La perdita di massa muscolare con l’avanzare dell’età è una delle cause principali di invalidità ed handicap. La sarcopenia nell’anziano compromette criticamente l’autonomia ed è causa di mortalità e morbidità per tutte le cause.
Per prevenire la perdita di massa muscolare è importante condurre una vita attiva e praticare esercizio fisico allenante durante possibilmente la maggior parte della vita.
Lo scopo dell’allenamento è stimolare l’ipertrofia muscolare mediante la tensione meccanica
Modificando variabili quali il carico, il numero delle ripetizioni e I tempi di recupero si riesce a creare lo stimolo migliore per ottenere il risultato voluto.
Il miocita, I mioblasti, le strutture connettivali, sarcoplasmatiche, tendinee e vascolari sono la parte centrale dell’ipertrofia ma è lo stimolo nervoso che attiva queste strutture ed è responsabile della forza muscolare.
La forza è la chiave dell’ipertrofia muscolare, ossea e tendinea e della funzionalità dell’apparato osteomuscolare. Una massa muscolare maggiore e più funzionale è associata con minore morbidità, mortalità per varie cause.
Non solo I muscoli ma anche le strutture ossee e tendinee sono in continuo rimodellamento funzionale per adattarsi al carico, secondo le linee di applicazione della forza.
L’organismo si adatta agli stimoli per gli stimoli per cui è allenato. Carichi maggiori, potenze maggiori adattano l’organismo a sopportare carichi sempre maggiori.
Lo stimolo nervoso che controlla le Unità Motorie (UM) ha origine a livello centrale: a livello corticale vengono attivati i motoneuroni che, ricevuta l’integrazione a livello della corteccia prefrontale (volontà), dei nuclei della base (inibizione) e del cervelletto (controllo della precisione e della posizione) inviano l’impulso a livello spinale. A questo livello il segnale attiva circuiti di attivazione dei motoneuroni secondari che inviano il segnale alle Unità Motorie. Ogni motoneurone secondario innerva diverse fibre muscolari che appartengono alla stessa unità motoria.
Legge di Hanneman:
Unità motorie piu piccole hanno una soglia di attivazione più bassa e sono attivate prima per sforzi minori. Unità motorie più grandi sono attivate per sforzi via via maggiori fino alla contrazione massimale.
Unità motorie più piccole hanno forza minore, e velocità più lenta e vengono attivate prima in quanto hanno una soglia di attivazione inferiore. Sono attive molto spesso e hanno carattere tonico e velocità di risposta lente.
Unità motorie più grandi, dette fasiche hanno soglia di attivazione più alta e vengono attivate via via che il carico aumenta in proporzione alla loro dimensione. Hanno risposta più rapida e metabolismo basato su fosfati.
La quantità di forza dipende da: – frequenza di scarica del motoneurone, -dal tipo di motoneurone / unità motoria (tipo di fibra lenta/rapida), – dalla grandezza dell’unità motoria.
Giacché le piccole fibre sono reclutate prima e solo successivamente quelle piu grandi avendo le fibre minori una resistenza di membrana del motoneurone più bassa e quindi una soglia di attivazione minore, le UM sono reclutate in ordine crescente in base allo stimolo nervoso a soglia via via più elevata.
La forza prodotta dalle fibre muscolari dipende dall’input ricevuto dal sistema nervoso a livello sovraspinale, spinale e dei feedback afferenti.
A livello corticale (comando centrale) non solo la corteccia motoria ma anche la corteccia prefrontale ha un ruolo centrale in quanto integra la volontà, la motivazione e altre funzioni cognitive superiori.
La corteccia prefrontale è decisiva per effettuare decisioni durante l’esercizio che determineranno la performance, ad esempio integrare l’attenzione, controllare il dolore e lo sforzo. Le risorse cognitive sono necessarie per portare a termine esercizi di resistenza con ripetizioni medio alte (oltre alle 10 circa).
La fatica mentale (leggi: affaticamento corteccia prefrontale) ha minimo impatto per task brevi come la massima contrazione massimale isometrica (MVIC): l’affaticamento mentale non incide sulla MVIC.
Notare che la stimolazione magnetica transcranica della corteccia prefrontale migliora la performance fisica al 75-80% 1RM ma non il massimale 1RM, o la corsa su 30 mt o i salti di rimbalzo.
La propagazione del potenziale nel miocita:
Una volta che il potenziale è propagato nella fibra muscolare e si diffonde nei tubuli T il calcio viene rilasciato dal reticolo sarcoplasmatico e interagisce con i recettori della diidropiridina e della rianopsina. Con l’aumento transitorio del calcio intracellulare che interagisce con la troponina si realizza lo scorrimento tra actina e miosina che permette la contrazione muscolare e la produzione di forza.
Il complesso Calcineurina-NFAT è inoltre una chiave per l’ipertrofia muscolare e agisce attraverso i MEF2, miostatina e FOXO.
Altre proteine come la titina e la nebulina contribuiscono all’attivazione muscolare.
Adattamenti Neurologici all’allenamento di resistenza:
L’ipertrofia muscolare indotta dall’allenamento con i pesi produce risultati simili usando carichi elevati (>60% 1RM) o ridotti (<60% 1RM) ma gli aumenti di forza sono maggiori per carichi elevati.
In uno studio 3 set di leg extension a cedimento con 2 minuti interset all’80% 1RM era molto efficace per aumentare il 1RM e la MVIC rispetto che lo stesso esercizio con carico 30% 1RM mentre l’aumento di massa muscolare era simile nei due gruppi.
L’allenamento con l’80% di 1RM ha inoltre prodotto grande miglioramento dell’attivazione volontaria durante la MVIC ed era l’unico carico che ha aumentato l’ampiezza dell’EMG, ciò significa che i migliori risultati nell’adattamento nervoso sono indotti dall’allenamento con carichi elevati.
Allo stesso modo uno studio classico ha valutato gli adattamenti all’esercizio di 13 atleti powerlifter d’elite durante un anno mostrando che in 5-8 mesi di allenamento mentre si allenavano alla più bassa attività media (77.1%) la massima attivazione muscolare misurata all’EMG si riduceva; mentre negli ultimi 4 mesi quando aumentavano la loro intensità media (79,1%) l’attivazione EMG massima e la forza muscolare entrambe aumentavano. Inoltre un altro studio che ha equalizzato il carico di volume riporta minori aumenti di forza massimale 1RM in allenamenti alla bench press durante 10 settimane (2 gg per settimana) a 12RM rispetto a 8RM o 4RM.
Il raggiungimento del cedimento muscolare durante una set porta all’attivazione totale delle unità motorie indipendentemente dal peso usato, e la fatica centrale (mentale) non è maggiore ai carichi più elevati.
Il pattern di reclutamento delle untità motorie differisce tra carichi elevati e bassi: uno studio recente di Potvin e Fuglevand del 2017 ha analizzato l’attivazione delle unità motorie durante un esercizio isometrico a carichi bassi (20% MVIC) o moderati (50% MVIC): tutte le UM venivano reclutate durante l’esercizio ma le UM a soglia più alta non raggiungevano la massima frequenza di attivazione e quindi non raggiungevano la massima forza esprimibile. Invece una contrazione isometrica contro un carico elevato (80% MVIC) o massimale (100%MVIC) tutte le UM raggiungevano la loro frequenza massima di scarica ma durante un tempo inferiore.
Un miglioramento del tempo di affaticamento avveniva nel gruppo a carico basso ma non nei carichi elevati. Ciò induce a pensare una forma di adattamento specifico del complesso neuroni-UM per il tipo di allenamento usato (il muscolo migliora la gestione dei carichi bassi da un punto di vista energetico).
I meccanismi di stimolo alla ipertrofia:
Lo scopo dell’allenamento con i pesi per l’ipertrofia muscolare è indurre un aumento di sintesi proteica muscolare (MPS) per ottenere un bilancio positivo dell’azoto.
Attraverso meccanismi proteici e cellulari di meccano-traduzione che connettono l’ambiente intracellulare (citoscheletro) con quello extracellulare (matrice extracellulare) lo stimolo meccanico viene convertito in risposta molecolare e biochimica.
La forza generata da ogni fibra muscolare è trasmessa longitudinalmente e lateralmente attivando differenti sensori che attivano la risposta anabolica e aumentando la MPS e portando ad adattamenti fisiologici che portano all’ipertrofia muscolare. Oltre quindi alle forze meccaniche anche lo stress metabolico e il danno muscolare sono meccanismi che concorrono all’ipertrofia muscolare.
E’ stato proposto che l’effetto dello stress metabolico sia primariamente collegato con l’aumentata attivazione delle UM provocato dall’affaticamento muscolare al fine di mantenere le forze meccaniche durante una set vicina al cedimento muscolare.
In realtà sebbene carichi bassi (<60% 1RM) comportino maggiore stress metabolico (maggior numero di ripetizioni e maggior consumo di metaboliti) queste non comportano una maggiore ipertrofia rispetto a set ad elevato carico (>60% 1RM).
Un interessante studio in cui la massa muscolare pettorale veniva misurata con una RM a 3T mostrava una minore ipertrofia nel gruppo con 1 minuto di riposo interset (nonostante un maggiore accumulo di metaboliti) rispetto al gruppo 3 minuti di riposo interset.
Le cellule immunitarie e satelliti (SC) sono determinanti per il rimodellamento muscolare e l’ipertrofia (Fukada et al 2020) e la loro attivazione è uno dei meccanismi proposti per cui il danno muscolare induce ipertrofia.
E’ di comune riscontro che l’allenamento in fase eccentrica sia migliore a indurre ipertrofia muscolare in confronto con l’allenamento in fase concentrica anche se l’effetto è spiegabile dalle maggiori forze gestibili in fase eccentrica.
Bellamy nel 2014 mostra una relazione tra la risposta delle cellule SC all’allenamento con i pesi all’80% 1RM e l’aumento di massa magra, Risultato confermato da Sawan et al 2021 in esercizio total body con i pesi al 75% 1RM.
Non risulta che l’aumento del danno muscolare sia indispensabile per una maggiore risposta ipertrofica in quanto nello studio di Flann 2011 entrambi i gruppi (naive ed allenati) sottoposti ad allenamento eccentrico per le gambe mostravano gli stessi aumenti percentuale nonostante il maggior danno muscolare nei soggetti naive.
Il Danno muscolare dimostrato come scorrimento della banda Z mitocondriale era correlato all’ipertrofia durante la terza e decima settimana di allenamento con leg press 45° e leg extension 3 set + 3 set 9-12RM ma non nella prima settimana in cui il danno muscolare era maggiore (verosimilmente per un adattamento neurologico richiesto prima dell’attivazione massimale delle UM).
E’ necessario pertanto che le forze meccaniche raggiungano il loro effetto allenante sul coinvolgimento delle UM mediante un adattamento neurologico prima che la fibra muscolare possa raggiungere il danno muscolare.
Conclusioni:
E’ indicato mantenere le serie in un range di ripetizioni tra le 4-25 nel corso di tutta la pianificazione dell’allenamento. Serie ad almeno >80% 1RM sono necessarie per indurre gli adattamenti neuromuscolari necessari all’ipertrofia considerando che l’allenamento è specifico per lo stimolo applicato (allenamenti per la forza producono forza, la quale è necessaria per l’ipertrofia, ma nella pianificazione è parimenti necessario aumentare il numero delle ripetizioni per indurre un adattamento del sistema neuro-muscolo-tendineo al volume.
Inoltre è’ importante mantenere la concentrazione sull’allenamento ed evitare tasks cognitivi (studiare o usare social media) così come fare lavorare il muscolo strenuamente prima dell’allenamento per la forza / ipertrofia.
Attenzione ai gruppi muscolari ripetuti durante diverse sessioni di allenamento, attenzione anche al riscaldamento.
A questo proposito, conoscendo che la fatica non locale (altri gruppi muscolari) influisce negativamente a livello sistemico è importante dare la priorità agli esercizi principali per i gruppi più importanti ed evitare lavori a bassa intensità (cardiofitness, riscaldamento) prima dell’allenamento principale.
Commento allo studio:
European Journal of Applied Physiology 2022 122:1111-1128 The role of the neural stimulus in regulating skeletal muscle hypertrophy
Carlos Alix Fages, Alessandro del Vecchio, Eneko Baz Valle, Jordan Santos Concejero Carlos Balsalobre Fernandez