Appunti Fisiologia

Lezione 27

Adattamenti cardiovascolari e respiratori all'allenamento

Adattamenti → si distinguono dagli aggiustamenti (durante esercizio fisico). Gli adattamenti interessano anche nella morfologia degli organi coinvolti e avviene nei soggetti che sistematicamente si allenano.

Resistenza muscolare

Si intende la capacità di ciascun muscolo, o gruppo muscolare, di sostenere impegni di alta intensità (esercizi ripetuti o impegni statici) che durano non più di 1 o 2 minuti. Sono dei fattori neuromuscolari che determinano la resistenza muscolare cioè fattori legati allo sviluppo di forza insieme a rendimento del metabolismo anaerobico. È quindi altamente correlata alla forza muscolare e allo sviluppo delle capacità anaerobiche.

Resistenza cardiorespiratoria

La capacità dell’organismo di sostenere un esercizio prolungato nel tempo e la resistenza è altamente correlata allo sviluppo dell’apparato cardiovascolare e respiratorio e, quindi, alla capacità aerobica. La capacità di resistenza viene valutata attraverso la presentazione di:

VO₂max (massimo consumo di O₂): tasso di consumo di ossigeno più elevato che si può raggiungere durante un esercizio massimale. Test incrementale → su nastro trasportatore a intervalli di tempo regolari io faccio aumentare il carico con incremento regolare. Si va a misurare produzione di CO₂, O₂, gittata ecc. Il VO₂max può essere aumentato con l’allenamento di resistenza.

Vo₂= q (gittata cardiaca) x differenza artero venosa di ossigeno

Capacità di resistenza sub massimale

(intensità sottosoglia anaerobica, soglia del lattato): è più strettamente correlata alla resistenza effettiva della prestazione di gara; dipende dal VO₂max e dalla soglia lattato. La soglia è allenabile molto di più del VO₂max. È molto più difficile da valutare, poiché non esiste una singola variabile fisiologica che si possa misurare per quantificarla e può essere migliorata con l’allenamento di resistenza. Il consumo di ossigeno aumenta proporzionalmente al consumo di O₂ fino a raggiungere il suo massimo al termine del test incrementale. 13 km/h con VO₂max circa 45 ml per chilo di peso corporeo per minuto. Dopo aver fatto allenamento si ferma a 17 km/h con VO₂max circa 55 ml per chilo di peso corporeo per minuto. Il VO₂max con allenamento aumenta.

Sistema di trasporto dell’ossigeno

• I componenti del sistema cardio-respiratorio che trasportano O₂ ai tessuti attivi
• Quantificati con l’equazione di Fick: VO₂ = SV × HR × a-v O₂ (differenza)
• Può trasportare O₂ in modo più efficiente in seguito agli adattamenti che hanno luogo con l’allenamento di resistenza

Parametri influenzati dall’allenamento

• Dimensioni del cuore → sinmorfosi cioè variazione morfologiche
• Volume di scarica sistolica (SV) come cambia da condizioni normali e dopo allenamento
• Frequenza cardiaca (HR) come cambia da condizioni normali e dopo allenamento
• Gittata cardiaca (Q) come cambia da condizioni normali e dopo allenamento
• Flusso sanguigno
• Pressione sanguigna
• Volume sanguigno

Ecocardiogramma per individuare dimensioni e anomalie del cuore, dal punto di vista fisiologico per misurare volume del ventricolo, il suo diametro e lo spessore del miocardio e dei setti.

Ipertrofia eccentrica

Si intende aumento del volume del ventricolo soprattutto del sinistro.

Ipertrofia concentrica

Si intende aumento dello spessore delle pareti. Chi fa allenamento contro resistenza coesistono mentre chi fa allenamento con sovraccarichi in palestra ha semplicemente concentrica.

Riassumendo

• È il ventricolo sinistro che si adatta maggiormente in risposta all’allenamento di resistenza.
• Le dimensioni interne del ventricolo sinistro aumentano, principalmente in seguito a un aumento nel riempimento ventricolare. Diastole.
• Lo spessore della parete del ventricolo sinistro aumenta, consentendo una contrazione più vigorosa del ventricolo sinistro quindi aumento forza del cuore e aumento del volume scarica sistolica e legge di Fick.

Volume di scarica sistolica

Volume scarica sistolica aumenta proporzionalmente all’aumentare dell’intensità dell’esercizio fino al 40/70% del massimo consumo di ossigeno. Dopo un po' non vi è più aumento ma rimane sempre lo stesso. Nell’individuo allenato termina il test con velocità maggiore, ha sempre lo stesso principio e oltre al 60% del VO₂max il volume di scarica sistolica continua ad aumentare ed è l’adattamento più significativo. Risultato dall’aumento del ventricolo sinistro che contiene più sangue durante diastole che aumento spessore che rende la contrazione più vigorosa e viene eiettata una maggiore quantità di sangue anche a riposo. EDV: volume telediastolicoventricolare quindi precarico; ESV: volume ventricolare telesistolico post carico; EF: frazione di eiezione.

Frazione di eiezione (EF)

Si intende la proporzione di sangue eiettato dal ventricolo sinistro per ciascun battito in proporzione al volume telediastolico ventricolare. EF = SV (volume di scarica sistolica) / EDV (volume telediastolico ventricolare). In media 60% a riposo.

Riassumendo

• L’allenamento di resistenza aumenta il SV a riposo e durante l’esercizio sia sotto massimale che massimale.
• Il volume telediastolico aumenta, in seguito a un aumento nel plasma sanguigno e un maggior tempo di riempimento diastolico. Ciò contribuisce aumento del SV.
• L’aumento della dimensione del cuore consente al ventricolo sinistro di stirarsi di più e di riempirsi con più sangue; l’aumento dello spessore della parete favorisce la contrattilità. La ridotta pressione (post carico) sanguigna sistemica diminuisce la resistenza al flusso di sangue eiettato dal ventricolo sinistro. La frequenza cardiaca aumenta all’aumentare dell’intensità dell’esercizio fino a raggiungimento frequenza cardiaca massima. Frequenza massima rimane sempre la stessa o diminuisce pochissimo.

Frequenza cardiaca a riposo

La diminuzione con l’allenamento di resistenza è probabile che sia dovuta alla maggior quantità di sangue che ritorna al cuore e a cambiamenti nel sistema nervoso autonomo. Individui sedentari possono diminuire RHR di 1 battito/min alla settimana durante le fasi iniziali dell’allenamento, ma numerosi studi recenti hanno mostrato piccole variazioni di meno di 3 battiti/min con durate di allenamento fino a 20 settimane.

Frequenza cardiaca durante esercizio

Sotto-massimale

Diminuisce proporzionalmente alla quantità di allenamento completato. Potrebbe diminuire dai 10 ai 30 battiti/min dopo 6 mesi di allenamento moderato ad ogni determinato carico di lavoro, con diminuzione di maggiore entità ai carichi di lavoro più elevati.

Massimale

Rimane invariata o diminuisce leggermente. Una diminuzione potrebbe consentire al volume di scarica sistolica ottimale di massimizzare la gittata cardiaca.

È l’aumento del volume di scarica sistolica che consente l’abbassamento della frequenza cardiaca, oppure è la diminuzione della frequenza cardiaca che permette l’aumento del volume di scarica sistolica? Non si ha una risposta. È uno degli indici di allenamento, chi è più allenato recupera molto più velocemente.

Periodo di recupero dalla frequenza cardiaca

• È il tempo dopo l’esercizio che è necessario al cuore per tornare alla frequenza di riposo.
• Con l’allenamento, la frequenza ritorna al livello di riposo più rapidamente dopo l’esercizio.
• È stata utilizzata come un indice di fitness cardiorespiratoria.
• Non si può usare come termine di raffronto tra soggetti diversi perché ciascuno ha una risposta diversa. Solo su un medesimo soggetto.

Anche l’allenamento con sovraccarichi (resistance training) può indurre una diminuzione della HR (sia a riposo che durante esercizio sub massimale); tuttavia, non tutte le ricerche confermano tali risultati e l’entità della riduzione è decisamente inferiore alla tipica riduzione ottenuta con l’allenamento per la resistenza aerobica.

Gittata cardiaca

Riassumendo

• Q diminuisce leggermente o non cambia a riposo o durante esercizio sotto-massimale.
• Una lieve diminuzione potrebbe essere il risultato di un aumento nella differenza a-vO₂, dovuta a una maggiore estrazione di ossigeno dai tessuti o a una riduzione nella richiesta di ossigeno.
• Q aumenta drammaticamente durante sforzo massimale a causa dell’aumento nel massimo SV.
• I valori assoluti di Qmax variano da 14 a 20 L/min in individui sedentari, da 25 a 35 L/min in individui allenati, e 40 L/min o più in atleti di resistenza di grossa taglia corporea.

Aumento del flusso di sangue con l’allenamento

• Ridistrubuzione del flusso ematico ai tessuti
• Aumenta capillarizzazione dei muscoli allenati (maggior rapporto capillare-fibra)
• Maggiore apertura di capillari esistenti nei muscoli allenati
• Più effettiva ridistribuzione di sangue — il sangue va dove vi è necessità
• Aumentato volume di sangue

Pressione sanguigna

• L’allenamento di resistenza risulta in una diminuzione della pressione sanguigna allo stesso carico di lavoro sotto-massimale, ma a carichi di lavoro massimali la pressione sistolica aumenta e la pressione diastolica diminuisce.
• La pressione sanguigna a riposo (sia sistolica che diastolica) viene abbassata con l’allenamento di resistenza in individui con ipertensione borderline o moderata.
• La pressione sanguigna durante il sollevamento pesi può causare un aumento cospicuo della pressione sanguigna sia sistolica che diastolica, ma la pressione sanguigna a riposo dopo l’allenamento con i pesi tende a non cambiare o a diminuire.

Volume del sangue

Ematocrito diminuisce. Volume del sangue e allenamento:

• L’allenamento di resistenza, specialmente l’allenamento intenso, aumenta il volume sanguigno. Il volume di sangue aumenta principalmente per un aumento nel volume plasmatico (aumenti dell’ADH, aldosterone e proteine plasmatiche causano un aumento nella ritenzione di liquido nel sangue).
• Il volume dei globuli rossi aumenta, ma l’aumento del volume plasmatico è di maggiore entità; quindi, l’ematocrito diminuisce.
• La viscosità del sangue diminuisce, così favorendo la circolazione e facilitando la distribuzione di ossigeno.
• I cambiamenti nel volume plasmatico sono altamente correlati con i cambiamenti nel SV e VO₂max.

Adattamenti cardiovascolari all’allenamento

• La dimensione del ventricolo sinistro e lo spessore delle sue pareti aumentano.
• Il volume di scarica sistolica, a riposo, sotto-massimale e massimale, aumenta.
• La massima frequenza cardiaca non cambia o diminuisce.
• La gittata cardiaca è meglio distribuita ai muscoli attivi e la gittata cardiaca massima aumenta drammaticamente.
• Il volume sanguigno aumenta, così come il volume dei globuli rossi, ma quest’ultimo in misura minore.
• La pressione sanguigna a riposo non cambia o diminuisce lievemente, mentre la pressione sanguigna durante esercizio sotto-massimale diminuisce.

Adattamenti respiratori all’allenamento

• La ventilazione polmonare aumenta durante sforzo massimale dopo l’allenamento; un individuo → può migliorare la prestazione allenando i muscoli inspiratori. Il valore della massima ventilazione polmonare di un atleta di resistenza, di notevole struttura fisica, e molto allenato, per esempio un canottiere, può essere superiore a 240 L/min: il doppio del valore tipico di un soggetto non allenato!
• La diffusione polmonare aumenta alle intensità di lavoro massimali → La maggiore capacità di diffusione dell’ossigeno in atleti con una grande capacità aerobica è dovuta a: • Accresciuta superficie alveolare • Minore resistenza alla diffusione attraverso le membrane respiratorie • Maggiore gittata cardiaca (una maggiore quantità di sangue scorre attraverso i polmoni e, quindi, aumenta la perfusione polmonare)
• La differenza a-vO₂ aumenta con l’allenamento in seguito ad una maggiore estrazione di ossigeno → da parte dei tessuti. Sebbene la maggior parte dell’aumento nel VO₂max risulti dall’aumento della gittata cardiaca e dell’afflusso di sangue ai muscoli, anche l’aumento nella differenza a-vO₂ ha un ruolo fondamentale. Questo aumento nella differenza a-vO₂ è dovuto ad una più efficace ridistribuzione di sangue arterioso dai tessuti inattivi a quelli attivi, cosicché una maggiore quantità di sangue di ritorno all’atrio destro sia passato attraverso il tessuto muscolare attivo.
• Il sistema respiratorio è raramente un fattore limitante alla prestazione di resistenza. Viene meno la differenza artero venosa.
• Tutti i principali adattamenti del sistema respiratorio all’allenamento si rendono più evidenti durante l’esercizio massimale.

Adattamenti metabolici all’allenamento

Il quoziente respiratorio: diminuisce per sforzi sottomassimali (aumento nell’utilizzazione di FFAs), e aumenta a livelli massimali. Il consumo di ossigeno (VO₂) è: inalterato o leggermente aumentato a riposo; inalterato o leggermente diminuito a carichi di lavoro sottomassimali, e aumentato durante sforzo massimale (VO₂max — aumenta fra lo 0% e il 93%).

Lezione 28

Il rene

Serve a purificare il sangue e serve a regolare il mezzo interno e nel regolare il volume dei liquidi extracellulari del plasma e quelli all’interno della cellula e concorre alla regolazione degli elettroliti che stanno nei liquidi corporei. La concentrazione idrogenionica ioni H+ deve essere regolata. Il rene è organo endocrino.

La dialisi 2 volte a settimana per 10 ore perché artificialmente il sangue viene depurato. Le cellule producono sostanze di rifiuto che vanno nel plasma, il cuore eietta 7000 l al giorno, ¼ passa per il rene. Glomerulo capsula di Bowman vengono filtrati 180 l al giorno e solo 1 l di urina viene prodotto al giorno. Filtrato viene in grandissima parte reintegrato e solo 1 l espulso.

Funzioni del rene

• Regolazione del volume e dell’osmolarità dei liquidi corporei.
• Regolazione del bilancio idro-elettrolitico (equilibrio idro-salino). Quantità di liquidi regolata da esso.
• Depurazione del plasma da sostanze dannose/non utili all’organismo come ammoniaca.
• Regolazione dell’equilibrio acido-base → sistema tampone.
• Produzione di ormoni → renina regolazione pressione arteriosa.

Il nefrone è l’unità morfo-funzionale del rene è costituito dal corpuscolo renale = glomerulo + capsula di Bowman (funzione di filtrazione glomerulare), tubulo contorto prossimale, ansa di Henle e il tubulo contorto distale (i tubi coinvolti nel riassorbimento) che sfocia del dotto collettore (secrezione dei tubuli). I corpuscoli renali (glomerulo e Capsula di Bowman), si trovano per buona parte nella corticale del rene. Nella corticale, inoltre si trovano il tubulo contorto prossimale e quello distale. Si distinguono nefroni corticali (più superficiali) e nefroni iuxtamidollari (più interni). Quanto più l’ansa di Henle è lunga, tanto maggiore è la capacità del nefrone di concentrare l’urina.

Il sistema di vascolarizzazione del nefrone è costituito da un ramo periferico dell’arteria renale, l’arteriola afferente, da un agglomerato di vasi che ad essa fa seguito, definito glomerulo, e dalla arteriola efferente, che fuoriesce dal glomerulo e dà origine ad un secondo letto capillare, i capillari peritubulari (porzione corticale del rene). I capillari che circondano la porzione distale dell’ansa di Henle (porzione midollare del rene), si chiamano vasa recta.

Composizione dell'urina

• In condizioni normali, il volume varia fra 1 e 1.4 l/die (contro i 180 l/die di ultrafiltrato).
• Il pH può variare fra 4.5 e 8 (6.2 con dieta mista – la dieta carnea acidifica – la dieta vegetariana alcalinizza).
• NON contiene proteine plasmatiche (che non passano il filtro glomerulare) rimangono nel plasma e vasi.
• NON contiene glucosio (completamente riassorbito lungo il tubulo prossimale).
• Contiene 5g/die di NaCl, 200 mg/die di Ca e 30g/die di urea (dalla demolizione degli aminoacidi).
• Contiene fosfati, solfati e bicarbonati (importanti per la regolazione del pH).
• Contiene ormoni o prodotti del metabolismo ormonale.
• Contiene vitamine ed enzimi.

Filtrazione

La filtrazione è il passaggio di sostanze attraverso la membrana di filtrazione nel lume della capsula di Bowman a formare il filtrato glomerulare. A livello del corpuscolo renale.

Riassorbimento

I soluti vengono riassorbiti attraverso le pareti del nefrone (sistema tubulare) attraverso processi di trasporto attivo e passivo (con o senza spesa di ATP). L’acqua viene riassorbita attraverso le pareti tubulari per osmosi.

Secrezione

I soluti vengono secreti attraverso le pareti tubulari all’interno del lume tubulare (filtrato) sostanze che passano dal sangue sino al sistema peritubulare.

Acido urico e creatinina sono sostanze che vengono eliminate da organismo tramite due modalità: passando per filtrato glomerulare e per processo di secrezione tubulare.

Glomerulo renale

Filtrazione (passaggio di sostanze e acqua da capillari e lume della capsula di Bowman)

• Ciuffo (20-40 anse) di capillari che prendono origine dall’arteriola afferente e confluiscono nell’arteriola efferente (il sangue entra nel glomerulo arterioso e arterioso ne fuoriesce).
• È avvolto dalla capsula di Bowman, creata da un’introflessione della porzione iniziale del tubulo renale, che forma due foglietti: il foglietto viscerale, aderente ai capillari, e il foglietto parietale, più esterno, che continua con la parete del tubulo.