Diversi programmi fisici di allenamento (aerobico, di resistenza o misto) influiscono sulle risposte fisiologiche (TRAINING2014) (TRAINING2014)

Lo studio dell'accoppiamento cardiovascolare e cardiorespiratorio (CVRC) è un argomento caldo nella letteratura medica focalizzata a riconoscere le sinergie presenti nella fisiologia sana [7, 8]. Sono stati studiati diversi effetti come l'invecchiamento [9], le malattie [8] o gli interventi sullo stato mentale [10] sull'accoppiamento cardiorespiratorio, tuttavia, nonostante il suo potenziale interesse, non ci sono studi sugli effetti dei programmi di allenamento e del detraining.

Due tipi principali di programmi di allenamento (aerobico-AT e resistenza-RT) sono stati ampiamente studiati per i loro importanti e diversi effetti fisiologici [11]. La sua combinazione (AT+RT), è stata recentemente raccomandata con finalità salutistiche per fasce estese di popolazione [12-14].

Gli effetti fisiologici dei programmi di allenamento aerobico sono stati tradizionalmente valutati attraverso la riserva cardiorespiratoria e la rilevazione di variabili di sottosistema massimali o di soglia [1]. In quanto sistema adattivo complesso (CAS), l'organismo umano agisce come un tutto indivisibile e integrato che non può essere ridotto alla somma delle funzioni dei suoi sottosistemi [2]. In questo CAS i sottosistemi cardiovascolare e cardiorespiratorio sono interdipendenti e interagiscono in modo dinamico e non lineare, cioè non proporzionale, che deve essere affrontato attraverso modelli non lineari [3], lo studio delle serie temporali e le metodologie dei sistemi complessi (CS) [4 ]. Poiché il CAS entra in ogni nuova situazione con un insieme esistente di capacità [5] e scambia continuamente informazioni con il proprio ambiente, il suo comportamento è unico e inaspettato a breve termine (settimane, mesi) [6], la durata abituale dei programmi di formazione comuni .

Per studiare gli accoppiamenti e il coordinamento tra più variabili in CAS, gli approcci CS propongono la rilevazione dei cosiddetti parametri d'ordine, variabili collettive o coordinative, perché catturano l'ordine o il coordinamento del sistema [3, 15]. L'analisi della componente principale (PC) è una tecnica statistica comune che è stata utilizzata per riconoscere tali variabili coordinative in un vasto dominio di campi di ricerca biologica come: controllo motorio [16], dinamica cerebrale [17], replicazione del DNA [18] o proteine pieghevole [19]. L'analisi PC riduce la dimensione dei dati dei sistemi altamente accoppiati estraendo il minor numero di componenti che rappresentano la maggior parte della variazione nei dati multivariati originali e riassumendola con poca perdita di informazioni. I PC vengono estratti in ordine decrescente di importanza in modo che il primo PC rappresenti la maggior parte possibile della variazione e ogni componente successivo rappresenti un po' meno [20]. Il numero di PC riflette la dimensionalità del sistema, essendo una diminuzione del numero di PC indicativo di un maggiore accoppiamento (meno dimensioni) e viceversa. Il numero di PC cambia quando il sistema subisce un cambiamento non lineare, cioè una riconfigurazione qualitativa o coordinativa. La tecnica PCs applicata alle variabili cinematiche è stata utilizzata con successo per studiare gli effetti dei processi di apprendimento motorio [16], ma non è stata ancora applicata per studiare gli effetti dell'allenamento sulle variabili fisiologiche.

Lo scopo di questa ricerca era di indagare i cambiamenti dimensionali del CVCRC prima e dopo un periodo di 6 settimane di diverse modalità di allenamento (AT, RT e AT+RT) e 3 settimane dopo il detraining in giovani uomini sani.

Materiali e Metodi Partecipanti. Per determinare la dimensione del campione è stata eseguita un'analisi di potenza. Utilizzando una dimensione dell'effetto di d = .80, alfa < .05, potenza (1 - beta) = .95, con tre finestre ripetute, abbiamo stimato una dimensione del campione = 32 [21]. Trentadue maschi sani fisicamente attivi, studenti di educazione fisica (età 21,2 ± 2,4 a., altezza 177,1 ± 0,66 cm, massa corporea media 71,0 ± 5,1 kg e indice di massa corporea medio 22,6 ± 1,7 kg·m-2) senza specializzazione sportiva ma impegnati in una vasta gamma di attività aerobiche almeno tre volte alla settimana si sono offerti volontari per partecipare a questo studio. Dopo i test di baseline sono stati distribuiti in quattro gruppi randomizzati per le 6 settimane di allenamento: aerobica (AT), resistenza (RT), aerobica+resistenza (AT+RT) e controllo (C).

Procedura. I partecipanti hanno completato un questionario medico standard per confermare il loro stato di salute e hanno firmato un modulo di consenso informato. Tutte le procedure sperimentali sono state approvate dal comitato locale di bioetica e sono state eseguite in conformità con le linee guida etiche stabilite nella Dichiarazione di Helsinki. Dopo il test cardiorespiratorio di base e i test di forza e potenza massimali (vedi sotto) hanno seguito 3 volte a settimana il programma di allenamento specifico assegnato:

1. Gruppo AT (n = 8): hanno pedalato per 60 minuti al 60% del loro carico di lavoro massimo individuale (60% Wmax). Questo carico di lavoro è stato aumentato del 5% settimanalmente a meno che il partecipante non fosse in grado di mantenere il ritmo per tutta la sessione. La frequenza cardiaca è stata monitorata durante tutte le sessioni.
2. Gruppo RT (n = 8): hanno eseguito due volte un circuito di forza di 30 minuti[14]. Il 40% dell'1RM per la parte superiore del corpo (ad es. squat, pressa per pettorali, pressa per spalle, estensione tricipiti, curl bicipiti, pull-down [parte superiore della schiena]) e il 60% per la parte inferiore (estensione quadricipiti, pressa per gambe, i riccioli [muscoli posteriori della coscia] e il sollevamento del polpaccio) sono stati usati come pesi iniziali. Hanno concesso ai partecipanti un massimo di 12 ripetizioni che includevano un movimento lento e controllato (2 secondi in alto e 4 secondi in basso). Il periodo di riposo tra gli esercizi era di 2 min. I carichi di lavoro sono stati aggiustati settimanalmente, con la resistenza aumentata secondo necessità (in genere dal 5 al 10%) se il partecipante era in grado di sollevare il peso comodamente (cioè più di 12 ripetizioni).
3. Gruppo AT+RT (n = 8): hanno pedalato al 60% Wmax per 30 min ed eseguito una volta il circuito di forza (come gruppo R).
4. Gruppo C (n = 8): continuato con le loro attività abituali, senza alcuna formazione specifica.

Test cardiorespiratorio. Il test di ciclismo incrementale (Excalibur, Lode, Groningen, Paesi Bassi) è iniziato a 0 W e il carico di lavoro è aumentato di 20 W/min fino a quando i partecipanti allo sfinimento non sono riusciti a mantenere la frequenza di ciclismo prescritta di 70 giri/min per più di 5 secondi consecutivi. Tutti i test sono stati eseguiti in un laboratorio ben ventilato; la temperatura ambiente era di 23ºC e l'umidità relativa del 48%, con variazioni non superiori a 1ºC di temperatura e 10% di umidità relativa. Durante il test i soggetti hanno respirato attraverso una valvola (Hans Rudolph 2700, Kansas City, MO, USA) e lo scambio di gas respiratori è stato determinato utilizzando un sistema automatizzato a circuito aperto (Metasys, Brainware, La Valette, Francia). Il contenuto di ossigeno e CO2 e la portata d'aria sono stati registrati respiro per respiro. Prima di ogni prova, il sistema è stato calibrato con una miscela di O2 e CO2 di composizione nota (O2 15%, CO2 5%, N2 bilanciato) (Carburos Metálicos, Barcellona, ​​Spagna) e con aria ambiente. Le informazioni emodinamiche dei partecipanti sono state determinate con la tecnologia del polsino delle dita non invasiva (Nexfin, BMEYE Amsterdam, Paesi Bassi). Il dispositivo Nexfin fornisce il monitoraggio continuo della pressione arteriosa (BP) dalla forma d'onda della pressione del polso risultante e calcola: pressione arteriosa sistolica e diastolica (SBP e DBP). I partecipanti sono stati collegati avvolgendo un bracciale gonfiabile attorno alla falange media del dito. La pulsazione dell'arteria del dito viene "fissata" a un volume costante mediante l'applicazione di una variazione equivalente della pressione rispetto alla pressione sanguigna, risultante in una forma d'onda della pressione (metodo del volume di bloccaggio). L'elettrocardiogramma (ECG) è stato continuamente monitorato (sistemi DMS, trasmettitore e ricevitore ECG wireless Bluetooth DMS-BTT, software DMS versione 4.0, Pechino, Cina). I test sono stati eseguiti almeno 3 ore dopo un pasto leggero e ai partecipanti è stato chiesto di non svolgere alcuna attività fisica vigorosa per 72 ore prima del test. I partecipanti hanno ripetuto questo test dopo 6 settimane di allenamento e dopo 3 settimane di sospensione.

Test di massima forza e potenza. La forza massima e la potenza massima degli arti superiori e inferiori, rispettivamente, sono state misurate (Musclelab Power System, Porsgruun, Norvegia) in ciascun partecipante. È stata calcolata una stima di 1 RM-chest press e 1RM-squat sulla base di carichi submassimali. Nell'esercizio di pressa per pettorali il carico è iniziato con 25 kg e continuato con 35 kg, 45 kg, 55 kg, 65 kg, ecc. , ecc. fino a quando non potevano eseguire 1 ripetizione. Sulla base di questi risultati è stato registrato l'1RM massimo ed è stato tracciato il grafico della relazione forza/velocità per determinare la potenza massima.

Tutti i test di esercizio sono stati eseguiti almeno 3 ore dopo un pasto leggero e ai partecipanti è stato chiesto di non svolgere alcuna attività fisica vigorosa per 72 ore prima del test. I partecipanti hanno ripetuto questi test dopo 6 settimane di allenamento e dopo 3 settimane di sospensione.

Analisi dei dati Durante i test sono stati registrati i seguenti valori massimi di prestazioni e variabili cardiorespiratorie: massimo carico di lavoro ciclico (Wmax), massimo consumo di ossigeno (VO2 max), massima ventilazione espiratoria al minuto (VE max), frequenza cardiaca massima (FC max), massimo 1RM-squat e massimo 1RM-petto. Le medie di gruppo nelle diverse condizioni sono state confrontate utilizzando il Friedman non parametrico.

Un'analisi PC delle serie temporali delle seguenti variabili cardiorespiratorie selezionate: frazione espirata di O2 (FeO2), frazione espirata di CO2 (FeCO2), ventilazione (VE), pressione sistolica (SBP), pressione diastolica (DBP) e frequenza cardiaca rate (HR) è stato eseguito per ottenere informazioni sul CVCRC in ciascun partecipante. La mediana del coefficiente di congruenza PC1 è stata ottenuta in ciascun gruppo e condizione (prima, dopo l'allenamento e il detraining). L'ipotesi nulla di una mediana di congruenza PC costante rispetto al gruppo di controllo e ai gruppi di allenamento è stata testata tramite Kruskal-Wallis non parametrico. È stata eseguita anche l'analisi del test Mann Whitney U Matched Pairs per valutare differenze statisticamente significative tra ciascuna coppia di condizioni diverse. Le dimensioni dell'effetto (d di Cohen) sono state calcolate per dimostrare l'entità delle differenze mediane standardizzate in cui gli effetti hanno raggiunto p <.05 livello.