in dosi eccessive e continue apportano all organismo un eccessivo accumulo di zuccheri, con un'alta quantità di sostanze grasse. Pertanto, c'è una diretta correlazione tra la loro eccessiva assunzione e l'insorgenza di malattie cardio-vascolari, obesità e diabete). (3) I carboidrati: fonte di energia I carboidrati rappresentano i principali combustibili metabolici per la produzione di ATP (adenosintrifosfato). L assunzione di carboidrati nella dieta giornaliera non deve superare il 58-60% del consumo energetico. L ossidazione di 1 grammo di carboidrati sviluppa circa 4 kcal. Il glucosio ematico è il livello di Le prime specie di carboidrati utilizzati sono: zucchero presente nel sangue. il glucosio ematico; Detto anche "glicemia", il glucosio ematico nella norma ha un le riserve di glicogeno nei muscoli. valore compreso tra i mg/dl. La quantità di glucosio ematico è regolata mediante il glicogeno depositato nel fegato. In altre parole, il glucosio in eccesso nel sangue viene "dirottato" nel fegato per essere trasformato in glicogeno. Quando è presente poco glucosio nel sangue, il glicogeno immagazzinato nel fegato viene trasformato in glucosio ed immesso nel circolo sanguigno. 7

8 Mediante la circolazione il glucosio raggiunge i muscoli e tutti i distretti corporei che ne hanno bisogno per il loro metabolismo. Al contrario, quando la quantità di glucosio nel sangue è elevata, il glucosio stesso è metabolizzato in parte dai tessuti, in parte da un ormone prodotto dal pancreas, l'insulina (pag. 20), che deposita il glucosio nel fegato sotto forma di glicogeno. Non si deve dimenticare, inoltre, che un altro fattore, che concorre alla regolazione dei valori glicemici, è correlato in modo particolare sia con la produzione di insulina (di cui si è detto), sia con la secrezione pancreatica di glucagone, il quale tende a ripristinare il livello del glucosio ematico, qualora questo sia al di sotto del normale livello. Quando il glucosio viene ricevuto dal fegato, può essere utilizzato a fini metabolici, o essere trasformato in glicogeno, per essere accumulato nel fegato stesso. Qualora il glucosio fosse intercettato dai muscoli, esso può essere utilizzato solo a fini metabolici. Quando le riserve di glicogeno nel fegato sono colme, il glucosio in eccedenza può essere trasformato in grasso ed essere trasferito e conservato negli adipociti (cellule adipose) situati nei vari distretti corporei. Abbiamo già affermato che le scorte muscolari di glicogeno sono utilizzate dalle masse muscolari a scopi metabolici. Allorché nei muscoli avvenga la glicolisi anaerobica, una parte dell acido lattico prodotto viene immessa nel circolo sanguigno e una quota di esso viene condotta al fegato, dove è trasformata in glucosio per essere: 1. utilizzata dal fegato come combustibile metabolico; 8

9 2. introdotta nel circolo sanguigno sotto forma di glucosio ematico; 3. immagazzinata sotto forma di glicogeno, nel fegato. (4) I grassi o lipidi L alimentazione fondata su una dieta ricca di grassi favorisce la diffusione dell obesità e delle malattie cardiovascolari. Molti nutrizionisti convengono nel fatto che l assunzione di grassi nella dieta giornaliera non debba superare il 25% del consumo energetico. L ossidazione di 1 grammo di grassi sviluppa circa 9 kcal. I lipidi sono presenti nel nostro organismo sotto forma di trigliceridi (pag. 21), di fosfolipidi (pag. 22), e di colesterolo (pag.23). I trigliceridi sono accumulati, tra l altro, all interno dei muscoli scheletrici. Essi sono utilizzati come riserva energetica nella produzione aerobica di ATP. Un trigliceride è costituito da una particella di glicerolo e da tre particelle di acidi grassi liberi, i quali rappresentano il combustibile del trigliceride. Gli acidi grassi più ricorrenti sono: l acido stearico (pag. 25); l acido oleico (pag. 25); l acido palmitico (pag. 26). Si consideri, infine, che gli acidi grassi, come i carboidrati, contengono atomi di carbonio, di idrogeno, di ossigeno. Gli acidi grassi si suddividono in: grassi saturi; grassi insaturi. I grassi saturi si trovano, solitamente allo stato solido. Essi sono costituiti prevalentemente da grassi animali, come i grassi delle carni (bue, maiale). Inoltre, contengono grandi quantità di grassi saturi anche le uova, il latte e derivati. Essi, se presenti in eccesso, riducono il colesterolo buono (HDL) e aumentano il livello del colesterolo cattivo (LDL). I grassi insaturi si ritrovano allo stato liquido e precisamente: negli oli vegetali (di oliva, di girasole, di mais, di arachidi, di soia). Essi riducono il colesterolo cattivo (LDL) e aumentano il livello del colesterolo buono (HDL). Altre fonti alimentari di grassi sono la pancetta, il burro, la margarina. (5) Le proteine Il termine «proteina» apparve per la prima volta nel 1838, quando il chimico olandese Gerardus Johannes Mulder ( ) assegnò l'attuale nome a questi "mattoni" della materia vivente, per evidenziare il ruolo fondamentale che questi composti occupano negli organismi viventi. Infatti, il lemma greco «proteios» significa «che occupa la prima posizione». 9

10 Le proteine sono composti quaternari C HNO (Carbonio, Idrogeno, Azoto, Ossigeno) e sono costituite da aminoacidi legati uno di seguito all'altro. Le proteine consentono una grande serie di attività fisiologiche, di peculiare importanza per l aspetto salutistico e per la prestazione atletica. Nonostante il compito svolto da esse sia stato considerato trascurabile per molte prestazioni fisiche, emerge il fatto che il catabolismo proteico, cioè la scissione chimica di molecole complesse in molecole semplici con liberazione d energia, è potenziato dalle specialità di resistenza e soddisfa il fabbisogno energetico nella proporzione tra il 5% ed il 15%. Infatti, l'ossidazione di 1 grammo di proteine sviluppa circa 4 calorie. Le proteine sono composte da particelle multiformi e più grandi, rispetto a quelle componenti i carboidrati ed i grassi. Esse rappresentano gli elementi che formano la base costitutiva delle cellule. Queste ultime possono essere considerate i "costruttori" dei tessuti. Ad esempio, gli stessi enzimi sono delle proteine. Queste, a loro volta, sono formate dagli aminoacidi, che possono essere considerati le loro unità di sostegno basilari. Gli aminoacidi essenziali non sono sintetizzati dall organismo, ma possono essere immagazzinati solo mediante la dieta alimentare. Nonostante siano stati individuati centinaia di aminoacidi, soltanto venti di questi prendono parte alla struttura delle proteine. Queste, in media, contengono dalle 100 alle 300 unità di aminoacidi. La combinazione tra i vari aminoacidi dà luogo ad un cospicuo numero di proteine che, nell'essere umano, possono raggiungere la soglia delle unità. Le proteine presenti negli alimenti, pertanto, sono costituite a partire da una serie di 20 aminoacidi, di cui 8 sono considerati aminoacidi essenziali, poiché non possono essere sintetizzati dall'organismo, per cui devono essere introdotti con gli alimenti. Ecco gli 8 aminoacidi essenziali: isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano, valina. Nel periodo di crescita infantile, sono inclusi tra gli aminoacidi essenziali anche l'arginina e l'istidina, in quanto questi, in tale periodo, non sono sintetizzati in quantità sufficiente dall organismo del bambino. I rimanenti aminoacidi sono definiti non essenziali, poiché sono sintetizzati dall'organismo. Essi sono 12: alanina, arginina, asparagina, acido aspartico, cisteina, glutammina, acido glutammico, glicina, istidina, prolina, serina, tirosina, poiché sono in grado di essere sintetizzati dall organismo. Le proteine che contengono tutti gli aminoacidi essenziali sono dette complete, mentre le altre sono dette incomplete per mancanza di uno o più aminoacidi, che vengono chiamati aminoacidi limitanti. Gli alimenti che abbondano di aminoacidi essenziali sono le proteine animali ed il latte. Al contrario, le proteine vegetali possono trattenere solo pochi aminoacidi. Pertanto, per soddisfare l'impiego proteico vegetale, è necessario sia un maggior consumo di alimenti vegetali, sia un maggiore assortimento. Gli alimenti che sono ricchi di proteine sono: i cereali, le uova, il pesce, la carne magra, il fegato, le noci, il latte, il pollame, il lievito di birra, i legumi. 10

11 Le proteine hanno un ruolo determinante nei vari processi biologici e possono avere funzioni differenti: di trasporto (es.: trasporto dell'ossigeno nel sangue mediante l'emoglobina e nei muscoli attraverso la mioglobina); di movimento (l'actina e la miosina sono le due componenti proteiche contrattili che formano il muscolo); di supporto meccanico (es.: la resistenza delle ossa e l'elasticità della pelle per la presenza di una proteina fibrosa come il collagene); risposta immunitaria (produzione di anticorpi che sono proteine specializzate per la difesa dell'organismo e di fibrinogeno per la coagulazione del sangue in caso di ferite); ricezione e trasmissione di impulsi nervosi (le proteine sono mediatrici degli impulsi nervosi a livello neuronale e sinaptico); controllo della crescita (gli ormoni che sono di origine proteica determinano la crescita della cellula ed il suo differenziamento); catàlisi enzimatica (gli enzimi o catalizzatori biologici sono di natura proteica e regolano tutte le reazioni chimiche che avvengono nelle cellule). Il comune consumo proteico giornaliero è di circa 0,8 grammi per kg di peso corporeo. Ad esempio, un individuo che pesa Kg. 70 dovrà assumere un determinato quantitativo di proteine pari a: 70 X 0,8 = 56 g grammi di proteine giornaliere. Il quantitativo proteico necessario è ottenibile con una dieta alimentare equilibrata, nella quale dal 10% al 15% delle calorie fornite sia costituito da proteine. L atleta che è interessato ad aumentare l accrescimento dei propri muscoli deve effettuare un adeguato esercizio contro notevoli resistenze. Oltre a ciò, il più grande volume di massa muscolare che si può aumentare è di circa mezzo chilogrammo per settimana. Alcune ricerche hanno dimostrato che l assunzione di proteine, per favorire l aumento della struttura muscolare, è di circa 15 grammi giornalieri. Il materiale proteico introdotto in eccedenza, rispetto al consumo metabolico, sarà conservato sotto forma di grasso, in quanto non contribuisce al miglioramento e all aumento relativo alle masse muscolari. L uso di dosi esagerate di proteine, assunte in compresse o sotto altra forma, nel corso dell esercizio fisico non è né indispensabile, né consigliato, né prescritto, poiché una simile pratica può provocare gravi danni al fegato, come tumori e neoplasie. E' bene ricordare, inoltre, che una nutrizione ad alto contenuto di proteine può condurre a disidratazione ed a stipsi. Nella tabella si evidenzia una sintesi degli alimenti forniti dai cibi con le relative funzioni. 11

12 Nutriente Fonti Alimentari Funzioni Proteine Carne, pesce, uova, legumi, noci e cereali Crescita e riparazione tessuti, sintesi di ormoni, anticorpi ed enzimi, produzione di latte durante la lattazione, fonte modesta di energia Grassi Oli, margarina e burro, carni ricche di grasso, maionese e condimenti da insalate, noci, cioccolato e burro di arachidi Buona fonte di energia, efficiente riserva di energia, vettori di vitamine liposolubili (A, D, E, K), efficaci per saziare e per dare sapore alle vivande Carboidrati Cereali e prodotti delle loro farine, zucchero e miele, dolciumi e frutta secca Eccellente fonte di energia e di sapori Alcuni principali nutrienti, loro fonti e funzioni (Da R. W. BOWERS-M. I. FOSS, Le basi fisiologiche dell'educazione fisica e dello sport) (6) Le vitamine ed i sali minerali La funzione primaria delle vitamine è quella di favorire il ricambio dei grassi e dei carboidrati. Pertanto, anche se esse non producono energia, sono fondamentali per il funzionamento dei processi organici. Le vitamine si distinguono in: idrosolubili; liposolubili. Le vitamine idrosolubili sono costituite dalla vitamina C e dagli elementi che strutturano il complesso B. Esse non possono essere accumulate nell organismo, pertanto devono essere assunte mediante il regime alimentare quotidiano. Al contrario, le vitamine liposolubili (A, D, E, K) sono conservate nei tessuti organici, soprattutto nel fegato, ma anche nei tessuti grassi. Una quantità eccessiva di vitamine liposolubili può causare conseguenze nocive, mentre una loro assunzione insufficiente può condurre a gravi patologie, anche di tipo coronarico. Nelle società con un tenore di vita agiato, tali insufficienze sono piuttosto inconsuete. Il quantitativo giornaliero indispensabile di vitamine è minimo, pertanto può essere soddisfatto attraverso un regime alimentare variegato. Gli alimenti più abbondanti di vitamine sono quelli vegetali formati da foglie verdi. Per quanto riguarda i sali minerali, è sufficiente segnalare che sono complessi inorganici presenti nell organismo umano in dosi minime. Essi sono fondamentali per le attività biologiche dell uomo. I sali minerali più comuni sono: 12

13 potassio (pag. 26); ferro; calcio; fosforo (pag. 26); iodio (pag. 27); sodio (pag. 28). Una grande quantità di sostanze nutritive minerali si trova generalmente nei cibi. Ad esempio, il sale da cucina fornisce all organismo il sodio. Molti sono a conoscenza del fatto che il latte ed i suoi derivati abbondano di calcio e di potassio. Quest ultimo, inoltre, si trova in grandi quantità anche nella frutta secca. Infine, molte proteine di origine animale sono ricche di fosforo e di ferro (fegato). (7) Il ferro Il ferro è un sale minerale fondamentale nell alimentazione quotidiana degli atleti...e non solo. Esso è un elemento prioritario componente l emoglobina e la mioglobina. La sua parziale assenza concorre a produrre un lavoro fisico meno energico, soprattutto riguardo alle gare di resistenza. La carenza di ferro determina l'anemia ed ha ripercussioni negative anche sulla termoregolazione, sul sistema immunitario e sui sistemi di trasmissione degli impulsi nervosi. Gli individui che possono andare incontro a carenza di ferro sono: le donne durante il periodo mestruale; gli individui che intraprendono particolari diete; gli atleti che effettuano gare di resistenza; coloro che non mangiano carni rosse. La quantità giornaliera di ferro da assumere è mediamente di: 18 mg di ferro per le donne ed i giovani; 10 mg per i maschi adulti. In condizioni atmosferiche a temperature elevate, gli atleti, durante la prestazione, possono dissipare da 2 a 5 kg di peso corporeo, a causa della sudorazione. Ogni litro di sudore contiene circa quattro milligrammi di ferro. Conseguentemente, gli atleti possono perdere fino a 2 milligrammi di ferro a causa della sudorazione. Le 4 regole fondamentali per garantirsi un sufficiente assorbimento di ferro sono: l inclusione di cibi ricchi di vitamina C; l inclusione di pane, cereali e paste, arricchiti con ferro; 13

14 l'astensione dal consumo di tè, poiché l'acido tannico in esso contenuto ne impedisce l'assimilazione; il consumo di carni magre e rosse, oltre alle parti scure della carne di pollo e di tacchino. Ci si deve astenere da un consumo eccessivo di alimenti che contengono il ferro, poiché: possono verificarsi effetti tossici, con conseguente danneggiamento del fegato; non è stato dimostrato che l eccessiva assunzione di ferro ottimizzi e renda migliore la prestazione atletica. (8) Il calcio Il calcio è il sale presente nell organismo nella forma più copiosa e più ricca, rispetto agli altri minerali. In un uomo di 70 chilogrammi sono presenti circa 1200 grammi di calcio: esso è talmente importante per la costituzione delle ossa e dei denti, che vi è concentrato nella misura di circa il 98-99%. Il calcio ha una funzione determinante in situazioni particolari come: la coagulazione del sangue; l eccitabilità delle fibre muscolari e la relativa contrazione; la propagazione dei segnali nervosi; il ritmo cardiaco. Il calcio che viene introdotto nell organismo è assimilato solo per un valore oscillante tra il 20 ed il 40%. Una carente assunzione di questo sale minerale protratta nel tempo può provocare l osteoporosi. Questa è una malattia che colpisce l osso, in seguito a demineralizzazione del tessuto osseo stesso, con conseguente indebolimento. L osso è costituito da un complesso di elementi viventi ed in continuo mutamento, incessantemente plasmato e sagomato per l intera durata della vita. I seguenti alimenti rappresentano le maggiori sorgenti di calcio: i vegetali a foglie verdi; il latte; i formaggi; gli agrumi; 14

15 le cime di rapa. Il fabbisogno giornaliero di calcio per gli adulti è di circa 800 mg. Negli anziani tali valori sono destinati ad aumentare fino a 1000 mg, mentre per gli adolescenti e per le donne in gravidanza/allattamento il fabbisogno sale a 1200 mg giornalieri. Una carente assunzione di calcio è causa di gravi patologie quali il rachitismo, l'osteoporosi e crisi tetaniche (contrazioni involontarie delle dita delle mani). Una eccessiva introduzione di calcio produce alcune alterazioni dello stato di salute come: nausea, vomito, stato confusionale e sonnolenza. (9) L acqua Il corpo umano è composto per il 60-75% di acqua. Questa percentuale varia nel corso della vita a seconda del sesso, dell età e del regime alimentare. Nel neonato la quota d acqua presente è di circa il 70-75% della composizione corporea, mentre nell anziano questa raggiunge circa il 60%. Una molecola d acqua è costituita da un atomo di ossigeno e da due atomi di idrogeno. Questo elemento essenziale è presente in ogni cellula, per consentire e favorire tutte le reazioni chimiche e metaboliche. L acqua, infatti, è il nutriente più importante e indispensabile, poiché conferisce al protoplasma quella fluidità essenziale per gli scambi cellulari. 15

16 Le proteine del protoplasma sono completamente immerse nell acqua, la quale si trova in eccedenza intorno alle molecole di circa il 38%; pertanto, non si incorre in alcun danno se questa viene rimossa, in quanto le proteine sono ancora immerse in una quantità sufficiente di acqua. Se, però, l acqua diminuisce ulteriormente, le catene proteiche aderiscono l una all altra, cessando il metabolismo cellulare, con la conseguente morte della cellula. E, dunque, evidente che l acqua ricopra un ruolo fondamentale in tutti i processi vitali. Nell acqua sono distribuiti i glucidi e i protidi, inoltre vi sono disciolti molti sali minerali come il cloro, il fosforo, il potassio, il calcio e il sodio. L acqua funge da supporto a molti processi metabolici, ricopre una funzione plastica e assolve il compito di lubrificare e supportare le articolazioni ed i tessuti. Se è un fatto sorprendente che il corpo umano sia costituito di circa i ⅔ di acqua (poco meno di quello di alcune meduse che registrano il 99% d acqua, contro il 75% del neonato di uomo), è altrettanto singolare che senza acqua si muore nel giro di circa quattro giorni. L assunzione di acqua avviene, oltre che con l alimentazione liquida, anche con i cibi solidi, che ne contengono circa il 70-80%, contribuendo in tal modo al mantenimento dell equilibrio idrico, che corrisponde al rapporto tra la quantità di acqua assunta e di quella eliminata. Il corpo umano, mediamente, perde in 24 ore un litro e mezzo di acqua attraverso le urine, 750 ml mediante la traspirazione epidermica, 400 ml durante l espirazione, 150 ml con le feci, ovvero 2,8 litri al giorno. Pertanto, il bilancio idrico "esige" che la medesima quantità di acqua sia assunta quotidianamente dal nostro organismo. Ciò non significa che dobbiamo bere 2,8 litri di acqua al giorno, poiché l organismo, attraverso i processi di ossidazione, produce circa 300 ml di acqua al giorno. Inoltre, il cibo che ingeriamo quotidianamente contiene una quantità media di acqua di circa 1 litro, per un totale di 1,3 litri che, sottratti ai 2,8 litri da reintegrare, comportano mediamente una differenza di un litro e mezzo di acqua al giorno, pari a 6 bicchieri di acqua giornalieri. Nonostante ciò, se aggiungiamo altri due bicchieri di acqua, i reni ne trarranno un notevole vantaggio, in quanto saranno facilitati nell eliminazione delle tossine accumulate sia con l ossidazione, sia con l alimentazione. Non si deve, però, esagerare con l assunzione di liquidi per via orale, in quanto i reni andrebbero in sofferenza per espellere i liquidi nell arco delle 24 ore. 16

17 A proposito, uno studio condotto da S. M. Kleiner dell Università di Washington, risulta che nell adulto la quantità di assunzione giornaliera di acqua è di circa 2 litri, osservando la proporzione di ml di acqua per ogni Kg di peso corporeo (30-35 ml di acqua/kg di peso corporeo). Se si beve una quantità di acqua superiore ai 2 litri al giorno si rischia l iperidratazione e si sottopongono i reni ad uno sforzo eccessivo. Se, al contrario, non si beve a sufficienza, si provoca la disidratazione dell organismo con i seguenti sintomi: stipsi, cefalea, letargia, confusione mentale, calcolosi urinaria, aumento della temperatura corporea e difficoltà di concentrazione. Di seguito è riportata la percentuale di acqua nei vari tessuti e organi del corpo umano: Tessuto % di acqua Sangue 83,0 Reni 82,7 Cuore 79,2 Polmoni 79 Milza 75,8 Muscolo 75,6 Cervello 74,8 Intestino 74,5 Pelle 72 Fegato 68,3 Osso 22 Tessuto adiposo 10 Percentuale di acqua nei vari tessuti e organi (Da P. SPAGGIARI - C. TRIBBIA, Le meraviglie dell acqua, il mistero biofisico che ci dona la vita, Milano, Tecniche Nuove, 2007) (10) Per una alimentazione razionale La quantità giornaliera di alimenti di cui una persona necessita deriva dal suo fabbisogno energetico. Questo è in relazione con: le fasi di sviluppo; l età; l attività motoria. 17

18 Nel corso degli anni dello sviluppo si assiste ad un progressivo aumento del consumo energetico minimo giornaliero. Nella misura in cui si avanza negli anni il consumo stesso è soggetto a diminuzione. Relativamente alle necessità alimentari, la difformità più rilevante che si evidenzia tra l individuo atletico e l individuo che non pratica alcun tipo di attività motoria, risiede nel fatto che l individuo atletico esige una maggiore quantità di calorie da immagazzinare. L alimentazione, inserita tra un pasto e l altro, a fini nutrizionali, è finalizzata all aumento del contributo calorico addizionale, indispensabile per una grande quantità di atleti. Inoltre si deve considerare che, quando questo tipo di alimentazione diventa incontrollato, si solleva la questione dell obesità. La tabella riporta in elenco alcuni alimenti idonei per la merenda, con le relative indicazioni caloriche. Cibo kcal Frullato di latte (porzione normale) 400 Frullato di latte con malto (porzione normale) 500 Gelato misto con frutta e nocciole Bibite gassate 260 Hamburger con panino 360 Hot dog con panino 210 Popcorn leggermente imburrato (mezza tazza) 75 Noci (tre cucchiai, tritate), o 20 arachidi 150 Dolce con burro e uova fetta di 3,5 cm 140 Dolce in tazza con glassa (diametro 7 cm) 185 Dolce a strati con glassa (fetta di 5 cm) Biscotti al cioccolato e nocciole (2x2x1,8 cm) 140 Biscotti semplici (diametro 7,5 cm) 120 Pasta sfoglia (1/8 di una preparazione di 22 cm) Succo di frutta (una tazza) Valore energetico approssimativo di alcuni cibi da break (Da R. W. BOWERS-M. L. FOSS, Le basi fisiologiche dell'educazione fisica e dello sport) Un soggetto che svolge attività sportiva, ha bisogno di circa 5000 kcal al giorno, che dovrà immagazzinare in cinque pasti giornalieri. 18

19 PASTI KCAL % TOTALE KCAL prima colazione seconda colazione pranzo cena spuntini TOTALE (11) Fabbisogno energetico Qualsiasi lavoro muscolare, per essere eseguito, necessita della produzione di energia che gli consenta di effettuarlo, qualunque sia la via metabolica seguita, da quella aerobica a quella anaerobica lattacida o alattacida. Il fatto certo è che tale energia scaturisce dall ATP (adenosintrifosfato), che viene scisso in ADP (adenosindifosfato) e P (fosfato inorganico). Inoltre, si deve considerare che l impegno metabolico dissipato nelle sedute di allenamento, può avere delle caratteristiche diverse da quello che si verifica nella manifestazione sportiva. Pertanto, si deve valutare il dispendio energetico relativo alle sedute di allenamento, considerando le problematiche connesse al peso corporeo dell atleta, valutando anche le eventuali discipline sportive, che prevedono determinate categorie di peso, come, ad esempio, l atletica pesante (arti marziali, lotta, pugilato, sollevamento pesi), il canottaggio, ovvero, le discipline praticate dagli sportivi che presentano un peso ridotto, come avviene nel pattinaggio e nella ginnastica artistica, in cui gli atleti sono dotati di una scarsa massa grassa. Il fattore nutrizionale, che distingue gli individui sedentari e coloro che si dedicano alla pratica sportiva, è sicuramente un maggiore consumo energetico giornaliero da parte degli atleti. L attività sportiva detiene la quota del 15-30% del consumo energetico giornaliero totale di un individuo; naturalmente, quanto più sarà il tempo dedicato alla pratica sportiva, tanto più aumenterà la percentuale del dispendio energetico giornaliero. Nei programmi d allenamento, relativi agli sports di lunga durata, il dispendio energetico è talmente elevato che il fabbisogno dell atleta può giungere ad una soglia del 50%, rispetto ad un tenore di vita in cui si effettui un attività motoria moderata. 19

20 Si ritiene che il consumo energetico giornaliero, in seguito alla pratica dell attività motoria per un ora, può registrare un aumento medio di circa kcal, in rapporto all intensità e alla durata della seduta d allenamento, oltre che all abilità nell esecuzione dei gesti sportivi. Il fabbisogno energetico degli atleti varia relativamente allo sport effettuato. Per coloro che praticano attività sportive onerose sia in fase di allenamento, sia in gara (nuoto, maratona, sci di fondo, canottaggio, ecc.) l apporto energetico può toccare anche una soglia di 5000 kcal giornaliere. Un bel passo in avanti se si considera che alle Olimpiadi di Berlino del 1936, un atleta consumava una razione calorica che poteva arrivare fino a kcal giornaliere. Nel caso di altre discipline sportive, in cui il carico di lavoro, in allenamento e in gara, è più moderato come nelle specialità del tiro, dell equitazione, della ginnastica ritmica e artistica, dell ippica, del curling, l apporto energetico può scendere fino a 1200 kcal giornaliere. Tuttavia, questi valori sono puramente indicativi, poiché nelle sedute di allenamento si deve considerare l intervento di variabili, che possono determinare il dispendio energetico relativamente ai seguenti fattori: peso, altezza, sesso, età, altitudine, temperatura esterna, caratteristiche ereditarie e costituzionali, programma di allenamento, abilità dell atleta, esecuzione tecnica del gesto sportivo, intensità e durata dell attività sportiva, vincoli presentati dalla struttura sportiva. Si deve, inoltre, considerare che la valutazione del dispendio energetico dell atleta, non riguarda tanto la razione calorica di base, che è di 1 kcal l ora per kg di peso corporeo, quanto la quota calorica che deve essere introdotta, in seguito al consumo generato dall attività sportiva. A questo punto, si devono analizzare due facce della stessa medaglia: lo sport praticato e l atleta. Sport praticato Ciò che si deve considerare non è tanto la gara di per sé, quanto le sedute di allenamento quotidiane, nelle quali è previsto un programma che coinvolga particolarmente tutta la muscolatura scheletrica e non la semplice ripetizione dei gesti atletici da compiere in gara, come avveniva in precedenza. Atleta Gli atleti con una massa muscolare molto sviluppata registrano un dispendio energetico di circa il 5% superiore, rispetto a coloro che hanno lo stesso peso con una muscolatura meno sviluppata, indipendentemente dall età, dal sesso e dalla razza. E, però, quantomeno problematico stabilire, durante la seduta di allenamento, sia la cifra del dispendio energetico per minuto, sia la rispettiva quota relativa al fabbisogno energetico dell atleta. Inoltre, l impegno profuso dall atleta, per quanto riguarda la tecnica, l intensità e la durata, si differenzia nelle varie sedute di allenamento. Altresì, il dispendio energetico si differenzia tra il principiante ed il professionista, in quanto quest ultimo denoterà una maggiore coordinazione nel gesto atletico ed una migliore esecuzione, registrando un minor consumo di energia. Per di più, lo stesso atleta, nel corso dei periodi di allenamento, modifica il proprio consumo energetico, che è più elevato all inizio della stagione, per diminuire nel momento di forma, nonostante l aumento del carico di lavoro. 20

21 Da tutto ciò si evince che non essendo possibile stabilire anticipatamente l apporto calorico dello sportivo, l unico punto di riferimento rimanda al controllo del peso-forma, vale a dire il rapporto fra massa muscolare attiva (tessuto muscolare) e massa inattiva (tessuto adiposo). Ogni atleta deve seguire un proprio regime alimentare, correlato al proprio peso e al carico di lavoro. Infatti, un adeguato stato nutrizionale è la chiave di volta per sentirsi in forma e per raggiungere un rendimento agonistico ottimale, che permetterà di prevalere su uno sportivo dello stesso talento, ma alimentato in maniera inadeguata. (12) Peso e IMC Una adeguata proposta nutrizionale per l atleta deve considerare il suo fabbisogno energetico, soffermando l attenzione sull analisi degli elementi che riguardano l aspetto clinico, antropometrico e metabolico. Tali parametri esprimono lo stato di salute circa il peso corporeo, i valori ematici, l idratazione, la composizione corporea e l osservazione nutrizionale dello sportivo. Tra i rapporti antropometrici più utilizzati, quello più comune è il peso corporeo. Esso ci fornisce alcuni validi elementi sullo stato di salute della persona, specialmente sulla situazione nutrizionale. Questi rapporti antropometrici risultano utili per stabilire il riscontro tra la spesa energetica ed il relativo contributo calorico, fondamentale per ciò che riguarda il rendimento sportivo. Il peso corporeo solitamente prende in considerazione due elementi: la statura e il sesso. Il peso di un uomo adulto è costituito da massa magra (acqua, scheletro, muscoli, visceri) per circa l 80-85% e da massa grassa per il 15-20%. Nella donna adulta la massa magra corrisponde al 70-80%, contro una massa grassa del 20-30% della composizione corporea. Inoltre, si deve osservare che i bambini hanno minore percentuale di grasso a favore di una maggiore percentuale d acqua. La prestazione atletica ottimale è sempre relazionata con il "peso forma", che non sempre coincide con il "peso ideale". Quest ultimo viene valutato sia mediante il calcolo dell Indice di Massa Corporea (IMC) (nell espressione anglosassone BMI - Body Index Mass), sia attraverso la valutazione della composizione corporea, data generalmente dal rapporto tra la massa grassa e la massa magra. Si deve ricordare, inoltre, che negli atleti l IMC può trarre in inganno, specialmente nelle discipline dove si richiede potenza muscolare, poiché l aumento di peso è dovuto proprio all accrescimento delle masse muscolari, che non sono "riconosciute" dalla formula dell IMC, che è stata elaborata per individuare l aumento del grasso di deposito, in base all altezza ed al peso. Ciò accade perché un chilo di muscolo occupa meno spazio rispetto ad un chilo di grasso, in altre parole la densità del tessuto muscolare è superiore a quella del grasso. Nelle discipline in cui sono favoriti gli atleti con una maggiore massa muscolare (sport di potenza), questi registrano un peso corporeo superiore rispetto alla statura. Tale eccedenza ponderale è dovuta ad una ipertrofia del tessuto muscolare. In altre situazioni, l eccesso di peso è dovuto all accumulo di tessuto adiposo, come si verifica negli sport di combattimento, in cui una notevole massa corporea può esprimere l indice di un condizionamento positivo nell ottica del risultato sportivo. 21

22 Esistono altri metodi per il calcolo del peso corporeo "desiderabile", elaborati secondo modelli matematici da alcuni autori (Lorentz, Broca, Van Der Vael, Bertheam, Perrault, Travia, Keys, Livi, ecc.), ma nonostante ciò andremmo sempre incontro all errore dovuto all equipaggiamento muscolare degli atleti, rispetto alle persone che non praticano alcuna attivià sportiva. Per una idonea approssimazione del peso forma di uno sportivo, il metodo più valido è quello di individuare la composizione corporea, ovvero il rapporto tra i vari distretti che compongono il volume corporeo dell atleta. Esistono molte metodiche per rilevare la consistenza del tessuto adiposo e del tessuto muscolare, anche se ciascuna di esse può comportare degli aspetti positivi e negativi. Ad esempio, le indagini eseguite mediante alcune metodiche (densiometria, diluitometria, TAC, RMN, ecc.), hanno un costo elevato, ma sono in grado di elaborare dei dati molto precisi, richiedendo purtroppo una strumentazione molto complessa, che deve essere utilizzata da personale idoneo ed abilitato all uso. Vista la necessità di ripetere costantemente tali indagini in ambito sportivo, l utilizzo di simili macchinari risulta problematico sia per l alto costo, sia a causa del tempo necessario per espletarle. Altre metodiche (plicometria, misure antropometriche, BIA - analisi bioimpedenziometrica), meno costose e di più facile esecuzione, hanno il vantaggio, in ambito sportivo, di essere ripetute frequentemente nel tempo, anche se sono meno specifiche e meno dettagliate delle precedenti. A prescindere dalle metodiche utilizzate, una volta indiduata la percentuale di massa grassa dello sportivo, si risale al peso del grasso corporeo e della massa magra, per calcolare il peso forma dell atleta. E bene ricordare che per gli sportivi la percentuale di grasso corporeo si pone ad un livello inferiore, rispetto agli individui che non si dedicano alla pratica sportiva, fino a posizionarsi ai livelli percentuali di «grasso essenziale», che risultano essere del 4-5% nei maschi e del 12-15% nelle femmine. In ultima analisi, si deve considerare che lo sportivo che ha raggiunto il peso forma o peso minimo desiderabile, non deve essere sottoposto ad un attività fisica intensa, stressante e prolungata, poiché una simile condotta potrebbe danneggiarlo, oltre che nella pratica sportiva, anche nel comportamento alimentare, con il sopraggiungere di disturbi alimentari quali l anoressia, la bulimia, il binge eating disorder. L atleta dovrebbe raggiungere il proprio peso forma gradualmente, con un adeguato programma alimentare, adottando una idonea tabella di allenamento, in modo tale da favorire il dispendio energetico e la riduzione del grasso di deposito, senza incorrere nella diminuzione delle masse muscolari, nella disidratazione e nella deplezione delle scorte glucidiche. (13) Alimentazione anteriore all attività sportiva Non ci sono nutrimenti che, se ingeriti anteriormente all attività motoria, producano "eccellenti" risultati sportivi. Probabilmente, ci sono alimenti che si devono eludere nelle ore che precedono la gara. 22

23 Ad esempio, sono da evitare le carni ed i grassi, in quanto sono assorbiti gradualmente. Infatti, se sono ingeriti alcune ore prima dell attività sportiva, possono causare un senso di pienezza, compromettendo il buon esito dell attività stessa. Sarebbe opportuno che il pasto antecedente la gara sia composto soprattutto da alimenti ricchi di carboidrati, e portato a termine almeno 2½ ore prima dell evento sportivo. Prima di una prestazione atletica il liquido da bere e da preferire è l acqua. Sono idonei anche i succhi di verdure e gli infusi aromatizzati alla frutta, solo se sprovvisti di anidride carbonica. Nonostante ciò, il consumo eccessivo di zuccheri, anche sotto forma di soluzione o di zollette, a circa un ora dalla competizione, non è consigliabile. Al contrario, le bevande zuccherate si possono deglutire fino a trenta minuti dall inizio della gara o dell attività motoria, a patto che la quantità relativa di zuccheri sia inferiore a 2 grammi e mezzo per ogni 100 ml di acqua. Alcune ricerche hanno svelato che gli alimenti liquidi hanno la capacità di "rimpiazzare" un pasto solido, con un corrispondente apporto calorico, senza compromettere la prestazione atletica. L atleta che si nutre con un cibo liquido, avvertirà un senso di appagamento. Mediante l adozione della dieta liquida, si limitano anche le sgradevoli impressioni (nausea, diarrea, crampi addominali, ecc.) che a volte seguono i pasti consumati prima della gara. Inoltre, è bene ricordare che l ingestione di glucosio liquido a bassa concentrazione, nel corso dell attività di resistenza, è conveniente per la conservazione degli elevati livelli di zucchero, contribuendo alla riduzione della fatica nel corso dell attività motoria. (14) Alimentazione posteriore all attività sportiva In seguito alle attività motorie di resistenza, si devono reintegrare i grassi, le proteine, i carboidrati, le vitamine, i sali minerali, l acqua che hanno registrato una diminuzione durante la prestazione sportiva. L atleta sarà vincolato ad attendere circa un ora dal termine della prestazione atletica, prima di consumare un ricco pasto, poiché l'organismo è ancora impegnato a svolgere le reazioni chimiche attivate durante l'attività sportiva, con il sangue che fluisce ancora copioso nei muscoli. Pertanto, l'apparato digerente potrebbe non avere il giusto quantitativo di sangue a disposizione con l'organismo "impegnato" in altre reazioni chimiche. Nonostante ciò l atleta può effettuare una alimentazione liquida addirittura alcuni istanti dopo l attività fisica, per reintegrare gli zuccheri nel sangue. Gli atleti che si esibiscono in gare di resistenza favoriscono l aumento della massa ossea e impediscono la perdita di calcio. Qualora la prestazione sportiva debba essere eseguita l indomani, è consigliabile incrementare le riserve di glicogeno muscolare. E' indispensabile nutrirsi con alimenti digeribili, ma possono essere inclusi anche crema e burro, per quanto riguarda la parte grassa. Per ciò che concerne i carboidrati, è consigliato il consumo di 23

24 pane, pasta e riso. Per le proteine, è auspicabile l impiego di pesce e formaggi. Infine, per un adeguato apporto di vitamina C, è consigliato il consumo di frutta in genere. (15) Incremento di glicogeno muscolare La quantità di glicogeno che è resintetizzata nei muscoli può aumentare, fino ad una misura superiore al normale, osservando uno o più dei seguenti regimi alimentari e caratteristiche dell'esercizio fisico. A) Innanzitutto il primo metodo si fonda sull adozione di una dieta alimentare, per 3-4 giorni, con un elevato contenuto di carboidrati, al fine di incrementare le scorte di glicogeno presente nei muscoli dai comuni 15 grammi ad una quantità di circa 25 grammi per kg di tessuto muscolare. Questo tipo di dieta è particolarmente indicato per gli atleti che effettuano gare di resistenza, i quali, durante questo periodo di alimentazione iperglicemica, non devono effettuare alcuna attività fisica intensa. B) Un secondo metodo, per un valido apporto di glicogeno al tessuto muscolare, prevede una interazione tra l attività motoria ed il regime alimentare: le riserve energetiche devono essere ridotte nei muscoli, destinati ad essere riforniti di glicogeno, attraverso l attività fisica, per consentire al soggetto di seguire una alimentazione ad alto contenuto di carboidrati per alcuni giorni. Infatti, alcune ricerche hanno rivelato che un tale regime alimentare intensifica notevolmente (circa il doppio) le scorte di zuccheri nei muscoli, per un valore di 30 grammi di glicogeno per kg di peso corporeo. Come nel precedente metodo, anche in questo periodo l atleta non deve svolgere alcun tipo di attività intensa. carboidrati, per altri tre giorni. C) Un terzo metodo, che favorisce l incremento delle scorte glucidiche nei muscoli scheletrici, consiste nello svolgimento di esercizi e nell osservanza di due regimi dietetici particolari. Come nel precedente metodo descritto, pure in questa occasione l attività fisica ha lo scopo di ridurre le riserve di glicogeno. L atleta osserva un alimentazione con una povera quantità di carboidrati consistente nel contenuto di grassi e di proteine, per tre giorni, quindi effettua una alimentazione a base di Nel periodo in cui si esegue la dieta ricca di grassi e proteine, l individuo può eseguire un attività fisica (anche intensa), ma non nel periodo in cui osserva la dieta a base di carboidrati. Alcune ricerche hanno dimostrato che questa procedura favorisce l aumento di riserve di glicogeno, fino a valori prossimi a 50 grammi per ogni kg di tessuto muscolare. 24

25 Alcuni esempi di diete a contenuto variabile di carboidrati si possono riscontrare nella tabella D. Giorni 4-6 prima dell'evento Dieta ad alta energia, ipoglicidica Prima colazione Giorni 1-3 prima dell'evento Dieta ad altissima energia, iperglicidica 1/2 pompelmo o 1/2 tazza di succo di pompelmo 1 tazza di succo di pompelmo o di arancia 2 uova Cereali cotti, a piacere Porzione abbondante di pancetta, prosciutto o salsiccia Burro o margarina a piacere Uova, frittelle Porzione abbondante di pancetta, prosciutto o salsiccia 1 fetta sottile di pane integrale Burro o margarina a piacere 1 tazza di latte intero, o dimezzato con latte scremato 2-4 fette di pane integrale Brodo ristretto o 1/2 tazza di succo di pomodoro Porzione abbondante di pesce, pollo o fegato (circa 170 grammi) Pranzo e cena Cioccolato o cacao, a piacere Brodo spesso o minestra di verdura, o zuppa di pesce Porzione abbondante di pesce, pollo o fegato (circa 170 grammi) Insalata mista verde o 1 tazza di vegetali verdi cotti Contorno di fagioli o frutta Condimento per insalata, burro o margarina, a piacere Una tazza di latte intero, o dimezzato con latte scremato Gelatina edulcorata artificialmente e panna montata (senza zucchero) 1 tazza di latte intero, o metà e metà, o frullati di latte 2-4 fette di pane integrale, o panini, o patate Crostata, dolce, budino o gelato Spuntini Formaggio Cheddar Noci Frutta (specialmente datteri), uva, mele e banane Latte o frullati di latte 1 fetta di pane integrale Biscotti Limonata edulcorata artificialmente Caramelle Tabella D. Diete per aumentare le riserve di glicogeno muscolare (Da R. W. BOWERS-M. L. FOSS, Le basi fisiologiche dell'educazione fisica e dello sport). 25

26 APPENDICE AL CAPITOLO INSULINA L'insulina, prodotta dalle cellule ß delle Isole di Langherans nel pancreas, fu scoperta nel 1922 da Bating e Best. Il pancreas contiene circa da 1 a 2 milioni di Isole di Langherans, ciascuna delle quali ha un diametro di 0,3 mm. Queste Isole hanno tre tipi di cellule: α, β, δ. Le cellule α, che rappresentano il 25% delle Isole, producono il glucagone. Le cellule δ, che costituiscono il 10% del complesso insulare, secernono la somatostatina. Le cellule β, che rappresentano il 60% delle Isole, secernono l'insulina, i cui valori ematici a digiuno sono compresi tra mg/dl. A digiuno la produzione di insulina è di 25/ng/min/Kg di peso corporeo. Se la glicemia raggiunge un livello superiore di 2-3 volte rispetto al normale l'aumento della secrezione di insulina può aumentare fin a 10 volte. Il termine "insulina", storicamente, è associato al concetto della presenza di zucchero nel sangue, anche se essa regola non solo il metabolismo dei glucidi, ma anche dei lipidi e dei protidi¹. «L'insulina è una proteina di piccole dimensioni. Essa deriva da un pro-ormone, a sua volta derivato da un pre-pro-ormone attraverso il distacco di un peptide (composto organico risultante dall unione di due o più molecole di amminoacidi) (Peptide C). (...) L'insulina circola nel sangue come ormone libero e ha un'emivita (tempo necessario e ridurre a metà la concentrazione o l attività iniziale di una sostanza) plasmatica breve (6 minuti). L'insulina viene rimossa dal plasma principalmente dal fegato e dai reni. Essa si lega ai recettori localizzati sulla membrana delle cellule bersaglio e stimola la captazione del glucosio all'interno delle cellule. L'insulina diminuisce la concentrazione plasmatica di glucosio aumentando la captazione, l'utilizzo e l'immagazzinamento di glucosio a livello del fegato, del muscolo e del tessuto adiposo. L'insulina promuove la formazione di glicogeno nel muscolo scheletrico e nel fegato e inibisce la glicogenolisi (processo di scissione del glicogeno in glucosio) epatica. Il glucosio immagazzinato sotto forma di glicogeno epatico può essere mobilizzato attraverso la glicogenolisi per ripristinare i livelli di glucosio plasmatico quando questi sono bassi. Al contrario, il glucosio immagazzinato come glicogeno muscolare è utilizzato per il metabolismo muscolare, ma non può essere mobilizzato o fatto ritornare al plasma. L'insulina favorisce il trasporto di glucosio nelle cellule muscolari (...). L'insulina promuove anche la formazione epatica di acidi grassi a partire dal glucosio e inibisce la gluconeogenesi (processo attraverso il quale il fegato e, in minor misura il tessuto muscolare, riescono a sintetizzare glicogeno utilizzando sostanze non zuccherine (amminoacidi, acido lattico, glicerolo, ecc.).. L'insulina favorisce il deposito di grassi nel tessuto adiposo. Quando l'immagazzinamento di glicogeno nel fegato è saturo, l'ulteriore glucosio che entra nel fegato viene convertito in acidi grassi. 26

27 La secrezione di insulina viene stimolata in seguito ad un pasto contenente carboidrati durante le fasi cefalica (fase dovuta a stimoli visivi, olfattivi, gustativi legati al cibo), gastrica e intestinale della digestione» ². ¹ Cfr.: ARTHUR C. GUYTON - JOHN E. HALL, Fisiologia medica, Trad. vari, Milano, Elsevier s.r.l. ed., undicesima edizione, ristampa 2010, Pag 959. ² Citato da: ROBERT G. CARROL, Fisiologia, Trad. Gabriele Guerini Rocco, Edizione italiana Luciano Zocchi (a cura di), Milano, Elsevier Masson ed., 2008, pag TRIGLICERIDI I trigliceridi, chiamati anche "grassi neutri", sono contenuti nel tessuto adiposo nella misura del 95% della massa cellulare. Il quantitativo di grasso immagazzinato in queste cellule rappresenta la principale riserva energetica dell'organismo. Quando si verifica la deplezione (diminuzione) dei carboidrati, il glucosio può essere formato mediante l'utilizzo degli aminoacidi e del glicerolo presenti nei trigliceridi. Questo meccanismo va sotto il nome di gliconeogenesi. Questa è particolarmente importante per evitare un eccessivo calo della glicemia durante il digiuno. «Ogni volta che nell'organismo viene introdotta una quantità di carboidrati superiore a quella che può essere utilizzata immediatamente a scopo energetico o che può essere immagazzinata sotto forma di glicogeno, l'eccesso viene rapidamente convertito in trigliceridi e poi depositato in questa forma nel tessuto adiposo. Nell'uomo la maggior parte dei trigliceridi viene sintetizzata nel fegato, ma una piccola quantità viene sintetizzata anche a livello del tessuto adiposo. I trigliceridi che si formano nel fegato vengono trasportati prevalentemente dalle VLDL al tessuto adiposo, dove vengono immagazzinati» ¹. Queste lipoproteine a densità molto bassa (VLDL) costituiscono per l'organismo la principale fonte di colesterolo e trigliceridi. Gli epatociti (cellule del fegato) rappresentano la sorgente principale, ma anche la principale via di eliminazione del colesterolo, svolgendo un ruolo fondamentale nella regolazione di quest'ultimo. Quasi tutti gli acidi grassi vengono sintetizzati nel fegato e trasformati in trigliceridi. Questi sono immessi nel sangue dagli epatociti e trasportati mediante le lipoproteine. A questo punto inizia un altro processo attivato dall'insulina. Questa attiva un enzima, detto "lipasi proteica", presente nelle cellule endoteliali dei vasi capillari del tessuto adiposo. La lipasi proteica scinde i trigliceridi liberando gli acidi grassi, che vengono assorbiti negli adipociti. All'interno di questi ultimi gli acidi grassi vengono convertiti di nuovo in trigliceridi, rimanendovi immagazzinati sotto questa forma. ¹ Citato da: ARTHUR C. GUYTON - JOHN E. HALL, Fisiologia medica, Trad. vari, Milano, Elsevier s.r.l. ed., undicesima edizione, ristampa 2010, Pag 845.Vedere anche: MATTHEW N. LEVY - BRUCE M. KOEPPEN - BRUCE A. STANTON, Principi di fisiologia di Berne - Levy, Tullio Manzoni (Edizione italiana a cura di), Milano, Elsevier Masson S.r.l., quarta edizione,

28 FOSFOLIPIDI I fosfolipidi rappresentano, insieme con le proteine, i principali costituenti delle membrane plasmatiche. I fosfolipidi, di norma, assumono una forma che non permette alle catene grasse di entrare in contatto con l'acqua, come, ad esempio, il doppio strato lipidico (come indicato nella figura) formato spontaneamente da molti fosfolipidi. Di solito, nelle membrane biologiche la maggioranza delle molecole di fosfolipidi è strutturata con un doppio strato lipidico. Questo è responsabile delle proprietà di permeabilità passiva della membrana. Una piccola percentuale di fosfolipidi presenti nella membrana plasmatica svolge un compito molto importante per la trasmissione dei segnali cellulari. I fosfolipidi non sono distribuiti in maniera simmetrica nella membrana plasmatica. Pertanto, essi, se sono formati da catene lunghe, tendono ad unirsi tra loro nel piano della membrana, assumendo una consistenza simile al gel. I fosfolipidi, tra cui la lecitina, presenti nella bile secreta dagli epatociti, contribuiscono a solubilizzare il colesterolo¹. I principali fosfolipidi sono: le lecitine, le cefaline, le sfingomieline. I fosfolipidi sono costituiti da una o più molecole di acidi grassi, una base azotata e un radicale fosforico. Nonostante la loro struttura chimica sia variabile, essi sono tutti liposolubili, vengono trasportati nel sangue e sono costituenti della membrana plasmatica e intracellulare. 28

29 Il 90% dei fosfolipidi è prodotto dalle cellule epatiche. La loro formazione è regolata dal metabolismo dei grassi, i quali, in seguito al deposito dei trigliceridi nel fegato, aumentano la produzione di fosfolipidi. Essi sono dei costituenti molto importanti delle lipoproteine del sangue; concorrono alla costituzione della tromboplastina, fondamentale per la coagulazione del sangue; sono indispensabili nel sistema nervoso, in quanto svolgono la funzione isolante nella guaina mielinica che avvolge le fibre nervose; procurano i radicali fosforici, necessari per le reazioni chimiche nei tessuti; partecipano, inoltre, alla formazione di elementi strutturali nelle cellule². ¹ Cfr.: MATTHEW N. LEVY - BRUCE M. KOEPPEN - BRUCE A. STANTON, Principi di fisiologia di Berne e Levy, Tullio Manzoni (Edizione italiana a cura di), Milano, Elsevier Masson S.r.l., quarta edizione, ² Cfr.: ARTHUR C. GUYTON - JOHN E. HALL, Fisiologia medica, Trad. vari, Milano, Elsevier s.r.l. ed., undicesima edizione, ristampa Immagine tratta da: ARTHUR C. GUYTON - JOHN E. HALL, Fisiologia medica, Trad. vari, Milano, Elsevier s.r.l. ed., undicesima edizione, ristampa COLESTEROLO Tra gli steroidi presenti nell'organismo umano, il colesterolo è quello più abbondante. Esso può essere sintetizzato dall'acetil-coenzima A, ma può essere assunto anche attraverso gli alimenti. La sua eliminazione avviene per via fecale. Nell'organismo umano, il colesterolo è presente sia in forma libera, sia come estere (composto la cui molecola è costituita da un radicale alcolico e un radicale acido, uniti da un atomo di ossigeno). Tra i suoi derivati troviamo gli ormoni steroidei ed indirettamente anche la vitamina D, che è una molecola di origine steroidea. Al colesterolo è stata dedicata molta attenzione per le conseguenze che presenta nella manifestazione dell'aterosclerosi, poiché quando esso è legato alle LDL (low density lipoproteins) ha effetti dannosi sui vasi sanguigni, mentre se è legato alle HDL (high density lipoproteins) esercita un effetto protettivo nei riguardi delle malattie cardiovascolari. Di norma le lipoproteine sono classificate secondo criteri basati sulla densità, per cui quelle a densità più bassa sono ricche di trigliceridi e povere di proteine, quelle a densità più alta sono povere di trigliceridi e ricche di proteine: 1. Chilomicroni - sono le proteine più leggere, presenti nel plasma solo nel periodo postprandiale; 2. VLDL - Very Low Density Lipoproteins, sono le lipoproteine a densità molto bassa - 10% di proteine, 45% di trigliceridi, 25% di fosfolipidi, 20% di colesterolo; 3. LDL - Low Density Lipoproteins, sono le lipoproteine a bassa densità - 21% di proteine, 45% di colesterolo; 4. IDL- Intermediate Density Lipoproteins, sono le lipoproteine a densità intermedia; 29

30 5. HDL - High Density Lipoproteins, sono le lipoproteine ad alta densità - 50% di proteine, 22% di colesterolo, 28% trigliceridi e fosfolipidi. Il valore del colesterolo LDL aumenta con il consumo degli acidi grassi saturi e con una alimentazione ricca di colesterolo, con il rischio di patologie a carico dell'apparato cardiocircolatorio (aterosclerosi, infarto). Spesso nel mondo occidentale questo rappresenta una delle principali cause di morte¹. Il colesterolo è il principale costituente della membrana plasmatica ed il suo nucleo steroideo è parallelo alle catene aciliche (parte liposolubile dei fosfolipidi) lipidiche dei fosfolipidi di membrana. Le lipoproteine a densità molto bassa sono sintetizzate dagli epatociti. Queste lipoproteine rappresentano la principale risorsa per la produzione di trigliceridi e di colesterolo che è presente nella bile. Il colesterolo non è solubile in acqua e quando la bile ne produce una quantità superiore a quella che può essere solubilizzata dagli acidi biliari, si formano cristalli di colesterolo². Il colesterolo insieme con i fosfolipidi forma il 2% della massa cellulare totale. Ogni giorno il nostro intestino assorbe una certa quantità di colesterolo attraverso gli alimenti (colesterolo esogeno), mentre il fegato ne produce una quantità ancora maggiore (colesterolo endogeno), esattamente per mezzo degli epatociti (come si è accennato sopra) e immesso nel circolo sanguigno, veicolato dalla lipoproteine del plasma³. ¹ Cfr.: GIUSEPPE ARIENTI, Le basi molecolari della nutrizione, Padova, Piccin Nuova Libraria, Padova, ² Cfr.: MATTHEW N. LEVY - BRUCE M. KOEPPEN - BRUCE A. STANTON, Principi di fisiologia di Berne e Levy, Tullio Manzoni (Edizione italiana a cura di), Milano, Elsevier Masson S.r.l., quarta edizione, ³ Cfr.: ARTHUR C. GUYTON - JOHN E. HALL, Fisiologia medica, Trad. vari, Milano, Elsevier s.r.l. ed., undicesima edizione, ristampa

31 Struttura dell acido stearico Struttura dell acido oleico 31

32 Struttura dell acido palmitico POTASSIO (K) Il potassio, in forma di ione, è il principale minerale intracellulare, ma si trova anche nei liquidi extracellulari. Esso permette il passaggio di varie molecole attraverso la membrana cellulare. Lo possiamo trovare nel latte, nelle verdure, nelle patate, nella frutta, nei cereali, nei legumi secchi, nella carne, nei pomodori, nei fagioli, nei piselli secchi, negli asparagi, nelle albicocche, nei cavoli, negli spinaci e nelle banane. Il potassio è di fondamentale importanza per l'attività dei muscoli scheletrici e del miocardio. Esso è uno dei principali regolatori dell'eccitabilità neuromuscolare, dell'equilibrio acido-base, della ritenzione idrica, della pressione osmotica. Il fabbisogno giornaliero medio è di circa 3 grammi. La carenza di potassio comporta i seguenti sintomi: sonnolenza, debolezza muscolare, alterazioni cardiache (aritmie e tachicardia). Un suo eccessivo consumo provoca: crampi muscolari, astenia, alterazioni cardiache (ipotensione e bradiacardia) e, nei casi più gravi, l'arresto cardiaco. FOSFORO (P) La quantità di fosforo presente nel nostro organismo rappresenta circa l'1% del peso corporeo. Nelle ossa e nei denti lo troviamo nella concentrazione dell'85%, mentre nel tessuto muscolare la sua percentuale è del 10%. Nel cervello è presente all'1% sotto forma di fosfolipidi; il rimanente 4% è nel sangue. Il fosforo è particolarmente importante sia nella produzione delle proteine, sia nell'utilizzo energetico degli alimenti. 32

33 Esso è parte integrante delle molecole di ATP utilizzate nella produzione di energia nelle cellule dell'organismo. Il fosforo è presente in molti alimenti in discrete quantità, come nel latte e derivati, nel pesce, nei legumi e nella carne, nel lievito di birra e nel pollame, nella frutta secca, nell aglio, nei legumi, nei cereali integrali, nelle noci. Il fabbisogno giornaliero di fosforo varia a seconda delle differenti categorie di persone: circa 800 mg per gli adulti, 1000 mg per gli anziani, 1200 mg per gli adolescenti e per le donne in gravidanza/allattamento. Una carenza di fosforo comporta debolezza, demineralizzazione delle ossa, anoressia e malessere, mentre in abbondanti quantità provoca nell'organismo una carenza di calcio con calcificazione e ossificazione dei tessuti molli. Il fosforo spesso agisce in concomitanza con il calcio, sotto forma di fosfato di calcio, nelle ossa e nei denti. E' per questo che il fosfato favorisce una rapida calcificazione delle fratture, riducendo la successiva perdita di calcio. La concentrazione di fosforo nel sangue è di mg per 100 ml. Infine, una quantità eccessiva di ferro, alluminio e magnesio rende difficoltoso l assorbimento di questo sale minerale. IODIO (I) Lo iodio è un sale minerale che si trova in modeste quantità nell acqua marina, ma è abbondante sotto forma di iodato di sodio nei depositi salini. Esso è contenuto soprattutto nel pesce, ma la sua concentrazione può variare nelle verdure, relativamente ai terreni di coltivazione. Questo sale minerale, svolge un azione preventiva che è fondamentale nelle patologie di una ghiandola endocrina detta tiroide. In questa ghiandola si concentra lo iodio sotto forma di due ormoni: la triiodiotironina e la tirosina, che svolgono una funzione regolatrice sullo sviluppo del sistema nervoso centrale e dell'accrescimento corporeo. Lo iodio presente nella tiroide viene combinato con la tiroxina, un aminoacido, per la produzione dell ormone tiroideo. La carenza di iodio, e di conseguenza dell ormone tiroideo, durante la vita fetale e neo natale può provocare addirittura l arresto della maturazione del cervello con conseguenze dannose sullo sviluppo intellettivo con ritardo mentale, sordomutismo e paralisi spastica e deficit cognitivi. Il fabbisogno di iodio per entrambi i sessi è di: 150 microg al giorno; durante la gravidanza è di 175 microg; mentre durante l'allattamento è di 200 microg giornalieri. Il corretto funzionamento della tiroide è garantito da un idonea scorta alimentare di iodio. Quest ultimo è presente nel nostro organismo nella quantità di mg. 33

34 SODIO (Na) Il sodio è contenuto nel sangue e nei liquidi intracellulari. Esso è fondamentale nella regolazione della permeabilità delle membrane cellulari e dei liquidi corporei. Il sodio è indispensabile nella trasmissione dell'impulso nervoso, oltre a svolgere alcune funzioni determinanti come la regolazione della pressione osmotica e del volume dei liquidi extracellulari. Il sodio è contenuto principalmente nel sale da cucina, nei formaggi e negli insaccati. Le dosi giornaliere consigliate oscillano tra i 4-6 grammi. Una deficienza di sodio nell organismo provoca anoressia, nausea e vomito, fino a coma e decesso in caso di una sua eccessiva carenza. Se assunto in dosi elevate, il sodio è causa dell'ipertensione arteriosa (aumento anormale della pressione arteriosa, a causa della rigidità delle arterie). Inoltre può provocare nausea, vomito, crisi dei centri respiratori. BINGE EATING DISORDER Disturbi del comportamento alimentare. Comportamenti patologici di tipo ossessivo nei confronti del cibo, con gravi ripercussioni organiche. I disturbi del comportamento alimentare sono di solito dovuti a cause sconosciute, ma esistono talvolta eventi scatenanti, per il manifestarsi della patologia, che accompagnano preesistenti disturbi della personalità. Il rifiuto del cibo ( anoressia) e l eccesso di assunzione (bulimia), ed il disturbo dell alimentazione incontrollata (binge eating disorder) sono aspetti diversi di uno stesso disordine: il rapporto conflittuale con la propria nutrizione, il rifiuto del proprio aspetto fisico e della propria salute, la noncuranza verso gli affetti, la depressione mascherata da iperattività. Il vomito autoprovocato è caratteristica comune di anoressia e bulimia, ma non del binge eating disorder. Alterazioni funzionali ipotalamiche e ipofisiarie sono presenti quasi costantemente in tali sindromi, e talvolta si possono documentare, tramite RMN, anche alterazioni anatomiche: esse sono secondarie alle variazioni di peso, che inducono importanti cambiamenti neuro-endocrini. Fra le cause non psichiche dei disturbi del comportamento alimentare vi sono alcune patologie organiche dell ipotalamo (craniofaringioma, sindromi diencefaliche). Citato da: Treccani - Dizionario di medicina

35 L APPARATO RESPIRATORIO L'APPARATO RESPIRATORIO di Giovanni Lestini (1) Come respiriamo L apparato respiratorio permette gli scambi gassosi tra l'ossigeno e l'anidride carbonica, ovvero tra il sangue e l aria atmosferica. Lo scopo della respirazione è quello di eliminare l'anidride carbonica dal corpo, per sostituirla con l'ossigeno, in quanto tossica per il metabolismo cellulare. L'ossigeno è, infatti, il gas indispensabile che ci permette di completare tutti i processi, mediante i quali produciamo l'energia. Il sistema respiratorio è l'artefice di questo importante scambio gassoso, in quanto coopera intimamente con il sistema circolatorio, che ha il compito sia di prelevare l'anidride carbonica dai distretti corporei, per condurla ai polmoni, mediante il sistema venoso ed eliminarla all'esterno, sia di prelevare l ossigeno presente nei polmoni, per trasportarlo e distribuirlo in tutto l'organismo. Tutto questo avviene, quasi senza accorgercene, nei atti respiratori (inspirazione + espirazione), che un individuo adulto esegue per ogni minuto, ovvero un atto respiratorio in 4-5 secondi. Molto più numerosi sono gli atti respiratori nel neonato, che può arrivare fino a atti respiratori al minuto: circa un atto respiratorio al secondo. Nell organismo umano esistono tre tipi di respirazione: la respirazione esterna: scambi gassosi tra il sangue e l aria negli alveoli polmonari; la respirazione interna: trasporto dei gas nel sangue, vale a dire gli scambi gassosi tra i tessuti ed il sangue; la respirazione dei tessuti: l utilizzazione dei gas nelle cellule. L apparato respiratorio ha la proprietà di diffondere l aria atmosferica nei polmoni per il fabbisogno vitale dell uomo. L'impianto respiratorio è composto dalle fosse nasali, dal rinofaringe (parte superiore della laringe in prossimità delle cavità nasali), dalla laringe (parte anteriore 35

36 L APPARATO RESPIRATORIO dell organo respiratorio posto tra la faringe e la trachea, contenente le corde vocali), dalla trachea, dai bronchi, dai bronchioli, dagli alveoli polmonari. Gli organi fondamentali della respirazione sono i polmoni, uno destro ed uno sinistro, posizionati nel torace e ancorati ai bronchi. I polmoni sono separati dalla regione addominale per mezzo del muscolo diaframma. La parte esterna dei polmoni è attraversata da alcune profonde scissure, dette scissure interlobari. Il polmone destro è solcato da due scissure interlobari che lo dividono in tre lobi (superiore, medio ed inferiore). Il polmone sinistro, invece, è percorso da una sola scissura che lo divide in due lobi, a causa della presenza dell incisura cardiaca, in cui è alloggiato il cuore. I caratteri fondamentali della respirazione sono la frequenza respiratoria e la profondità degli atti respiratori. La risultante tra queste due componenti è rappresentata dalla ventilazione polmonare. Quest ultima è data dalla quantità di aria che passa nell albero respiratorio in 1 minuto. A seconda del tipo di respirazione si possono distinguere i seguenti volumi: il volume corrente, che è la quantità di aria che l uomo immette nella struttura polmonare (circa 500 cc di aria) per ogni atto respiratorio; il volume di riserva inspiratoria, che è la quantità di aria in più che può essere introdotta nei polmoni per ogni inspirazione forzata (circa 3000 cc); il volume di riserva espiratoria, che è la quantità di aria che si può espellere (circa 1000 cc) attraverso un espirazione forzata; il volume residuo, che è la quantità di aria che resta immagazzinata nei polmoni (circa 1200 cc) e che non può essere espirata. Volume corrente + Volume di riserva inspiratoria + Volume di riserva espiratoria = Capacità vitale (2) L'albero respiratorio L ingresso dell aria nei polmoni, come è stato già indicato, avviene mediante il naso (o la bocca), la faringe (condotto muscolare e membranoso, situato dietro la cavità boccale, che mette 36

37 L APPARATO RESPIRATORIO in comunicazione la bocca con l esofago, con la laringe e con le fosse nasali, permettendo così il passaggio dei cibi e dell aria), la laringe, la trachea, i bronchi, i bronchioli e gli alveoli polmonari. 37 La trachea ed i bronchi sono i condotti, che collegano le vie respiratorie superficiali ai polmoni. La trachea ha una lunghezza di circa cm, con un diametro che oscilla tra i 16 ed i 18 mm. Essa percorre il tratto che va dalla 6ˆ vertebra cervicale, fino alla 4ˆ vertebra dorsale. La trachea è costituita da anelli tracheali, di origine cartilaginea, intervallati dai legamenti anulari, che posteriormente si connettono alla sua parete membranacea, garantendo il passaggio dell'aria. La trachea è distinta in due tratti: quello cervicale, costituito dai primi 5-6 anelli tracheali, e quello toracico costituito dai rimanenti anelli. Questo condotto, nella parte superiore comunica con la laringe, mentre nella parte inferiore si dirama in due bronchi, assumendo la forma di una «Y» capovolta. La trachea, mobile all'estremità superiore, è un canale elastico collegato saldamente, nella parte inferiore, al centro frenico del diaframma (parte tendinea e centrale del diaframma, dove si appoggia il cuore al quale è saldamente vincolato; per questo motivo il centro frenico del diaframma è il punto più stabile del diaframma) esattamente nel punto di biforcazione, da cui originano i bronchi. I bronchi, ed esattamente il bronco destro ed il bronco sinistro, originano dalla biforcazione della trachea, all'altezza della 4ˆ-5ˆ vertebra dorsale. Il bronco destro ha un asse inclinato di circa 20, con un diametro di 15 mm ed una lunghezza di circa 2 cm. Il bronco sinistro ha un asse inclinato di circa 45, con un diametro di 11 mm ed una lunghezza di circa 5 cm. Queste differenze di grandezza, tra i due bronchi, sono dovute al fatto che il polmone destro è più esteso del sinistro, poiché quest'ultimo è dotato di due lobi (in luogo dei tre lobi presenti nel polmone destro), a causa della presenza dell'incisura cardiaca. Pertanto, il polmone destro ha una maggiore capacità respiratoria rispetto al polmone sinistro. I bronchi si estendono nei polmoni, mediante alcune ramificazioni, dette bronchi intrapolmonari. Questi, oltre ad essere dotati di innumerevoli muscoli lisci, controllati e mossi dal nervo vago e dal plesso polmonare, sono rivestiti di una mucosa ricca di cellule ciliate e ghiandole mucipare, che permettono al muco di scorrere verso l'esterno. I polmoni sono gli organi dove avvengono gli scambi gassosi tra l'aria atmosferica e l'anidride carbonica contenuta nel sangue. Essi sono situati nelle logge polmonari della gabbia toracica,

38 L APPARATO RESPIRATORIO separati dal mediastino (spazio compreso tra la colonna vertebrale e lo sterno), dove si trovano la trachea, i bronchi, l'esofago, il timo, il cuore ed i grossi vasi sanguigni. Ciascun polmone è costituito da: una base diaframmatica, modellata sulla convessità del diaframma; da una faccia costovertebrale, di forma convessa e con molte impronte costali; da una faccia mediastinica o mediale, concava, con la presenza di un'area infossata, detta ilo, in cui vi entrano i nervi ed i bronchi, e ne escono i vasi sanguigni; un apice, arrotondato, visibile nella parte alta del polmone, oltre il livello superiore della seconda costa. Le caratteristiche di questi canali respiratori sono fondamentalmente tre: ampia estensione di superficie delle pareti; continue e rapide variazioni di direzione; umidità delle pareti. Tutto ciò consente all aria di penetrare nei polmoni umidificata, riscaldata e esente da germi. La quantità d aria espirata da un essere umano è di circa: litri ogni giorno di litri in un anno di litri nella vita Come si è accennato sopra, i polmoni sono costituiti dai lobi, tre nel polmone destro e due nel polmone sinistro. Ciascun lobo è diviso in segmenti polmonari piramidali. Ogni segmento comprende centinaia di lobuli polmonari, percorsi da bronchìoli lobulari del diametro di 1 mm. Ciascun bronchìolo lobulare si ramifica in bronchìoli intralobulari, il cui diametro è di 0,3 mm. Questi, a loro volta, si diramano in circa 15 bronchìoli terminali, ciascuno dei quali alimenta un acino polmonare, del diametro di circa 1 cm. In ciascun acino, il bronchìolo terminale dà origine a 2 bronchìoli alveolari, con alcune estroflessioni dalla particolare forma emisferica: gli alveoli polmonari, che divengono sempre più numerosi verso l'estremità distale del bronchìolo. Quest'ultimo si suddivide, infine, in 2-10 condotti alveolari, la cui parete è costituita da un insieme di alveoli, avvolti da una serie di ramificazioni

39 L APPARATO RESPIRATORIO nervose, dai vasi linfatici e dai capillari sanguigni. Questi ultimi sono talmente sottili che, attraverso il loro diametro di circa 5-6 µm, può passare un solo globulo rosso. Nei 300 milioni di alveoli polmonari, lo scambio gassoso tra il sangue e l aria atmosferica è possibile grazie al sottile spessore dell epitelio (tessuto di rivestimento interno degli organismi animali e vegetali), oltre che dall enorme estensione della superficie alveolare, la quale ricopre circa mq, ovvero, 40 volte la superficie esterna del corpo umano. La quantità di aria che si inspira o che si espira in un minuto è detta ventilazione minuto. Ciascun individuo ventila, a riposo, tra i 4 ed i 15 litri per minuto, vale a dire che noi inspiriamo ed espiriamo di norma circa 500 cc di aria per ciascun atto respiratorio. (3) Meccanica respiratoria La meccanica respiratoria regola l introduzione e l eliminazione dell aria dai polmoni, per mezzo del lavoro dei muscoli inspiratori, di quelli espiratori e del diaframma. 39 Per comprendere meglio il movimento inspiratorio, si deve tener presente che ciascun emitorace (ciascuna metà della gabbia toracica, attraversata dal piano sagittale) è dotato di due pleure: la pleura parietale e la pleura viscerale. La pleura parietale è una membrana sierosa, che aderisce alla superficie interna della parete costale e si estende al diaframma ed al mediastino, mentre la pleura viscerale è una membrana sottile e trasparente, che riveste il polmone, estendendosi profondamente nelle scissure interlobari. I due foglietti pleurici sono intimamente adesi tra di loro, tanto da delimitare uno spazio virtuale, detto cavo pleurico, all'interno del quale si trova il liquido pleurico, la cui caratteristica è quella di lubrificare le due pleure, che scorrono l'una sull'altra, permettendo il collegamento indiretto tra le coste ed i polmoni. Una volta chiarito il rapporto ed il meccanismo che collega le coste, le pleure ed i polmoni si può comprendere in maniera più agevole la dinamica respiratoria.

40 L APPARATO RESPIRATORIO Il movimento inspiratorio avviene tramite la contrazione del muscolo diaframma, che si abbassa (per permettere alla parte inferiore dei polmoni di espandersi) e degli intercostali esterni (muscoli che sono inseriti sul margine inferiore di ogni costa), che consentono l innalzamento e l avanzamento delle coste e dello sterno, favorendo l'ampliamento della gabbia toracica verso l'alto ed in senso antero-posteriore, permettendo lo stiramento delle fibre polmonari e l'ampliamento dei polmoni stessi, ciascuno dei quali è collegato indirettamente con le coste mediante le due pleure. Pertanto, l'aria entra nei polmoni quando questi sono già dilatati, poiché all aumento del volume della cavità toracica, corrisponde una dilatazione dei polmoni, con la conseguente riduzione della pressione polmonare interna: l'aria compie il proprio ingresso nei polmoni. Il movimento espiratorio si verifica sia per il rilasciamento dei muscoli inspiratori (intercostali esterni), sia per la decontrazione del diaframma. Infatti, il rilasciamento degli intercostali esterni permette alla gabbia toracica di abbassarsi e di ridurre il proprio diametro antero-posteriore, comprimendo i polmoni; nel frattempo il diaframma si decontrae e si innalza, premendo sulla parte inferiore dei polmoni. Queste due azioni permettono l'aumento della pressione polmonare interna: l'aria fuoriesce dai polmoni, per essere espulsa dall'organismo. Va precisato, inoltre, che nella respirazione tranquilla, o eupnea (respiro normale, regolare), come ad esempio in alcune fasi nel respiro notturno, l'inspirazione avviene secondo quanto descritto sopra, mentre l'espirazione avviene mediante un processo passivo, secondo il quale i muscoli inspiratori si rilasciano, permettendo il ritorno del diaframma, della gabbia toracica e delle fibre elastiche del polmone nella loro posizione iniziale. Ci sono, altresì, alcuni muscoli respiratori accessori che intervengono quando la profondità e la frequenza della respirazione aumentano notevolmente, come, ad esempio, durante una gara, un allenamento, un'attività motoria, un intenso sforzo fisico. 40

41 L APPARATO RESPIRATORIO I muscoli che favoriscono l'inspirazione forzata, cooperando con gli intercostali esterni sono: lo sternocleidomastoideo, il dentato anteriore, il grande e piccolo pettorale, il grande dorsale, gli scaleni, il diaframma. I muscoli che consentono l'espirazione forzata sono: gli intercostali interni, il trasverso del torace, gli obliqui ed il retto dell'addome. Questi favoriscono un ulteriore innalzamento del diaframma, riducendo il volume della cavità toracica, con il conseguente aumento della pressione polmonare interna, premettendo così la fuoriuscita dell'aria dai polmoni. (4) Controllo nervoso e chimico del respiro La regolazione ed il controllo della frequenza e della profondità del respiro avvengono ad opera del centro nervoso respiratorio situato nel bulbo (porzione del sistema nervoso centrale collocata tra l encefalo ed il midollo spinale; è la sede dei centri regolatori della respirazione, oltre che dell attività cardiaca) e precisamente nel ponte di Varolio e nel midollo allungato del tronco cerebrale. Il bulbo è composto da un centro inspiratorio e da un centro espiratorio. I neuroni del centro inspiratorio, se sono stimolati, producono l inspirazione, mentre quelli del centro espiratorio, in seguito ad eccitazione, generano l atto espiratorio. Al centro inspiratorio arrivano impulsi inibitori che hanno la loro origine nei meccanocettori, cioè i recettori di stiramento, che si trovano nelle Il nervo vago appartiene al sistema nervoso autonomo. Percorre tutto il collo, passa attraverso il torace e si divide in rami diffondendosi nell apparato respiratorio e nel cuore pareti degli alveoli polmonari. I meccanocettori raggiungono l eccitamento quando si verifica la distensione delle fibre elastiche dei polmoni, di conseguenza un flusso di impulsi afferenti passa lungo i nervi vaghi e deprime i centri inspiratori. Pertanto, si verifica una sospensione degli impulsi efferenti destinati ai muscoli inspiratori: si genera l espirazione. 41

42 L APPARATO RESPIRATORIO Al centro inspiratorio giungono impulsi inibitori anche dai chemocettori (recettori di deficit di ossigeno e della presenza o meno dei gas nel sangue, ad es.: quando la pressione atmosferica è bassa, come avviene nelle alte quote) della zona aortica e carotidea in presenza di stimoli prodotti dall anossia (mancanza di ossigeno) e dall ipercapnia (aumento dell anidride carbonica nel sangue). Impulsi ai centri respiratori giungono anche dalla corteccia cerebrale, per cui il respiro può essere modificato volontariamente. (5) Atti respiratori accessori Nella vita di un individuo, a volte, si verificano alcuni episodi respiratori come la tosse, lo starnuto, il singhiozzo, lo sbadiglio, il riso ed il pianto che, apparentemente, svolgono un ruolo secondario. Queste forme eccezionali di respirazione sono evocate da stimoli sia di natura fisica, sia di origine emotiva. Gli effluvi intensi, il fumo ed i corpuscoli rappresentano le cause chimico-fisiche, che eccitando le vie aeree, come le fosse nasali ed i bronchi, possono produrre i colpi di tosse o gli starnuti. Se, però, si considerano separatamente è possibile constatare che questi sono veri e propri atti respiratori. La tosse è un atto espiratorio forzato, la cui causa è data da un corpo estraneo, ovvero dalla produzione eccessiva di muco. Lo stimolo delle terminazioni sensitive nella laringe e l'irritazione della trachea (o dei bronchi) produce il riflesso che provoca, in un primo momento, la chiusura della glottide (apertura della parte superiore della laringe) e il restringimento dei polmoni, seguiti da una violenta espulsione dell'aria (con l'apertura improvvisa della glottide), dall'allontanamento del muco e degli agenti esterni (dalle vie respiratorie profonde), responsabili dell'irritazione delle mucose, verificandosi il caratteristico "colpo di tosse". Lo starnuto, si distingue dalla tosse, dal momento che è anticipato da un profondo atto inspiratorio. In questo caso si è in presenza di una eccitazione della mucosa nasale, poiché nelle vie respiratorie possono giungere alcune sostanze o gas, irritanti per le mucose stesse, stimolando un movimento riflesso, che produce la chiusura della glottide ed il restringimento dei polmoni. Questo processo di compressione provoca sia la violenta fuoriuscita dell'aria dalla zona rino-farigea, con l'espulsione degli agenti esterni ingeriti, sia l'apertura improvvisa della glottide. In molti casi, la lingua blocca la parte posteriore della bocca, provocando l'espulsione violenta dell'aria dal naso. 42

43 L APPARATO RESPIRATORIO Il singhiozzo, che si verifica attraverso un inspirazione involontaria, è causato da uno spasmo (contrazione muscolare, involontaria, anomala ed incontrollata) del diaframma, stimolato dal nervo vago, che origina dal tronco encefalico, fino a raggiungere l'addome. Il nervo vago controlla, inoltre, la frequenza cardiaca, i muscoli della gola, l'intestino e la produzione degli acidi nello stomaco. Il diaframma, inizialmente disteso, si contrae repentinamente, causando un'inspirazione forzata e la chiusura parziale della glottide, con la susseguente emanazione del caratteristico effetto acustico. La contrazione improvvisa del diaframma si può eliminare trattenendo il respiro, modificando la profondità degli atti respiratori, oppure bevendo acqua: tutte manovre che coinvolgono il diaframma, mediante l'aumento della pressione intraddominale. A proposito di «rimedi» che inibiscono il singhiozzo, è interessante conoscere quanto asseriva il medico ateniese Erissimaco: "Trattenete il respiro per qualche tempo; se il singhiozzo non si placa, fate un gargarismo con acqua. Se non passa nemmeno così solleticatevi il naso con qualcosa finché non starnutite. Con un paio di starnuti, anche il singhiozzo più violento scomparirà sicuramente". Lo sbadiglio è contraddistinto da una profonda inspirazione seguita da una ampia espirazione, unitamente a differenti gesti spasmodici della bocca e delle parti estreme del corpo. Le origini dello sbadiglio possono essere di diversa natura. Nello sbadiglio causato dalla fame e dal sonno, l'origine è di natura fisica; se è determinato dalla noia o dalla vista di una persona che sbadiglia, la sua natura è di origine psicosomatica. «Una parte del cervello che svolge un ruolo importante nello scatenare lo sbadiglio è l'ipotalamo (nel quale sono custoditi anche i centri che sincronizzano il sonno e la veglia, la fame e la sete, la temperatura corporea). In particolare, alcuni neurotrasmettitori (tra cui la dopamina) e neuropeptidi (peptidi elaborati e messi in circolo dalle cellule nervose, con il compito di trasmettere o modulare gli impulsi nervosi) hanno un ruolo importante nello stimolare questo comportamento. Sbadigliare è un'azione stereotipata e non ci sono differenze di sesso, di razza, di età nel modo in cui si sbadiglia: si fa una lunga inspirazione seguita da una breve espirazione durante la quale è molto difficile, quasi impossibile, evitare di aprire la bocca e fare uscire un po' d'aria. In tutto lo sbadiglio dura mediamente sei secondi. (omissis) (omissis) Ma a che cosa serve lo sbadiglio? e perché è contagioso? Il significato funzionale di questo comportamento è sicuramente diverso nelle varie specie. Nell'uomo esso svolge numerose funzioni, non ancora del tutto comprese. E' stato dimostrato che non è vera la convinzione diffusa secondo cui lo sbadiglio serve ad ossigenare il sangue in presenza di un aumento della concentrazione di anidride carbonica. Una conseguenza utile dello sbadiglio può essere quella di favorire l'apertura delle tube di Eustachio per bilanciare la pressione dell'orecchio medio (sbadigliare risulta utile in fase di decollo o atterraggio aereo). Per la contagiosità, sono state proposte numerose teorie. Tra queste quella che ritiene che lo sbadiglio sia un segnale paralinguistico (cioè oltre il linguaggio convenzionalmente parlato). Secondo questa teoria, lo sbadiglio fornirebbe informazioni a proposito dello stato di noia o di sonnolenza in cui un individuo si trova, e la sua contagiosità servirebbe a sincronizzare i ritmi di attività del gruppo sociale.» (Lucia Carriero, Settore Neuroscienze - 43

44 L APPARATO RESPIRATORIO SISSA - Trieste, Nella rete della scienza, Laura Tonon, a cura di, 2003, Edizioni Dedalo s.r.l., Bari) Il riso ed il pianto consistono in un'inspirazione profonda, seguita da espirazioni brevi. La loro natura può essere sia di origine fisica, sia di origine emotiva. Il ridere, il sospirare, il gridare, oltre a produrre una migliore mobilità del diaframma, mediante il suo abbassamento ed innalzamento, rafforzano questo importante muscolo e lo rendono più elastico. Spesso il ridere, il piangere, ma anche il sospirare ed il gridare esprimono uno stato emotivo, mediante il quale si eliminano tutte le tensioni di origine psicosomatica. Purtroppo, nella società odierna, per vari motivi, non sempre è possibile manifestare emotivamente il proprio stato d'animo, con la conseguente sofferenza della sfera emozionale dell'individuo. Si tratta di stimoli respiratori eccezionali, che, contraddistinti da una lunga espirazione, possono liberare energie sconosciute e rilassare gli angoli più reconditi della natura umana. (6) Particolari situazioni respiratorie Oltre agli atti respiratori accessori, si possono verificare alcune situazioni respiratorie, dovute a cause ambientali o patologiche. Pertanto, in determinate contingenze si può incorrere nelle seguenti situazioni respiratorie: acapnia e ipercapnia, anossia, iperossia, dispnea, asma, enfisema, pneumotorace. L acapnia e l ipercapnia si verificano, rispettivamente, a causa delle variazioni in meno od in più della concentrazione di CO 2. L anossia è dovuta ad una diminuita disponibilità di ossigeno da parte delle cellule dei tessuti. Il tessuto che è più influenzato dall anossia è il Sistema Nervoso Centrale, pertanto i sintomi dell anossia sono prevalentemente nervosi. Una forma particolare di anossia è il mal di montagna. Questo è dovuto alla bassa pressione barometrica, in cui si verifica una diminuita pressione parziale d ossigeno, la quale è compensata da un aumento della 44

45 L APPARATO RESPIRATORIO circolazione sanguigna e dalla produzione di globuli rossi. Il conseguente eccitamento del centro respiratorio favorisce un aumento della ventilazione polmonare. L iperossia si manifesta a causa della respirazione di ossigeno a pressione elevata (oltre 1 Atm), risultando tossica per l organismo. In tali condizioni si riscontra una reazione infiammatoria a carico dell epitelio, cioè del tessuto di rivestimento delle vie respiratorie; inoltre, compaiono alcune alterazioni a carico della corteccia cerebrale, le quali producono convulsioni epilettiche. La dispnea si evidenzia mediante il susseguirsi di atti respiratori senza che l individuo se ne renda conto. In alcuni casi si ha difficoltà di respiro, con la sensazione di soffocamento e con un accentuazione dei movimenti respiratori. L asma è una situazione patologica in cui si verifica la contrazione dei muscoli lisci delle pareti bronchiali e l aumento della resistenza al passaggio dell aria nelle vie respiratorie, soprattutto nell espirazione. Il senso di soffocamento è dovuto, probabilmente, ad ischemia cerebrale. L ischemia cerebrale è un deficiente afflusso di sangue al cervello, dovuto alla interruzione della circolazione a causa dell'ostruzione di un vaso arterioso che irrora il tessuto cerebrale. L enfisema polmonare si manifesta con una perdita di elasticità delle cartilagini costali, con una diminuzione della capacità vitale, con un aumento dell aria residua e con una diminuzione della superficie respiratoria. Lo pneumotorace si presenta con un certo quantitativo di aria nel cavo pleurico (spazio presente tra i due foglietti pleurici). Lo pneumotorace può essere: aperto, chiuso, valvolare. Nel primo caso il cavo pleurico comunica con l esterno, per la rottura di un bronco o per una lesione della parete toracica. Lo pneumotorace chiuso è meno dannoso dal punto di vista funzionale, in quanto la pressione endopleurica (tra le due pleure) non è elevata come nello pneumotorace aperto. Lo pneumotorace valvolare è il più grave di tutti, in quanto la comunicazione del cavo pleurico all esterno permette l introduzione di aria durante l atto inspiratorio, ma non la sua fuoriuscita durante l espirazione. 45

46 L APPARATO RESPIRATORIO (7) Respirazione addominale e toracica Nel corpo umano, il tronco si può suddividere in due parti: la gabbia toracica e l'addome. Questi sono separati dal diaframma, la cui forma richiama quella di una "cupola". Il diaframma si abbassa e le coste si sollevano All'interno della gabbia toracica alloggiano i polmoni, che rappresentano gli organi principali della respirazione. Il diaframma si solleva e le coste si abbassano Durante l'inspirazione aumenta il volume della gabbia toracica e, quindi, dei polmoni, che seguono passivamente il movimento delle coste. L'aumento della capacità del torace è dovuto sia all'aumento del suo diametro antero-posteriore (a causa della contrazione dei muscoli intercostali esterni), sia all'abbassamento del diaframma. Nell'espirazione avviene il fenomeno inverso: si riduce il volume intratoracico e si innalza il diaframma, che, quando è decontratto, assume la classica forma "a cupola". Durante gli atti respiratori, se prevale l'azione del diaframma, la respirazione è addominale (o diaframmatica), se è preponderante il movimento dei muscoli che espandono il torace (intercostali esterni), la respirazione è toracica. Normalmente, l'attività respiratoria naturale consiste nella combinazione tra questi due tipi di ventilazione polmonare. Nell'inspirazione le coste si sollevano, il corpo è eretto. Nell'espirazione il corpo si rilassa, si abbandona. Il modo con cui si eseguono gli atti respiratori è condizionato anche dall'attività che si sta praticando. Nello svolgimento di un attività motoria, che richiede un elevato quantitativo di energia, non ci si può limitare ad un semplice accomodamento respiratorio, ma si debbono controllare gli atti respiratori, cercando di coordinare l azione respiratoria con l attività che si sta svolgendo. Respirazione addominale o diaframmatica. Questo tipo di respirazione provvede ad aerare soprattutto la porzione inferiore dei polmoni. In questo caso, rivestono un ruolo fondamentale il diaframma ed i muscoli addominali. Il diaframma, quando è in fase di riposo, ha la convessità rivolta verso l'alto; metaforicamente esso si può paragonare ad una cupola, ovvero ad un ombrello aperto. Quando il diaframma si contrae, durante l'inspirazione, si abbassa, appiattendosi, favorendo l'aumento di volume della gabbia toracica e l'espansione dei polmoni. Simultaneamente l'addome viene spinto in avanti. Nell'inspirazione addominale profonda, che consente di ottenere la massima espansione longitudinale dei polmoni, è importante rilassare i muscoli addominali, per favorire un ulteriore abbassamento del diaframma. Durante l'espirazione il diaframma si rilassa, ritornando alla posizione di riposo, mentre l'addome rientra. 46

47 L APPARATO RESPIRATORIO Il tipo di respirazione, la profondità, la frequenza ed il ritmo degli atti respiratori si modificano relativamente alle esigenze del momento. Un valido contributo è offerto dalla ginnastica respiratoria, la cui finalità è quella di aerare profondamente i polmoni ed educare i muscoli che svolgono questo delicato compito. La respirazione diaframmatica, inoltre, assicura un maggiore scambio gassoso, rispetto alla respirazione toracica, poiché, rispetto a questa, permette un maggiore aumento del volume intratoracico. Alcune ricerche hanno dimostrato che la respirazione diaframmatica, associata ad alcuni esercizi di rilassamento, è utilizzata per combattere gli stati ansiosi. «...Specificamente orientato a ridurre il fenomeno di iperventilazione associato al panico, l'addestramento respiratorio tende a favorire la respirazione diaframmatica rispetto a quella toracica (Ley e Blood, 1985)» (Roberto Infrasca, Il disturbo da attacchi di panico, 2001). «...La respirazione diaframmatica è associata al rilassamento... Il diaframma si contrae in risposta all'ansia o alla paura di perdere il controllo... Per questo motivo l'armatura del diaframma viene associata anche all'ansia del piacere o al tentativo di reprimere gli impulsi piacevoli seguito dall'insorgere di rabbia e collera» (Marsaa Iona Teeguarden, Guida completa alla digitopressione Jin Shin Do, 2002). «Per insegnare ai loro pazienti a tenere sotto controllo l'ansia, molti psicoterapeuti cognitivocomportamentali utilizzano il training respiratorio, vale a dire una tecnica basata sulla respirazione lenta e diaframmatica. Anche questo metodo è stato oggetto di numerose ricerche e ha trovato larga applicazione nel trattamento dei disturbi d'ansia, in particolare nei casi di attacchi di panico e agorafobia» (Gianfranco Graus, La depressione bipolare, 2007). Respirazione toracica. Il torace si espande nella fase di inspirazione e si riduce in quella di espirazione. La variazione della capacità toracica è dovuta all'azione dei muscoli intercostali esterni e di altri muscoli respiratori che, oltre a sollevare le coste, permettono l'espansione dei polmoni. L'espirazione avviene passivamente, per il rilasciamento dei muscoli intercostali esterni, con il conseguente abbassamento della gabbia toracica e la riduzione del volume polmonare, che permette la fuoriuscita dell'aria dalle vie respiratorie, fino alla sua espulsione dal naso o dalla bocca. La respirazione toracica ha la funzione di fornire l'ossigeno alla parte centrale dei polmoni. Il torace è una struttura elastica, costituita da 15 paia di coste. Le prime sette paia, posteriormente, sono collegate alla vertebre dorsali, mentre anteriormente sono connesse elasticamente allo sterno. Le coste sono solcate dai muscoli intercostali esterni, i quali si contraggono spostando le coste in avanti e in alto, espandendo l'impalcatura toracica e raddrizzando la colonna vertebrale. I polmoni, seguendo il movimento delle coste, si espandono e, diminuendo la pressione intrapolmonare, l'aria vi compie il proprio ingresso, come se venisse risucchiata. Quando i muscoli intercostali esterni si decontraggono, le coste si abbassano, il torace si restringe e, come già detto sopra, l'aria viene espulsa verso l'esterno. Si deve intervenire esclusivamente sui gruppi muscolari inerenti all atto respiratorio. E bene, altresì, escludere dall azione tutti i muscoli che svolgono una funzione differente o, addirittura, di ostacolo a quella respiratoria. Attraverso l esercizio si può raggiungere una maggiore elasticità della gabbia toracica, favorendo l aumento della capacità vitale. 47

48 L APPARATO RESPIRATORIO profonda inspirazione + espirazione forzata = capacità vitale Per una maggiore completezza sull'argomento si ritiene opportuno riportare integralmente quanto afferma Nader Butto: «La respirazione completa invece impegna sia i muscoli toracici, intercostali e clavicolari, che il diaframma. Questo tipo di respirazione è profonda e avviene lasciando espandere e ritrarre il diaframma nella cavità addominale. In questa maniera migliorano sia la capacità di ossigenazione che la circolazione, vengono ridotti il numero degli atti respiratori e di conseguenza anche i battiti cardiaci che diventano la metà rispetto a quelli che si hanno con la respirazione toracica. In questa maniera si risparmia tanta energia vitale senza far lavorare troppo il cuore e aumentando la capacità respiratoria.» (Nader Butto, Medicina Universale e il Settimo Senso, 2007). (8) Ventilazione ed esercizio La ventilazione minuto registra un incremento durante l attività sportiva. Tale incremento è proporzionale alla quantità di ossigeno consumata ed all anidride carbonica prodotta dall attività muscolare. La variazione della ventilazione minuto si verifica, probabilmente, più per la necessità di espellere l anidride carbonica, che per la richiesta di consumo di ossigeno (almeno per ciò che concerne le prestazioni massimali). Nei soggetti allenati si registra una ventilazione minuto, che aumenta di pari passo con il livello del metabolismo, qualunque sia: il carico di lavoro; il consumo di ossigeno; la produzione di anidride carbonica. Ciò è collegato con un elevato utilizzo della capacità di prestazione atletica aerobica. La massima ventilazione, durante l attività fisica, può raggiungere un valore di oltre 150 litri per minuto. Pertanto, si verifica un incremento di circa volte rispetto ai valori di riposo, dovuto sia alla profondità, sia alla frequenza degli atti respiratori. Spesso alcuni atleti, durante la corsa, accusano un dolore nella parte sinistra dell addome, meglio conosciuto come mal di milza. Non è così. Infatti, questo dolore è dovuto all attività dei muscoli respiratori, che sono alla ricerca del giusto ritmo respiratorio, provocando questo 48

49 L APPARATO RESPIRATORIO sgradevole episodio. Come ci si deve comportare di fronte a questo evento? Sarà sufficiente eseguire (anche durante la corsa) 6 o 7 atti respiratori molto profondi per far cessare questi sintomi. Per ciò che concerne le modificazioni della respirazione, esse variano, non soltanto durante l attività fisica, ma anche prima e dopo di essa. La ventilazione, infatti, aumenta prima che inizi l attività sportiva, in seguito alla stimolazione della corteccia cerebrale, conseguentemente all imminente esercizio che dovrà essere intrapreso. Durante l attività sportiva si registra un aumento della ventilazione, dovuta alla stimolazione nervosa ad opera dei recettori articolari e del movimento dei muscoli interessati. Tale incremento di ventilazione si stabilizza durante un esercizio submassimale. Al contrario, aumenta sempre di più in un lavoro massimale, fino al termine dell attività fisica. Tali variazioni si verificano per la presenza di anidride carbonica nel sangue, prodotta mediante il lavoro muscolare. Alla fine dell esercizio si assiste ad una diminuzione di ventilazione, poiché si è arrestata, insieme con l attività motoria, la stimolazione nervosa, originatasi dai recettori localizzati nei muscoli e nelle articolazioni. Inoltre, il decremento della ventilazione è dovuto ad una minore produzione di anidride carbonica presente nel sangue. (9) Il secondo fiato Il secondo fiato è un fenomeno che concerne la ventilazione. La sua caratteristica precipua è sottolineata dal repentino transito da un senso di disagio e di fatica durante la fase iniziale di un attività fisica prolungata ad una situazione di relativa agiatezza, la quale subentra durante lo svolgimento dell esercizio fisico. Il disagio che si verifica nella prima parte del lavoro si manifesta in vari modi: dispnea (mancanza di fiato); respiro rapido e superficiale; dolore al torace; cefalea; senso di vertigine; dolori muscolari. Anche se la causa del secondo fiato non è stata esattamente definita si pensa che essa sia dovuta: 1. al sollievo dalla carenza di fiato prodotta dalla lentezza degli aggiustamenti respiratori nella prima fase dell attività; 2. ad un idoneo riscaldamento; 3. ad alcune componenti psicologiche. 49