Funzionalità fisiologica, metabolica e biomolecolare dell'esercizio fisico - modulo Tringali

GH;

- A livello locale direttamente dal muscolo scheletrico in una forma

normale ed una particolare (MGF) in seguito all'esercizio,

specialmente quello di potenza.

Ci sono poi altri tessuti che sono coinvolti nell'ipertrofia rilasciando fattori

di crescita, molecole che comunicano con il muscolo. Tra questi:

- HGF rilasciato da cellule del tessuto connettivo;

- Interleuchina 6 rilasciata dal muscolo durante attività fisica;

- Miostatina, una proteina di controllo prodotta dal muscolo che

blocca l'ipertrofia e le funzioni delle cellule satellite.

Ipertrofia

Ci sono due fenomeni principali legati all’aumento della massa muscolare:

- Ipertrofia, quando le fibre muscolari aumentano di volume;

- Iperplasia, quando aumenta il numero di fibre muscolari.

La fibra muscolare in particolare diventa ipertrofica perché aumentano il

numero di miofibrille al suo interno, il volume del tessuto connettivale, e

la vascolarizzazione.

L'aumento di miofibrille è strettamente legato all'aumento di sintesi

proteica, in quanto sono formate principalmente da proteine contrattili

(actina e miosina). Le proteine assunte con la dieta non vanno

direttamente all'interno del muscolo scheletrico, vengono prima digerite e

scomposte in amminoacidi che poi vengono smistati a tutto il corpo. Se

questi sono in una quantità troppo elevata vengono portati al fegato e

trasformati in urea ed eliminati, sovraccaricando di lavoro fegato e reni.

Ancora più che assumere molte proteine è importante capire quali e

quando assumerle.

La sintesi proteica nel muscolo non è sempre attiva, viene attivata

soprattutto dopo l'esercizio. In questo caso l'IGF1 si ancora alla fibra

muscolare e stimola al suo interno una serie di passaggi che stimolano la

sintesi proteica.

L'esercizio è il primo fattore che attiva questa via (sia prima che dopo),

ma ci sono anche degli amminoacidi che attivano la stessa via

comunicando con la proteina mTOR che è la più vicina al nucleo e stimola

la sintesi proteica. Questi sono i BCAA, in particolare la leucina che è

considerato anabolico perché va ad attivare direttamente la via mTOR.

Per la sintesi proteica è necessario che siano presenti tutti gli

amminoacidi, la maggior parte sono sintetizzati da noi, ma ce ne sono

almeno 8 che devono essere assunti con la dieta (essenziali).

Teoria Mionucleare

La fibra muscolare è formata da citoplasma con all’interno dei nuclei

distinti detti “mionuclei”. Sembra che ogni mionucleo governi una sezione

distinta dell’area all'interno di una sezione muscolare, ogni sottosezione è

detta “dominio mionucleare”, che non ha confini netti osservabili, ma è

un'area all’interno della quale il mionucleo regola la sintesi proteica e

tutte le altre funzioni.

In seguito ad un adattamento ipertrofico c'è un aumento del volume

totale, e quindi dello spazio del dominio mionucleare. Il mionucleo si trova

allora a dover governare un'area maggiore rispetto a prima, ma quando

questa diventa talmente grande da non essere più in grado di essere

gestita da un singolo nucleo è necessario che alla fibra si aggiunga un

altro mionucleo che si prenda una parte del nuovo volume.

Questo processo è necessario per far sì che la fibra muscolare sia in grado

di continuare a crescere, altrimenti il processo si bloccherebbe. Questi

mionuclei vengono proprio dalle cellule satelliti che si attivano,

proliferano, ed una si differenzia e si unisce alla fibrocellula donandole il

proprio nucleo e prendendo governo di un suo nuovo dominio

mionucleare.

Lezione 2 – Monitoraggio dello

Stato dell’Atleta

Dopo un infortunio il primo obiettivo è il recupero con il ritorno ai livelli

prestativi tipici e la ripresa di massa muscolare. L'atleta torna all'attività

agonistica dopo qualche mese, ma permane un calo di forza e massa

muscolare all'arto infortunato nonostante diversi protocolli di

riabilitazione.

Per spiegare questo fenomeno sono state fatte tre tipologie di analisi in

atleti post-infortunio al legamento crociato, effettuate nei due mesi

successivi al recupero sia nell’arto infortunato che in quello sano:

- Analisi del rapporto di fibre muscolari/fibre di collagene tramite

biopsia;

- Analisi delle cellule presenti all’interno della muscolatura con il

metodo di anticorpi che si legano a marker specifici differenziando

cellule muscolari e fibroblasti;

- Analisi delle cellule satelliti tramite una proteina in grado di legarsi

ai loro marker specifici. Con questa analisi si distinguono anche le

cellule satelliti legate a fibre di tipo 1 e 2.

In generale si rileva un aumento del tessuto inerte connettivale e la

diminuzione di cellule satelliti.

Nel caso analizzato non c'è stata una lesione al muscolo, ma al

legamento, ma in ogni caso c'è una degenerazione del tessuto muscolare

portata dal fatto che il tessuto connettivo non è contrattile. Se viene a

mancare il tessuto contrattile il muscolo non può mantenere gli stessi

livelli di forza e capacità di trofismo. Dopo l'infortunio il muscolo va allora

incontro ad un processo che rende molto difficile il recupero della massa e

della forza muscolare.

Il processo di riabilitazione si fonda inizialmente sul recupero della

mobilità dell’arto infortunato, con esercizi attivi e passivi, e si cerca di

abbassare i livelli infiammatori. Successivamente quando non c'è più

dolore si comincia la ripresa muscolare con esercizi isometrici per

rafforzare la parte carente, e più avanti si svolgono esercizi di

forza/potenza con carico progressivo in modo da stimolare l'ipertrofia.

Si può fare lavoro in ipossia (con restrizione del circolo di sangue) perché

stimola la risposta ipertrofica: lavorare a basse concentrazioni di ossigeno

attiva diverse vie cellulari all'interno del muscolo che vanno ad incentivare

ed attivare la sintesi proteica con le vie di signaling, mTOR, etc. C'è tutto

un discorso intorno sulla sicurezza di questo metodo, che potrebbe creare

delle zone di necrosi qualora non dovessero arrivare sufficienti nutrienti

alle cellule muscolari, ma può essere utilizzato ogni tanto senza stringere

troppo o troppo a lungo.

Una parte importante del percorso riabilitativo per accorciare i tempi e

garantire il recupero della forza è lavorare sulle cellule satelliti che

rispondono all'esercizio fisico. Allora si cerca di stimolarle al meglio in

modo da farle duplicare e reinstaurare il processo di duplicazione

asimmetrica cosicché possano partecipare alla ricostruzione del tessuto

muscolare, aiutando il recupero muscolare.

La chiave è nel tipo di esercizio fisico che stimola maggiormente le cellule

satellite: contro resistenza, che includa almeno una parte di contrazione

eccentrica.

Sul lato del tessuto connettivo non si può fare molto con l'esercizio fisico.

C'è la possibilità di iniettare dei fattori di crescita direttamente al sito della

lesione e hanno un effetto benefico promuovendo la rigenerazione

cellulare. Ci sono anche farmaci applicabili esternamente al sito come

creme, ma non sembrano esserci evidenze reali che queste abbiano effetti

veri.

Biomarker nello Sport

Marker = parametri misurabili in diversi modi e condizioni, utili per il

monitoraggio della prestazione, stato di forma e recupero.

Le rilevazioni dei biomarker possono essere proposte quando si nota un

calo di prestazione, per andare a verificare la necessità di una pausa per

poter intervenire, dove è il problema, se è fisico o no, etc.

In atleti che devono svolgere più di una competizione a settimana è

necessario che il recupero sia più veloce ed efficiente. Dopo la gara la

prestazione scende perché ci sono danni alle fibre muscolari, esaustione

delle riserve energetiche. Il tutto deve poter tornare a livelli ottimali prima

della competizione successiva.

Ci sono diversi metodi che vanno ad accelerare i tempi di recupero, ma

non esiste una strategia che vada bene saldare tutti i deficit post

competizione. Allora conoscere su quali parametri una determinata

strategia va ad agire permette di sapere quali utilizzare e quali sarebbero

meno utili.

Esistono diversi test e fattori analizzabili che possono essere utili per

seguire lo stato di recupero degli atleti.

Le caratteristiche da monitorare che c'entrano con la performance sono di

allenamento e dieta, l’aspetto genetico non è particolarmente importante

perché non è modulabile. Su questi due si possono modulare e

monitorare:

- Stato nutrizionale e di idratazione, posso capire se l’atleta si sta

alimentando ed idratando correttamente grazie a parametri

specifici;

- Stato del tessuto muscolare, se ci sono lesioni o altri problemi che

richiedono un processo di recupero;

- Fattori di rischio di infortunio come stress, fatica (organica e

psicologica) e infiammazione.

Perché questo tipo di monitoraggio abbia senso devono essere conosciuti i

valori di riferimento basali di questi parametri del soggetto, analizzabili

nel periodo di riposo e pre-stagione.

Durante la stagione di allenamento e competizione, possono essere fatte

analisi in acuto, subito adiacente (prima o dopo) alla prestazione. La

valutazione non è singola, è verosimile che all'inizio della stagione

agonistica risponda in modo diverso rispetto alla fine per adattamenti e

fatica accumulata.

A seconda degli obiettivi posti si va a scegliere il momento più idoneo.

Stato Nutrizionale

A livello dello stato nutrizionale i fattori maggiormente incisivi sulla

prestazione sportiva e che maggiormente sono visti negli atleti di alto

livello sono:

- Disponibilità energetica, direttamente collegata all'assunzione di

carboidrati e alla riserva energetica dell'organismo, molto spesso

alterata in atleti di alto livello.

- Vitamina D, B12, folati e ferro. La B12 è ricavata soprattutto

dall'alimentazione animale, quindi sono a rischio atleti che seguono

una dieta vegana senza integrazione. I folati sono vitamine trovati

nei vegetali a foglia larga. Entrambi incidono sulla formazione dei

globuli rossi e quindi capacità di resistenza.

La disponibilità energetica rappresenta la quantità di energia che rimane

all'organismo per svolgere tutte le funzioni basali. Si trova come:

(energia introdotta [kcal] - energia consumata [kcal]) / kg di FFM



Un valore ideale è di circa 45kcal/kg di FFM, e non dovrebbe mai scendere

sotto le 30kcal/kg di FFM. È un valore critico, soprattutto per le atlete

femmine, sotto il quale si possono incorrere in problemi