Fisiologia L’obiettivo generale del corso è mettere in luce gli aspetti rilevanti dei fenomeni fisiologici che si accompagnano all’invecchiamento. Inoltre saranno illustrate le caratteristiche dell’adattamento acuto e cronico all’esercizio fisico nella terza età. - Età e modificazioni fisiologiche dell’apparato cardiovascolare Età e modificazioni fisiologiche dell’apparato respiratorio Modificazioni fisiologiche muscolo-scheletriche indotte dall’età - Modificazioni termoregolatorie - Effetti specifici dell’inattività/immobilità - Risposta fisiologica all’esercizio acuto nell’anziano - Risposta adattativa all’esercizio fisico cronico nell’anziano

Protocollo schematico del test: Test ad onda quadra, discontinui - 2/3 carichi che comportano una FC 110-150 b/min - Concetto di equilibrio 5 50 Time (min) 100 75 workload (W) Protocollo schematico del test: As I said field tests are based on non-ventilatory measures. I will describe the tests based on the individual HR/VO2 relationship and the 6-min walking test becasue they are the most suitable and informative for a use in elderly individuals. determinazione della FC ad equilibrio misura o stima del VO2 (VO2 (l/min)= 0.3 + 0.012*W)

11

Un altro determinante della tolleranza allo sforzo è rappresentato dalla velocità di adeguamento del metabolismo ossidativo muscolare alle variazioni della richiesta metabolica, definita dalla cinetiche del VO2. La cinetica descrive la capacità del sistema nel suo complesso (quindi dei meccanismi di trasporto e di utilizzazione dell’O2) di adeguarsi alle variazioni di richiesta metaboliche, raggiungendo, in un certo tempo, un nuovo stato stazionario. Più rapido è l’adeguamento della fornitura e dell’utilizzo di ossigeno alla nuova richiesta metabolica e minore dovrà essere il ricorso a fonti energetiche anaerobiche, con notevoli vantaggi funzionali a livello muscolare e dell’organismo in toto (minore fosforilazione a livello di substrato, minore produzione di cataboliti acidi, minore deplezione delle riserve glucidiche) ed ovvie implicazioni per la tolleranza allo sforzo e la fatica muscolare Le cinetiche VO2 vengono da tempo impiegate come indicatori della tolleranza allo sforzo. Esse sono più rapide negli alleanti rispetto ai sedentari, nei giovani rispetto agli anziani e si presentano rallentate in diverse condizioni patologiche come lo scompenso cardiaco congestizio, il diabete, le vasculopatie periferiche, patologie polmonari, portatori di trapianto di cuore e cuore polmoni. Inoltre, studi recenti hanno dimostrato in soggetti sani giovani ed anziani che gli effetti dell’allenamento aerobico sulle cinetiche del VO2 si manifestano più precocemente rispetto agli effetti su VO2max e VT, rinforzando il ruolo di questa variabile per scopi di valutazione funzionale.

4

Oltre a rappresentare un indice di tolleranza allo sforzo, l’analisi delle cinetiche VO2 viene da tempo impiegata per indagare i fattori limitanti il consumo d’ossigeno nelle transizioni metaboliche. Infatti, l’analisi matematica delle variazioni di VO2 polmonare nella fase transiente dell’esercizio consente di individuale diverse fasi della cinetica del VO2 cui viene attribuito un significato fisiologico specifico In particolare viene individuata una fase 1, espressione del brusco aumento di Q all’inizio dell’esercizio, e quindi della risposta cardiodinamica. Ad essa segue una fase 2 o metabolica, dovuto all'arrivo a livello dei polmoni del sangue proveniente dai muscoli. Per esercizi di intensità moderata le caratteristiche della fase 2 si ritengono espressione del ritardo nell’adeguamento dei sistemi ossidativi muscolari al nuovo fabbisogno metabolico. Per esercizi di intensità superiore alla soglia ventilatoria, in condizioni di alterata pressione inspiratoria di O2 o in soggetti patologici, d’altro canto, il ritardo dell’adeguamento del VO2 misurato alla bocca potrebbe dipendere sia da inerzie nel metabolismo ossidativo muscolare che da inerzie nel sistema di fornitura di O2 alla periferia.

t2 TD2 Nei grafici è presentato l’andamento del VO2 polmonare durante transizioni da pedalata senza carico ad esercizio ad intensità costante rispettivamente inferiore a VT (grafico superiore) e superiore a VT (grafico inferiore), in un soggetto rappresentativo. In accordo con la letteratura, per l’esercizio di intensità moderata, si evidenzia una fase 1 cardiodinamica, della durata media di circa 20s, seguita dalla fase2, la cui velocità è considerata espressione della cinetica di adeguamento del VO2 muscolare. Per l’esercizio di intensità superiore a VT, a queste due componenti se ne aggiunge una terza, detta fase 3 o componente lenta, con un ritardo temporale di circa 120s ed un’ampiezza pari a circa 10% della risposta totale. Inoltre, a queste intensità di esercizio, la velocità della fase 2 è influenzata, oltre che dalla velocità di adeguamento del metabolismo ossidativo muscolare, anche dal ritardo di fornitura di O2 ai muscoli. TD3 t2 TD2

Di Prampero “La locomozione umana su terra, in acqua, in aria”, 1985 vmax = Ėmax C . Va max = (F * VO2max) C Equazione Di Prampero La velocità massima per ogni forma di locomozione è data dal rapport tra la potenza metabolica massima del soggetto divisa per il costo energetico della locomozione in questione: Vmax=Emax/C Nel caso del alvro aerobico prolungato la massima potenza muscolare dipende dal VO2max e dalla frazione di esso utilizzabile per tempi prolungati: Vamax=F*VO2max/C Per lavori di durata fino ai 20-25 min questa è 1 Per prove fra i 30 min e l’ora coincide con soglia anaerobica Di Prampero “La locomozione umana su terra, in acqua, in aria”, 1985

Test incrementali, continui

Concetto di riserva di autonomia livello minimo di VO2 per attività quotidiane = 20 ml*Kg-1*min-1 Come evidenziato dalle ralazioni precedenti, l’invecchiamento comporta fisiologicamente una diminuzione della fitness aerobica. Infatti il massimo consumo d’ossigeno, che è il principale e più utilizzato indice di fitness si riduce di circa il 10% per decade dopo i 30 anni. Il Vomax definisce la massima intensità di esercizio che può essere sostenuta per tempi superiori al minuto. La differenza tra il VO2 a riposo ed il VO2max è detta riserva funzionale ed indica Concetto di riserva di autonomia

CONSUMO DI OSSIGENO determinanti fisiologici VO2 = Q * (CaO2 - CvO2) Q = FC * Gp CaO2 = [Hb] * 1,34 * SaO2 CvO2 = [Hb] * 1,34 * SvO2 _ . . . _ _ 8

Apparato cardiovascolare: Modificazioni fisiologiche indotte dall’età Facoltà di scienze motorie Università degli studi di verona Corso di laurea speciclistica in scienze dell’attività motoria preventiva ed adattata 7 ottobre 2004 Apparato cardiovascolare: Modificazioni fisiologiche indotte dall’età

14

From: “Age-predicted HRmax revisited” Tanaka et al From: “Age-predicted HRmax revisited” Tanaka et al., J Am Coll Cardiol, 37(1): 153-6, 2001

riserva funzionale

Controllo della gittata pulsatoria Gp = DP / R Forza di contrazione: 2) Resistenza: - autoregolazione - pressione arteriosa (volume telediastolico (post-carico) o pre-carico) - contrattilità

Controllo della gittata pulsatoria: Forza di contrazione Meccanismo di autoregolazione legato al pre-carico lunghezza tensione

Controllo della gittata pulsatoria: Forza di contrazione Volume telediastolico - compliance ventricolare volume ventricolare rilasciamento lunghezza tensione e giovani a velocità (cm*s-1) a anziani e tempo (ms)

Controllo della gittata pulsatoria: Forza di contrazione Volume telediastolico - compliance ventricolare (volume ventricolare, rilasciamento) - pressione transmurale = Ptelediastolica - Ptoracica o PVC volemia (disidratazione) respirazione (Valsalva) gravità (passaggi postura) tamponamento tono venoso (temperatura, simpatico) pompa muscolare Q (↑Q = ↓PVC)

Controllo della gittata pulsatoria: Forza di contrazione Volume telediastolico - compliance ventricolare (volume ventricolare, rilasciamento) - pressione transmurale (PVC) Contrattilità - fattori nervosi - fattori umorali - farmaci - Fc lunghezza tensione

Effetti evidenti soprattutto sotto sforzo intenso Controllo della gittata pulsatoria: Forza di contrazione Contrattilità: -  perfusione miocardica -  risposta centrale e periferica alle catecolamine (down-regulation) - degenerazione proteine contrattili e diminuzione ATPasi - fibrosi del muscolo cardiaco Effetti evidenti soprattutto sotto sforzo intenso Mancato aumento frazione di eiezione sotto sforzo

Controllo della gittata pulsatoria: Resistenze Aumento resistenze perifriche dovuto a: Sclerosi grandi vasi Vasocostrizione periferica dei distretti inattivi Scarsa vasodilatazione distretti attivi (effetto %MCV) Effetti diretti - aumento lavoro isovolumetrico Effetti indiretti - aumento volume telediastolico - riflesso barocettivo L’effetto netto della PA dipende dalla somma dei fattori indiretti e diretti