Facoltà di scienze motorie Università degli studi di verona

Presentazione sul tema: "Facoltà di scienze motorie Università degli studi di verona"— Transcript della presentazione:

1 Facoltà di scienze motorie Università degli studi di verona
Corso di laurea speciclistica in scienze dell’attività motoria preventiva ed adattata Risposta fisiologica all’esercizio acuto nell’anziano

2 Funzionalità massimale
Risposta alla transizione metabolica (cinetica)

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

4 Funzionalità massimale VO2 = Q * (CaO2 - CvO2)
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

5 Funzionalità massimale VO2 = Q * (CaO2 - CvO2)
riserva funzionale

6 Gp = DP / R Precarico postcarico contrattilità
Funzionalità massimale VO2 = Q * (CaO2 - CvO2) Gp = DP / R Precarico contrattilità postcarico

7 Funzionalità massimale VO2 = Q * (CaO2 - CvO2)

8 Funzionalità massimale VO2 = Q * (CaO2 - CvO2)

9 Funzionalità massimale VO2 = Q * (CaO2 - CvO2)
aria alveoli ventilazione capillari arterie - Diffusione - VA/Q shunt tessuti atmosfera mitocondri

10 Spetroscopia nel quasi-infrarosso, NIRS
600 700 800 900 1000 1100 0.5 1.0 1.5 2.0 HbO2 Hb Lunghezza d’onda (nm) 850 760 Assorbanza (unità arbitrarie) Ai metodi tradizionali di valutazione funzionale del metabolismo ossidativo muscolare si è aggiunta la tecnica della spettroscopia nel quasi infrarosso, Near Infrared Spectroscopy (NIRS). Questa tecnica permette la misurazione non invasiva, direttamente all’interno del muscolo, delle variazioni di concentrazione di emoglobina ossigenata e deossigenata. Il metodo si basa sul principio che le proprietà di assorbimento della luce a specifiche lunghezze d’onda nel vicino infrarosso sono diverse per l’emoglobina ossigenata rispetto a quella ridotta, come illustrato nel grafico dello spettro di assorbimento. Questa metodica fornisce un indice del rapporto tra consumo di O2 e fornitura di O2 nel campione di tessuto indagato, concettualmente simile all’estrazione di O2 e correlato, a riposo e durante esercizio con la saturazione del sangue venoso misto misurata invasivamente. Non esistono in letteratura studi che abbiano utilizzato la NIRS per descrivere e confrontare l’ossigenazione muscolare durante esercizio incrementale eseguito con le braccia e con le gambe, in una popolazione di soggetti anziani.

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12 luce Percorso della luce rilevata rilevatore emettitore Sensore NIRS cute e sottocute muscolo

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16 Ampiezza ischemia

17 Durante esercizio incrementale, l’Hb ridotta (Y) è aumentata in funzione dell’intensità relativa del carico, raggiungendo all’esaurimento volontario un valore pari a circa il 75% del valore ottenuto durante ischemia dell’arto. L’ampiezza massima del segnale di deossigenazione muscolare ottenuta all'esaurimento non è risultata correlata al VO2max contemporaneamente misurato. Questi dati sono stati utilizzati nello studio 3 per il confronto con soggetti miopatici.

18 massimale

19 Andamento della deossigenazione muscolare in funzione dell’intensità dello sforzo in giovani sedentari sani ed in pazienti affetti da miopatia mitocondriale (in alto) e malattia di McArdle (in basso). Sono presentati i dati di deossigenazione muscolare in funzione dell’intensità dello sforzo durante esercizio incrementale nei pazienti miopatici e in un gruppo di giovani soggetti sani, riportati per confronto. I dati di deossigenazione sono espressi come frazione del valore massimo raggiunto durante ischemia dell’arto, mentre il carico è espresso come frazione della massima potenza meccanica. Nei sani, la desaturazione muscolare (indice della capacità di estrazione di O2) aumenta in funzione dell’intensità dello sforzo, raggiungendo all’esaurimento un valore pari a circa l’80% di quello ottetto durante ischemia. Per contro, con l’eccezione del soggetto PP, la deossigenazione muscolare nei pazienti aumenta in misura molto ridotta durante esercizio, a conferma di una ridotta capacità di estrazione di O2, documentata nei miopatici con tecniche invasive.

20 ATP Û ADP + P1 + Energia 1) meccanismo anaerobico alattacido
Risposta alla transizione metabolica (cinetica) ATP Û ADP + P1 + Energia 1) meccanismo anaerobico alattacido 2) meccanismo anaerobico lattacido 3) meccanismo aerobico 3

21 Risposta alla transizione metabolica (cinetica)
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22 Risposta alla transizione metabolica (cinetica)
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.

23 Risposta alla transizione metabolica (cinetica)

24 Risposta alla transizione metabolica (cinetica)
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.

25 Risposta alla transizione metabolica (cinetica)
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

26 Risposta alla transizione metabolica (cinetica)

27 Risposta alla transizione metabolica (cinetica)

28 Risposta alla transizione metabolica (cinetica)
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33 Nota la relazione individuale FC/VO2 è possibile:
stimare VO2max con dati sottomassimali calcolare la FC per carichi non testati calcolare costo energetico nota la FC

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35 costante relazione individuale FC/VO2
FC (b/min) VO2 (l/min) temperatura ambiente umidità relativa tipo di esercizio sonno pressione barometrica composizione dell’aria ora del giorno idratazione composizione della dieta distanza dal pasto

36 tp TDp Relativamente al segnale NIRS, abbiamo utilizzato come indice di deossigenazione il valore di Hb ridotta. L’ampiezza del segnale è stata espressa come frazione del massimo valore di deossigenazione ottenuto durante ischemia dell’arto, una sorta di calibrazione fisiologica tesa a bypassare il problema della quantificazione, intrinseco a questa metodica. Nel grafico vengono presentati i dati di Hb ridotta in funzione del tempo durante transizione 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. Per entrambi gli esercizi, il segnale di Hb ridotta rimane immodificato per circa 10s dopo l’inizio dell’esercizio, ad indicare il perfetto accoppiamento tra estrazione e fornitura di O2 nella porzione di muscolo indagata. Questo ritardo iniziale è significativamente maggiore per l’esercizio <VT rispetto all’esercizio >VT. Soltanto dopo questo ritardo iniziale l’Hb ridotta aumenta esponenzialmente, raggiungendo uno stato stazionario in circa 30s. Per esercizi >VT, con un ritardo di circa 80s, si evidenzia un ulteriore incremento del segnale di Hb ridotta, detto componente lenta, la cui ampiezza è pari circa al 10% dell’ampiezza totale della risposta. TDs tp TDp

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38 Risposta adattativa all’esercizio fisico cronico nell’anziano
Facoltà di scienze motorie Università degli studi di verona Corso di laurea speciclistica in scienze dell’attività motoria preventiva ed adattata Risposta adattativa all’esercizio fisico cronico nell’anziano

39 ipertensione arteriosa cardiopatia ischemica arteriosclerosi
L’invecchiamento comporta un aumento di incidenza di malattie cronico-degenerative: obesità diabete ipertensione arteriosa cardiopatia ischemica arteriosclerosi

40 allenati sedentari Diversi studi hanno dimostrato che l’allenamento aerobico ha la capacità di contrastare questo declino fisiologico, e consente di ottenere un aumento del VO2max di circa il 15-20% ad ogni età. Questo ha importanti risvolti per la riserva funzionale e quindi per l’autinomia della persona.

41 Mediante: L’esercizio aerobico è in grado di:
prevenire la comparsa della malattia (prevenzione primaria) ridurre i danni da malattia (prevenzione secondaria) Mediante: aumento del VO2max diminuzione della FC “fitness aerobica” contenimento del peso corporeo contenimento della % di grasso corporeo miglioramento del profilo lipidico ematico miglioramento del controllo glicemico diminuzione della pressione arteriosa “fitness metabolica”

42 Quale e quanta attività fisica?
per migliorare la fitness aerobica per promuovere la salute nei soggetti di età avanzata

43 Quale esercizio? tale da consentire una sufficiente intensità (attenzione a sport tecnici) a basso impatto articolare (infortuni acuti e sovraccarico) da svolgere in compagnia (riduce abbandono e migliora continuità) non strutturate, da inserire in routine quotidiana

44 Quanto esercizio? giovani anziani benefici benefici dose dose
Al di sopra di un valore minimo (principio del sovraccarico), c’è una proporzionalità diretta tra quantità dello stimolo allenanate e risposta adattativa dell’organismo. I grafici descrivono l’andamento della curva dose-risposta ossia la relazione tra volume dell’alleanmento (dose) e quantità di benefici derivanti dall’attività fisica in soggetti giovani ed in anziani. Sia nei giovani che negli anziani, un aumento del volume di allenaemnto si accompagana ad una aumento esponenziale dei benefici, fino al raggiungimento di un plateau (oltre un certo volume di esercizio, non si osservano ulteriori benefici). Negli anziani questo plateau viene raggiunto per volumi di esercizio inferiori rispetto al giovane. dose dose

45 Quanto esercizio? giovani anziani benefici danni benefici danni dose
D’altra parte, all’aumentare del volume di allenamento si associa anche un aumento degli effetti collaterali negativi, dei danni. La curva in rosso descrive l’andamento della comparsa di danni in relazione all’aumentop del volume di allenamento. Mentre nei giovani gli effetti negativi compaiono gradualmente e diventano rilevanti solo per volumi di esercizio elevati, nei soggetti anziani, anche volumi di allenamento relativamente ridotti comportano un aumento di incidenza di effetti negaivi. In questi soggetti la cosiddetta “finestra terapeutica” ossia il volume di esercizio che garantisce gli effetti positivi sperati senza incorrere in effetti collaterqli negativi, è piuttosto ristretta. Peratnot, negli anziani, ancor più che nei giovani, è fondamenteale costruire un programma di allenamento su misura, per ottimizzare i benefici e mantenere al minimo i danni. dose dose

46 Come si determina l’intensità di un esercizio?
Quanto esercizio? Definiscono il volume dell’allenamento: durata della seduta frequenza settimanale durata dell’allenamento intensità della seduta 30 min (continui/discontinui) 3 v (fitness aerobica), 7 v (fitness metabolica) 9-12 settimane intensa (f. a.), moderata (f. m.) Come si determina l’intensità di un esercizio?

47 Come si determina l’intensità di un esercizio?
misurazione diretta del VO2 stima indiretta basata sulla FC scala di autovalutazione

48 Protocollo schematico del test:
Stima indiretta basata su FC assume: misura del VO2 o costo energetico costante costante relazione individuale FC/VO2 stima accurata della FCmax 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)= *W)

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54 misura del VO2 o costo energetico costante
VO2 (l*min-1)= (W) variabilità tra soggetti: 4-5%

55 costante relazione individuale FC/VO2
soggetto 1: y=70+0.4(x) soggetto 2: y=60+0.3(x)

56 costante relazione individuale FC/VO2
FC (b/min) VO2 (l/min) temperatura ambiente umidità relativa tipo di esercizio sonno pressione barometrica composizione dell’aria ora del giorno idratazione composizione della dieta distanza dal pasto

57 Conoscere la relazione individuale FC/VO2 consente di:
stimare il costo energetico di carichi intermedi stimare il costo energetico di altre attività stimare il VO2max

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

59 accurate estimation of HRmax
HRmax (b/min)=220-age (yrs) HRmax (b/min)=208-(0.8*age) From: “Age-predicted HRmax revisited” Tanaka et al., J Am Coll Cardiol, 37(1): 153-6, 2001

60 Scala di Borg o RPE (rate of perceived exhertion):
7 molto, molto leggero 9 molto leggero 11 piuttosto leggero 13 leggermente faticoso 15 faticoso 17 molto faticoso 19 molto, molto faticoso 20 faticosissimo

61 miglioramento fitness
Linee guida American College of Sports Medicine (ACSM) per la prescrizione dell’attività fisica nell’anziano scopo frequenza intensita durata tipo miglioramento fitness aerobica promozione salute 3-5 gg/sett 6-7 gg/sett Intensa (14-15 RPE) 60-90% FCmax Moderata (10-11 RPE) 55-70% FCmax 30-45 min 30 min, anche discontinuo Attività aerobiche con grandi gruppi muscolari: nuoto, corsa, bici Qualunque attività di intensità pari a cammino veloce (4 MET)

62 Effect of two training modalities on exercise tolerance in the elderly
Balestrieri F.1, Pogliaghi S.1, Terziotti P.2, Cevese A.2, Schena F.1 1 CeBiSM, Università degli Studi di Trento, Italy 2 Facoltà di Scienze Motorie, Università degli Studi di Verona, Italy

63 Methods: Subjects: 24 healthy sedentaries (19 M, 5 F; 66.2± .4 yr; 72.9±8.8 kg) were randomly divided into three groups of equal number: ARM: arm cranking 12-week supervised training (30 min, 3 times/week) CYC: cycloergometry 12-week supervised training (30 min, 3 times/week) C: control groupe, continued their habitual lifestyle for 12 weeks Protocol: Before and after the observation period, all subjects performed two incremental tests to exhaustion: arm cranking ergometer (ARM test) cycle ergometer (CYC test) (5-min warm-up at 40 and 50 W, followed by 5 and 10 W/min increments for ARM and CYC tests respectively) Measures: respiratory variables were measured breath by breath and heart rate (HR) was continuosly recorded. Wpeak, VO2peak, ventilation (VEpeak), oxygen pulse (O2Ppeak) and HRpeak were calculated as the average of the last 10s of exercise.

64 12-week training, 3 times /week
110 100 90 90 90 7 10 3 5 5 12-week training, 3 times /week

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66 Training disign: VT identification during incremental test
HR corresponding to VT using steady-state tests, translate HRVT in WVT calculate W90%VT and W110%VT every 2 weeks revise the HR/W relationship

67 inizio allenamento dopo 4 sett

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72 Conclusions: Our data suggest that a 12-week CYC (large muscle masses) and ARM (smaller muscle masses) training have a similar potential to increase hetero-ergometer exercise tolerance by 10 % (aspecific effect). Similarly, both ARM and CYC training increase homeo-ergometer exercise capacity by 15-20 % (specific effect).

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