Tipologia allenamento aerobico
Rappresentazione tipologia allenamento aerobico

Allenamento Aerobico

Benessere

Il miglioramento della resistenza che accompagna l’allenamento aerobico è il risultato di una serie di adattamenti agli stimoli allenanti; alcuni dei quali interessano i muscoli, molti altri riguardano i sistemi energetici. Altre modificazioni ancora avvengono a carico del sistema cardiovascolare e migliorano la circolazione del sangue verso i muscoli ed all’interno dei muscoli stessi.

Modificazioni della potenza aerobica

I cambiamenti più immediatamente osservati in seguito ad un allenamento aerobico sono l’aumento della capacità di sostenere una prestazione sub.massimale prolunga e l’aumento della massima capacità aerobica (VO2max). E’ da notare che l’entità del miglioramento, sia della resistenza sub-massimale, sia del VO2max, i risposta ad un dato programma di allenamento, varia notevolmente da un individuo all’altro.

Alcuni soggetti possono ottenere un miglioramento del VO2max pari al 40-50% in seguito a certi esercizi di resistenza mentre per altri il risultato dello stesso programma di allenamento può essere scarso, con un miglioramento inferiore al 5%. Le condizioni fisiche del soggetto all’inizio di un programma di allenamento incidono sull’entità del miglioramento osservato durante il corso dell’allenamento.

L’aumento della potenza aerobica sarà minore nei soggetti che sono già in buona condizione fisica, rispetto a quello di soggetti sedentari. Sulla base di ricerche condotte su gruppi numerosi di soggetti, si può affermare che, in genere, l’aumento medio del VO2max è compreso tra il 15 ed il 20%. Green e coll., ad esempio, hanno rilevato un incremento del 15,6 % del VO2max in un gruppo di uomini mediamente attivi che praticava circa 2 ore al giorno di ciclismo per cinque giorni a settimana (pedalavano mediamente al 62% del VO2max); hanno osservato, durante un monitoraggio di 8 settimane, che la maggior parte di tale incremento avviene durante il primo mese di attività.

Risulta anche che l’allenamento non permette di aumentare la potenza aerobica oltre un certo limite, massimo per un determinato soggetto, a meno che non si moduli l’allenamento aumentando i carichi. Un aumento del volume di allenamento (ad esempio la distanza da percorrere in ciascuna seduta) comporta un incremento proporzionale del VO2max.

A un certo punto, però, un ulteriore aumento della distanza e/o della durata della seduta di allenamento non è accompagnato da un miglioramento della potenza aerobica, nonostante le sedute siano più lunghe ed impegnative. I fattori che determinano questo limite non sono completamente chiariti ma dipendono probabilmente da fattori intrinseci, genetici, che consentono ad alcuni soggetti di raggiungere valori estremamente elevati (ad esempio i 84 ml di O2 al minuto per kg di peso corporeo di Stefano Baldini, campione olimpico di Maratona ad Atene nel 2004), mentre la capacità aerobica di altri rimane inferiore a 50 ml di O2 al minuto per kg di peso corporeo, malgrado si sottopongano a programmi di allenamento ugualmente impegnativi.

Adattamenti che si verificano nel muscolo

La stimolazione ripetuta delle fibre muscolari induce modificazioni sia strutturali sia funzionali delle stesse, l’allenamento aerobico influenza la tipologia della fibra muscolare, il numero di capillari, il contenuto di mioglobina, la funzione mitocondriale e gli enzimi ossidativi.

Tipologia della fibra muscolare

L’attività aerobica a intensità da bassa a moderata dipende in larga misura dalle fibre a scossa lenta (ST). In risposta agli stimoli dell’allenamento, queste fibre aumentano di dimensione, ovvero l’area della sezione trasversa risulta maggiore. L’entità delle modificazioni dipende, però, dall’intensità e dalla durata di ciascuna sessione di allenamento e dalla durata del programma di allenamento.

Sono stati osservati aumenti fino al 25%. Le fibre a scossa rapida (FT) non vengono attivate nella stessa misura e, perciò, generalmente non presentano aumenti dell’area della sezione trasversa. La maggior parte degli studi iniziali indicava che l’allenamento aerobico non induce una variazione della percentuale di fibre ST e FT, ma erano stati rilevati piccoli cambiamenti nei sottotipi delle fibre FT.

Le fibre FTb sono reclutate meno spesso delle fibre FTa e hanno perciò una minore capacità aerobica. Queste fibre potrebbero essere attivate nelle fasi finali di un esercizio prolungato e sarebbero allora chiamate ad agire come delle fibre FTa. Ciò potrebbe indurre alcune fibre FTb ad assumere le caratteristiche delle fibre FTa che sono più ossidative.

Dati recenti suggeriscono la possibilità non solo di una trasformazione di fibre FTb in FTa, ma anche di fibre FT in ST. L’entità di tali modificazioni è però piccolo, non più di pochi punti percentuali, come dimostrato da uno studio dell’HERITAGE FAMILY STUDY, che a seguito di un programma di allenamento di 20 settimane ha osservato che la percentuale di fibre ST era aumentata dal 43,2%, prima dell’inizio del programma, al 45,7%, a fine programma, quella delle fibre FTb era diminuita dal 20% al 16%, mentre la percentuale di fibre FTa era rimasta sostanzialmente invariata.

Numero di capillari

Uno degli adattamenti più importanti all’allenamento aerobico è l’aumento del numero di capillari che avvolgono ciascuna fibra muscolare. Come si può osservare al microscopio elettronico il numero di capillari nei muscoli della gamba di soggetti che hanno seguito un allenamento per la resistenza è superiore del 10% rispetto ai muscoli di soggetti non allenati.

Se l’allenamento aerobico si prolunga nel tempo, l’aumento del numero di capillari può raggiungere il 15%. La presenza d un maggior numero di capillari implica un aumento di scambi di gas, di calore, di scorie e d sostanze nutrienti tra il sangue e le fibre muscolari in attività. Infatti, l’aumento della densità dei capillari è, potenzialmente, tra le modificazioni più significative indotte dall’allenamento e che favoriscono l’aumento del VO2max.

Sappiamo oggi che la diffusione di ossigeno dai capillari ai mitocondri è uno dei principali fattori limitanti del massimo consumo di ossigeno. L’aumento della densità dei capillari facilita questa diffusione e ciò contribuisce a mantenere un ambiente idoneo alla trasformazione di energia e alla contrazione muscolare ripetuta nel tempo.

Contenuto di mioglobina

Appena l’ossigeno penetra nella fibra muscolare si lega alla mioglobina, un composto simile alla emoglobina, che contiene ferro e trasporta le molecole di ossigeno dalla membrana cellulare ai mitocondri. Le fibre ST contengono grandi quantità di mioglobina, dalla quale deriva la loro caratteristica colorazione rossa. Le fibre FT invece sono altamente glicolitiche e richiedono poca mioglobina, e appaiono più bianche.

La conseguenza di questa scarsa presenza di mioglobina è una minore capacità per l’ossigeno, da cui deriva la modesta resistenza aerobica delle FT. La mioglobina immagazzina l’ossigeno e quando questo scarseggia nel corso della contrazione muscolare, lo rilascia nei mitocondri.

Questa riserva viene utilizzata per il passaggio dalla condizione di riposo all’attività, per fornire ossigeno ai mitocondri nel periodo che potremmo definire di sfasamento tra l’inizio dell’attività fisica e l’aumento della cessione di ossigeno ad opera del sistema cardiovascolare. E’ stato dimostrato che con l’allenamento aerobico, il contenuto di mioglobina dei muscoli può aumentare fino al 75-80%. Un adattamento simile non si verificherebbe se non per migliorare la capacità relativa al metabolismo ossidativo dei muscoli stessi.

Funzione mitocondriale ed enzimi ossidativi

La trasformazione per via aerobica avviene nei mitocondri e l’allenamento aerobico induce anche modificazioni della funzione mitocondriale e migliora la capacità delle fibre di produrre ATP. La capacità di usare l’ossigeno e produrre ATP per via ossidativa dipende dal numero, dalle dimensione e dall’efficienza dei mitocondri del muscolo. L’allenamento aerobico migliora tutti e tre questi aspetti.

La degradazione ossidativa delle sostanze energetiche, con l’ATP come prodotto finale, dipende dall’azione degli enzimi ossidativi mitocondriali, proteine che catalizzano la degradazione dei nutrienti per formare ATP. L’allenamento potenzia l’azione di questi enzimi, soprattutto perché l’adattamento ad allenamenti di una certa intensità comporta una minore perturbazione dell’omeostasi.

Uno degli enzimi ossidativi più importanti dei muscoli è l’SDH (succinato-deidrogenasi). E’ interessante notare che, seguendo ed analizzando per un anno gli allenamenti di un atleta praticante mezzofondo prolungato, mentre l’attività di questo enzima continua ad aumentare nel corso dell’intero periodo, il VO2max varia ben poco, soprattutto durante le ultime 6 settimane di allenamento. Si potrebbe quindi ritenere che il VO2max sia influenzato più dai limiti del sistema circolatorio nel trasporto di ossigeno che non dal potenziale ossidativo dei muscoli.

L’attività di enzimi muscolari quali la succinato-deidrogenasi e la citrato-sintasi, è fortemente influenzata dall’allenamento aerobico. Studi di Wilmore e Costill dimostrano che persino un volume contenuto di esercizi fisico giornaliero provoca un aumento dell’attività di questi enzimi e migliora, così, la capacità aerobica dei muscoli.

Questi stessi studi dimostrano che la correlazione tra l’aumentata attività enzimatica e il miglioramento del VO2max è lieve. Gli studi di Holloszy e Coyle, invece, suggeriscono che l’influenza più rilevante dell’allenamento aerobico a livello del metabolismo sia quella di portare ad un consumo più lento del glicogeno muscolare e di ridurre la produzione di lattato durante l’esercizio fisico ad una data intensità. Entrambi questi effetti possono portare ad un miglioramento della prestazione di resistenza.

E’ probabile che un aumento di questi enzimi ossidativi aumenti la capacità di sostenere un’intensità di esercizio più elevata, per esempio, un’andatura più veloce durante una gara di 10 km. Miglioramento collegato anche all’aumento della soglia lattacida.

Adattamenti riguardanti le fonti energetiche

Con l’allenamento aerobico, le riserve energetiche di glicogeno e d grassi sono continuamente intaccate. L’organismo si adatta a questo stimolo ripetuto, in modo da rendere la trasformazione di energia più efficiente e ridurre il rischio di affaticamento.

Energia ricavata da carboidrati

Il glicogeno muscolare viene ampiamente utilizzato durante ciascuna sessione di allenamento; i meccanismi responsabili della resisntesi del glicogeno sono quindi stimolati dopo ciascuna seduta, fino al continuo reintegro delle scorte esaurite.

Con un adeguato periodo di riposo e un sufficiente apporto di carboidrati nella dieta alimentare, il muscolo allenato riesce ad immagazzinare quantità rilevanti di glicogeno, molto più del muscolo non allenato. In uno studio, il tasso di reintegro del glicogeno muscolare dopo un esercizio, che ne aveva esaurito le scorte, è quasi raddoppiato in seguito ad allenamento per la resistenza. Inoltre se un fondista non si allena per alcuni giorni e segue una dieta ricca d carboidrati (da 400 a 500 g/giorno), il livello di glicogeno muscolare aumenta fino a quasi il doppio dei valori di un soggetto sedentario che segue la stessa dieta alimentare.

Maggiori riserve di glicogeno permettono all’atleta di tollerare meglio l’impegno delle sedute di allenamento successive, in quanto l’organismo dispone di più carburante. Di fatto, l’utilizzo di carboidrati come fonte energetica aumenta con l’incremento dell’intensità dell’esercizio (%VO2max) mentre quello dei grassi tende a diminuire con l’incremento dell’intensità dell’esercizio.

Energia ricavata da grassi

I muscoli di un soggetto che ha seguito un allenamento per la resistenza contengono non solo più glicogeno ma anche molti più lipidi (sotto forma di trigliceridi) di un soggetto sedentario. E’ stato osservato un aumento muscolare dei trigliceridi in atleti pari al 180%.

Questo è probabilmente legato al fatto che i vacuoli distribuiti lungo tutta la fibra muscolare sono generalmente situati vicino ai mitocondri e sono così più prontamente accessibili come fonte di energia durante l’esercizio fisico. Inoltre, l’attività di molti enzimi muscolari dai quali dipende la β-ossidazione dei lipidi viene potenziata in seguito all’allenamento per la resistenza.

Questo adattamento permette al muscolo allenato di bruciare i lipidi in maniera più efficiente; le riserve muscolari di glicogeno vengono quindi meno sollecitate. Alcuni campioni di muscolo della coscia prelevati ad un gruppo di maschi, prima e dopo un allenamento, hanno evidenziato un incremento del 30% della capacità di ossidazione degli acidi grassi liberi (FFA). L’allenamento aerobico induce anche un aumento del tasso al quale, durante un esercizio prolungato, vengono rilasciati gli FFA immagazzinati, rendendoli più facilmente utilizzabili dai muscoli.

Allenamento del sistema aerobico

Nell’introduzione a tale lavoro abbiamo affermato che la caratteristica fondamentale da tener presente nella programmazione dell’allenamento è l’efficacia. Ora affinchè l’allenamento sia efficace, ossia affinchè gli adattamenti si raggiungano prontamente, il primo aspetto da determinare e considerare è il volume di allenamento, ossia la quantità ottimale di lavoro per ciascuna sessione di allenamento.

Il carico ottimale non è uguale per tutti i soggetti, ma studi condotti su fondisti suggeriscono che mediamente, il regime di allenamento ideale potrebbe corrispondere a un dispendio energetico pari a 5000 – 6000 kcal/settimana (715/860 kcal/giorno), ossia ad un volume di allenamento compreso tra 80 e 95 km di corsa a settimana.

Atleti professionisti svolgono una maggiore quantità di lavoro (fino a 250 km settimanali nei periodi di carico), sostenendo due allenamenti al giorno, proponendo al proprio organismo una notevole quantità di carico ed adattandolo a sostenere impegni qualitativo/estensivi maggiori, sollecitando così i meccanismi preposti all’adattamento del sistema aerobico.

Ovviamente queste cifre rappresentano solo una stima degli stimoli necessari per il condizionamento muscolare e cardiorespiratorio. Alcuni soggetti possono raggiungere miglioramenti consistenti con un carico inferiore, mentre per altri potrebbero essere necessari carichi maggiori. L’entità del miglioramento della capacità aerobica dipende, in parte, dal dispendio energetico di ciascuna seduta di allenamento e dalla quantità di lavoro compiuto nell’arco di alcune settimane.

Se il volume di allenamento fosse lo stimolo principale per gli adattamenti muscolari (come sostengono molti allenatori) allora il soggetto con maggior dispendio energetico durante l’allenamento dovrebbe avere il VO2max più elevato. Ma non è così. Il margine di incremento ottenibile con l’allenamento aerobico sembra avere un limite (come introdotto nel paragrafo precedente). Sembra quindi che la natura ponga ad ognuno dei noi limiti precostituiti !!!

Intensità di allenamento

Il grado di adattamento all’allenamento per la resistenza dipende, oltre che dal volume anche (per non dire soprattutto) dall’intensità del carico di allenamento. Gli adattamenti muscolari sono specificamente legati sia alla velocità che alla durata dell’impegno espresso in allenamento.

E’ stato riscontrato un maggiore miglioramento della prestazione in quegli atleti che raggiungono adattamenti a sedute di alta intensità e di quantità via via maggiore. L’allenamento ad alta intensità sviluppa gli schemi nervosi del reclutamento delle fibre muscolari, necessari per abituarsi a correre a certe velocità. L’allenamento ad alta intensità può prevedere sia esercizi intervallati da pause sia esercizi continui a velocità prossime a quella di gara con quantità, recuperi e scansione dei lavori specifici che dipendono dal modello della gara che si prepara.