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P. Longobardi 1 di 22
aster Universitario di II Livello inedicina Subacquea ed Iperbarica
l'ambiente straordinario (ipo-, iperbarismo) e lo sport: doping?
Pasquale Longobardi Centro Iperbarico RavennaMaster Med. Sub. Iperbarica
SSSA Pisadirezione@iperbaricoravenna.it
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potenziamento trasporto ossigeno
trasportatori artificiali O2 doping ematico
(eritropoietina, ipobarica)
Doping
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trasportatori artificiali di ossigeno
sostanze che potenziano artificialmente l'assorbimento, il trasporto e il rilascio dell'ossigeno:
• sostanze chimiche perfluoridiche,
• efaproxiral (RSR13)
• prodotti di emoglobina modificati (p. es., sostituti del sangue basati sull’emoglobina, prodotti di emoglobina microincapsulata).
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Doping ematico (Italia)
legge 376 (14.12.00) e DM 30.12.02:
titolo 1) doping ematico,
comma a) Processi che aumentano artificialmente la massa eritrocitaria. Proibite:
• trasfusioni di sangue autologhe, eterologhe (salvo terapia), di soli eritrociti.
• eritropoetina o altre sostanze per stimolazione eritropoietica.
• uso di pratiche ipobariche
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camera ipobarica: doping?WADA demanda alle Nazioni
WADA demanda alle Nazioni l’interpretazione punto B art. M1 del suo codice: «vietate tutte le pratiche che aumentino artificialmente il trasporto e la disponibilità di ossigeno»
• in quasi tutto il mondo la “camera ipobarica” non è vietata (UK, Spagna, Svizzera).
• Il Research Institute for Sport and Exercise Sciences (United Kingdom) consiglia la camera ipobarica (Thin Air Chamber) agli atleti.
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“camera ipobarica”: cosa è?
Sean Sherk training mask
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camera ipobarica: come funziona?
CAT System
(Colorado Altitude Training)
aria impoverita di
ossigeno (FiO2 15.2%),
simulando un’altitudine di
2743 metri (9,000 piedi) a
livello del mare
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camera ipobarica: come funziona?
• Respirando aria impoverita di ossigeno l'organismo produce eritropoietina (EPO), con aumento dei globuli rossi e formazione nuovi vasi sanguigni.
• Nelle competizioni di lunga durata (corse ciclistiche, maratone podistiche, sci di fondo) gli atleti avvertono meno fatica e possono avere alte prestazioni per un tempo maggiore.
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Camera ipobarica: chi la usa?
• 2005 Giro d'Italia: sequestrato Altitrainer 200 alla Davitamon Lotto, squadra di Robbie McEwen (Australia) .
• 5 nov. 2007: Paula Radcliffe (UK) vince maratona New York (aveva avuto figlia 17 gennaio 2007).
• 24 feb. 2008 Tottenham (UK) vince la Carling Cup: Juande Ramos (allenatore) fa usare camere ipobariche ai calciatori.
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Pod HVAC "camera ipobarica"
• migliora la circolazione (aumenta globuli rossi)
• stimola l'attività mitocondriale
• riduce l'acido lattico• recluta cellule staminali
prodotta in California (USA)
costo 55.543 € (75.000 USD)
20 impianti nel mondo (08.2011)
Gordon Uehling III (tennis): "negli US Open, grazie alla Pod HVAC, ho
vinto 81 partite e perse solo otto".
variatore di pressione che simula alta quota e
comprime i muscoli a intervalli ritmici, tramite pompa a vuoto e valvola
computerizzata (ciclo: 20')
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Bubble Pure Air
• 18.09.2011: Rafael Nadal si è 'vantato' dell'utilizzo di una Bubble Pure Air per recuperare la stanchezza
• in progettazione variante con compressore aria arricchita in ossigeno (max 40%)
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Effetti ipossia: respirazione
• La velocità e la profondità di ventilazione
aumentano progressivamente durante
l’ipossia in conseguenza dello stimolo dei
chemorecettori aortici e carotidei;
• la ventilazione superficiale raddoppia quando
un individuo normale inspira gas con una
ppO2 di 50 mm Hg (valore normale 150
mmHg)
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Ipossia: apparato cardiovascolare
• La gittata cardiaca aumenta con l’ipossia in
conseguenza del battito cardiaco più veloce e
di una minore resistenza vascolare periferica.
• L’ipossia grave, tuttavia, può causare
bradicardia e persino l’arresto circolatorio.
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ipossia: SNC
• calo delle capacità intellettuali;
• abilità di giudizio e psicomotoria compromesse;
• quando la PaO2 scende al di sotto di 30 - 40
mmHg questo stato progredisce con
manifestazioni di confusione e insofferenza e
infine causa stordimento, coma fino alla morte
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Ipossia: effetti metabolici e cellulari
• Mitocondrio: per ppO2 inferiore a circa 1
mmHg si arresta il metabolismo aerobico.
L'energia cellulare è prodotta per via anaerobica
(meno efficiente della glicolisi).
• l’aumento delle concentrazioni cellulari di Na+,
Ca++ e H+ provocano la morte cellulare.
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collagene
VEGF angiogenesiATP
fosfocreatina
glucosio glicolisi piruvato HIF1
acetoacetato ΔO2 + O.I.
LATTATO + IPOSSIA
ipossia dasport d’elite
infiammazione
diabete
ferita
neoplasia
5-20 mM/l nei muscoli
prevalenti (v.n. < 1),
indipendente dalla ppO2
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effetto paradosso ossigeno normobarico aumento EPO causato da ∆ O2
in 16 volontari sani :
• ossigeno normobarico x 2 ore: dopo 36 h incremento
EPO del 60% (p<0,001). anemie: NBO + acetilcisteina x 30 gg
• OTI (2,5 ATA 90 min): dopo 24 h riduzione EPO 53%
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Maiali esanguinati (Hb 0,38 g/dl) e
riperfusi con fisiologica
respirano ossigeno a 3 ATA.
Ri-trasfusi e decompressi sono
sopravissutisenza
complicazioni.
Boerema I, Mayne NG, Brummelkamp WK, et al. Life without blood. J. Cardiovascular Surg.
1960;1:143-146
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ossigeno: biochimica
• aumento carica energetica (ATP/ADP + Pi),
• potenziale ossido-riduttivo (coppia NAD/NADH è in stato ridotto nel tessuto muscolare)
• aumento creatina fosfochinasi (up-regulation)
• rapporto lattato/piruvato (minore produzione di lattato)
L’ossigeno (elettronegativo) è “affamato” di elettroni (ossidante)
Coppia NAD/NADH cede elettroni all’ossigeno (riducente)
Wilson DF (1979) Bylund-Fellenius AC (1981)
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ossigeno e metabolismo energetico (Longobardi P. 1986-89)
pO2 (kPa)
ATP/ADP
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pO2 (kPa)
Fo
sfo
crea
tin
a (m
mo
1/kg
p
eso
sec
co
ossigeno e metabolismo energetico (Longobardi P. 1986-89)
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NADPH, FAD, flavin mononucleotide (FMN), tetraidrobiopterina (BH4)
NOS
O2 + arginina NO + citrullina
100% O2 a 2,8 bar 100% O2 a 2,8 bar
L-NAME(inibitore NOS)
THOM, 2006
O2: Fe++ NOS >> Fe+++ NOS – kM 50% NOS ppO2 ~ 9-33 mmHg
kM 90% iNOS ppO2 ~ 186mmHg
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vasogenesimidollo spinale
sangue
OTI (NO)
VEGF, SDF-1
mobilizzazionecellule staminali
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OTI e performance atleti• 48 atleti, di interesse nazionale, impegnati in
canottaggio, judo, ciclismo, pallavolo, nuoto divisi
in due gruppi uguali (10 OTI 1,9 bar / 50 minuti),
• discipline sportive selezionate perché richiedono uno
sforzo prolungato nel medio tempo,
prevalentemente aerobico con una componente
anaerobica
Longobardi P. 1986-89
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• test massimale su tappeto rotante, dati
estrapolati per un tempo di 5 minuti, durante
il quale era richiesto di raggiungere l’80 -
90% della massima frequenza cardiaca
teorica;
• è stata misurata la ventilazione polmonare, il
consumo di ossigeno, la frequenza cardiaca
e la tensione tessutale di ossigeno
OTI e performance atleti
Longobardi P. 1986-89
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statistica: utilizzati test non parametrici e in particolare:
– test Mann -Whitney per il confronto dei dati tra due
gruppi,
– test Kruskall - Wallis per il confronto dei dati tra più di
due gruppi,
– test Friedman per l’analisi dei valori ripetitivi,
test confronti multipli e test regressione lineare per
l’analisi delle relazioni tra due variabili.
OTI e performance atleti
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controlli
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controlli
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dopo il primo minuto la FC aumenta significativamente (p<0,01) ma l’incremento é drasticamente minore nei
soggetti trattati con OTI (p<0,0001)
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dopo 5 sedute OTI riduzione del consumo di ossigeno fino a 1 minuto di riposo;
dopo 10 OTI ulteriore riduzione anche al 2° min.
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gruppo OTI: lattato
La riduzione di 1 mM di lattato ematico corrisponde a un risparmio di 3,3 ml di ossigeno/kg di peso corporeo
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Ossigeno iperbarico: picco di energia / ridotto debito O2
• aumenta ATP e fosfocreatina e rende possibile, per brevi periodi di tempo, picchi di energia 3 o 4 volte più elevati del gruppo controllo;
• riduzione significativa del VO2 nei primi 30 sec di recupero, correlata con minore smaltimento di acido lattico (minor debito di ossigeno).
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OTI migliora performance atleti
18 studentesse educazione fisica sottoposte a OTI (2,8 bar - 60 min), valutazione su tapis roulant dopo 30 minuti, 3 ore, 6 ore
dopo 30 min e 3 ore migliora il VO2 (14,4% e 10%)
e la capacità di sforzo è significativamente superiore (12,8% e18,1%, p <0,05)
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OTI e sport• Estensione isometrica massimale ginocchio
(maximal isometric knee extensor exercise): 2 serie da 30 ripetizioni.
• Nessun danno al DNA cellulare
• Nessuna differenza significativa tra gruppo OTI (10 sedute -1,3 bar x 50 minuti) e controllo
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Michael Doohan
Assen, 1992: proposta
amputazione gamba
Ravenna, 1992 (Clinica
mobile dr. C. Costa): OTI,
chirurgia, riabilitazione in
iperbarismo
1994 – 1998: vince cinque
volte di fila il MotoGP
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Valentino Rossi
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Valentino Rossi
“Onestamente, non mi aspettavo di sentirmi così bene già tre settimane dopo l'incidente“
26 giugno 2010 (AGI/ITALPRESS)
Rientro al MotoGP
sei settimane (40 gg)
dopo l’incidente
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Davide Rigon (GP2 Istambul 08.05.2011)
“Alla fine della prima settima OTI
inizio già a sentirmi meglio. Muovo la
gamba e le ferite stanno migliorando” gamba sinistra esercita sforzo 120
kg nella guida
P. Longobardi 44 di 22
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Marco Malone (12 a. MC 12.03.2011)
“Per la prima volta sento che la mia
gamba sta davvero guarendo, cammino
meglio e la ferita nel braccio si sta
chiudendo".
03.11 frattura esposta del femore, ferita l.c braccio. 06.11 nuova frattura femore
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