La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura

1. La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura M. Ferrari Dipartimento di Scienze Biomediche e Chirurgiche Servizio di Fisiopatologia Respiratoria Università di Verona

2. La soglia di transizioneStoria

3. Il lavoro può essere eseguito per una durata indefinita. • L’energia richiesta per la contrazione muscolare è fornita attraverso fonti aerobiche. • I prodotti metabolici finali sono adeguatamente eliminati • Il lavoro provoca rapidamente fatica ed esaurimento muscolare • L’energia richiesta per la contrazione muscolare è insufficiente e fornita attraverso fonti anaerobiche. • I prodotti metabolici finali non sono adeguatamente eliminati e si accumulano Watt INTENSITA’ CRITICA

4. La soglia di transizionemodelli • Single breakway • Double breakway • Exponential model

5. Modelli di transizioneModello a singola spezzata • Il modello classico di transizione aerobico-anaerobica • Wasserman e McIlroy (1964) definiscono questo punto come quello immediatamente precedente ad un : •  acido lattico al di sopra dei valori basali (~2 mmol/L) • decremento di bicarbonato e pH

6. Modelli di transizioneModello a doppia spezzata • Kinderman et al (1979) dimostrano che un esercizio di elevata intensità che produca una concentrazione di lattato di circa 4 mmol/L, può essere mantenuto per un lungo periodo. • Essi ritengono quindi che la soglia anaerobica proposta da Wasserman e McIlroy (che si verifica nel range di 2 mmol/L) sia indicativa del limite superiore del metabolismo esclusivamente aerobico e vada ridefinita soglia aerobica. • La soglia anaerobica vera si situerebbe intorno alla concentrazione di lattato di 4 mmol/L, essendo presente tra le 2 soglie una zona di transizione aerobico-anaerobica.

7. lattato Soglia aerobica Soglia anaerobica Transizione watt Modelli di transizioneModello a doppia spezzata 4 mmol/L 2 mmol/L

8. Modelli di transizioneModello esponenziale • Esiste un incremento esponenziale delle concentrazioni di lattato (VE, VCO2) nel corso di un esercizio progressivo (Jerwell, 1929; Yeh et al., 1983; Hagan e Smith, 1984; Hughson et al., 1987). • Hughson et al. dimostrano che il modello, confrontato ai dati sperimentali, presenta un errore statistico medio 3.5 volte inferiore rispetto a quello a singola spezzata. • Questo modello confuta la reale esistenza di una soglia critica di esercizio che segni il passaggio dal metabolismo aerobio all’anaerobio; le fonti energetiche del metabolismo anaerobio contribuirebbero in maniera progressivamente crescente alla spesa energetica totale nel corso di esercizio incrementale.

9. La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura [La-] a carichi crescenti di lavoro

10. La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura Meccanismi alla base dell’incremento di lattato • Insufficiente apporto di ossigeno al muscolo • Processo glicolitico più rapido dell’utilizzo del piruvato • Pattern del reclutamento delle fibre muscolari

11. Meccanismi alla base dell’incremento di lattato

12. Meccanismi alla base dell’incremento di lattato Wasserman et al., J Appl Physiol 1985; 59:935-940

13. La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura Meccanismi alla base dell’incremento di lattato • E’ possibile ottenere produzione di lattato da muscolo isolato di cane in presenza di un livello adeguato di ossigeno (Katz, 1988). • Il rapporto tessutale [NADH]/[NAD] in corso di esercizio costante (40% VO2 max) diminuisce alla fine dell’esercizio, mentre non varia la [La] (Shalin et al., 1991).

14. La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura Meccanismi alla base dell’incremento di lattato • Insufficiente apporto di ossigeno al muscolo • Processo glicolitico più rapido dell’utilizzo del piruvato • Pattern del reclutamento delle fibre muscolari

15. Meccanismi alla base dell’incremento di lattato Wasserman et al., J Appl Physiol 1985; 59:935-940

16. La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura Meccanismi alla base dell’incremento di lattato • Insufficiente apporto di ossigeno al muscolo • Processo glicolitico più rapido dell’utilizzo del piruvato • Pattern del reclutamento delle fibre muscolari

17. Meccanismi alla base dell’incremento di lattato

18. Modelli di transizioneModello a doppia spezzata lattato AEROBICA Fibre tipo I Acidi grassi AEROBICA- ANAEROBICA Fibre tipo IIa ANAEROBICA Fibre IIb Glucidi watt Skinner e MCLellan (1980)

19. Meccanismi alla base dell’incremento di lattato “..Brooks (1985) and Gollnick et al. (1986) firmly believe that increase of lactate during exercise occurs in the presence or in absence of adeguate oxygen supply, while Wasserman and colleagues (1986) firmly believe that lactate accumulation is strictly oxygen dependent and requires change in the redox state of the cell..” Anderson and Rhodes. Sports Medicine 1989; 8:43-55

20. Il tamponamento dell’acidosi lattica indotta dall’esercizio

21. Produzione di a.lattico e tamponamento dell’acidosi indotta dall’esercizioEffetti sulla ventilazione e lo scambio di gas

22. Metodi di misura della soglia METODI INVASIVI • Soglia del lattato (LT) • misura diretta del lattato nel sangue (arterioso, capillare, venoso arterializzato) • Soglia dell’acidosi lattica (LAT) • misura di HCO3- nel sangue arterioso METODI NON INVASIVI • Rapporto VO2/VCO2 (V slope) • Equivalente ventilatorio O2 ALTRI • Metodo di Conconi

23. Metodi di misura della soglia Concentrazioni ematiche di lattato – Definizione di soglia

24. 8 6 [La], mEq/L 4 2 0 0.3 0.6 0.9 1.2 VO2, L/min Metodi di misura della soglia Concentrazioni ematiche di lattato – [La]/ VO2 plot

25. Metodi di misura della sogliaConcentrazioni ematiche di lattato – Log [La]/log VO2 plot 1.6 1.0 0.4 Log10 Lactate (mM) -0.2 -0.8 -0.8 0.2 0.4 1.0 1.6 Log10 VO2 (L/min) Beaver et al. J Appl Physiol 1985; 59:1936-1940

26. Metodi di misura della sogliaConcentrazioni ematiche di lattato – modello monoesponenziale

27. Metodi di misura della sogliaMetodi non invasivi- V-slope [Volume CO2/Volume O2]

28. Metodi di misura della sogliaMetodi non invasivi- Equivalente ventilatorio O2 [VEO2]

29. Metodi di misura della sogliaRelazione tra metodi non invasivi e lattato Coefficiente di correlazione tra valori di AT misurati tramite le concentrazioni di lattato e con misure non invasive Ciaozzo et al., J Appl Physiol 1982; 53:1184-1189 Powers et al. (J Appl Physiol 1984; 52:173-177) non hanno confermato successivamente questi risultati (ATLa/ ATVE/VO2, r=0.63)

30. Metodi di misura della sogliaTest di Conconi

31. La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura M. Ferrari Dipartimento di Scienze Biomediche e Chirurgiche Servizio di Fisiopatologia Respiratoria Università di Verona