Risposta fisiologica all’esercizio acuto nell’anziano

Facoltà di scienze motorie Università degli studi di verona

Corso di laurea speciclistica in scienze dell’attività motoria preventiva ed adattata

• Funzionalità massimale

• Risposta alla transizione metabolica (cinetica)

CONSUMO DI OSSIGENOdeterminanti fisiologici

VOVO22 = Q * (CaO = Q * (CaO22 - CvO - CvO22))

• Q = FC * GpQ = FC * Gp

• CaOCaO2 2 = [Hb] * 1,34 * SaO= [Hb] * 1,34 * SaO22

• CvOCvO2 2 == [Hb] * 1,34 * SvO[Hb] * 1,34 * SvO2 2

.

.

. _

_ _

• Funzionalità massimale

• Funzionalità massimale VO2 = Q * (CaO2 - CvO2)

riserva funzionaleriserva funzionale

• Funzionalità massimale VO2 = Q * (CaO2 - CvO2)

Gp = P / R

Precaricocontrattilità

postcarico

• Funzionalità massimale VO2 = Q * (CaO2 - CvO2)

massimale

• Funzionalità massimale VO2 = Q * (CaO2 - CvO2)

VO2 (l*min-1)

0 1 2 3 4 5 6 7

FC

(b*

min

-1)

60

80

100

120

140

160

180anzianigiovani

• Funzionalità massimale VO2 = Q * (CaO2 - CvO2)

atmosfera mitocondri

capillarialveoli

aria

arterie

tessuti

ventilazione

- Diffusione- VA/Q

shunt

• Funzionalità massimale VO2 = Q * (CaO2 - CvO2)

600 700 800 900 1000 1100

0.5

1.0

1.5

2.0

0

HbO2

Hb

Lunghezza d’onda (nm)

850760

Ass

orb

an

za (

un

ità a

rbit

rari

e)

Spetroscopia nel quasi-infrarosso, NIRS

luce

Percorso della lucerilevata

rilevatoreemettitore emettitore

Sensore NIRSSensore NIRS

cute ecute esottocutesottocute

muscolomuscolo

Test incrementale

Tempo (min)0 5 10 15 20 25 30 35 40

caric

o (W

)

0

50

100

150

200

250

300

-60 0 60 120 300

-0.2

0.0

0.2

Tempo (s)

-60 0 60 120 300

-0.4

-0.2

0.0

0.2

[deoxy(Hb+Mb)]

[oxy(Hb+Mb)]

[oxy(Hb+Mb)+deoxy(Hb+Mb)]

[oxy(Hb+Mb)-deoxy(Hb+Mb)]

Va

ria

zioni di concentrazione (A

.U.)

fase A

fase B

fase C

-0.050

0.000

0.050

0.100

0.150

0 240 480 720 960 1200 1440

tempo (s)

(u.a

.)

delta[deoxyHb]markers A

mpie

zza

ischem

ia

Esercizio incrementale

carico (% Wpicco)

0 20 40 60 80 100

[d

eo

xy(H

b+M

b)]

/

[ de

oxy

(Hb

+Mb

)]isc

he

mia

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

massimale

Andamento della deossigenazione muscolare in funzione dell’intensità dello sforzo in giovani sedentari sani ed in pazienti affetti da miopatia mitocondriale (in alto) e malattia di McArdle (in basso).

ATP ATP ADP + P ADP + P11 + Energia + Energia

1) meccanismo anaerobico

alattacido

2) meccanismo anaerobico

lattacido

3) meccanismo aerobico

•Risposta alla transizione metabolica (cinetica)

tempo (s)

0 60 120 300

Pote

nza

(m

l/Kg/m

in)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180ANAEROBICA ALATTACIDAANAEROBICA LATTACIDAAEROBICA

•Risposta alla transizione metabolica (cinetica)

•Risposta alla transizione metabolica (cinetica)

Test a onda quadra

Tempo (min)0 1 2 3 4 5 6

caric

o (W

)

0

100

200

300

400

50W

100W

150W

200W

250W

300W

•Risposta alla transizione metabolica (cinetica)

0 60 120 180 240 300

VO

2 (L

. min

-1)

0

1

2

3

4

fase

1

fase

2

2

TD2

a2

a1

•Risposta alla transizione metabolica (cinetica)

0 60 120 180 240 300

VO2

(L. m

in-1 )

0

1

2

3

4

Tempo (s)0 60 120 180 240 3000

1

2

3

4

<VT

>VT

a2

a2

a3

VO

2 (L. m

in-1)

fase 1 fase 2 fase 3

fase 1 fase 2

TD2

TD2

2

2

TD3

•Risposta alla transizione metabolica (cinetica)

BIKE <VT

0

20

40

60

80

100

120

-60 0 60 120 180 240 300 360

tempo (s)

VO

2 (%

valo

re d

i equilibrio

)

sogg. giovane

sogg. anziano

BIKE >VT

0

20

40

60

80

100

120

-60 0 60 120 180 240 300 360

tempo (s)VO

2 (%

valo

re d

i equili

brio

)

sogg. giovane

sogg. anziano

•Risposta alla transizione metabolica (cinetica)

•Risposta alla transizione metabolica (cinetica)

tempo (s)

-60 0 60 120 180 240 300

FC (b/m

in)

60

80

100

120

140

160

180

150 W

180 W

270 W

•Risposta alla transizione metabolica (cinetica)

Sogg. 1Sogg.2 Sogg. 1Sogg.2W VO2 VO2 FC FC

0 0.129 0.118 70 6050 0.800 0.970 90 75

100 1.500 1.429 110 90150 2.200 2.104 130 105200 2.800 3.100 150 120250 3.560 3.458 170 135300 4.300 4.500 190 150350 4.700 165

carico (W)

0 50 100150200250300350400

VO

2 (l/m

in)

0

1

2

3

4

5

6

soggetto 1soggetto 2

carico (W)

0 50 100150200250300350400

FC

(b/m

in)

60

80

100

120

140

160

180

200soggetto 1

soggetto 2

VO2 (l/min)

0 1 2 3 4 5

FC (b/m

in)

60

80

100

120

140

160

180

200soggetto 1

soggetto 2

Nota la relazione individuale FC/VO2 è possibile:

stimare VO2max con dati

sottomassimali

calcolare la FC per carichi non testati

calcolare costo energetico nota la FC

carico (W)

0 50 100150200250300350400

FC

(b/m

in)

60

80

100

120

140

160

180

200 soggetto 1

FC=a+b(x)

FCmax=220-età

Wmax=(FCmax-a)/b

FC

(b/m

in)

VO 2 (l/min)

• composizione dell’aria• ora del giorno • idratazione• composizione della dieta• distanza dal pasto

• temperatura ambiente • umidità relativa• tipo di esercizio• sonno• pressione barometrica

costante relazione individuale FC/VO2

0 60 120 180 240 300

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Tempo (s)0 60 120 180 240 300

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

<VT

>VT

Ap

Ap

As

[ d

eoxy(H

b+M

b)]

/[ d

eoxy(H

b+M

b)]

isc

hem

ia

TDp

p

p

TDp

TDs

Risposta adattativa all’esercizio fisico cronico nell’anziano

Facoltà di scienze motorie Università degli studi di verona

Corso di laurea speciclistica in scienze dell’attività motoria preventiva ed adattata

L’invecchiamento comporta un aumento di incidenza di malattie cronico-degenerative:

• obesità• diabete• ipertensione arteriosa• cardiopatia ischemica• arteriosclerosi

sedentari

allenati

Mediante:

• aumento del VO2max

• diminuzione della FC

“fitnessmetabolica”

“fitnessaerobica”

L’esercizio aerobico è in grado di: prevenire la comparsa della malattia (prevenzione primaria) ridurre i danni da malattia (prevenzione secondaria)

•contenimento del peso corporeo

• contenimento della % di grasso corporeo

• miglioramento del profilo lipidico ematico

• miglioramento del controllo glicemico

• diminuzione della pressione arteriosa

Quale e quanta attività fisica?

• per migliorare la fitness aerobica• per promuovere la salute

nei soggetti di età avanzata

Quale esercizio?

• tale da consentire una sufficiente intensità (attenzione a sport tecnici)

• a basso impatto articolare (infortuni acuti e sovraccarico)

• da svolgere in compagnia (riduce abbandono e migliora continuità)

• non strutturate, da inserire in routine quotidiana

dose

ben

efici

ben

efici

dose

giovani anziani

Quanto esercizio?

dose

ben

efici

ben

efici

dose

giovani anziani

dan

ni

dan

ni

Quanto esercizio?

Quanto esercizio?

Definiscono il volume dell’allenamento:

• durata della seduta

• frequenza settimanale

• durata dell’allenamento

• intensità della seduta

30 min (continui/discontinui)

3 v (fitness aerobica), 7 v (fitness metabolica)

9-12 settimane

intensa (f. a.), moderata (f. m.)

Come si determina l’intensità di un esercizio?

Come si determina l’intensità di un esercizio?

• misurazione diretta del VO2

• stima indiretta basata sulla FC

• scala di autovalutazione

Stima indiretta basata su FC assume:

misura del VO2 o costo energetico costante

costante relazione individuale FC/VO2

stima accurata della FCmax

5

50

Time (min)5 5

100

75

workload (W)Protocollo schematico del test:

• determinazione della FC ad equilibrio• misura o stima del VO2 (VO2 (l/min)= 0.3 + 0.012*W)

Test incrementale

Tempo (min)0 5 10 15 20 25 30 35 40

caric

o (W

)

0

50

100

150

200

250

300

tempo (s)

-60 0 60 120 180 240 300

VO2

(l/m

in)

0

1

2

3

4

150 W

180 W

270 W

.

tempo (s)

-60 0 60 120 180 240 300

FC (b/m

in)

60

80

100

120

140

160

180

150 W

180 W

270 W

Tempo (s)

0 240 480 720 960 1200 1440

FC (b/m

in)

0

50

100

150

20060 120 150 180 210 24090 stop0

watt

Sogg. 1Sogg.2 Sogg. 1Sogg.2W VO2 VO2 FC FC

0 0.129 0.118 70 6050 0.800 0.970 90 75

100 1.500 1.429 110 90150 2.200 2.104 130 105200 2.800 3.100 150 120250 3.560 3.458 170 135300 4.300 4.500 190 150350 4.700 165

carico (W)

0 50 100150200250300350400

VO

2 (l/m

in)

0

1

2

3

4

5

6

soggetto 1soggetto 2

misura del VO2 o costo energetico costante

VO2 (l*min-1)= 0.300 + 0.012 (W)variabilità tra soggetti: 4-5%

carico (W)

0 50 100150200250300350400

FC

(b/m

in)

60

80

100

120

140

160

180

200soggetto 1

soggetto 2

soggetto 1: y=70+0.4(x) soggetto 2: y=60+0.3(x)

costante relazione individuale FC/VO2

FC

(b/m

in)

VO 2 (l/min)

• composizione dell’aria• ora del giorno • idratazione• composizione della dieta• distanza dal pasto

• temperatura ambiente • umidità relativa• tipo di esercizio• sonno• pressione barometrica

costante relazione individuale FC/VO2

Conoscere la relazione individuale FC/VO2 consente di:

stimare il costo energetico di carichi intermedi stimare il costo energetico di altre attività stimare il VO2max

Stima accurata di FCmax

From: “Age-predicted HRmax revisited” Tanaka et al., J Am Coll Cardiol, 37(1): 153-6, 2001

130

140

150

160

170

180

190

200

20 30 40 50 60 70 80 90

age (yrs)

HRm

ax

(b/m

in)

TraditionalTanaka

age 20 30 40 50 60 70 80 90Traditional 200 190 180 170 160 150 140 130Tanaka 194 187 180 173 166 159 152 145

difference 6 3 0 -3 -6 -9 -12 -15

From: “Age-predicted HRmax revisited” Tanaka et al., J Am Coll Cardiol, 37(1): 153-6, 2001

HRmax (b/min)=220-age (yrs)

HRmax (b/min)=208-(0.8*age)

accurate estimation of

HRmax

Scala di Borg o RPE (rate of perceived exhertion):

6 -7 molto, molto leggero8 -9 molto leggero10 -11 piuttosto leggero12 -13 leggermente faticoso14 -15 faticoso16 -17 molto faticoso18 -19 molto, molto faticoso20 faticosissimo

Linee guida American College of Sports Medicine (ACSM) per la prescrizione dell’attività fisica nell’anziano

scopo

frequenza

intensita

durata

tipo

miglioramento fitness aerobica

3-5 gg/sett

Intensa (14-15

RPE) 60-90% FCmax30-45 min

Attività aerobichecon grandi gruppimuscolari: nuoto, corsa, bici

promozione salute

6-7 gg/sett

Moderata (10-11 RPE)

55-70% FCmax

30 min, anche discontinuo

Qualunque attività di intensità pari a cammino veloce (4 MET)

Effect of two training modalities on exercise tolerance in the elderly

  

Balestrieri F.1, Pogliaghi S.1, Terziotti P.2, Cevese A.2, Schena F.1

 1 CeBiSM, Università degli Studi di Trento, Italy

2 Facoltà di Scienze Motorie, Università degli Studi di Verona, Italy  

 

Methods: Subjects: 24 healthy sedentaries (19 M, 5 F; 66.2± .4 yr; 72.9±8.8 kg) were randomly divided into three groups of equal number:ARM: arm cranking 12-week supervised training (30 min, 3 times/week) CYC: cycloergometry 12-week supervised training (30 min, 3 times/week) C: control groupe, continued their habitual lifestyle for 12 weeks Protocol: Before and after the observation period, all subjects performed two incremental tests to exhaustion: arm cranking ergometer (ARM test) cycle ergometer (CYC test)(5-min warm-up at 40 and 50 W, followed by 5 and 10 W/min increments for ARM and CYC tests respectively)

 Measures: respiratory variables were measured breath by breath and heart rate (HR) was continuosly recorded. Wpeak, VO2peak, ventilation (VEpeak), oxygen pulse (O2Ppeak) and HRpeak were calculated as the average of the last 10s of exercise.

90

110

100

90 90

7 10 3 5 5

12-week training, 3 times /week

Training disign:

VT identification during incremental test HR corresponding to VT using steady-state tests, translate HRVT in WVT

calculate W90%VT and W110%VT

every 2 weeks revise the HR/W relationship

inizio allenamento

dopo 4 sett

0

1

2

3

4

VT

(l*m

in-1

)

Pre

Post

CYC ARM C

ARM test

0

1

2

3

4

VT

(l*m

in-1

)

Pre

Post

CYC ARM C

CYC test

*

***

§ §

§ §§ §

0

10

20

30

40

V

T (%

of i

nitia

l va

lue

)

CYC CARM

0

10

20

30

40

V

T (%

of i

nitia

l va

lue

)CYC CARM

ARM test

Conclusions:

Our data suggest that a 12-week CYC (large muscle masses) and ARM (smaller muscle masses) training have a similar potential to increase hetero-ergometer exercise tolerance by 10 % (aspecific effect).Similarly, both ARM and CYC training increase homeo-ergometer exercise capacity by 15-20 % (specific effect).

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

-60 0 60 120 180 240 300 360

tempo (s)

[d

eoxy

Hb

] a.u

.

giovani

vecchi