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LO SPORT COME MEZZO DI PREVENZIONE ADATTAMENTO DEI PARAMETRI RESPIRATORI E METABOLICI IN ATLETI DI ENDURANCE Dott. Walter Castellani 1, Dott. Marco Chiostri.

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1 LO SPORT COME MEZZO DI PREVENZIONE ADATTAMENTO DEI PARAMETRI RESPIRATORI E METABOLICI IN ATLETI DI ENDURANCE Dott. Walter Castellani 1, Dott. Marco Chiostri 2 1 Fisiopatologia e Riabilitazione Respiratoria – Az. San. Firenze – Osp. P. Palagi 2 Dipartimento del Cuore e dei Vasi – Università di Firenze IPPODROMO DEL VISARNO FIRENZE, 14 SETTEMBRE 2013

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3 1964

4 1970

5 1975

6 Current Technology

7 VENTILATIONCIRCULATION PULMONARY GAS EXCHANGE PERIPHERAL GAS EXCHANGE METABILOSM WASSERMAN

8 DURANTE ESERCIZIO FISICO AEROBICO, PER MANTENERE L’EQUILIBRIO TRA DOMANDA E OFFERTA DI O 2 SI VERIFICA: AUMENTO DEL FLUSSO SANGUIGNO A LIVELLO DEI MUSCOLI FINO A VOLTE SUPERIORE RISPETTO ALLA CONDIZIONE DI RIPOSO (da 3 a 75 ml/100 gr di muscolo per minuto), GRAZIE A: - AGGIUSTAMENTI CENTRALI (cuore e circolazione polmonare) - AGGIUSTAMENTI PERIFERICI (circolazione sistemica) AUMENTO DELL’ESTRAZIONE DELL’O 2 DAL SANGUE (DIFFE- RENZA ARTERO-VENOSA DI O 2 (Da-vO 2 )) - SOGGETTO NON ALLENATO: da circa 5 a 13 ml di O 2 /100 ml - SOGGETTO ALLENATO: da circa 5 a 17 ml di O 2 /100 ml

9 AGGIUSTAMENTI CARDIOVASCOLARI CENTRALI AUMENTO DELLA PORTATA CARDIACA (CO) CO = SV x HR NELL’ESERCIZIO DINAMICO-ISOTONICO AUMENTO SIGNIFICATIVO DI HR E IN MINOR MISURA DI SV DIMINUZIONE DELLE RESISTENZE VASCOLARI ARTERIOSE SISTEMICHE (VASODILATAZIONE) AUMENTO DEL RITORNO VENOSO MODESTO O NULLO AUMENTO DELLA PRESSIONE ARTERIOSA MEDIA

10 CONSEGUENZA MAGGIOR CONSUMO DI O2 DA PARTE DEL MIOCARDIO, MA L’AUMENTO DI GITTATA SISTOLICA E PORTATA CARDIACA E’ ADEGUATO E PROPORZIONALE ALLE RICHIESTE ENERGETICHE DELLO STESSO. LA POMPA CARDIACA EFFETTUA UN LAVORO DI VOLUME SPINGENDO GROSSE QUANTITA’ DI SANGUE CONTRO UN SISTEMA CIRCOLATORIO CON RESISTENZE PERIFERICHE DIMINUITE.

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13 AGGIUSTAMENTI CARDIOVASCOLARI PERIFERICI RIGUARDANO I VASI SANGUIGNI CHE IRRORANO I DIVERSI ORGANI RE-DISTRIBUZIONE DELLA GETTATA CARDIACA (CO) CON: AUMENTO DEL FLUSSO SANGUIGNO AI MUSCOLI IMPEGNATI SALVAGUARDANDO COMUNQUE CUORE E CERVELLO DIMINUENDO IL FLUSSO SANGUIGNO IN ALTRI DISTRETTI (SPLANCNICO, CUTANEO NELLE FASI INIZIALI).

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16 ADATTAMENTI RESPIRATORI ALL’ALLENAMENTO MODIFICAZIONI MORFOLOGICHE E FUNZIONALI STABILI NEL TEMPO IN RISPOSTA AI CARICHI SOSTENUTI. DIPENDONO DA: CARATTERISTICHE FISIOLOGICHE DI BASE DEL SOGGETTO (IN GRAN PARTE DEFINITE GENETICAMENTE) TIPO, INTENSITA’ E DURATA DELLE COMPETIZIONI E DELLE SEDUTE DI ALLENAMENTO ETA’ ED EPOCA DI INIZIO DELL’ATTIVITA’ SPORTIVA

17 Breathing Parameters VentilationV E(L/min) Tidal VolumeV T(L) Respiratory RateRR (Breaths/min) Breathing ReserveBR (% Max Pred) Others include Ti, Ttot,

18 Breathing Reserve Percent of PREDICTED MAX How much Ventilation we have in reserve eg Predicted Max Ve = 125 L/min Current Ve= 100 L/min 25 L/min reserve= 20%

19 Predicted Max Ventilation We need to know if patients reached THEIR ACHIEVABLE MAX V E, not the Ve predicted for a healthy individual. Should not use prediction from age height etc. Can measure Max Voluntary Ventilation (MVV) Best Prediction for Max VE during exercise= 35 x FEV 1

20 VE (l/min) Work | - Max Predicted Predicted Maximum Ventilation } BR = 20-40%. Normal Ventilatory Response

21 VE (l/min) Work | - Max Predicted Individuals Predicted Maximum Ventilation. BR = 0 % Ventilatory Limitation BR = 50 %

22 VT (L) VE | Breathing Pattern Normal Restrictive Obstructive

23 VCO 2 How much carbon dioxide we produce. ml/min

24 Respiratory Exchange Ratio How much CO2 is exchanged for O2 RER = VCO2 / VO2 RER= 400 / 500 = 0.8 RQ sometimes used, but RQ true measure of exchange in tissues, not at mouth.

25 Substrate Utilisation Carbohydrate RER = 1.0 Fat RER = 0.7 RER between 0.7 and 1.0 tells us what proportion of Fat and CHD we are utilising. Useful in calorimetric studies

26 VO 2 How much oxygen we uptake. Not how much oxygen we breathe in!

27 O 2 -Uptake (ramp)

28 O 2 -Uptake (step)

29 V-Slope Method of AT VCO 2 L/min VO 2 L/min 4 4 AT: Change in slope

30 Predicted Max VO2 VCO 2 VO 2.. (AT => 40% Pred VO2) Anaerobic Threshold (AT)

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33 Change in Vd\Vt With Vt of 600ml, 300ml is deadspace 300ml is alveoloar (gas exch) Increase Vt to 900ml, 300ml is deadspace 600ml is alveoloar (gas exch) Increase ventilation by 50% Increase alveolar ventilation by 100% BECOME MORE EFFICIENT!

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35 ? Ma i valori predetti cui facciamo riferimento per le nostre valutazioni funzionali sono adatti alla valutazione dell’atleta?

36 SCOPO Valutare la corrispondenza dei valori predetti per i parametri respiratori al massimo dello sforzo ed eventualmente ricercare dei fattori di correzione per i parametri metabolici essenziali che si ricavano da un test da sforzo cardiorespiratorio condotto su atleti d’élite.

37 MATERIALE 45 corridori di sesso maschile praticanti ciclismo a livello professionistico immediatamente prima della loro stagione di allenamento, in stato di buona salute da almeno 60 giorni, nelle ore mattutine, dopo una leggera colazione. Età media21,6±2,8 anni (range 18 – 29) Altezza media177±5 cm (range 166 – 190) Peso medio68,3±4,7 Kg (range 60 – 79) Superficie corporea media1,84±0,08 m 2 (range 1,70 – 2,03) Indice di massa corporea medio21,8±1,2 Kg/m 2 (range 19,7 – 23,9)

38 METODO Spirometria di base Emogasanalisi arteriosa Registrazione manuale di pressione sanguigna e pulsiossimetria Elettrocardiogramma (anche durante test) Test da sforzo cardiorespiratorio al cicloergometro (70-80 pedalate/min: riscaldamento a 30 W, gradini di 30 W, recupero a 30 W.

39 METODO PARAMETRI METABOLICI REGISTRATI: - V’E - V’t - FIO 2, FEO 2, FICO 2, FECO 2 e derivati: - V’O 2, V’CO 2, V’CO 2 /V’O 2 - V’E/V’O 2, V’E/V’CO 2 - PETO 2, PETCO 2 - Soglia anaerobica Valori di riferimento ricavati secondo Knudson (parametri respiratori) e secondo Jones (V’O 2 max, V’Emax e WRmax).

40 RISULTATI Spirometria di base: I valori trovati rientrano nei limiti della norma (fra 80% e 140% dei valori predetti) in tutti i soggetti Test da sforzo: Tutti i soggetti hanno raggiunto uno sforzo massimale Per V’Emax, V’O 2 max, V’Emax / V’O 2 max e massimo carico di lavoro (WRmax) i valori raggiunti sono risultati superiori ai predetti in maniera statisticamente molto significativa.

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43 Equazione originaria Equazione corretta V’O 2 max (0.046xH)-(0.021xA)-4.31[(0.046xH)-(0.021xA)-4.31]x1.17 V’Emax FEV 1 *35(FEV 1 *35)x0.88 WRmax [(20.4xH)-(8.74xA)-1909] 6.12 [(20.4xH)-(8.74xA)-1909] x

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45 CONCLUSIONI 1 L’introduzione del fattore di correzione porta ad una buona corrispondenza fra valori medi teorici e quelli effettivamente riscontrati. In questo modo è assai più agevole sia consigliare l’atleta sul tipo di allenamento da effettuare nel prosieguo della preparazione che rivalutarlo successivamente, a stadi di allenamento più avanzati.

46 CONCLUSIONI 2 Dai nostri dati emerge che non è allenabile il massimo consumo di ossigeno oltre un certo limite (infatti dipende dalle caratteristiche individuali), ma il target su cui lavorare per l’atleta di endurance è l’efficienza, cioè la capacità di estrazione di ossigeno a livello muscolare e quindi la sua utilizzazione nella produzione di energia.

47 Altered phenotype Mitochondrial Biogenesis 6 weeks of cycle ergometer training (Hoppeler et al., 1985)  Preferential increase in SS mitochondria

48 Grazie per l’attenzione!


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