Organizzazione ed effetti adattativi dell’allenamento di resistenza sull’apparato cardiocircolatorio

Questo articolo esplora come l'allenamento di resistenza possa migliorare la capacità del sistema cardiocircolatorio di sostenere attività prolungate. Viene analizzata la distinzione tra resistenza aerobica e anaerobica e come queste influenzano la performance fisica, ritardando l'insorgenza della fatica e migliorando l'efficienza energetica del corpo.

Introduzione e caratteristiche dell'allenamento di resistenza

La capacità di resistenza è definibile come la capacità di protrarre un’attività motoria attraverso un utilizzo prevalente di fonti energetiche di tipo aerobico. Attraverso il suo miglioramento, l’organismo è in grado di mantenere nel tempo il rendimento di un’attività motoria ritardando l’insorgere della fatica e tutta quanta una serie di altre componenti che possono compromettere la performance di un soggetto.

Modalità di classificazione

Come J. Weineck (2009) sottolinea nel suo lavoro “L’allenamento ottimale” (ed. Calzetti & Mariucci Editori) a seconda di come la si considera, si possono distinguere differenti tipologie di manifestazione della resistenza. Se considerassimo l’impegno muscolare distinguiamo:

• una resistenza generale, definibile in tal modo, in quanto impegna da un settimo a un sesto dell’intera muscolatura richiesta. Comprendiamo, in tal senso, che l’impegno muscolare richiesto è verosimilmente elevato.
• Una resistenza specifica, definibile in tal modo perché, contrariamente a quanto appena descritto nella resistenza generale, richiede la sollecitazione di meno di un sesto-un settimo dell’intera muscolatura.

Un ruolo determinante, ai fini della resistenza, è svolto dai sistemi energetici; De Feo et al (2003) in un articolo intitolato Metabolic response to exercise, pubblicato sulla rivista scientifica “Journal of endocrinological investigation” indicano che l’energia per la contrazione del muscolo scheletrico è fornita dalle vie metaboliche anaerobiche (fosfocreatina e glicolisi anaerobica) e aerobiche (fosforilazione ossidativa).

Fattori che incidono sulla capacità di resistenza

La resistenza è influenzata dai seguenti elementi:

Distribuzione delle fibre

L’uomo possiede due tipologie di fibre muscolari:

• Fibre rosse (altresì, fibre di tipo I) che garantiscono un lavoro di lunga durata, si basano principalmente sul metabolismo aerobico, sono dotate di un’ottima rete vascolare e presentano un’elevata concentrazione in termini di mitocondri oltre che di glicogeno muscolare e ovviamente di emoglobina e mioglobina che forniscono la pigmentazione e di conseguenza “la colorazione rossastra”. Dal punto di vista dell’innervazione, sono principalmente innervate dai motoneuroni alfa in grado di inviare input nervosi costanti e significativamente duraturi nel tempo e come Casolo F. (2002), segnala nel suo lavoro “Lineamenti di Teoria e Metodologia del Movimento Umano” ed. Vita e Pensiero Editrice, ad una frequenza bassa (10-20 al secondo).
• Fibre bianche (altresì, fibre di tipo II), al contrario, sono in grado di sviluppare tensione in modo veloce e si affaticano con molta facilità. Si contraggono principalmente con un metabolismo di tipo anaerobico. Ospitano pochi mitocondri e presentano limitate concentrazioni di emoglobina e mioglobina che fornendo la pigmentazione in modo carente fanno in modo che presentino un aspetto, verosimilmente, pallido. Le fibre bianche sono quella specifica tipologie di fibre muscolari che hanno una maggiore propensione all’ipertrofia muscolare.

All’interno di un muscolo è possibile trovare in maniera sostanzialmente paritetica, fibre di tipo bianco e di tipo rosso, con l’eccezione di muscoli che hanno funzioni di tipo posturale o balistico. A livello delle fibre muscolari, un allenamento specifico può indurre modifiche dell’assetto biochimico e delle proprietà funzionali, ovvero della forza e velocità di contrazione, resistenza alla fatica, dando avvio ad un parziale e progressivo processo di trasformazione.

VO₂ max

Il massimo consumo di ossigeno (VO₂ max) indica la quantità massima di ossigeno, che può essere utilizzata dall’organismo in corso di attività muscolare protratta ed intensa. È assolutamente allenabile ed il suo allenamento consente di migliorar

Questo articolo esplora come l'allenamento di resistenza influenzi la capacità del corpo di utilizzare l'ossigeno e metabolizzare i grassi, migliorando così la prestazione atletica. Si evidenzia l'importanza di un allenamento regolare per aumentare le riserve energetiche e la capacità mitocondriale, mentre un eccesso di allenamento può danneggiare la funzione mitocondriale. L'articolo discute anche i metodi di allenamento come il fartlek e l'interval training per migliorare la resistenza.

Concentrazione intracellulare di substrati energetici

Per il lavoro meccanico il muscolo utilizza energia che acquisisce attraverso la combustione dei substrati energetici, che possono essere immagazzinati all’interno delle cellule muscolari sotto forma di glicogeno o di goccioline di trigliceridi o prelevati dai depositi di glicogeno del fegato e del tessuto adiposo sottocutaneo e trasportate per via ematica alle cellule muscolari che lavorano.

Grazie ad un allenamento regolare della resistenza, si ottiene un aumento delle riserve energetiche. Taylor, A. W., Booth, M. A., & Rao, S. (1972) sottolineano per altro che maggiori sono le riserve iniziali di glicogeno, analogamente maggiore sarà la capacità da parte del soggetto di lavorare ad intensità elevata.

Efficienza degli enzimi ossidativi

Gli enzimi ossidativi operano principalmente a livello mitocondriale e determinano il processo di liberazione energetica in modalità aerobica ed un loro aumento comporta uno sviluppo sia in termini di “rifornimento di energia” e contestualmente, di “aumento della resistenza alla fatica”.

J. Weineck (2009) dimostra che un allenamento aerobico di 6 settimane è già sufficiente a migliorare notevolmente la capacità mitocondriale.

J. Weineck (2009) evidenzia che migliore è la resistenza di base dell’atleta, più tardi sarà superata la cosiddetta soglia anaerobica, importante demarcazione funzionale che quantifica e qualifica il passaggio dalla produzione energetica di tipo aerobico alla produzione energetica con meccanismo anaerobico e che spesso è utilizzata nella valutazione funzionale per stimare la capacità di prestazione aerobica.

Numero e distribuzione dei mitocondri

Un allenamento mirato al miglioramento della resistenza aerobica, comporta un aumento numerico e di dimensioni dei mitocondri, organelli cellulari posti nel citoplasma delle fibre muscolari che rappresentano la sede all’interno della quale avviene l’attività degli enzimi aerobici che trasformano le sostanze energetiche.

Flockhart M. et al (2021) dimostrano che la capacità di funzionamento dei mitocondri viene danneggiata da un allenamento significativamente intensivo.

Concentrazione di mioglobina muscolare

Come Ordway, G. A., & Garry, D. J. (2004) evidenziano in un articolo intitolato Myoglobin: an essential hemoprotein in striated muscle, la mioglobina è un’emoproteina citoplasmatica, espressa esclusivamente nei miociti cardiaci e nelle fibre muscolari scheletriche ossidative, funzionalmente definita come proteina di immagazzinamento di ossigeno nei muscoli, in grado di rilasciare ossigeno durante i periodi di ipossia.

Principali metodi di allenamento della resistenza

J. Weineck (2009) sottolinea che se si vuole programmare in maniera ottimale un allenamento della resistenza occorre conoscere i principali metodi e contenuti e gli analoghi effetti fisiologici che possono produrre.

Allenamento di durata a ritmo uniforme o lungo-lento

Tale forma di allenamento consiste nel proporre un’attività di durata a ritmo costante come la corsa, per una quantità di tempo che aumenta di allenamento, in allenamento fino a raggiungere un tempo vicino all’ora di lavoro con durate superiori per tutta quanta una serie di attività sportive che richiedono tempi di esecuzione più lunghi.

Allenamento di durata a ritmo variato o fartlek

L’elemento essenziale che differenzia il fartlek dall’allenamento di durata a ritmo costante è proprio la variazione del ritmo. Si attua incominciando per i primi minuti a ritmo blando per poi, analogamente, inserire accelerazioni moderate di ritmo, per poi ritornare nuovamente al ritmo di base.

Allenamento intervallato o Interval training

Alterna momenti di lavoro a momenti di riposo ed ha come effetto principale l’aumento della gittata cardiaca ottenuto attraverso l’ipertrofia del miocardio.

Organizzazione e periodizzazione dell’allenamento di resistenza

La periodizzazione dell’allenamento della resistenza sarà organizzata in modo da includere specifici e di particolare rilevanza all’interno della disciplina di interesse. A periodi di allenamento preparatorio seguiranno periodi di allenamento mirato.

Questo articolo dimostra l'importanza di una programmazione adeguata nell'allenamento della resistenza, evidenziando come una fase iniziale di condizionamento generale sia fondamentale per migliorare l'adattamento muscolare, cardiocircolatorio e respiratorio. Inoltre, sottolinea gli adattamenti anatomici e fisiologici indotti dall'allenamento di resistenza, come l'aumento della capacità vasodilatatrice e il rimodellamento cardiaco, che contribuiscono a migliorare le prestazioni atletiche e a distinguere il cuore d'atleta da condizioni patologiche simili.

Adattamenti Anatomici e Fisiologici Indotti dall'Allenamento di Resistenza a Livello dell'Apparato Cardiocircolatorio

L'allenamento aerobico porta a cambiamenti cardiovascolari che incrementano notevolmente la capacità di prestazione aerobica e, analogamente, un miglioramento in termini di prestazioni di resistenza. Hellsten, Y., & Nyberg, M. (2015) evidenziano che l'adattamento funzionalmente più importante è il miglioramento della gittata cardiaca massima che è il risultato di un allargamento della dimensione cardiaca, una migliore contrattilità e un aumento del volume sanguigno, consentendo un maggiore riempimento dei ventricoli e una conseguente maggiore gittata sistolica.

Parallelamente alla maggiore gittata cardiaca massima, viene aumentata la capacità di perfusione del muscolo, consentendo un maggiore apporto di ossigeno. Per soddisfare le richieste aerobiche e i livelli di perfusione più elevati, le arterie, le arteriole e i capillari si adattano nella struttura e nel numero. I diametri delle arterie di resistenza sono aumentati in modo tale da ridurre al minimo la resistenza al flusso poiché la gittata cardiaca è distribuita nel corpo e lo spessore della parete del condotto e delle arterie di resistenza è ridotto, un fattore che contribuisce ad aumentare la compliance arteriosa.

Il Cuore d'Atleta

Come scientificamente dimostrato da numerosi studi, un allenamento di resistenza ad intensità adeguata e volume sufficiente produce “un cuore d’atleta”. Prior, D. L., & La Gerche, A. (2012) forniscono una definizione essenziale circa la condizione del cuore d’atleta; “cuore d’atleta” è il termine dato al complesso di rimodellamento strutturale, funzionale ed elettrico che accompagna la regolare preparazione atletica.

È un importante adattamento fisiologico che aiuta gli atleti a svolgere in maniera efficace i compiti fisici rispetto ai soggetti non allenati, occorre dunque considerare questa condizione come uno dei cambiamenti fisiologici che possono rendere migliore le prestazioni di resistenza di un determinato atleta.

Lo studio del cuore d’atleta è importante per una serie di motivi chiave: in primo luogo, comprendere come l’adattamento cardiaco contribuisce a migliorare le prestazioni atletiche; in secondo luogo, guidare lo sviluppo di regimi di allenamento che ottimizzino l’adattamento cardiaco e quindi migliorino le prestazioni atletiche; e in terzo luogo, per consentire la differenziazione del cuore dell’atleta normale da importanti stati patologici che possono condividere caratteristiche morfologiche simili.

Lewicka-Potocka, Z., et al. (2021) sottolineano che il tipo di esercizio, la sua intensità, durata dell’allenamento, età, sesso e altri fattori individuali possono influenzare il verificarsi del “cuore d’atleta”. Può comparire anche dopo 8 settimane di allenamento intenso e può scomparire a seguito della cessazione dello sport.

Sulla base di questo studio, con riferimento agli effetti che questa condizione comportava, è stato possibile evincere che l’allargamento atriale è stato uno dei risultati più comuni ed entrambi gli atrii erano significativamente più grandi rispetto ai controlli eseguiti su soggetti sedentari; il successivo risultato è stato l’ispessimento del ventricolo sinistro, che era significativo rispetto ai controlli eseguiti su soggetti sedentari, occorre in questi termini considerare che, l’ispessimento ventricolare sinistro correlato all’esercizio di solito corrisponde all’allargamento ventricolare sinistro.

Successivamente, a questa serie di adattamenti è possibile assistere al rimodellamento del ventricolo destro; il rimodellamento del ventricolo destro è una delle caratteristiche più frequenti del “cuore d’atleta”, in cui la dimensione del ventricolo destro è aumentata ma la sua funzione è preservata. In conclusione, tale studio evidenzia che, dal punto di vista diagnostico l’ecocardiogramma resta lo strumento principale nel riconoscimento del “cuore d’atleta”.

Vantaggi in Termini Preventivi (e/o Terapeutici) di Tali Adattamenti

L'impatto dell'allenamento di resistenza sull'ipertensione

Pescatello, L. S. et al. (2004) dimostrano come un allenamento della resistenza possa avere effetti benefici sulla pressione arteriosa. Gli effetti di riduzione della pressione arteriosa dell’esercizio sono più pronunciati in soggetti con ipertensione, in quanto presentano una riduzione pari a circa 5-7 millimetri di mercurio (mmHg). I meccanismi proposti per gli effetti di riduzione della pressione arteriosa dell’esercizio includono adattamenti neuroumorali, vascolari e strutturali. Diminuzioni delle catecolamine e della resistenza periferica totale, miglioramento...