La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura
La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura
M. FerrariDipartimento di Scienze Biomediche e Chirurgiche
Servizio di Fisiopatologia RespiratoriaUniversità di Verona
La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura
La soglia di transizioneStoria
Christiansen, 1914
Owles, 1930
Critica intensità di esercizio sopra la quale si registra un incremento della concentrazione sierica di acido lattico
Owles, 1930 L’accumulo di lattato si accompagna ad un aumento dell’eleminazione di CO2 e della ventilazione
Harrison e Pilcher, 1930 L’eccesso di CO2 deriva dal tamponamento dell’acido prodotto nel corso di metabolismo anaerobio da parte del bicarbonato
Wasserman e McIlroy, 1964 L’intensità critica di esercizio al di sopra della quale l’esercizio stesso avviene in anaerobiosi, si accumula lattato e compare rapidamente fatica è definita SOGLIA ANAEROBICA
Watt
•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
INTENSITA’CRITICA
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La soglia di transizionemodelli
Single breakway Double breakway Exponential model
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Modelli di transizione Modello 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
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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.
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Modelli di transizioneModello a doppia spezzata
4 mmol/L
2 mmol/L
Sogliaaerobica
SogliaanaerobicaTransizione
watt
lattato
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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.
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[La-] a carichi crescenti di lavoro
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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
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Meccanismi alla base dell’incremento di lattato
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Meccanismi alla base dell’incremento di lattato
Wasserman et al., J Appl Physiol 1985; 59:935-940
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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).
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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
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Meccanismi alla base dell’incremento di lattato
Wasserman et al., J Appl Physiol 1985; 59:935-940
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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
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Meccanismi alla base dell’incremento di lattato
Tipo fibra I IIa IIx IIb
Proprietà meccaniche /faticabilità
STresistant FTresistant FTintermediate FTfatigable
Enzimi metabolici
SOOssidative
FOGOssidative/
Glicolitiche
? FGGlicolitiche
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Modelli di transizioneModello a doppia spezzata
AEROBICAFibre tipo I
Acidi grassi
ANAEROBICAFibre IIbGlucidi
AEROBICA-ANAEROBICAFibre tipo IIa
watt
lattato
Skinner e MCLellan (1980)
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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
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Il tamponamento dell’acidosi lattica indotta dall’esercizio
Produzione di a.lattico e tamponamento dell’acidosi indotta dall’esercizioEffetti sulla ventilazione e lo scambio di gas
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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
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Metodi di misura della soglia Concentrazioni ematiche di lattato – Definizione di soglia
[La] > 2 mmol/L Hughson e Green,1982
[La] > 4 mmol/L Kinderman et al., 1979
Incremento [La] sopra valori basali
Wasserman et al., 1973
Improvviso aumento dell’accumulo di [La]
Aunola e Rusko, 1984
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Metodi di misura della soglia Concentrazioni ematiche di lattato – [La]/ VO2 plot
0.30 0.6 0.9 1.2
8
6
4
2
VO2, L/min
[La]
, m
Eq
/L
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Metodi di misura della sogliaConcentrazioni ematiche di lattato – Log [La]/log VO2 plot
Beaver et al. J Appl Physiol 1985; 59:1936-1940
1.6
Log10 VO2 (L/min)
Lo
g10
La
cta
te
(mM
) 1.0
0.4
-0.2
-0.8-0.8 0.4 1.0 1.60.2
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Metodi di misura della sogliaConcentrazioni ematiche di lattato – modello monoesponenziale
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Metodi di misura della sogliaMetodi non invasivi- V-slope [Volume CO2/Volume O2]
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Metodi di misura della sogliaMetodi non invasivi- Equivalente ventilatorio O2 [VEO2]
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Metodi di misura della sogliaRelazione tra metodi non invasivi e lattato
VE VO2/VCO2 RER VE/VO2
ATLa 0.88 0.83 0.39 0.93
Coefficiente di correlazione tra valori di AT misurati tramite le concentrazioni di lattato e con misure non invasiveCiaozzo 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)
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Metodi di misura della sogliaTest di Conconi
100
130
160
190
0 5 10 15
Velocità (Km/h)
Fre
qu
enza
car
dia
ca (
bp
m)
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M. FerrariDipartimento di Scienze Biomediche e Chirurgiche
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