Anabolismo indotto dall'esercizio di resistenza nei giovani e negli adulti

L’allenamento con esercizi di resistenza (RET) nei bambini e negli adolescenti è diventato un’area di ricerca popolare, con un numero crescente di prove a sostegno del suo utilizzo. Le posizioni e le dichiarazioni di consenso sulla RET per i bambini indicano che è sicura ed efficace nell'aumentare la forza muscolare, migliorare le prestazioni sportive e mitigare il rischio di infortuni. I meccanismi neurali e muscolari possono migliorare la forza muscolare dopo RET. I fattori neurali includono un migliore reclutamento e attivazione delle unità motorie di un individuo, mentre i fattori muscolari includono principalmente un aumento delle dimensioni del muscolo (ipertrofia).

Nei bambini, si sa poco su come questi meccanismi siano collegati alla forza muscolare. Ci sono pochissime prove di cambiamenti morfologici successivi alla RET nei bambini. Pertanto, la saggezza convenzionale è che i bambini fanno affidamento solo su fattori neurali per migliorare la forza dopo RET, probabilmente a causa dei loro livelli più bassi di androgeni circolanti. Tuttavia, alcuni studi hanno suggerito un’ipertrofia muscolare indotta da RET nei bambini e negli adolescenti, indicando che con determinati protocolli di allenamento, i bambini possono raggiungere la crescita muscolare.

L’ipertrofia delle fibre muscolari si verifica quando la velocità di sintesi proteica muscolare (MPS) è maggiore della velocità di degradazione proteica e viene aumentata con l’ingestione di aminoacidi alimentari. A causa di preoccupazioni etiche legate all’ottenimento di campioni muscolari (cioè da biopsie muscolari) nelle popolazioni pediatriche, i tassi di MPS non sono stati precedentemente valutati dopo RET nei bambini. I recenti progressi nella metodologia degli isotopi stabili consentono la stima dell'MPS in un test del respiro non invasivo, che si basa sulla ritenzione di un amminoacido essenziale (cioè la leucina) che viene metabolizzato preferenzialmente all'interno del muscolo scheletrico. Dato che gli amminoacidi possono essere "immagazzinati" solo nelle proteine ​​funzionali del corpo e l'eventuale eccesso viene convertito in energia (cioè ossidato), questa tecnica non invasiva è ideale per stimare in modo sicuro il potenziale anabolico (cioè di crescita) della RET nei bambini. In effetti, tecniche simili che utilizzano isotopi stabili ingeriti sono state utilizzate in modo sicuro e con successo nei bambini e negli adolescenti.

L'obiettivo della ricerca proposta è esaminare gli effetti di un attacco acuto di RET sulla ritenzione di leucina (un proxy per MPS) in bambini, adolescenti e adulti utilizzando un test del respiro non invasivo. Si ipotizza che dopo un periodo di RET, la ritenzione proteica sarà aumentata in tutti i gruppi rispetto a una condizione di non esercizio. Tuttavia, a causa di un tasso basale maggiore di ritenzione di leucina (cioè per i processi di crescita), l’aumento indotto da RET sarà relativamente inferiore nei bambini e negli adolescenti.

Disegno: lo studio proposto utilizzerà un disegno trasversale che confronterà la ritenzione di leucina a riposo, nonché a seguito di un periodo di esercizio di resistenza in bambini, adolescenti e adulti.

Procedure: ai partecipanti verrà richiesto di effettuare tre visite al Laboratorio di Fisiologia Applicata presso la Brock University per il completamento di tutte le procedure.

Durante la visita 1, i partecipanti e i loro tutori (se di età inferiore ai 18 anni) saranno informati di tutti i test e le procedure che avranno luogo durante la durata dello studio. Il consenso scritto e verbale verrà ottenuto dai partecipanti e dai loro tutori (nel caso di bambini e adolescenti) prima di procedere con ulteriori questionari. Verranno quindi completati questionari di screening per problemi medici, fase puberale, pratiche di preparazione atletica, uso del menarca e di contraccettivi orali (per le donne adolescenti e adulte), abitudini alimentari abituali e attività fisica abituale. Verranno inoltre eseguite misurazioni antropometriche (ad esempio altezza, altezza da seduti, composizione del grasso corporeo, spessore della plica cutanea, lunghezza degli arti, circonferenze degli arti, area della sezione trasversale muscolare). A seguito di questionari e misurazioni antropometriche, i partecipanti acquisiranno familiarità con gli esercizi da eseguire nella loro sessione RET. Per questi esercizi verrà messa alla prova anche la forza di ogni partecipante.

Le visite 2 e 3 serviranno come sessioni sperimentali e consisteranno in una sessione di RET e di riposo, eseguite in ordine controbilanciato. Per queste sessioni, i partecipanti arriveranno a digiuno la mattina e riceveranno una colazione e una bevanda standard. All'inizio delle sessioni sperimentali, i partecipanti verranno sottoposti a raccolta del respiro. Questo sarà seguito da RET in una delle sessioni o da riposo continuato. Verrà quindi consumata una dose di isotopo L-[1-13C]leucina in base alla massa corporea di ciascun partecipante (all'interno di una bevanda a base di proteine ​​e carboidrati) e il respiro di ciascun partecipante continuerà a essere raccolto per le successive 5 ore (totale di 11 campioni di respiro). Durante questo periodo di raccolta del respiro verrà offerto un piccolo spuntino a ciascun partecipante.

Esercizio di resistenza: il test di forza e il protocollo di allenamento comporteranno i seguenti esercizi che verranno tutti eseguiti utilizzando macchine per l'allenamento della forza. L'uso di tali attrezzature è considerato più sicuro rispetto all'uso dei pesi liberi poiché ci sono meno gradi di libertà durante i movimenti degli arti, prevenendo guasti tecnici prima dell'affaticamento muscolare. Verranno eseguiti i seguenti esercizi: pressa per gambe da seduto, pressa sopra la testa da seduto, pressa per petto da seduto, remata orizzontale da seduto. Gli esercizi verranno eseguiti con tecniche descritte dalla Canadian Society for Activity Physiology (CSEP - PATH, 2021).

Il protocollo RET comprenderà 3-5 serie di ciascun esercizio al 70-80% dell'1RM. Ogni esercizio verrà eseguito fino al cedimento (cioè fino al momento in cui il partecipante non sarà più in grado di completare il movimento con una tecnica sicura), poiché ciò ha dimostrato di essere ottimale per stimolare l'MPS e suscitare l'ipertrofia muscolare. Si prevede che vengano completate circa 8-15 ripetizioni per serie e verranno concessi circa 90 secondi di riposo tra le serie. Un simile protocollo RET acuto ha precedentemente dimostrato di essere uno stimolo sufficiente per suscitare differenze nella ritenzione di leucina rispetto al riposo (testato utilizzando il test del respiro non invasivo che verrà utilizzato nello studio proposto) negli adulti.

I partecipanti allo studio proposto saranno bambini e femmine in età prepuberale (~7-12 anni), adolescenti (~13-16 anni) e adulti (18-35 anni).