Qual è il ruolo degli afferenti muscolari di tipo III/IV nella resistenza delle vie aeree e nelle risposte termoregolatorie all'esercizio fisico?

Le afferenze di gruppo III/IV sono nervi che trasmettono informazioni dai muscoli al sistema nervoso centrale. Questa attività afferente agisce come feedback negativo per minimizzare lo sforzo complessivo sui muscoli. Senza questo feedback negativo, i muscoli locomotori subiscono danni durante un esercizio intenso. È ben stabilito che le afferenze di gruppo III/IV sono necessarie per normali risposte respiratorie e pressorie all'attività fisica. In alcune condizioni patologiche, come la broncopneumopatia cronica ostruttiva, lo scompenso cardiaco e l'ipertensione, le afferenze di gruppo III/IV diventano disfunzionali e portano a intolleranza all'esercizio. Questo è un problema importante in questi gruppi di pazienti dove si raccomanda l'esercizio regolare per rallentare o arrestare la progressione della malattia. Comprendere come questi riflessi contribuiscano alle risposte cardiorespiratorie di base all'esercizio è quindi giustificato.

All'inizio dell'esercizio, c'è una diminuzione quasi istantanea della resistenza delle vie aeree che consente alti tassi di respirazione; questi alti tassi di respirazione sono essenziali per garantire un adeguato trasporto di ossigeno ai muscoli in attività. La diminuzione della resistenza delle vie aeree è facilitata da un rapido ritiro del tono parasimpatico alla muscolatura liscia che riveste le vie aeree, permettendo loro di aprirsi e rimanere rigide. Evidenze in gatti e cani indicano che le afferenze di gruppo III/IV contribuiscono riflessivamente a questa risposta, accoppiando così la dilatazione delle vie aeree al lavoro muscolare. La resistenza delle vie aeree può essere quantificata misurando il lavoro richiesto dai muscoli respiratori per aspirare ed espellere aria dai polmoni. Se l'entità della dilatazione delle vie aeree cambia a causa della soppressione delle afferenze di gruppo III/IV, i ricercatori osserverebbero un aumento compensatorio del lavoro necessario per superare la resistenza. Questo non è stato investigato direttamente negli esseri umani.

Oltre alle risposte cardiorespiratorie fondamentali all'esercizio, gli esseri umani attivano potenti risposte termoregolatrici che dissipano il calore generato dal lavoro muscolare. Le principali risposte termoregolatrici negli esseri umani sono la sudorazione eccrina e la vasodilatazione cutanea; entrambe vengono attivate all'aumentare della temperatura corporea. L'esercizio potenzia le risposte termoregolatrici al riscaldamento, e la sudorazione inizia entro 1-2 secondi dall'inizio dell'esercizio nonostante la temperatura corporea rimanga stabile. Quindi, c'è chiaramente un legame tra lavoro muscolare e termoregolazione. Preparazioni ridotte in gatti hanno dimostrato che l'attività afferente di gruppo III/IV è elevata durante il riscaldamento muscolare esterno, e le risposte sudoripare umane sono più strettamente accoppiate alla temperatura muscolare che alla temperatura interna o cutanea. Ad oggi, nessuno studio sugli esseri umani ha cercato di isolare il ruolo delle afferenze di gruppo III/IV sulle risposte termoregolatrici all'esercizio.

Queste afferenze di gruppo III/IV possono essere studiate in esseri umani in esercizio sopprimendo la loro attività tramite oppioidi intratecali (spinali). In sintesi, un soggetto si esercita in due occasioni diverse, una con feedback riflesso muscolare intatto, e l'altra con il feedback soppresso; le differenze nelle risposte all'esercizio sono isolate al ruolo delle afferenze di gruppo III/IV. I ricercatori mirano a utilizzare questo modello per quantificare il contributo dei riflessi afferenti di gruppo III/IV alla resistenza delle vie aeree, alla sudorazione e alla vasodilatazione cutanea.