Fisiologia dell'esercizio - economia della locomozione alle alte altitudini

VS

quello dei Nepalesi, abitanti delle pianure.

Soggetti

27

masch

i Migranti tibetani Nepalesi

nati e vivono tra nati e vivono

3500 e 4500 m a Kathmandu

(Tibet) (1300 m, Nepal)

Caratteristiche:

Studenti

 No malattie

 Storia

 Non fumatori

 Buono stato nutrizionale

 Pressione sanguigna

 ECG

 % di massa grassa da plicometria

 Normalmente camminata di 2 ettari al giorno

 Nessuno segue programmi particolari di

 allenamento

Consenso informato prima di partecipare allo

 studio, che è stato effettuato in conformità con i

principi delineati nella Dichiarazione di Helsinki

(2000) del World Medical Association

Committenti etnici e ricercatori del Concilio

 Nazionale di Ricerca di Milano e del Royal Nepal

Academy of Science and technology (RONAST)

di Kathmandu hanno approvato lo studio

Misurazioni fatte presso la Clinica Medica del

 Tibetan Refugee Reception Center di

Kathmandu con il patrocinio del

rappresentante del Dalai Lama (Nepal)

Prima di iniziare il test è stato concesso del

 tempo per acquisire familiarità con le

attrezzature, procedure di prova, e in

particolare, con il treadmill

I soggetti indossavano durante i test tutti gli

 stessi indumenti e stesse scarpe da ginnastca

Tre protocolli

CAMMINATA

(In 4 giorni diversi)

5 minuti a riposo

5 minuti di camminata a 6 km/h¯¹ su treadmill

(Lifestride 9100, LifeFitness, IL, USA).

L’aumento di pendenza è stata casuale con valori di aumento dal

 5% - 10% - 12,5% - 15%

CINQUE MINUTI DI CORSA SUB-MASSIMALE

5 min di riposo (in piedi)

5 minuti corsa su treadmill

(senza sostegno barra di sicurezza)

₂

misurato VO allo stato stazionario.

17 migranti tibetani e 7 Nepalesi la velocità del nastro è stato mantenuto constante

 a 10kmh-1 e pendenza di +5%.

3 volontari nepalesi restanti, la velocità iniziale e la pendenza sono stati adeguati in

 modo diverso e quindi esclusi dall'analisi dei dati.

CORSA INCREMENTALE

La pendenza del treadmill aumentata

del 2,5% ogni minuto fino a quando tutti

i soggetti (27) hanno raggiunto

l’esaurimento volontario.

Scambio di gas, FC, Hb, LA

O₂ e CO₂

misurate mediante un analizzatore-misuratore di portata computerizzato

(Vmax229, SensorMedics, YorbaLinda, CA, USA)

utilizzato per:

la valutazione del breath-by-breath del volume corrente (VT)

 la ventilazione polmonare (VE)

 ₂ ₂

lo scambio di gas (VO e VCO )

 VT e VE calcolati con l'integrazione dei tracciati di flusso registrati al soggetto per mezzo

 di una coppia di fili in acciaio inox riscaldati

 Calibrazioni dell’analizzatore di volume e gas eseguite prima di ogni misurazione mediante

una siringa da 3 L (Hewlett Packard 14278B) a tre portate diverse, e per mezzo di miscele

di gas di composizione nota, rispettivamente.

Concentrazione di Hb

La mattina presto, 2 ml di sangue sono stati

prelevati da una vena periferica del

soggetto, seduto e a riposo, per una duplice

valutazione della concentrazione di

emoglobina nel sangue con un metodo

fotometrico

(Pentra 80, ABX, UK).

Acido lattico

Prima e durante vari intervalli (1, 3, 5 e 7 min)

durante il recupero di alcune prove, sono stati

prelevati 20 μl di sangue capillare arterializzato

da un lobo pre-riscaldato per determinazioni

lattato, effettuate mediante metodo

elettroenzimatico (Biosen 5030, EKF,

Germania).

Frequenza cardiaca

monitorata nel corso dei test di ECG.

Potenza meccanica e metabolica

• Pot. mecc. calcolata dai dati di Minetti et al. (1993,

1994) raccolti su caucasici in test di camminata e

corsa su treadmill alle stesse velocità e pendenze

adottati per il presente studio.

• Pot. metab. calcolata da fonti di energia aerobica,

₂

assumendo gli equivalenti calorici per VO di 20,9

kJ l¯¹ (rapporto di scambio di gas respiratorio (R) =

1) per i tibetani, e il 19,7 kJ l¯¹ (R = 0,7) per

nepalesi.

Analisi dati e statistiche

• Sia prima che durante l'esercizio fisico il breath-by-breath preso in

media ogni 20 s.

• Prerequisito per lo stato stazionario era che i valori calcolati durante

gli ultimi 40-60 s di esercizio sub-massimale fossero costanti.

• A esaurimento volontario dopo corsa incrementale, il valore più alto

misurato era considerato di picco e non massimo

nonostante la maggior parte dei criteri:

 FC > 85% del valore massimo previsto

 R > 1,1

 Concentrazione LA sangue > 8 mm



poiché l’esercizio massimale sia soddisfatto.

La pendenza massima raggiunta a fatica e mantenuta per almeno



30 s è stato considerato “picco”.

• Per calcolare il dispendio energetico aerobico, i

₂

valori di VO in piedi, sono stati sottratti dai valori

allo stato stazionario sub-massimali, secondo

procedure standardizzate (Minettietal. 1993.

Schepens et al 2001).

• I dati espressi come media ± s.e.m.

• Significatività statistica è stato utilizzato il T

- Student.

• Livello di significatività è stato fissato per valori di P

< 0,05.

• Misurazioni statistiche sono stati eseguiti per mezzo

di un pacchetto software disponibile in commercio

(InStat, Graph Pad Software, San Diego , CA,

USA). Risultati 1

TEST CAMMINATA

ha portato a:

₂

- Consumo di O polmonare

- FC

- Rapporto di scambio dei gas respiratori (R)

durante la camminata a 6 km/h¯¹ con aumento

della pendenza treadmill.

₂

Ad ogni pendenza, VO di migranti tibetani era

significativamente più basso di quello dei

Nepalesi

HR è stata significativamente più bassa nei tibetani

che nei nepalesi indipendente dalla inclinazione del

treadmill. Nepalesi

148-92 ±

4

bpm/min¯¹

Tibetani

127-167 ±

5

bpm /min¯¹

Ad ogni livello metabolico, il valore R di entrambi i

gruppi era prossimo o superiore a 1 con i valori nei

migranti tibetani significativamente superiori a quelli

dei nepalesi, indipendentemente dal carico di

lavoro .

Ventilazione polmonare assoluta durante

camminata a 6 km/h¯¹

Ventilazione polmonare specifica espressa

per unità di superficie corporea (BSA)

durante camminata a 6 km/h¯¹

A qualsiasi carico di lavoro

determinato, i valori di

ventilazione polmonare dei

due gruppi erano simili,

indipendentemente dalle

dimensioni corporee

Ventilazione polmonare e frequenza

respiratoria su pendenza (%) del treadmill

durante camminata a 6 km/h¯¹

₂

Rapporto tra i valori medi di VO (ml kg¯¹ min¯¹) dei

tibetani durante la camminata a velocità costante, a

inclinazioni variabili, durante il numero dei giorni di

permanenza ad altitudini al di sotto dei 3000 m.

₂

Valori VO durante un 6 km h¯¹ corsa e

camminata.

Differenze nette

₂

VO tra migranti

e nepalesi

progressivamen

te aumentati.

4,6 ml kg¯¹

min¯¹ (P =

0,002) ovvero

-13% del valore

trovato in

nepalese.

Numero di

misurazioni fatte

su ogni

pendenza.

Concentrazione di LA nel sangue.

Inferiore negli

immigrati tibetani

rispetto ai nepalesi

(6.0 ± 0.9 vs 8.9 ±

0.6 mm,

rispettivamente,

con p <0,05). Risultati 2

5 MINUTI DI CORSA SUB MASSIMALE

• ₂

VO netto significativamente inferiore nei tibetani rispetto

ai nepalesi (-11%, p <0,01).

• Valori di VE dei due gruppi sono simili

(88,1 ± 3,2 contro 88,1 ± 2,6 l min-1, rispettivamente).

• HR minore nei tibetani rispetto ai nepalesi (172 ± 3 vs

194 ± 3 bpm¯¹, rispettivamente).

Risultati 3

CORSA INCREMENTALE

• Tibetani hanno raggiunto l'esaurimento quando

la corsa era a 10,0 kmh¯¹ su una pendenza

media di 11,7 ± 0,6%.

• Nepalesi hanno raggiunto ad un più basso

esaurimento, anche se non significativamente

diverso, a velocità media di 9,6 ± 0,4 km h¯¹ e

pendenza media di 10,5 ± 1,0%.

Tibetani significativamente

(P < 0,05) inferiore ai

Risultati 4

Durata di esposizione alla normossia

Nessuna differenza significativa è stata

trovata nel dispendio energetico aerobico

dei tibetani dopo la discesa a 1300 m.

Risultati 5

Potenza meccanica e metabolica

• Durante camminata su treadmill, la potenza di uscita

metabolica di entrambi i gruppi aumenta linearmente

in funzione della potenza esterna meccanica.

• In qualsiasi condizione di camminata e durante la

corsa a +5% di pendenza, la potenza di uscita del

metabolismo dei tibetani è sempre stato inferiore a

quello dei nepalesi, indipendentemente dal tipo di

substrati ossidati.

Discussione

La presente inchiesta è parte di un progetto più

ampio, che comprende anche la mappatura del

proteoma del muscolo

volta a valutare le possibili determinanti della

energetica muscolare in alta quote dei Tibetani

(Gelfietal.2004).

Due punti fondamentali

1. ₂

Il VO assoluto e specifico (con l'eccezione di

camminare su una pendenza del 5%) dei tibetani durante

camminata a intensità sub-massimale a 6 km h¯¹ sui pendii

testati (+5, +10, +12,5 e +15% ) e nella corsa (10 km h¯¹ su

una pendenza +5%)

era significativamente inferiore a quello dei nepalesi.

Quanto detto indica che

il meccanismo che sta dietro alla migliore

economia di locomozione riportata da Ge et al.

(1994) in alta quota, nei tibetani nativi rispetto ai

nepalesi acclimatati è ancora operativo, quando

essi si trasferiscono a moderata altitudine (1300 m)

A

T

IPOTESI DI LAVORO A

M

R

E

F

La migliore economia di locomozione dei tibetani nativi alle alte

N

altitudini, indipendentemente dalla loro origine, può essere

O

operativa solo quando i soggetti si trasferiscono velocemente

C alle basse altitudini.

2. ₂

La riduzione di VO trovato nei

migranti tibetani durante la

deambulazione sub-massimale

sembra essere indipendente dalla

durata dell'esposizione a

normossia, almeno entro il primo

mese.

Riassumendo

Ridotto consumo di ossigeno

sub-massimale

maggiore economia di locomozione

La corsa risulta essere più economica nei

migranti tibetani che nei Nepalesi

indica che i meccanismi alla base del

dispendio energetico ridotto sono

indi