Esercizio Fisico e Cardio-protezione: che ruolo ha il Precondizionamento Ischemico?

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Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, le malattie cardiovascolari diventeranno la principale causa di morte nel mondo entro il 2020. Il fatto che l’attività fisica sia cardioprotettiva e che l’inattività fisica sia un fattore di rischio per queste patologie, è supportato da una grande quantità di ricerca scientifica. La capacità di esercizio è un forte fattore predittivo del rischio di morte per qualsiasi causa, sia in soggetti sani che in quelli con malattie cardiovascolari. Il rischio di malattia coronarica è circa 2 volte superiore per i soggetti inattivi rispetto a individui fisicamente attivi. L’esercizio fisico opera mediante la riduzione di diversi fattori di rischio: ipertensione, dislipidemia, obesità, insulino-resistenza e disregolazione autonomica. Inoltre, l’allenamento fisico può anche ridurre la resistenza dei vasi e indurre adattamenti strutturali nell’albero coronarico (con aumento del numero di capillari e numero e dimensione di arterie e arteriole), migliorando così il trasporto del sangue. In effetti, la vascolarizzazione e le cellule endoteliali sono importanti nella regolazione dell’omeostasi, nelle risposte immunitarie e nella permeabilità vascolare. Inoltre, l’endotelio mantiene il tono vascolare, la distribuzione del flusso sanguigno a ciascun tessuto e la produzione di numerose sostanze, tra cui l’ossido nitrico (NO), importante nella regolazione della funzione vasomotoria e nel mantenere la salute della parete dei vasi. È stato recentemente scoperto che l’esercizio fisico può anche imitare il fenomeno del “Precondizionamento ischemico” (IP), il quale spiega che brevi episodi di ischemia, possono rendere il miocardio più resistente ad un successivo e prolungato evento ischemico. Queste recenti scoperte rafforzano ulteriormente il potenziale benefico dell’esercizio sulla malattia cronica coronarica, sia acuta che cronica.

PRECONDIZIONAMENTO ISCHEMICO: CONCETTI GENERALI

Il cuore è in grado di cambiare il fenotipo in risposta a vari tipi di stress per diventare più resistente. Il precondizionamento ischemico, è stato segnalato per la prima volta da Murry e colleghi e da allora il fenomeno è stato riconosciuto come “la forma più forte di protezione in contro lesioni ischemiche miocardiche, rispetto alla precedente riperfusione “. Insieme all’effetto di risparmio della necrosi, il precondizionamento ischemico, può proteggere il cuore dai danni causati da ischemia / riperfusione, come aritmie ventricolari e stordimento miocardico, tramite una vasodilatazione più rapida dopo uno stress di occlusione momentaneo.

Per quanto riguarda le caratteristiche temporali, il precondizionamento ischemico, è un fenomeno bifasico con una fase iniziale di protezione, nota come prima finestra di protezione (FWOP) e una seconda fase, denominata come seconda finestra di protezione (SWOP). Mentre la prima fase è attiva immediatamente dopo il precondizionamento ischemico e dura circa 2-3 ore, la seconda (SWOP), inizia 12-24 ore dopo l’ischemia e dura 72-90 ore, fornendo una protezione prolungata. Questa fase tardiva di protezione è particolarmente interessante a causa della sua durata prolungata, infatti la fase SWOP è più efficace della prima, nell’attenuare lo stordimento miocardico, mentre la prima esercita un effetto più pronunciato nel ridurre la dimensione dell’ischemia. Il fenomeno del riscaldamento (che si riferisce al miglioramento nell’esercizio fisico, con riduzione della gravità dell’angina, mostrata da soggetti con malattia coronarica, pochi minuti dopo un precedente sforzo), è stato attribuito a un effetto del precondizionamento. Questo perché il riscaldamento è coerente con la prima fase del precondizionamento ischemico (FWOP). Inoltre, è stato dimostrato che, se il soggetto esegue esercizio, lo stordimento miocardico conseguente all’esercizio fisico, può essere attenuato e il consumo di ossigeno miocardico viene ridotto durante il riscaldamento, grazie all’adattamento, indicando così che il riscaldamento potrebbe migliorare le prestazioni miocardiche e il metabolismo durante gli sforzi successivi.

Lambiase e colleghi furono i primi a dimostrare che 24 ore dopo l’ischemia indotta dall’esercizio, si ottiene una maggiore resistenza ad ulteriori ischemie causate dal successivo sforzo. Inoltre, Michaelides e colleghi hanno dimostrato che la maggior parte dei soggetti con insufficienza coronarica, sottoposti a una sequenza di esercizi ripetitivi, hanno migliorato le prestazioni miocardiche. In una sequenza di tapis roulant è stato riportato che nel periodo di prima fase FWOP (cioè 30 minuti dopo una precedente ischemia indotta dall’esercizio), vi era la presenza di segnali di cardioprotezione. Pertanto, sembra che il cuore possa essere precondizionato con l’esercizio fisico.

Va però considerato che l’indagine citata ancora non stabilisce delle soglie d’intensità precise per regolarizzare questo processo di precondizionamento tramite l’esercizio.

ESERCIZIO FISICO E PRECONDIZIONAMENTO: MECCANISMI

La tachicardia indotta dall’esercizio fisico, può innescare il precondizionamento ischemico. Inoltre, diversi metaboliti come adenosina, bradichinina e oppioidi vengono rilasciati durante l’esercizio. Questi metaboliti sono noti nell’indurre il precondizionamento. L’esercizio acuto genera ROS e lo fa in proporzione all’intensità e durata. La vecchia visione dell’esercizio, il quale provocherebbe danno ossidativo, è stato rivisitato Infatti, i ROS derivanti dai muscoli inattivi, contribuisce all’atrofia muscolare, mentre lo stesso stimolo di ROS, proveniente dalle fibre funzionanti promuove la resistenza del muscolo. La formazione di ROS durante l’esercizio può essere un altro potenziale meccanismo sottostante la cardioprotezione. La produzione di ROS può attivare direttamente la PKC, senza necessità di interagire con un recettore specifico. Inoltre, l’esercizio potrebbe aumentare la capacità antiossidante del miocardio per superare lo stress ossidativo causato dall’esercizio.

Un ruolo chiave aggiuntivo nella cardioprotezione dovuta all’esercizio fisico è dato dalla produzione di ossido nitrico. È ben noto che l’esercizio fisico aumenta lo sforzo di taglio all’interno dei vasi e lo stress da taglio è considerato uno degli stimoli meccanici più importanti per la produzione di ossido nitrico. Questo componente agisce come mediatore della fase SWOP del precondizionamento ischemico. Infatti, l’esposizione all’ossido nitrico NO può riprodurre gli effetti del precondizionamento, anche in assenza di ischemia.

L’esercizio può agire anche aumentando l’espressione di alcune proteine dello stress, che sono coinvolte nella protezione del miocardio. Infatti le HSP sono state ampiamente studiate e si è scoperto che nel miocardio, queste proteine possono aumentare fino a 3 volte la tolleranza allo sforzo. Si ritiene che le HSP possano proteggere le cellule da una varietà di stress tra cui lesione da ischemia. Infine, esiste anche il fenomeno del “precondizionamento remoto”, ovvero la possibilità di precondizionare il cuore, causando l’ischemia in un organo a distanza. Questo particolare tipo di precondizionamento induce l’ischemia transitoria in diversi organi e tessuti come l’intestino tenue, il rene, e muscolo scheletrico, provocando cardioprotezione sia precoce che ritardata. Il precondizionamento ischemico remoto può migliorare la funzione dell’endotelio e l’effetto dell’ischemia remota è stato attribuito a meccanismi umorali che portano ad una maggiore attivazione di Canali di potassio sensibili all’ATP e maggiore concentrazione di NO. Dagli studi citati sembra che l’esercizio agisce come uno stress fisiologico simile a quello dovuto ad una sub-letale ischemia, che può migliorare la difesa cellulare e indurre una difesa nel cuore. Questi cambiamenti a livello cellulare rendono il cuore più tollerante all’insulto ischemico e al danno.

In condizioni controllate, l’allenamento ischemico non sembra essere dannoso e può offrire protezione al cuore. Quindi, è possibile ipotizzare che l’introduzione di brevi periodi di allenamento ischemico in soggetti con malattie cardiache, siano efficaci nell’indurre il fenomeno del precondizionamento ischemico. In ogni caso, l’esercizio fisico regolare dovrebbe essere raccomandato non solo per ottenere gli effetti benefici sui fattori di rischio cardiovascolari, ma anche per raggiungere lo stato di precondizionamento.

BIBLIOGRAFIA

Marongiu and Crisafulli “Cardioprotection Acquired Through Exercise: The Role of Ischemic Preconditioning” Current Cardiology Reviews, 2014, 10, 336-348

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Dott. Fabio Perna

Chinesiologo Clinico (Specialista in Esercizio Fisico Adattato). Aree di interesse: Osteoporosi - Cardiopatie - Recupero Motorio Post-riabilitativo - Rieducazione Posturale - Malattie Metaboliche (Diabete Mellito, Sindrome Metabolica, Obesità) Consulenza: dott.fabioperna@gmail.com

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