Modulo: Adattamenti limite cardiovascolari e neuro-muscolari

SNC.

Quando si hanno dei disturbi e il medico ci da un integratore a base di magnesio perché è

uno stabilizzatore di potenziale di membrana e se dovessimo togliere il magnesio andremo

incontro a crampi. 61

ESERCIZIO IN AMBIENTE IPERBARICO

Lezione 07/01/2022

In ambiente iperbarico ci riferiamo alla fisiologia delle immersioni che possono essere fatte

in due tecniche:

1) apnea

2) devices che assistono l’immersione/respirazione

Ricerche su grandi mammiferi marini

Ha delle limitazioni per quanto riguarda i meccanismi che consentono agli animali di

effettuare immersioni profonde in tempi più lunghi dell’uomo:

- elevato volume di sangue

- caratteristica anatomica ovvero i polmoni sono più collassati dell’uomo (si restringono

di più e questo previene la formazione di bolle di gas, in particolare dell’azoto)

- Hanno una caratteristica comune all’uomo: ridistribuzione del circolo periferico, in

particolare si concentra di più nella parte centrale del corpo.

- Hanno una reazione di bradicardia all’immersione che è molto più rilevante di quella

dell’uomo, e questo garantisce una continua distribuzione di sangue agli organi.

- Hanno una elevata tolleranza per bassi livelli di ossigeno e variazioni di pH del

sangue

- riduzione della perfusione dei muscoli però questi animali hanno alte concentrazione

di mioglobina e hanno buone riserve di ossigeno all’interno delle fibre muscolari

Tutto questo ci fa capire la risposta alle immersioni che caratterizza i mammiferi e che è da

considerarsi composta di tre meccanismi:

1) regolazione della respirazione

2) del ritmo cardiaco

3) della pressione arteriosa

Quello che avviene in questi tre sistemi si estende a tutte le categorie di mammiferi per il

mantenimento dell’omeostasi di quegli organismi aerobici.

Le fonti di ossigeno sono costituiti dall’emoglobina e mioglobina per quello che riguarda la

funzionalità muscolare, quando le fonti di ossigeno si esauriscono si raggiunge un limite

(limite aerobico di immersione), a questo corrisponde un’attivazione di metabolismo

lattacido (abbiamo una certa quantità di lattato nel sangue e questo aumenta nel momento

in cui vengono coinvolte fibre muscolari che utilizzano un altro tipo di metabolismo rispetto

all’aerobico). Conseguentemente a questo si attiva un riflesso barocettivo, oltre

all’attivazione dovuta all’immersione e che riduce la FC e questa è una distribuzione

intelligente delle risorse disponibili. Tutto questo è in compatibilità con la ridistribuzione

dell’ossigeno.

Il ratto

Hanno capacità che supera la nostra a svolgere immersioni abbastanza protratte, si vedono

variazioni della pressione arteriosa nel ratto e queste riguardano la pressione minima e

massima e mano mano che aumenta il tempo di immersione queste variazioni si fanno più 62

intense tra la pressione minima e la massima per poi diminuire man mano che si arriva ad

una fine del periodo in apnea e si ha una riduzione del ritmo cardiaco ben rappresentato da

queste oscillazioni tra massima e minima.

Si osserva come la percentuale di CO2 aumenta man mano che aumenta il periodo di apnea

per poi diminuire immediatamente e significativamente dopo l’apnea in cui il soggetto

ricomincia a respirare. Si ha una diminuzione della concentrazione di O2 e si osserva che il

metabolismo lattacido che si innesca durante il periodo di immersione, fa sì che il lattato non

aumenti durante l’immersione ma immediatamente dopo.

Caratteristiche mammiferi acquatici e terrestri

Andando a vedere i vari cambiamenti che si osservano nel corso degli adattamenti

all’esercizio in ambiente iperbarico per quanto riguarda la fisiologia delle immersioni:

esistono caratteristiche che cambiano tra mammiferi acquatici e mammiferi terrestri:

il volume del sangue, la concentrazione di emoglobina e controllo temperatura sono

costitutivi (soggetti ad un controllo omeostatico) nei mammiferi, degli altri sono condivisi:

● diminuzione della FC

● aumento della vasocostrizione periferica

● Capacità di rimanere in apnea

La bradicardia

Si sa che il discorso della bradicardia funziona sia nel caso della immersione completa,

esclusa la parte superiore del corpo (collo e testa) all’interno dell’acqua, sia molto di più nel

momento in cui il viso viene immerso in acqua. Questo è un riflesso che induce una

bradicardia. E’ qualcosa che succede nell’immersione volontaria.

I dati che si è riusciti ad estrarre da lavori sul ratto dimostrano che alcuni nervi che innervano

il naso e la cavità boccale sono dei nervi sensoriali di carattere misto che portano diverse

informazioni che sono legati al controllo della FC, questi stessi nervi sembra che abbiano

una determinata importanza per quanto riguarda la vasocostrizione ma anche la capacità di

modulare l’assenza di respiro che avviene nel caso di un’attività subacquea. Questo ha

bisogno di ulteriori ricerche ma comincia a delineare la modalità con cui uno stimolo

sensoriale come l’immersione del viso in acqua sia in grado di produrre quel riflesso che

prepara l’organismo ad effettuare un minore lavoro cardiaco e respiratorio per consentire

una certa efficienza nello svolgimento dell'attività in ambiente iperbarico.

La saturazione di ossigeno nel sangue e l’andamento della FC in immersione in una

attività di apnea volontaria

Prima dell’inizio dell’immersione abbiamo FC che è relativamente aumentata rispetto al

normale (si riferisce ad una preparazione particolare dell'immersione che è quella della

iperventilazione). L’iperventilazione non porta ad un sostanziale arricchimento dell’O2 ma

porta ad una riduzione della CO2 che è importante per il permanere di un attività fisica in

acqua ma ha una controindicazione ovvero che questa riduzione della CO2 potrebbe

inficiare la necessità di tornare a respirare. Quando facciamo esercizio e ci muoviamo in

acqua, consumiamo ossigeno e questo risulta secondo le regole del metabolismo aerobico

in una produzione di CO2 che è lo stimolo più potente che ci induce a respirare, per cui è

un'arma a doppio taglio.

Successivamente la bradicardia si instaura in maniera repentina, seguita da un ritorno a

livelli normali e addirittura tachicardici quando la concentrazione di O2 tende a diminuire e

aumenta la CO2. 63

Immersione accidentale in acqua

Temperatura dell’acqua distante dalla neutralità: dipende dalla nostra capacità di prepararci

ad una determinata situazione. (cadere in acqua in modo accidentale).

Fattori che regolano la capacità di eseguire esercizi in apnea

Il tempo di apnea è determinato dal punto di rottura respiratorio (nell’esercizio in aria si

parla dell’aumento di anidride carbonica dovuta all’esercizio fisico o qualcosa che ha a che

vedere con un aumento del lattato, quindi è legato alla soglia del lattato, quando in un

esercizio c’è un ritmo respiratorio superiore a quello a riposo, comunque tende a rimanere

costante. Oltre un certo livello, nonostante l’intensità non cambi, si può osservare un

aumento della frequenza respiratoria che è necessaria perché consente l’eliminazione di

CO2 e la regolazione del pH ematico.) il breakpoint respiratorio è uno degli elementi che può

determinare la durata dell’apnea ed è allenabile. Le durate delle immersioni in apnea

possono variare da soggetto a soggetto.

Iperventilazione

Questo favorisce un allungamento dell'intervallo di tempo in cui si instaura il punto di rottura

respiratorio, perchè se diminuisce CO2 nel sangue e può avvenire con l'iperventilazione, il

tempo di accumulo della CO2 che ci porta al punto di rottura respiratoria si allunga.

Si afferma che il limite di profondità a cui è possibile arrivare è determinato dal rapporto tra il

volume polmonare totale e il volume residuo e si dice che maggiore è quel rapporto,

maggiore è la capacità del soggetto di immergersi. Il nostro organismo è composto

prevalentemente di acqua, quindi come tale i nostri tessuti sono non comprimibili come lo

sono i liquidi, però nel nostro organismo ci sono una serie di cavità che contengono fluidi

compressibili e si pensa all’aria (sistema respiratorio) e possono essere interessate al

problema della pressione.

La legge di Boyle

Noi nell’esercizio in ambiente terrestre siamo soggetti ad una forza che è la pressione

atmosferica, ovvero la forza pesa della colonna d’aria che ci sovrasta e cambia a seconda

della quota. Se rimaniamo a livello del mare la pressione vale 760 mmHg , quando ci

immergiamo in acqua alla pressione atmosferica, si aggiunge la forza peso per unità di

superficie della colonna di acqua che ci sovrasta e quindi siamo in un ambiente iperbarico a

causa di questo (la pressione a cui siamo sottoposti aumenta in seguito all’acqua che ci

sovrasta) e questo ha una serie di effetti non tanto su organi non comprimibili ma sulle cavità

aeree, si illustra come i polmoni si riducono di volume (diminuisce il volume di aria che

occupa i polmoni), a temperatura costante pressione e volume sono inversamente

proporzionali tra loro, quindi se aumenta la pressione di un gas in un recipiente il volume del

gas diminuisce (legge di Boyle) e questo accade anche nel nostro corpo. La pressione si

esercita su tutto il corpo, la struttura ha delle capacità di ridurre l’effetto boyle ma non lo

riduce del tutto e può determinare il fatto che il volume polmonare totale comincia a

diminuire e quello residuo è quel volume di aria che occupa i polmoni e non partecipa in

modo attivo allo scambio che avviene con il sangue. Nei mammiferi marini c’è un ulteriore

meccanismo che si induce nel momento in cui questi animali si immergono. La milza è un

organo linfatico ed è molto vascolarizzato e se la estraiamo ha comunque un colore rosso

intenso, negli animali marini l’immersione e in particolare la pressione a cui l’organismo è

sottoposto, induca una contrazione della milza per cui libera una certa quantità di sangue e

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globuli rossi e contribuisce ad un aumento del volume di sangue e ad un aumento dei globuli

rossi e quindi aumenti di emoglobina e questo contribuisce a mantenere attive le funzioni

vitali.

Maschera e occhialini

Se apriamo gli occhi in acqua quello che vediamo non è esattamente quello che possiamo

vedere in superficie e questo è dovuto alle caratteristiche fisico-chimiche dell’acqua (indice

di rifrazione). Poiché l’acqua in qualche modo assorbe la luce, per garantire una visione

migliore si utilizzano maschere o occh