Fisiologia dell’Esercizio: Risposte Ventilatorie

Facebooktwittergoogle_pluslinkedinmail

Normalmente ci sono delle forze che tenderebbero a far collassare il polmone:

Tessuto elastico del polmone stesso,

La tensione superficiale, ma questa condizione, grazie al surfattante secreto dagli pneumociti di II tipo, viene evitata.

Noi abbiamo 2 pleure. Fra questi 2 c’è uno spazio virtuale, pieno di liquido pleurico, liquido ad alta viscosità, che contiene lipoproteine e quindi molto lubrificante. Questo serve a lubrificare il movimento, lo sfregamento dei polmoni con le strutture adiacenti, in modo da diminuire l’attrito e lo spreco di energia. La pressione pleurica è inferiore a quella atmosferica. Il liquido viene prodotto per secrezione delle cellule polmonare, di rivestimento dei foglietti pleurici. Nell’epitelio che riveste la pleura ci sono dei capillari linfatici un po’ particolari, perché non cominciano a fondo cieco, ma a “bocca aperta” nello spazio pleurico; questi funzionano come una sorta di aspirapolvere, portando via il liquido pleurico de terminando quindi la pressione pleurica (negativa rispetto a quella atmosferica).

Ricapitolando:

Abbiamo una Pressione Trans-Polmonare, che tende a far ampliare il polmone (grazie allo spazio pleurico). Mette in relazione il polmone con lo spazio pleurico.

Abbiamo una Pressione Trans-Toracica, che tende invece a comprimere il polmone (ad opera della gabbia toracica). Mette in relazione l’ambiente pleurico e l’atmosfera

Abbiamo poi una Pressione Periduttale, ovvero la differenza tra pressione atmosferica e pressione alveolare. In questo modo si ricava anche la pressione anche della gabbia toracica.

Abbiamo la forza elastica toraco-polmonare che tende al collassamento, e la forza trans-toracica che tende all’espansione.

Il volume espiratorio è indipendente dallo sforzo esercitato per ottenerlo, quindi anche forzando l’espirazione, il flusso resta uguale (le pressioni sia esterne che interne al polmone crescono proporzionalmente, determinando lo stesso flusso).

Durante lo sforzo fisico, succede questo:

Durante un’espirazione passiva e tranquilla, la pressione pleurica è negativa, il polmone collassa e genera pressione positiva negli alveoli, limitando il flusso

Durante un’espirazione forzata, la pressione pleurica aumenta, mentre negli alveoli è sempre uguale, cosi la pressione pleurica costringe le vie aeree e limita il flusso di aria.

Perché è vero che aumenta la pressione nei polmoni, ma forzando l’espirazione, aumenta anche la pressione esercitata dalla gabbia toracica e dalla muscolatura, quindi si provoca blocco delle vie aeree e limitazione di flusso.

Quindi nell’esercizio più si cerca di forzare la espirazione, credendo di avere un vantaggio, e più si provoca la costrizione delle vie aeree.

In un soggetto sano, non atleta, durante l’esercizio non si verifica questa limitazione di flusso, sfruttando il volume di riserva espiratorio. Nell’atleta invece, avviene questa limitazione, e per ovviare a ciò, l’atleta compensa aumentando il volume inspiratorio (Iperinflazione Dinamica), cosi aumentando la pressione intra-polmonare, può vincere quella esterna, mantenendo il flusso. Questo però a lungo andare affatica i muscoli.

ADATTAMENTI RESPIRATORI DURANTE L’ESERCIZIO FISICO

Durante un esercizio dinamico globale (ad esempio ciclismo, corsa), l’aumento della ventilazione polmonare viene raggiunto, in parte, dal progressivo reclutamento dei muscoli espiratori (i quali, vanno ridurre il volume espiratorio finale (EELV), al di sotto della capacità funzionale residua (massimizzando la fuori uscita di aria). Questa riduzione offre numerosi vantaggi meccanici, in primo luogo migliora la relazione lunghezza-tensione del diaframma, generando una maggiore pressione. In secondo luogo, aiuta l’ispirazione facilitando il ritorno elastico passivo del torace e della parete addominale. Terzo vantaggio, è che la diminuzione del volume espiratorio, consente un aumento sostanziale del volume corrente, conseguente. A ventilazioni massimali, il volume espiratorio finale, può aumentare sopra i valori di riposo (fenomeno di compenso, definito iperinflazione polmonare dinamica). Questo meccanismo di compensazione può alleviare i limiti al flusso espiratorio, perché sfrutta le capacità elastiche polmonari, diminuendo la resistenza delle vie aeree. Tuttavia, l’iperinflazione dinamica ha diverse conseguenze, tra cui:

  • Sovra-utilizzo della muscolatura inspiratoria; aumento del carico elastico polmonare, facendo si che il costo energetico della respirazione, aumenti;

  • Restrizione dell’espansione del volume corrente ed effetti avversi sulla funzione cardiocircolatoria.

    L’esercizio che coinvolge principalmente la parte superiore del corpo (upper body), costringe la muscolatura del torace ad assumere molteplici funzioni, anche “non respiratorie”, in quanto viene reclutata per l’irrigidimento della colonna vertebrale, il mantenimento della stabilizzazione del dorso e il posizionamento delle braccia. Di conseguenza, il contributo della muscolatura ai fini respiratori, può essere compromessa, manifestando un’incapacità di ripristino del volume espiratorio finale. Dato che i muscoli coinvolti nel movimento delle braccia e nella stabilizzazione del tronco, coinvolgono la gabbia toracica, un esercizio che lavora sulla parte superiore del corpo, aumenta l’impedenza della parete toracica, limitando il volume corrente, comportando quindi un aumento della frequenza respiratoria per raggiungere un dato livello di ventilazione. Si è osservato che un’iperinflazione dinamica, avviene più dopo un lavoro nella parte superiore ad alta intensità.

Lo scopo principale di questo studio era di analizzare la risposta ventilatoria, lavorando sull’upper e lower-body. L’esercizio che coinvolge la parte superiore del corpo, comporta una relativa incapacità di ridurre i picchi di lavoro, con una iperinflazione dinamica evidente. Inoltre, l’allenamento della parte superiore del corpo, evoca un aumento dello sforzo inspiratorio, rispetto all’allenamento delle gambe. Ciò suggerisce che queste risposte sono attribuibili, alla meccanica specifica relativa all’attivazione muscolare nella regione superiore.

RISPOSTE VENTILATORIE MECCANICHE

La ventilazione durante l’esercizio è in genere ottenuta tramite una riduzione del volume di riserva espiratorio, così da migliorare il volume corrente. Esercizi per l’upper-body, comportano un’espansione limitata del volume corrente, rendendo quindi necessario un aumento della frequenza respiratoria, per soddisfare le esigenze ventilatorie. Nel presente studio, si è visto che, durante l’allenamento del distretto superiore del corpo, può verificarsi una compressione dinamica delle vie aeree, sui flussi espiratori (portando ad una limitazione degli scambi gassosi). I risultati suggeriscono che l’incapacità di ridurre il volume di riserva espiratorio, non è legato alla domanda ventilatoria o limitazione del flusso, ma soprattutto all’attivazione neurale del retto addominale, il quale sotto risulta molto attivo durante lo sforzo e a qualsiasi livello di ventilazione (Figura 5).

A differenza del diaframma, la cui attivazione è relativa alla ventilazione polmonare durante l’esercizio, la funzione del retto dell’addome, è sia quella di ridurre il volume di riserva espiratorio durante il lavoro, sia di flettere / ruotare la colonna vertebrale. Quindi, i muscoli addominali subiscono un carico aggiuntivo durante l’esercizio nell’upper-body, perché vanno ad eseguire una serie di compiti, sia respiratori che non respiratori. Di conseguenza, i diversi compiti a cui devono assolvere questi muscoli, anche durante l’esercizio, compromettono la loro capacità di ridurre il volume di riserva espiratorio, in seguito al rilassamento. Oltre all’iperinflazione dinamica, si è registrato anche un disaccoppiamento neuro-meccanico del sistema respiratorio durante il lavoro nel distretto superiore, cioè, un’apparente dissociazione tra lo sforzo inspiratorio e il successivo spostamento toracico (volume corrente relativo alla capacità vitale). Nei soggetti con BPCO, l’elevato sforzo inspiratorio è attribuito alla limitazione del flusso espiratorio, causata da: ispessimento del bronchiolo, produzione eccessiva di muco e collasso delle vie aeree, quando sono esposte a modeste pressioni toraciche. I muscoli che agiscono sulla gabbia toracica, svolgono un ruolo importante sia respiratorio, sia posturale, di conseguenza, elevati carichi in quei distretti, aumenteranno l’impedenza della parete toracica e imporranno un vincolo meccanico all’espansione del torace.

RISPOSTE CARDIO-RESPIRATORIE

Il consumo di ossigeno in genere è inferiore nell’allenamento upper-body, rispetto al lavoro con gli arti inferiori. Il volume della massa muscolare attiva reclutata è ovviamente più piccola, mentre l’attivazione di coscie, gambe e glutei provocano una maggiore domanda di ossigeno rispetto alle braccia, petto, schiena e spalle. Secondo fattore, è che gli arti superiori contengono una percentuale maggiore di fibre muscolari di tipo II, registrando quindi di base, un minore utilizzo di ossigeno, rispetto alle fibre di tipo I, molto presenti negli arti inferiori.

Ad esempio, per limitare la dispnea, i soggetti con BPCO spesso riducono al minimo l’uso delle braccia durante le attività e questo suggerisce che un allenamento troppo incentrato sugli arti superiori, potrebbe provocare cambiamenti meccanici nella funzione ventilatoria, con conseguente difficoltà respiratoria. Date queste considerazioni, svolgere troppi esercizi per l’upper-body, può non essere sicuro ed utile, con determinate tipologie di persone sensibili (ad esempio quelli sottoposti a riabilitazione polmonare). La letteratura relativa alla malattia polmonare ostruttiva, suggerisce che la meccanica respiratoria sfavorevole, data dall’allenare la parte superiore del corpo, sia correlata, alla patologia e ai vincoli meccanici che il lavoro comporta. L’importanza di queste scoperte si estende anche agli atleti impegnati in attività sportive che impegnano in maniera esasperata la parte superiore del corpo (ad esempio kayak, canottaggio, corse con la sedia a rotelle), per le quali l’ergometria a gomito è un essenziale strumento di formazione e / o profilassi.

Lo studio quindi, presenta nuovi dati che mostrano proprio una marcata riduzione della funzione ventilatoria meccanica durante esercizi di upper-body. È importante notare che queste osservazioni erano indipendenti da: disfunzione respiratoria e limitazione del flusso espiratorio. Si conclude quindi, che le risposte a questa limitazione nella ventilazione, che si verificano nell’allenare l’upper body, siano date prevalentemente dalla competizione tra funzioni respiratorie e non respiratorie dei muscoli toracici, creando scompensi funzionali.

BIBLIOGRAFIA

Tiller et al. “Mechanical-ventilatory responses to peak and ventilation-matched upper- versus lower-body exercise in normal subjects” Experimental Physiology. 2019;104:920–931.

Dempsey J.A. et al. “Update in the Understanding of Respiratory Limitations to Exercise Performance in Fit, Active Adults” Chest 2008;134;613-622.

Facebooktwittergoogle_pluslinkedinmail

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

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *