Massimizzare i meccanismi dell'ipertrofia muscolare per combattere la sarcopenia negli anziani

L'allenamento di resistenza ha dimostrato di essere il più promettente tra gli interventi volti a combattere l'atrofia muscolare invecchiante in quanto migliora la forza, la potenza e la funzione di mobilità, ma induce vari gradi di ipertrofia del muscolo scheletrico, come abbiamo dimostrato nel periodo di finanziamento iniziale di 5 anni di questo premio (2001 -2006). Nel successivo periodo di finanziamento di 5 anni (2007-2012), abbiamo costruito su questo lavoro precedente utilizzando un approccio dose-risposta negli anziani, in definitiva per ottimizzare il trattamento dell'atrofia muscolare legata all'età. Abbiamo testato quattro prescrizioni di allenamento di resistenza a lungo termine in donne e uomini più anziani (60-75 anni) per determinare quale prescrizione massimizza i meccanismi che guidano la ricrescita muscolare (sintesi proteica e addizione mionucleare). Una delle innovazioni in questo progetto è stata l'uso di un programma di pre-allenamento di 4 settimane per raggiungere un plateau nei primi adattamenti della massa non muscolare, stabilendo così una vera linea di base da cui partire sia per i meccanismi dell'ipertrofia muscolare misurabile sia per le conseguenze funzionali della l'ipertrofia potrebbe essere studiata in modo strettamente integrato senza pregiudizi nel successivo periodo sperimentale. È stato utilizzato un disegno randomizzato per testare l'ipotesi generale secondo cui un nuovo programma di allenamento misto di forza e potenza ottimizzerebbe l'ambiente anabolico per promuovere l'ipertrofia muscolare e robusti guadagni nelle prestazioni. Questa ipotesi è stata verificata con tre obiettivi specifici.

Obiettivo specifico 1. Abbiamo determinato gli effetti della manipolazione dell'intensità, del recupero e della modalità di contrazione sui tassi di ipertrofia muscolare e sui miglioramenti dipendenti dalla massa muscolare nei test delle prestazioni muscolari in vivo tra donne e uomini anziani. In breve, i quattro modelli di allenamento erano: (1) allenamento concentrico-eccentrico tradizionale ad alta resistenza (H) 3 d/settimana (HHH3); (2) allenamento concentrico-eccentrico ad alta resistenza 2 d/settimana (HH2); (3) modello misto di 3 d/settimana costituito da allenamento concentrico-eccentrico ad alta resistenza 2 d/wk separato da 1 periodo di allenamento solo concentrico a bassa resistenza, alta velocità (L) (HLH3); e (4) modello misto 2 d/settimana costituito da allenamento concentrico-eccentrico ad alta resistenza 1 d/settimana e solo allenamento concentrico a bassa resistenza, ad alta velocità 1 d/settimana (HL2). Per l'Obiettivo 1, abbiamo ipotizzato che la prescrizione HLH3 si dimostrerebbe complessivamente ottimale per guadagni combinati di massa muscolare, forza, potenza e resistenza alla fatica sia nelle donne che negli uomini, mentre HL2 sarebbe il programma meno efficace a causa dell'insufficiente carico settimanale.

Obiettivo specifico 2. L'ipertrofia delle miofibre richiede una sintesi proteica muscolare netta e l'espansione avanzata delle fibre è facilitata dall'addizione nucleare. Stiamo conducendo una valutazione completa di: (1) passaggi normativi chiave nel meccanismo di sintesi/degradazione delle proteine; e (2) addizione mionucleare e attivazione delle cellule satellite/regolazione del ciclo cellulare. Le relazioni quantitative tra le risposte metaboliche/molecolari e l'entità dell'ipertrofia muscolare negli anziani ci consentiranno di identificare i fattori sottostanti che rispondono in modo diverso a questi quattro modelli di allenamento di resistenza, potenzialmente in modo specifico per genere, rivelando così importanti processi che guidano l'adattamento dell'ipertrofia . Abbiamo ipotizzato che la sintesi proteica muscolare e l'addizione mionucleare, insieme ai principali processi regolatori sottostanti, sarebbero influenzate in modo più favorevole dal ciclo di recupero del lavoro di 2 giorni/settimana di carico ad alta resistenza (modelli HLH3 e HH2), ottimizzando così l'ambiente anabolico per ipertrofia muscolare sia nelle donne anziane che negli uomini.

Obiettivo specifico 3. Per tradurre i risultati dell'obiettivo 1 in risultati clinicamente importanti, abbiamo determinato il grado in cui i programmi di allenamento di resistenza non tradizionali portano a miglioramenti nella funzione di mobilità e nella difficoltà di esercizio sotto carico. Abbiamo ipotizzato che un regime di allenamento settimanale meno stressante, costituito da un minor numero di contrazioni ad alta resistenza (HLH3) e/o un minor numero di sessioni di allenamento (HH2), mentre si raggiunge un'ipertrofia sostanziale, promuoverebbe miglioramenti uguali o migliori nella funzione di mobilità e nella difficoltà dell'esercizio sotto carico rispetto al tradizionale programma HHH3 prescritto.