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IPERTROFIA : ALLENAMENTO E STIMOLI

Dott. Trotta Giorgio

I meccanismi che innescano l’ipertrofia muscolare sono diversi e complessi. Lo Studio analizza l’effetto dell’esercizio sul muscolo ed  evidenzia le diverse vie attraverso cui l’allenamento può produrre l’aumento di massa muscolare. La comprensione dei meccanismi dell’ipertrofia riscuote particolare interesse non solo per i professionisti sportivi per le applicazioni nel mondo della preparazione fisica, del fitness e del body building,  ma anche per i ricercatori  e  scienziati  che con la comprensione di detti meccanismi riescono a contrastare le varie patologie che portano all’atrofia muscolare (aids, tumori, malattia renale cronica ecc..). L’articolo  illustra i principali stimoli che determinano l’aumento della massa muscolare:  il lavoro muscolare, il carico meccanico, la produzione dell’ acido lattico, l’ipossia, l’allungamento dei muscoli durante gli esercizi.

UN PARTICOLARE ADATTAMENTO:  L’ IPERTROFIA

Con il termine adattamento si intendono le normali risposte fisiologiche e biochimiche alle differenti condizioni ambientali. Per avere un adattamento muscolare  è necessario applicare allo stesso  stimoli specifici e ripetuti.MUSCOLATURA striata

Per quanto ci riguarda con il termine  stimolo  intendiamo esercizi fisici, eseguiti al fine del raggiungimento di determinate performance, che provocano un adattamento delle fibre muscolari. Gli adattamenti fisiologici che ne conseguono sono specifici per i diversi tipi di  work-out effettuati.   Per il raggiungimento di determinate performance è necessario, quindi, adottare determinati  carichi di lavoro che devono necessariamente essere superiori a quelli abitualmente praticati dall’ individuo. I carichi di lavoro  sono scelti e determinati attraverso la manipolazione di combinazioni che riguardano  intensità, durata, frequenza e modalità di applicazione degli stimoli. L’adattamento è reversibile in quanto si può avere una riduzione significativa dell’adattamento stesso (1) attraverso la diminuzione e/o l’interruzione di un determinato stimolo.

 IPERTROFIA  MUSCOLARE  SCHELETRICA

L’ipertrofia muscolare è un processo di adattamento morfologico e consiste nell’ aumento della sezione trasversa del muscolo, causato dall’ aumento del volume cellulare che compone il tessuto. Più specificatamente l’adattamento riguarda le strutture fibrillari contrattili(2).   Oltre all’ aumento volumetrico delle cellule c’è da evidenziare anche l’adattamento dei sub-strati energetici: nello specifico  l’ aumento dei valori delle concentrazioni di ATP, CP e GLICOGENO.  Il meccanismo ipertrofico  può avvenire in tutte le fibre muscolari  (ST, FT2a ,FT2b) (3).  C’è però da ricordare che le  slow twitch  (fibre lente rosse  tipo 1 – βr – Slow Oxidative)  possono sviluppare ipertrofia  in  misura meno evidente (4); Il miglior metodo che permette l’incremento della superficie di sezione del muscolo è il  RESISTANCE TRANING. shutterstock82711087 Esso  esercita  sia delle AZIONI  tali da creare micro-lesioni con conseguente distruzione di alcune fibre  contrattili (fase catabolica) sia delle REAZIONI compensatorie e di adattamento a detti  stress attraverso la deposizione di nuovo materiale proteico (fase anabolica ) durante il  recupero (5).      Il RESISTANCE TRAINING  finalizzato alla forza rappresenta il modo  migliore  per innescare il processo di ipertrofia  delle  fibre muscolari(6). L’allenamento  con resistenza, attraverso la sollecitazione dei meccanismi di sintesi proteica, è lo  stimolo  specifico che produce ipertrofia.  L’ipertrofia suscita  molto interesse  non solo  per i cultori del mondo del training, fitness e del body building ma anche per i ricercatori  e gli scienziati  in quanto la comprensione di questi meccanismi  permettono di  contrastare  le varie patologie che provocano atrofia muscolare: tumore, distrofia  muscolare, AIDS,  bronco pneumopatia cronica ostruttiva, malattia renale cronica, insufficienza cardiaca e  cachessia.

STIMOLI  IPERTROFICI   MUSCOLARI

Per quanto detto è  importante sottolineare che la base principale dei processi finalizzati all’incremento dell’ipertrofia è  l’ allenamento (stimolo). Segue l’alimentazione adeguata e il riposo  ( ALLENAMENTO > ALIMENTAZIONE > RIPOSO) (5).  Di conseguenza è di rilevante  importanza per i professionisti sportivi la scelta degli specifici stimoli da prescrivere all’atleta nella seduta di allenamento.

L’elemento principale  per incrementare  l’ ipertrofia dell’atleta  è  la ripetizione nel tempo, in forma sistematica , del LAVORO muscolare(7). In una sessione di allenamento anaerobico , il LAVORO muscolare compiuto per spostare carichi di notevole entità porta all’aumento sia della sezione trasversa delle singole fibre sia  all’adattamento del muscolo cardiaco(8) . In fisica  il lavoro si definisce come la forza che  agisce su un oggetto e ne causa lo spostamento (L = F x S)(9).

Nel RESISTANCE TRANING la forza(F) è la % di carico di 1RM (peso della resistenza)  e   lo spostamento (S)  è il numero delle ripetizioni eseguite.  Secondo diversi autori(7)(13) il carico ideale dovrebbe aggirarsi intorno al 70 % di 1 RM (circa 10 RM)  in quanto con percentuali maggiori  non si riuscirebbe ad eseguire un numero abbastanza elevato di ripetizioni tale da produrre acido-lattico: la presenza di lattato, infatti,  favorirebbe i processi ormonali e quindi il turn-over proteico.

Il  secondo fattore che  stimola la crescita ipertrofica è  il  carico meccanico sul muscolo target e sulle relative articolazioni. Ciò perché nei muscoli (nelle  miofibrille del sarcomero) ci sono dei sensori di carico che  agirebbero, direttamente o attraverso vie di segnale intracellulare, sulla linea Z e attraverso questa sulla titina   (una proteina strutturale di grandi dimensioni) la quale  regola la sintesi e il catabolismo delle proteine. Quindi gli stimoli applicati al muscolo, in particolar modo  la contrazione eccentrica,  sembrano favorire direttamente la sintesi proteica(9).

Un ulteriore fattore importantissimo per la crescita muscolare è lo “stretch”, ovvero l’ allungamento forzato dei  tendini e delle fibre dei muscolari striati (1)(10)(11)  che si verifica durante l’esercizio. Immagine E’ risaputo da oltre mezzo secolo che l’allungamento delle fibre provoca ipertrofia anche in assenza di ormoni anabolici  e di alimentazione adeguata (10)(11). Secondo alcuni scienziati(1)(12) il segnale agirebbe direttamente a livello nucleare. Il segnale si trasmetterebbe tramite le integrine (una famiglia di proteine inserite sulla membrana delle fibre muscolari) al cito-scheletro e quindi al nucleo e attiverebbero la crescita del muscolo tramite una via di ca2+ dipendete.

Un parametro da non sottovalutare per l’ ipertrofia è lo stress metabolico il quale si manifesta come il risultato di un esercizio che si basa sulla glicolisi anaerobica per la produzione di ATP, che provoca l’accumulo successivo di metaboliti quali Lattato, ione idrogeno, fosfato inorganico, creatina(14).).  Tali sollecitazioni indotte, includono alterazioni nell’ambiente ormonale, gonfiore cellulare, produzione di radicali liberi, e l’attività maggiore di fattori di trascrizione orientati alla crescita(15).  Inoltre è stato ipotizzato che un ambiente più acido promosso da un allenamento glicolitico possa portare al degrado delle fibre ed una maggiore stimolazione dell’attività del sistema nervoso simpatico e quindi mediare una maggiore risposta ipertrofica adattativa oltre all’ aumento di sintesi dell’ ormone somatotropo (gh).

BIBILIOGRAFIA :

  1. Arienti G, Amelia F.: Biochimica dell’ attività motoria, 2007 Piccinin Nuova Libraria ,S.P.A, Padova
  2. C. Bosco Ph.D.: Valutazione della forza con il test di Bosco, 2002 Società Stampa Sportiva, Roma
  3. Mac Dougall JD, Sale DG, Moroz JR, Elder CB, Sutton JR: Mytochondrial volume density inhuman skeletal muscle following heavy resistance training. Med Sci Sports Exerc, 11: 164-166,1979
  4. Delecluse C. et al.: Strength increase after whole-body-vibration compared with resistance training.Med Sci Exer Sports. 35 : 1033-1041, 2003
  5. Stecchi  A, Colli R , Dottorato ricerca Università di Tor Vergata :Composizione corporea e forza nel fitness analisi dei risultati ottenuti in 3 anni di allenamento muscolare, regole alimentari e integrazione anno accademico 2008-09
  6. Baecle TR, Earle RW, Wathen D: Essential of strength training and conditioning. Human Kinetics Ed., Campaign, Illinois,2000
  7. C.Bosco Ph.D: La forza muscolare aspetti fisiologici ed applicazioni pratiche,2006 Società Stampa Sportiva, Roma
  8. Russell B, Motlagh D, Ashley WW. (2000) Form follows function: how muscle shape is regulated by work. J. Appl. Physiol.; 88(3): 1127-32.
  9. Amaldi U., L’amaldi 2.0 , Zanichelli editore S.P.A Bologna 2010
  10. Gräter F, Shen J, Jiang H, Gautel M, Grubmüller H. : Mechanically induced titin kinase activation studied by force-probe molecular dynamics simulations. Biophys J. Feb;88(2):790-804, 2005
  11. Booth F.W., Tseng B.S. Olympic goal: Molecular and cellular approaches to understanding muscle adaptation. NIPS, 165-169,8, august, 1993.
  12. Vanderburgh H.H.: Mechanizal forces and their second messengers in stimulating cell growth in vitro. Am J Physiol 262: R350-R355, 1992
  13. Cometti G: Nuovi metodi di potenziamento muscolare nello sportivo. Ed. IBI Milano, 1999
  14. Suga,T,Okita,K,Morita,N,Yokota,T,Hirabayashi,K,Horiuchi,M,Takada,Takahashi,T,Omokawa,M,Kinugawa, S, and Tsutsui,H.Intramuscular metabolism during low-intensity resistance exercise
  15. Gordon, SE, Kraemer,WJ, Vos, NH, Lynch, JM, and Knuttgen, HG. Effect of acid–base balance on the growth hormone response to acute high-intensity cycle exercise. J Appl Physiol 76: 821–829,1994

 

Le basi della periodizzazione nell’allenamento della forza

Muoversi in una stanza buia, priva di fonti di luce che ci permettano di individuare ostacoli o percorsi per arrivare alla porta d’uscita (sempre che ci sia) è cosa assai ardua.
Il paragone calza anche in ambito sportivo, sappiamo di dover raggiungere un obiettivo, ma non come fare.
Accendiamo la luce e procediamo spediti.

La periodizzazione della forza.
La periodizzazione della forza non è che uno degli elementi costituenti il macrociclo dell’atleta, in quanto si interseca con una molteplicità di fattori e metodiche che prese singolarmente non creano una visione generale definita, ma ne acquistano nelle possibili sequenze cronologiche che permettono un incremento delle performance del soggetto in concomitanza con il miglioramento delle altre capacità motorie condizionali e coordinative (TudorO. Bompa & Haff Gregory G., Periodization. Theory and Methodology of Training, 5th Edition, Human Kinetics, 2009).

A seconda degli sport, infatti, si persegue lo sviluppo di molteplici aspetti della preparazione fisica, quali la capacità aerobica, la forza massimale, la forza resistente, la forza veloce e così via.
Ognuno di questi elementi implica adattamenti morfo-funzionali, che è necessario non entrino in contrasto tra loro, cosa che impedirebbe il miglioramento del gesto tecnico, ne deriva quindi la pressante necessità di un piano di allenamento ben strutturato.
Ad esempio, gli adattamenti susseguenti a un allenamento protratto e mirato ad aumentare la forza massimale (Fmax) sono controproducenti sul versante della resistenza e risulta quindi indicato stabilire l’apporto dei due elementi alla prestazione dell’atleta in relazione, ovviamente, alla propria disciplina, al fine di rendere privilegiato un elemento rispetto all’altro, individuando anche il limite massimo entro il quale conviene rimanere.
Con questo si intende dire che di certo non possiamo sviluppare la resistenza di un calciatore come faremmo con un maratoneta ( non con i medesimi mezzi e metodi)

Si deve inoltre tener conto, della cronologia delle qualità che si andranno a sviluppare, assieme ai mezzi allenanti e alle metodologie usate. Facciamo un esempio: dopo l’adattamento anatomico si punterà allo sviluppo della forza massimale (Fmax) e infine della potenza. La periodizzazione della forza è,quindi, un concetto fondamentale della metodologia dell’allenamento sportivo.
Durante l’anno, gli obiettivi dell’allenamento della forza e i metodi utilizzati, variano a seconda delle caratteristiche dello sport, dell’atleta e del calendario agonistico, ma hanno come fine ultimo la massimizzazione della forza specifica e quindi della prestazione.

 

Le fasi della periodizzazione
Tornando alla pianificazione, tipicamente il primo macrociclo è dedicato all’adattamento anatomico.
Durante questo primo periodo,abbiamo un incremento progressivo dei carichi che permette di preparare i tessuti connettivi (legamenti, tendini, muscoli) al seguente lavoro di intensificazione che avviene nei macrocicli di forza massimale, il cui l’obiettivo principale è l’incremento dell’abilità del sistema nervoso di reclutare volontariamente il maggior numero di unità motorie.
Nel programmare questa ulteriore fase, bisogna considerare che ciò che rappresenta intensificazione per uno sport è accumulo per un altro.
Per esempio, quando i nuotatori sincronizzati lavorano nel range 6-8RM, stanno facendo un lavoro di intensificazione; per i sollevatori di peso questo range rappresenta un accumulo (YuriVerkhoshanskij, Fundamentals of Special Strength-Training in Sport, SportivnyPress, Livonia, 1986).
L’obiettivo della fase di forza massimale non è quindi solo l’incremento dell’attivazione volontaria delle unità motorie, ma anche quello dello sviluppo di un livello ottimale della forza massimale specifica per lo sport e il cui raggiungimento possa integrarsi efficientemente all’interno del piano globale d’allenamento.
Perciò, ad esempio, ha poco un periodo di sviluppo della forza massimale con ripetizioni basse e intensità superiori all’80% , oppure inserire molteplici macrocicli dedicati alla forza massimale per quegli atleti il cui sport richieda resistenza muscolare di lunga durata.

La fase successiva è quella della cosiddetta conversione.
Come precedentemente indicato,questa è una fase fondamentale della periodizzazione della forza, il cui obiettivo è la “conversione”, appunto, dei guadagni di Fmax, accumulati dalla fase precedente, in una combinazione specifica di qualità della forza, sia essa la potenza, la potenza resistente o la resistenza muscolare (di breve, media o lunga durata).
Per questo i parametri di carico utilizzati nella fase di conversione devono riflettere le caratteristiche della disciplina sportiva allenata, particolarmente in termini di rapporto tra forza e sistema energetico dominante.
Essenziale è poi valutare la qualità o le qualità della forza, specifiche per la disciplina sportiva, tra:forza massimale, potenza, potenza resistente, forza resistente di breve, media o lunga durata.

L’intera periodizzazione avrà l’incremento di questa/e qualità come obiettivo finale.

Inoltre è da tener presente che gli adattamenti morfo-funzionali all’allenamento delle resistenze di carattere maggiormente metabolico, necessitano di un periodo d’esposizione agli stimoli più lungo rispetto agli adattamenti neurali; ciò influisce direttamente sulla durata della fase di conversione, e quindi sul tempo rimanente per le altre fasi, poiché quello della pianificazione è un processo “a ritroso”.
Bisogna valutare la durata necessaria per il periodo di adattamento anatomico in accordo con le caratteristiche dell’atleta e il tempo disponibile per il periodo introduttivo e la necessità o meno di implementare un periodo dedicato all’ipertrofia, in accordo con le caratteristiche dell’atleta e della disciplina sportiva.
Essenziale si dimostra anche l’analisi delle azioni tipiche della disciplina sportiva, al fine di determinare esercizi e parametri di carico:
– piani su cui avvengono i movimenti (sagittale, frontale, trasverso);
– angoli delle articolazioni e range di movimento, durante l’attività specifica (zona maggiormente interessata allo sviluppo della forza specifica);
– gruppi muscolari coinvolti nell’attività specifica (detti muscoli motori principali, maggiormente interessati allo sviluppo della forza specifica);
– azioni muscolari (concentrica,eccentrica, isometrica);
– scegliere i metodi da impiegare in ogni macrociclo e la progressione di utilizzo dei mezzi allenanti.
-determinare il grado d’allenamento attuale dell’atleta.
Per quanto riguarda la misurazione dei livelli di forza, il test di forza massimale da 1RM è consigliabile venga eseguito da atleti con esperienza nell’allenamento con i sovraccarichi, prima e dopo i macrocicli di forza massimale.
Per i principianti è indicato soltanto quando il lavoro di forza nel macrociclo precedente prevedeva l’esposizione a carichi uguali o superiori all’80%, altrimenti si ricaverà il 1RM da un test con carichi submassimali (metodo indiretto).

Periodizzazione lineare e non lineare

Tenevo infine a specificare che quanto appena descritto, inteso come successione di fasi nella pianificazione dell’allenamento della forza, appartiene ad un concetto tipicamente proprio della periodizzazione lineare.
Una stesura di un piano di allenamento è in realtà un sottile compromesso che tenga in equilibrio le necessità di qualità contraddittorie.
Come già detto non si possono sviluppare assieme capacità differenti ai massimi livelli (come possono essere Fmax e resistenza alla forza), nonostante l’atleta possa necessitare di entrambi, anche se a livelli diversi.

Per tale motivo per molti anni si è usata la periodizzazione lineare nella stesura dei piani di allenamento , che consiste in un allenamento sequenziale delle diverse qualità, con rigori logici e cronologici precisi.
Ad esempio, nella seconda metà degli anni 60, i mezzofondisti seguivano un periodo preparatorio di all’incirca 7 mesi, nei quali allenavano in ordine: capacità aerobiche per i primi 3 mesi (marathon training o road training), enfasi sull’allenamento anaerobico, con corse in salita che puntassero allo sviluppo della componente forza, per 2 mesi e mezzo circa e infine allenamento in stadio, su pista, per l’ultimo mese e mezzo.

Il problema di questa tipologia di approccio alla periodizzazione è legato all’unidirezionalità degli sforzi dell’atleta nel periodo di tempo e della durata degli adattamenti delle varie capacità.

Se è vero che per due o tre mesi si punterà unicamente al solo sviluppo (esempio) della Fmax, questa subirà un periodo di de-training nelle successive fasi della periodizzazione, con la perdita di parte degli adattamenti positivi accumulati.

Per ovviare a ciò, negli ultimi venti anni si è elaborata una strategia diversa che si basa su due concetti chiave: lo sviluppo successivo o simultaneo o di diversi fattori motori e il mantenimento e delle capacità che non sono obiettivo di prestazione.
Si parla così di periodizzazione non lineare.

Ad esempio di combinata nordica (sci di fondo, 15km e salto con gli sci) sviluppano il loro allenamento su periodi di due settimane. Nei primi due micro cicli settimanali si concentrano sullo sci di fondo, con carichi di mantenimento per il salto, poi seguono altre due settimane di allenamento per il salto e mantenimento per il fondo e così via.

Conclusioni
Una giusta e ponderata stesura di un piano per l’allenamento della forza è cardine fondamentale di ogni programma di allenamento produttivo.
Tornando alla stanza buia dell’incipit, credo che più di qualche lume si sia ora acceso, rendendo più facile la distinzione di sagome e profili. Il vostro/ nostro obiettivo è cercare la massima illuminazione, che si traduce nella conoscenza dalla quale non possiamo prescindere.
Buono studio!

Bibliografia:
-Carmelo Bosco, La forza muscolare. Aspetti fisiologici ed applicazioni pratiche, Società stampa sportiva, Roma ,1997
-TudorO. Bompa , Periodization Training for Sports , York University, Human Kinetics

-Vladimir M. Zatsiorsky- William j. Kraemer, Scienza e pratica dell’allenamento della forza, Calzetti Mariucci Editori 2008
-Carmelo Bosco, La valutazione della forza con il test di Bosco, Società stampa sportiva, Roma1992