LO SPORT COME MEZZO DI PREVENZIONE
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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 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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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 - PowerPoint PPT Presentation
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LO SPORT COME MEZZO DI PREVENZIONE
ADATTAMENTO DEI PARAMETRI RESPIRATORI E METABOLICI IN ATLETI DI
ENDURANCE
Dott. Walter Castellani1, Dott. Marco Chiostri21 Fisiopatologia e Riabilitazione Respiratoria – Az. San. Firenze – Osp. P. Palagi
2 Dipartimento del Cuore e dei Vasi – Università di Firenze
IPPODROMO DEL VISARNOFIRENZE, 14 SETTEMBRE 2013
1964
Stress Test
1970
1975
Current Technology
VENTILATION
CIRCULATION
PULMONARY GAS
EXCHANGE
PERIPHERAL GAS
EXCHANGE
METABILOSM
WASSERMAN
DURANTE ESERCIZIO FISICO AEROBICO, PER MANTENERE L’EQUILIBRIO TRA DOMANDA E OFFERTA DI O2 SI VERIFICA:•AUMENTO DEL FLUSSO SANGUIGNO A LIVELLO DEI MUSCOLI FINO A 20-25 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’O2 DAL SANGUE (DIFFE-RENZA ARTERO-VENOSA DI O2 (Da-vO2))
- SOGGETTO NON ALLENATO: da circa 5 a 13 ml di O2/100 ml
- SOGGETTO ALLENATO: da circa 5 a 17 ml di O2/100 ml
AGGIUSTAMENTI CARDIOVASCOLARI CENTRALI
AUMENTO DELLA PORTATA CARDIACA (CO)CO = SV x HR
NELL’ESERCIZIO DINAMICO-ISOTONICOAUMENTO SIGNIFICATIVO DI HR E IN MINOR MISURA DI SVDIMINUZIONE DELLE RESISTENZE VASCOLARI ARTERIOSE
SISTEMICHE (VASODILATAZIONE)AUMENTO DEL RITORNO VENOSO
MODESTO O NULLO AUMENTO DELLA PRESSIONE ARTERIOSA MEDIA
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.
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).
ADATTAMENTI RESPIRATORI ALL’ALLENAMENTOMODIFICAZIONI 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
Breathing Parameters
• Ventilation VE (L/min)
• Tidal Volume VT (L)
• Respiratory Rate RR(Breaths/min)
• Breathing Reserve BR (% Max Pred)
• Others include Ti, Ttot,
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%
Predicted Max VentilationWe need to know if patients reached
THEIR ACHIEVABLE MAX VE,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 FEV1
VE(l/min)
Work|
-
MaxPredicted
010
160 Predicted Maximum Ventilation
}BR = 20-40%
.
Normal Ventilatory Response
VE(l/min)
Work|
-
MaxPredicted
010
160
Individuals Predicted Maximum Ventilation.BR = 0 %
Ventilatory Limitation
BR = 50 %
VT(L)
VE|
-
12000
5
Breathing Pattern
Normal
Restrictive
Obstructive
VCO2• How much carbon dioxide we produce.
ml/min
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.
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
VO2
• How much oxygen we uptake.
• Not how much oxygen we breathe in!
O2 -Uptake (ramp)
O2 -Uptake (step)
V-Slope Method of AT
VCO2L/min
VO2 L/min
4
4
AT: Change in slope
Predicted Max VO2
VCO2
VO2
.
.
(AT => 40% Pred VO2)
Anaerobic Threshold (AT)
Change in Vd\Vt
• With Vt of 600ml, 300ml is deadspace300ml is alveoloar (gas exch)
• Increase Vt to 900ml, 300ml is deadspace600ml is
alveoloar (gas exch)
• Increase ventilation by 50%• Increase alveolar ventilation by 100%
BECOME MORE EFFICIENT!
?Ma i valori predetti cui facciamo riferimento per le nostre valutazioni funzionali sono adatti alla valutazione dell’atleta?
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.
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 media 21,6±2,8 anni (range 18 – 29)Altezza media 177±5 cm (range 166 – 190)Peso medio 68,3±4,7 Kg (range 60 – 79)Superficie corporea media 1,84±0,08 m2 (range 1,70 – 2,03)Indice di massa corporea medio 21,8±1,2 Kg/m2 (range 19,7 – 23,9)
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.
METODO
PARAMETRI METABOLICI REGISTRATI:- V’E- V’t- FIO2, FEO2, FICO2, FECO2 e derivati:- V’O2, V’CO2, V’CO2/V’O2
- V’E/V’O2, V’E/V’CO2
- PETO2, PETCO2
- Soglia anaerobicaValori di riferimento ricavati secondo Knudson (parametri respiratori) e secondo Jones (V’O2max, V’Emax e WRmax).
RISULTATISpirometria di base:I valori trovati rientrano nei limiti della norma (fra 80% e 140% dei valori predetti) in tutti i soggettiTest da sforzo:Tutti i soggetti hanno raggiunto uno sforzo massimalePer V’Emax, V’O2max, V’Emax / V’O2max e massimo carico di lavoro (WRmax) i valori raggiunti sono risultati superiori ai predetti in maniera statisticamente molto significativa.
V'E
Baseline @ max
0
10
20
30
40
0
50
100
150
200
10.52.3 135.919.9
L/m
in
L/min
V'O2 max
Baseline @ max
0
100
200
300
400
500
0
1000
2000
3000
4000
5000
28558 3955530
mL/
min
mL/m
in
V'CO2 / V'O2
Baseline @ max
0.5
0.7
0.9
1.1
1.3
1.5
0.5
0.7
0.9
1.1
1.3
1.5
0.900.07 1.190.08
Units
Units
Heart Rate
Baseline @ max
0
50
100
150
100
150
200
250
60.111.7 188.19.9bp
m
bpm
V'E max
0
50
100
150
200
p<0.001Predicted Achieved
L/m
inV'O2 max
0
1000
2000
3000
4000
5000
p<0.001Predicted Achieved
mL/
min
V'E/V'O2 @ max
0
20
40
60
p<0.001Predicted Achieved
Units
Work Rate
0
100
200
300
400
500
p<0.001Predicted Achieved
Wat
ts
Equazione originaria
Equazionecorretta
V’O2max (0.046xH)-(0.021xA)-4.31 [(0.046xH)-(0.021xA)-4.31]x1.17
V’Emax FEV1*35 (FEV1*35)x0.88
WRmax [(20.4xH)-(8.74xA)-1909]6.12
[(20.4xH)-(8.74xA)-1909] x1.606.12
V'E max
0
50
100
150
200
p=0.926p<0.001 Predicted Achieved New pred.
L/m
in
V'O2 max
0
1000
2000
3000
4000
5000
p=0.959p<0.001Predicted Achieved New pred.
mL/
min
V'E/V'O2 @ max
0
20
40
60
p=0.688p<0.001Predicted Achieved New pred.
Units
Work Rate
0
100
200
300
400
500
p=0.701p<0.001Predicted Achieved New pred.
Wat
ts
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.
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.
Altered phenotype
Mitochondrial Biogenesis
6 weeks of cycle ergometer training (Hoppeler et al., 1985)
Preferential increase in SS mitochondria
Grazie per l’attenzione!
