Adattamenti cardiopolmonari cronici all’esercizio fisico

Redazione originale Wanda van Niekerk sulla base del corso di James Laskin

Collaboratori principaliWanda van Niekerk and Jess Bell

Questa pagina si concentra sugli adattamenti cronici allo stimolo dell’esercizio fisico, cioè sui cambiamenti che si verificano quando un individuo si allena regolarmente o è coinvolto in un regime di esercizio fisico appropriato per i propri obiettivi specifici e per il proprio sport.

Adattamenti all’allenamento( modifica | fonte di modifica )

Cambiamenti cardiovascolari a riposo( modifica | modifica fonte )

Alcuni cambiamenti a riposo sono evidenti quando un individuo inizia ad allenarsi regolarmente (per esempio, i cambiamenti pre-allenamento (settimana 0) rispetto ai cambiamenti post-allenamento (settimana 12)). Questi sono:

  • Diminuzione della frequenza cardiaca a riposo perché:
    • l’impulso simpatico diminuisce(1)
    • la velocità di contrazione atriale diminuisce(1)
    • si prega di notare che la frequenza cardiaca a riposo normale è di 60-100 battiti al minuto(2)
  • Aumento della gittata sistolica (SV)(3)

(4)

  • Diminuzione della pressione sanguigna:(5)
    • la diminuzione della pressione arteriosa sistolica sarà maggiore rispetto alla diminuzione della pressione arteriosa diastolica(6) – questo è legato a una diminuzione della resistenza vascolare periferica(7)
  • Aumento del volume sanguigno totale con il mantenimento della concentrazione di emoglobina:
    • volume sanguigno = quantità di sangue che circola nell’organismo
    • aumento del volume plasmatico(8)
    • aumento dei globuli rossi
    • aumento della massa di emoglobina(9)
    • aumento della capacità di trasporto dell’ossigeno

Cambiamenti cardiovascolari con l’esercizio( modifica | modifica fonte )

Questo confronta i cambiamenti con l’esercizio prima (pre-) e dopo (post-) il programma di allenamento. Per esempio, una persona che esegue un test da sforzo graduato prima di iniziare un programma di allenamento (settimana 0) e che poi esegue lo stesso test alla settimana 12.

Ad ogni determinato carico di lavoro, i cambiamenti includono:

  • Diminuzione della frequenza cardiaca
  • Aumento della gittata sistolica fino al 50% del carico di lavoro massimale(10)
    • aumento della contrattilità miocardica(11)
    • aumento del volume ventricolare(12)
  • La gittata cardiaca (Q) rimane invariata ad ogni determinato carico (pre- vs post-)
    • ciò è dovuto all’aumento della gittata sistolica e alla diminuzione della frequenza cardiaca
    • gittata cardiaca (Q) = gittata sistolica (VS) x frequenza cardiaca (FC)(12)
    • c’è un aumento della gittata cardiaca solo alla frequenza cardiaca massima (HRmax) per via del contemporaneo aumento della gittata sistolica (si ricordi che la frequenza cardiaca massima non è allenabile, quindi alla frequenza cardiaca massima e con un aumento della gittata sistolica si otterrà un aumento della gittata cardiaca alla frequenza cardiaca massima)(13)
  • Potrebbe esserci una diminuzione della gittata cardiaca solo in presenza di una variazione dell’efficienza o di una significativa perdita di peso(13)
  • Diminuzione del flusso sanguigno per kg di muscolo attivo durante l’esercizio submassimale
    • un muscolo allenato ha una maggiore capacità di estrazione dell’ossigeno (O2) grazie a un miglioramento della capacità di diffusione e della capacità respiratoria del muscolo(14)
    • la diminuzione del flusso sanguigno muscolare permette di distribuire più sangue ai visceri e alla pelle (ad esempio per la termoregolazione)(14)
  • Diminuzione del consumo di ossigeno del miocardio (VO2) dovuta a(15):
    • ipertrofia miocardica(16)
    • diminuzione della frequenza cardiaca(15)

Adattamenti respiratori all’allenamento a riposo( modifica | modifica fonte )

  • Potenziale aumento dei volumi polmonari:(17)
    • miglioramento della funzione polmonare
    • nessuna variazione del volume ventilatorio (TV) (13)
  • Aumento della capacità di diffusione:(17)
    • aumento dei volumi polmonari
    • aumento della superficie alveolo-capillare(18)
    • aumento del volume sanguigno

Adattamenti respiratori all’allenamento con l’esercizio( modifica | modifica fonte )

  • Aumento della capacità di diffusione
  • Aumento della ventilazione al minuto(17)
  • Aumento dell’efficienza ventilatoria(19)
  • Diminuzione della ventilazione polmonare a ogni determinato carico di lavoro dato per via dell’aumento della capacità di diffusione

Adattamenti metabolici e morfologici all’allenamento a riposo( modifica | fonte edit )

  • Ipertrofia del muscolo scheletrico(20)
  • Aumento della densità capillare(21)
  • Aumento del numero e delle dimensioni dei mitocondri(22)
  • Aumento della concentrazione di mioglobina(23)
  • Aumento della velocità di trasporto dell’ossigeno (O2)

Adattamenti metabolici e morfologici all’allenamento con l’esercizio( modifica | fonte edit )

  • Diminuzione del tasso di deplezione del glicogeno a ogni determinato carico di lavoro(24)
  • Aumento della capacità di mobilizzare e ossidare i grassi(23)
  • Aumento del potenziale ossidativo dei mitocondri(23)
  • Aumento dell’accumulo di glicogeno(23)

Adattamenti all’allenamento aerobico( modifica | fonte edit )

Resistenza cardiorespiratoria( modifica | modifica fonte )

L’allenamento aerobico è un tipo di attività fisica ripetitiva e strutturata che richiede al sistema metabolico dell’organismo di utilizzare l’ossigeno per produrre energia.

  • Resistenza cardiorespiratoria:
    • capacità di sostenere un esercizio fisico prolungato e dinamico
    • miglioramenti ottenuti attraverso adattamenti multisistemici (cardiovascolari, respiratori, muscolari, metabolici)(25)
  • Allenamento di resistenza:
    • aumento della capacità di resistenza massima = aumento del consumo massimo di ossigeno (VO2max)
    • aumento della capacità di resistenza submassimale
      • frequenza cardiaca (FC) inferiore a parità di intensità di esercizio submassimale
      • questo è più legato alla performance di resistenza agonistica

Cardiovascolare(edit | edit source)

  • Sistema di trasporto dell’ossigeno (O2) ed equazione di Fick:(26)
    • consumo di ossigeno (VO2) = gittata sistolica (SV) x frequenza cardiaca (FC) x differenza artero-venosa di ossigeno (a-v)O2
      • VO2 = SV X FC x (a – v)O2 o VO2 = Q x (a – v)O2
      • Pertanto: ↑ VO2max = ↑ SV max x → FC x ↑ differenza (a -v)O2 max
      • (a-v)O2 si riferisce alla differenza di ossigeno artero-venosa. È una misura della quantità di ossigeno che i tessuti prendono dal sangue
  • Dimensioni del cuore:
    • con l’allenamento, la massa cardiaca e il volume del ventricolo sinistro aumentano
      • maggiore frequenza del polso target (TPR)(13)
      • ipertrofia cardiaca
      • aumento della gittata sistolica (SV)
      • l’aumento del volume plasmatico aumenta il volume del ventricolo sinistro per via dell’aumento del precarico – ciò consente un aumento del volume telediastolico, che permette una maggiore gittata sistolica(14)
  • La gittata sistolica aumenta dopo l’allenamento:(23)
    • la gittata sistolica a riposo, submassimale e massimale(23)
    • l’aumento del volume plasmatico aumenta la gittata sistolica per via dell’aumento del precarico sul cuore – questo aumenta il volume telediastolico (EDV), che aumenta la gittata cardiaca(14)
    • la frequenza cardiaca a riposo e submassimale diminuisce con l’allenamento, e questo aumenta il tempo di riempimento portando ad un aumento del volume telediastolico(23)
    • l’aumento della massa ventricolare sinistra con l’allenamento porta a una maggiore forza di contrazione
    • gli adattamenti della gittata sistolica all’allenamento diminuiscono con l’età
  • Frequenza cardiaca a riposo:
    • diminuisce notevolmente in seguito all’aumento dell’attività parasimpatica e alla diminuzione di quella simpatica nel cuore(27)
  • Frequenza cardiaca submassimale:
    • è diminuita a parità di intensità assoluta(28)
  • Frequenza cardiaca massima:
    • nessun cambiamento significativo con l’allenamento(14)
    • diminuisce lentamente con l’età
  • Interazioni tra frequenza cardiaca e gittata sistolica:
    • la frequenza cardiaca e la gittata sistolica interagiscono per ottimizzare la gittata cardiaca
  • Recupero della frequenza cardiaca:(29)
    • recupero più rapido con l’allenamento
    • indice indiretto di fitness cardiorespiratorio
  • Gittata cardiaca (Q):
    • l’allenamento crea pochi o nessun cambiamento a riposo o all’esercizio submassimale(12)
    • la gittata cardiaca massima aumenta per via dell’incremento della gittata sistolica
  • Flusso sanguigno:
    • aumento del flusso sanguigno al muscolo attivo(12)
  • Aumento della capillarizzazione, reclutamento capillare:(30)
    • aumento del rapporto capillare:fibra muscolare
    • aumento dell’area di sezione trasversale totale per lo scambio capillare
  • Diminuzione del flusso sanguigno nelle regioni inattive(12)
  • Aumento del volume sanguigno totale:(12)
    • impedisce una diminuzione del ritorno venoso a causa della presenza di più sangue nei capillari
  • Pressione sanguigna:(12)
    • riduzione della pressione arteriosa (BP) ad una determinata intensità submassimale
    • aumento della pressione sanguigna sistolica e diminuzione della pressione sanguigna diastolica ad intensità massima
  • Volume sanguigno – il volume totale aumenta rapidamente:(12)
    • aumento del volume plasmatico attraverso l’aumento delle proteine plasmatiche, l’aumento della ritenzione di acqua e sodio (Na+) (tutto nelle prime 2 settimane di allenamento)
    • aumento del volume dei globuli rossi
    • diminuzione della viscosità del plasma

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Citazioni(edit | edit source)

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  2. Olshansky B, Ricci F, Fedorowski A. Importance of Resting Heart Rate: Heart rate and Outcomes. Trends in Cardiovascular Medicine. 2022 May 25.
  3. Gould C, Hopper J. Applied cardiovascular physiology. Anaesthesia & Intensive Care Medicine. 2022 Mar 18.
  4. Whats Up Dude. What Is Stroke Volume Of The Heart – Stroke Volume Variation – Stroke Volume And Heart Rate. Available from: https://www.youtube.com/watch?v=YEvm-Otmpw4 (last accessed 28/11/2022)
  5. Barone Gibbs B, Hivert MF, Jerome GJ, Kraus WE, Rosenkranz SK, Schorr EN, Spartano NL, Lobelo F, American Heart Association Council on Lifestyle and Cardiometabolic Health; Council on Cardiovascular and Stroke Nursing; and Council on Clinical Cardiology. Physical activity as a critical component of first-line treatment for elevated blood pressure or cholesterol: who, what, and how?: a scientific statement from the American Heart Association. Hypertension. 2021 Aug;78(2):e26-37.
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  8. Rhibi F, Prioux J, Attia MB, Hackney AC, Zouhal H, Abderrahman AB. Increase interval training intensity improves plasma volume variations and aerobic performances in response to intermittent exercise. Physiology & behavior. 2019 Feb 1;199:137-45.
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