CARDIO AD ALTA INTENSITÀ | I BENEFICI DELL’HIIT

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CARDIO AD ALTA INTENSITÀ | I BENEFICI DELL’HIIT

A cura di Luigi Magli         

Oggigiorno è risaputo quanto l’allenamento a differenti fasce di intensità possa essere un ottimo mezzo per migliorare la salute dell’organismo in diversi modi. Questo è accertato soprattutto per quanto riguarda l’allenamento contro resistenza, nel quale, attraverso l’uso del sovraccarico esterno, si interagisce in maniera diretta su strutture come ossa, muscoli e tendini, senza contare le varie modificazioni in termini ormonali e metabolici.

Ciò di cui tratterò oggi, però, è collegato a un altro tipo di allenamento: quello aerobico. In questo articolo, dunque, osserveremo come l’intensità abbia un ruolo chiave nella modulazione delle risposte adattative del nostro organismo e di come questa possa avere un’enorme rilevanza nell’allenamento aerobico, con conseguenze positive sulle funzioni mitocondriali e sui meccanismi volti a proteggerci da molecole dannose.

Discuterò del perchè la modulazione dell’intensità associata all’allenamento aerobico possa migliorare l’organismo umano. Lo scopo è fornirti gli strumenti necessari ad applicare queste conoscenze su te stesso o sui tuoi clienti. Le nozioni che proporrò, infatti, sono fondamentali per svolgere allenamenti volti a migliorare la salute nel lungo periodo e saper scegliere in modo accurato il tipo di allenamento aerobico a seconda degli obiettivi preposti. Proprio per questo mi preoccuperò di gettare le basi necessarie a comprendere quanto verrà illustrato nel corso dell’articolo, senza entrare troppo in dettagli biochimici/biologici, concentrandomi su come il corpo lavori in maniera integrata e non per compartimenti stagni. Intraprenderemo un viaggio nel mondo dei mitocondri, delle specie reattive dell’ossigeno e delle modificazioni a livello cellulare che avvengono quando ci sottoponiamo ad allenamento aerobico a diverse fasce di intensità.

Insomma, alla fine di questa lettura magari dirai che non fai cardio perché non ti va… e non perché fa catabolizzare e basta!

 

Per prima cosa, conosciamo due dei protagonisti coinvolti a livello molecolare:

 

  • Le ROS (specie reattive dell’ossigeno);
  • I mitocondri;

 

Le ROS sono le specie reattive dell’ossigeno, molecole che in alte concentrazioni sono altamente pericolose poiché interagiscono con DNA, proteine e acidi grassi PUFAs causando danni ossidativi non indifferenti. 

Esse si dividono in RADICALI e OSSIDANTI, e sono accomunate da una grande fame di elettroni. Possiamo immaginare queste molecole come dei piccoli PAC-MAN molto affamati che rubano elettroni alle altre molecole nelle vicinanze.

Queste molecole sono prodotte a vari livelli, sia nella catena di trasporto dei mitocondri sia durante l’esercizio fisico, quando le molecole di AMP aumentano rispetto alle molecole di ATP. 

~catena di trasporto degli elettroni, sito di produzione delle ROS a livello mitocondriale.

 

Queste ROS a basse concentrazioni sono fisiologiche e, anzi, necessarie per innescare diversi meccanismi, tra cui l’espressione di PGC1-alpha di cui parleremo più avanti.

Il problema inizia quando si ha uno squilibrio pro ossidativo decisamente elevato e una diminuzione delle difese corporee antiossidanti.

Il paradosso di questa situazione risiede proprio nell’’ossigeno, fondamentale per la vita ma al contempo con un “potenziale di tossicità” dovuto alla possibilità di generare dei suoi intermedi, ovvero le specie reattive dell’ossigeno (ROS). In ogni caso, non c’è niente di cui preoccuparsi: continua a respirare… non ti avvelenerai per via dell’O2, perché il tuo corpo ha delle difese efficaci, enzimatiche e non, che servono proprio a contrastare la permanenza di queste molecole nel corpo. Il mio consiglio è comunque di evitare la sedentarietà e le cattive abitudini, il lieve squilibrio pro ossidativo è fisiologico ma solo entro certi parametri.

 

I secondi protagonisti sono i mitocondri, degli organelli deputati alla respirazione cellulare per la produzione di energia attraverso l’utilizzo dell’ossigeno. Questi simpatici organelli presentano un’elevata dinamicità, la quale indica che questi hanno capacità di modificarsi attraverso l’incremento della loro efficienza e la riorganizzazione dei complessi enzimatici a livello delle creste mitocondriali, il luogo dove avviene la produzione di energia sotto forma di ATP.

Questi complessi possono coesistere tra di loro e avere interazioni, formando dapprima dei supercomplessi e in seguito il RESPIRASOMA, che permetterà, attraverso un flusso asimmetrico delle molecole, una minore produzione di ROS.

I mitocondri non agiscono singolarmente, ma possono farlo tra di loro formando un vero e proprio network mitocondriale che consente una capacità respiratoria superiore, generando ATP in sincrono, un’abilità non secondaria se si considera l’importanza di sviluppare molta energia in poco tempo nella maggior parte degli sport.

Esistono due famiglie di mitocondri e, per semplicità, le distinguiamo unicamente in base alla loro locazione:

 

  • Mitocondri Sub Sarcolemmatici: SS
  • Mitocondri Intermiofibrillari: IMF

 

La generazione di un network mitocondriale sembrerebbe mettere in connessione questi due tipi secondo la teoria dei cavi, creando una vera e propria rete.

Successivamente, la modulazione del network mitocondriale determinerà un aumento della capacità metabolica degli organelli, che si tradurrà in più ATP, aumento di calore, maggior consumo di substrati energetici, aumento di capacità difensive ANTI-RADICALICHE, ANTI-APOPTOTICHE (i mitocondri non si “suicideranno”, e se te lo stai chiedendo, sì… le cellule a volte fanno anche questo) e antinfiammatorie.

~il network mitocondriale, evidenziato in un colore indefinibile tra il verde ed il celeste.

 

Terminiamo questa breve lezione sui mitocondri con il concetto di biogenesi mitocondriale, il più importante adattamento nell’attività di endurance regolare, un processo genico controllato dai fattori di trascrizione PGC1-alpha e P53, che si occupano in sintesi di generare nuovi mitocondri, mettendo a disposizione tutte le proteine necessarie.

Dopo aver compreso queste brevi nozioni la domanda sorgerà spontanea: come è possibile ottenere questi adattamenti mitocondriali e sfruttare le ROS senza che rechino danni al mio corpo?

Uno dei tanti fattori è proprio l’allenamento aerobico, nel quale, a seconda dell’intensità a cui ci sottoponiamo, possiamo ottenere adattamenti specifici.

Basta pensare che la miofibra non allenata ha volumi e densità pari a 0,1% nei mitocondri SS e 4,5% negli IMF, numeri che salgono a 3,4% e 7,5% nella miofibra allenata.

Immagina dunque i miglioramenti in termini di funzionalità organica che puoi ottenere da parte di questi organelli!

L’attività fisica, inoltre, permette la produzione di ROS, che in questo caso però attiverà varie vie di segnalazione cellulare che come obiettivo avranno proprio l’attivazione del fattore trascrizionale PGC1-alpha.

 

Le ricerche scientifiche ci aiutano a comprendere come, suddividendo l’esercizio in fasce di intensità, anche le risposte adattative risulteranno differenti.

La prescrizione dell’esercizio è ovviamente complessa e coinvolge numerose variabili che possono essere manipolate, come evidenziato da revisioni dettagliate che hanno caratterizzato l’allenamento a intervalli dal punto di vista del miglioramento delle prestazioni.

Per semplicità ci affideremo alla nomenclatura di Weston et al. per suddividere gli allenamenti aerobici in base alle fasce di intensità.

Sebbene questa classificazione sia imperfetta, in questo articolo può essere utile ai nostri obiettivi:

 

  • HIIT: allenamento a intervalli ad alta intensità con sforzi quasi massimi corrispondenti all’80% o superiore della FC max (FC = frequenza cardiaca);
  • SIT: allenamento a intervalli con sforzi “all out” corrispondenti alla massima intensità o superiore a questa; 
  • MICT: allenamento continuo non intervallato con intensità inferiori all’HIIT.

 

Entrambe le forme di allenamento a intervalli (HIIT-SIT) inducono i classici adattamenti fisiologici caratteristici dell’allenamento continuo a intensità moderata (MICT) come l’aumento della capacità aerobica e il contenuto mitocondriale. Per quanto riguarda gli adattamenti del muscolo scheletrico, invece, lo stress cellulare e i segnali metabolici risultanti per la biogenesi mitocondriale dipendono in gran parte dall’intensità dell’esercizio, con un lavoro attualmente limitato nella ricerca che suggerisce che gli aumenti del contenuto mitocondriale siano superiori dopo HIIT rispetto a MICT.

Tieni però a mente che tutte e tre le forme di allenamento (MICT, HIIT e SIT) attivano comunque le vie di segnalazione associate alla biogenesi mitocondriale, un’attivazione che – se regolare e ripetuta – porta a un aumento della densità mitocondriale.

La scelta di un protocollo di allenamento rispetto a un altro deve essere selezionata in funzione delle possibilità che il soggetto ha di essere aderente al programma. Infatti un piano di allenamento superiore a un altro in linea teorica non sarà mai davvero superiore se non viene applicato con costanza.

Ricorda che nell’allenamento la costanza viene prima di tutte le ricerche scientifiche, poiché anche il miglior protocollo di allenamento, se non rispettato, perde la sua efficacia.

Quando ci alleniamo, a mio umile parere, dovremmo ambire allo stesso impegno di Rock Lee.

Anche se nasciamo con una pessima genetica, potremmo sorprenderci di quanto lontano possiamo arrivare con i giusti sacrifici. 

“Io non sono un genio, ma dimostrerò che l’impegno può battere la genialità”.

Rock Lee 

 

Ma torniamo alla densità mitocondriale.

Mi preme aggiungere come questo non sia un marker relativo alla sola salute del soggetto, in quanto nel muscolo scheletrico essa regola il metabolismo del substrato durante l’esercizio submassimale, con un aumento del contenuto mitocondriale che promuove una maggiore dipendenza dall’ossidazione dei grassi e una diminuzione proporzionale dell’ossidazione dei carboidrati.

Di conseguenza, l’allenamento fisico riduce la degradazione del glicogeno e la produzione di lattato a una data intensità, aumentando la soglia del lattato e consentendo agli atleti/amatori di allenarsi per periodi più lunghi e con percentuali di carico (intese in questo caso come FC) maggiori.

Infine, è bene evidenziare come il SIT aumenti il contenuto mitocondriale in maniera simile al MICT, sebbene il volume di lavoro sia notevolmente inferiore, un dato di estrema importanza se si ha a che fare con soggetti che per via di impegni lavorativi o familiari non hanno possibilità di dedicare molto tempo all’allenamento.

 

Grazie a quanto appreso fino a ora possiamo comprendere facilmente che lo stress cellulare si verifica in proporzione all’intensità dell’esercizio. Vi sono in più forti evidenze che dimostrano che intensità più elevate di esercizio suscitano un segnale metabolico maggiore rispetto a intensità più moderate.

In primo luogo, il turnover dell’ATP è maggiore per intensità di esercizio superiori, che si basano anche maggiormente sull’ossidazione dei carboidrati e utilizzano più glicogeno di quanto non facciano intensità di esercizio inferiori.

Di conseguenza, l’accumulo di lattato intracellulare, creatina, AMP e ADP aumenta con l’intensità dell’esercizio.

Ma come possiamo realizzare un protocollo di allenamento aerobico ad alta intensità che permetta adattamenti continuativi nel tempo?

Un metodo pratico per la progressione dello stimolo allenante non risiederebbe unicamente nella modifica dell’intensità stessa, sebbene questo sia possibile per continuare a ottenere adattamenti positivi, come dimostrato da Henriksson e Reitman nel lontano 1977.

Granata et al., nel 2016, hanno dimostrato come anche all’aumentare del volume di HIIT – mantenendo costante l’intensità – aumentasse il contenuto mitocondriale.

Si forniscono, così, prove a sostegno dell’ipotesi che anche interagendo con la variabile del volume rapportata a un’intensità soddisfacente il contenuto mitocondriale possa essere incrementato nel tempo.

Questo è un dato a mio parere molto interessante, che indicherebbe la correlazione tra le variabili di allenamento, le quali dovrebbero essere elaborate sempre sotto forma di sistema integrato e non di componenti a sé stanti che non hanno a che vedere l’uno con l’altro.

Facendo due conti mi verrebbe da dire che periodizzare in maniera logica un protocollo di allenamento HIIT, per esempio, non sia del tutto differente dal periodizzare un mesociclo di allenamento in palestra, pur rimanendo consapevoli delle differenze in termini di obiettivi prefissati.

La chiave del successo nel caso dell’attività aerobica ad alta intensità risiede infatti nella gestione ponderata delle variabili dell’allenamento, in particolare l’intensità, se si ricercano  gli adattamenti mitocondriali sopra citati.

~il cuore, muscolo invisibile esternamente e di conseguenza poco preso in considerazione dai frequentatori medi di palestre. Allenarlo non sarà estetico ma molto probabilmente ritarderà il vostro incontro con l’Oscura Signora.

 

Comprenderai anche tu come padroneggiando non solo questi concetti, ma anche le variabili fondamentali dell’allenamento sportivo si può ottenere il passepartout per la comprensione approfondita e la gestione intelligente di numerose attività fisiche di base.

Se ancora non sei convinto dell’importanza dell’intensità nel rimodellamento mitocondriale, voglio lasciarti un estratto che personalmente mi ha stupito non poco.

Cito direttamente la review in questione:

 

“Numerosi studi hanno dimostrato che il contenuto mitocondriale è aumentato di ∼25-35% dopo sei-sette sessioni di HIIT (Talanian et al.2006; MacInnis et al.2016) o SIT (Burgomaster et al.2006 ; Gibala et al.2006). Quando l’intensità e la durata dell’esercizio sono mantenute costanti, il contenuto mitocondriale si è stabilizzato dopo 5 giorni di allenamento (Egan et al. 2013)”

 

Cosa possiamo comprendere da quanto esposto qui sopra?

  • Gli adattamenti mitocondriali sono estremamente veloci, il che vuol dire che gli effetti positivi dell’incremento del contenuto mitocondriale si realizzano in un lasso di tempo decisamente breve nel caso di un allenamento in stile HIIT o SIT.
  • È possibile giungere a un plateau dopo 5 giorni, a patto che intensità e durata dell’esercizio rimangano invariati; questo dato è particolarmente utile per tutti coloro che non hanno mire agonistiche ma solo scopi di miglioramento della salute.

Grazie a questo sappiamo infatti che non sarà necessario dare di più a ogni singola sessione, ma che possiamo concederci di rimanere in una fascia di intensità e durata dell’esercizio al fine di mantenere gli adattamenti.

 

Con questa ultima nota ti saluto e ti do appuntamento al prossimo articolo, augurandomi che tu abbia trovato quanto scritto interessante.

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E mi raccomando, fai la tua seduta di cardio!

 

BIBLIOGRAFIA

 

  • Stay Fit, Stay Young: Mitochondria in Movement: The Role of Exercise in the New Mitochondrial Paradigm; Jesus R Huertas et al. Oxid Med    Cell Longev. 2019.
  • Mitochondrial cristae shape determines respiratory chain supercomplexes assembly and respiratory efficiency Sara Cogliati et al. Cell. 2013.
  • Enhanced Respiratory Chain Supercomplex Formation in Response to Exercise in Human Skeletal Muscle Chiara Greggio et al. Cell Metab. 2017.
  • Training intensity modulates changes in PGC-1 and p53 protein content and mitochondrial respiration, but not markers of mitochondrial content in human skeletal muscle; November 2015, The FASEB Journal.
  • Physiological adaptations to interval training and the role of exercise intensity; Martin J MacInnis et al. J Physiol. 2017 

 


Commento

  • E’ veramente interessante vedere come anche altro, oltre i soliti muscoli, legamenti, tendini, si adattino in modo importante ad uno stress allenante in questo caso di tipo aerobico. Soprattutto è interessante vedere come una migliore capacità mitocondriale abbia benefici in termini di forza resistente. Poi le citazioni a Rock Lee e la signora oscura , arte ahahaha.
    Grande Luigi per il bell’articolo

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