Una domanda che ci si è posti è stata: “perché si è sviluppata una nuova disciplina con il nome di fisiologia dell`esercizio?”. Come fisiologo è un piacere citare Starling: “La fisiologia di oggi è la medicina di domani”, dal che si deduce che i fisiologi dovrebbero usar le tecnologie più avanzate per capire le “funzioni normali” della vita oltre che i meccanismi delle malattie.

Lo studio dell’uomo sano apporta importanti conoscenze per le indagini sulle malattie. C’è una ben specifica tendenza secondo la quale nuove frontiere scientifiche come la biologia molecolare, genetica, immunobiologia, biologia dello sviluppo, le scienze neurologiche, domineranno la ricerca e l’insegnamento dei futuri medici. E’ comunque responsabilità del fisiologo embricare le parti aride della biologia molecolare e cellulare al dinamico sistema vivente.

 

Morgan, fondatore e presidente della Società di Fisiologia Americana, sottolinea che il dedicarsi alla ricerca non deve condizionare l’abilità del docente nell’insegnamento delle cognizioni di base di fisiologia umana agli studenti di medicina. Coloro che lavorano sui sistemi base devono tener conto dell’avanzamento delle cognizioni cellulari e molecolari; al contrario, coloro che lavorano sui sistemi di ricerca avanzata devono essere in grado di integrare i loro dati con un modello “basale”.

 

La “fisiologia dell’esercizio” è particolarmente importante perché è l’unica opportunità per studiare come differenti funzioni sono regolate ed integrate, ad esempio in un programma di allenamento, quando si eseguono esercizi aerobici o anaerobici. Perciò la “fisiologia dell”esercizio” è una scienza ad alto livello che ha come scopo l’identificazione dei meccanismi che regolano le funzioni del corpo. E’ un peccato che tante pagine dei libri di testo per gli studenti di fisiologia riguardino solo gli effetti degli esercizi sulle funzioni e strutture del corpo, mentre dovrebbero spiegare perché la maggior parte dei medici non raccomanda un’attività fisica regolare.

 

Volendo indicare alcuni importanti fattori della dinamica dell`esercizio, bisogna seguire il seguente tracciato.

 

FATTORI CHE LIMITANO LA POTENZA AEROBICA.

Nel lavoro aerobico l’apporto di ossigeno nel metabolismo è un fattore importante. Molte ricerche sono state indirizzate nell’analizzare se un particolare livello di caduta dell’ossigeno nell’ambiente, diventi un fattore limitante il metabolismo mitocondriale del muscolo scheletrico; va considerata quindi la ventilazione polmonare, la capacita di diffusione nei polmoni, la gittata cardiaca, la diffusione di ossigeno dal sangue ai mitocondri e la quantità di enzimi ossidanti presente nei mitocondri stessi. Weibel e Taylor hanno suggerito l`ipotesi che se gli animali fossero stati creati “ragionevolmente” dovrebbero avere una struttura idonea ad andare incontro alle richieste funzionali (symmorphosis). Ciò non è vero: cosi un topo di 30 grammi consuma, per ogni unità della massa corporea, sei volte in ossigeno più di una mucca di 300 Kg. Questa differenza del tasso metabolico è da attribuirsi ad una differenza di volume dei mitocondri nel muscolo scheletrico. Gli animali hanno grandi capacità strutturali del sistema polmonare che eccedono la richiesta basale del trasporto di ossigeno. Nel 1987 Taylor pubblicò dei rapporti nei quali degli animali allenati (cani e pony) vennero messi a confronto con animali sedentari della stessa taglia (capre e vitelli).

 

La qualità del massimo apporto di ossigeno per massa corporea negli animali allenati ed il loro volume totale di mitocondri era all’incirca 2.5 volte maggiore dei corrispondenti valori per le capre ed i vitelli.

L’apporto massimo di ossigeno calcolato per ml. dei mitocondri era perciò indipendente dalle potenzialità aerobiche dell`animale. Si concluse che tutte e quattro le specie operavano vicino al proprio limite più alto per il miglior trasporto di ossigeno nel sistema circolatorio.

 

Inoltre fu notato un miglior trasporto di ossigeno (2.5. volte maggiore), una migliore gittata cardiaca, un miglior rapporto artero-venoso di ossigeno negli animali allenati. Questi studi hanno apportato molti contributi al concetto di symmorphosis.

 

QUALE E LA SITUAZIONE PER GLI UOMINI?

Attualmente si ritiene che durante l’esercizio in cui i muscoli più grandi sono coinvolti, la circolazione centrale limita l`uptake del massimo apporto di ossigeno. C’è una correlazione tra la gittata cardiaca e la concentrazione dell’ossigeno nel sangue arterioso. Un aumento di questa concentrazione, per esempio quando aumenta l’emoglobina o durante l’inspirazione forzata, farà accrescere la gíttata cardiaca e l’uptake di ossigeno. Evidentemente il potenziale mitocondriale del consumo di ossigeno eccede normalmente la capacità di approvvigionamento dello stesso. Saltin ha calcolato che il potenziale del muscolo scheletrico umano, in termini di flusso sanguigno, è di 2.0-2.5 l/Kg/min in normali condizioni di ossigenazione.

 

Durante l’esercizio massimale l’uptake di ossigeno e approssimativamente di 0.351/Kg/min. Una persona con una massa muscolo scheletrica di 30 Kg (massa corporea di Kg 75) dovrebbe, con l’attivazione di tutti i muscoli a livello aerobico massimale, richiedere un flusso sanguigno di 65-75 l/min solo nei muscoli. ln ogni caso, una massima gittata cardiaca realistica di questa persona si aggirerebbe intorno ai 20-25 l/min, includendo il flusso sanguigno ai tessuti non muscolari di circa 4 l/min.

Un simile calcolo del potenziale di assorbimento di ossigeno in 30 Kg di massa muscolare, darebbe circa 10.5 l/min se confrontato con una “normale” potenza massima aerobica di 3-4 l/min in un giovane individuo sedentario o in un esecutore di corsa leggera.

 

Usando le figure di Saltin e tenendo conto di un flusso cardiaco di 4 l/min in altri tessuti, la massa muscolare che sta compiendo l’esercizio (massa corporea 75 Kg) sarà approssimativamente di 8 Kg.

Con una maggior massa muscolare interessata la vasocostrizione distrettuale deve deviare in questi 8 Kg di muscolo il flusso sanguigno con funzione di attività addizionale; infatti il picco di apporto di ossigeno in un esercizio per le gambe (bicicletta) e in esercizi combinati per le braccia e per le gambe (cranking+bicicletta) è approssimativamente lo stesso.

Infatti, anteponendo gli esercizi per le braccia a quelli per le gambe, si determina una vasocostrizione ed il flusso sanguigno alle gambe è ridotto. Succede lo stesso se durante un esercizio, alternando il lavoro alle gambe, ci sarà una riduzione di flusso sanguigno che verrà deviato alternativamente ai due arti (la massa muscolare coinvolta in questo tipo di esercizio a monogamba è di 7-8 Kg in un uomo di 75 Kg di massa). Deve essere comunque sottolineato il fatto che il peso del cuore umano e solo di 0.3-0.4% della massa corporea, 0.7-0.8% quello del cane, 0.8-1.0% nel cavallo.

 

In conclusione, l’apporto di ossigeno in un gruppo muscolare attivato è limitato dalla vasocostrizione, se viene attivato simultaneamente un gruppo altrettanto grande. Durante questo adattamento la pressione arteriosa del sangue deve essere mantenuta ad un livello adeguato.

Con l’attività di un grande gruppo muscolare durante un esercizio massima; le la circolazione centrale limita l’intero apporto di ossigeno nel corpo. D’altra parte il picco locale massimo di ossigeno è limitato dai fattori periferici. I gruppi muscolari si “rubano” il flusso sanguigno e l’apporto di ossigeno tra loro. Così quando la perfusione vascolare non è sostenuta dalla capacità cardiaca di “pompare”, durante un duro esercizio, sia i chemocettori muscolari che i barocettori arteriosi devono mantenere equilibrata la pressione sanguigna, vasocostringendo il muscolo attivo.

 

Un’altra conclusione e che il concetto di symmorphosis non è applicabile all’uomo. Nell`animale, quando la gittata cardiaca non è sufficiente, si modifica la concentrazione di emoglobina e il rapporto di ossigeno arterovenoso.

Ciò non avviene così rapidamente nell’uomo. I risultati degli esperimenti sugli animali non sempre possono essere applicati agli uomini.



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