27 Dic 2015
ACCLIMATAZIONE ALL'ALTEZZA
Posted by Forrest Group Minerva
Creato: 27 Dicembre 2015

Acclimatazione all’altezza

L’acclimatazione in quota è diventata una parte importante del processo di

preparazione per gli atleti in gara sopra i 1500 m.

Condizioni al di sopra di questa quota rendono l’attività fisica più difficile e limitano le prestazioni (2). Ma qual è il metodo più efficace per l'acclimatazione, e può l’allenamento in quota migliorare le prestazioni a livello del mare?
Questo articolo si concentra sulle immediate risposte fisiologiche ad un ambiente ipobarico (bassa pressione atmosferica) e sugli adattamenti a lungo termine che coinvolgono il corpo.
Anche se le condizioni in quota sono conosciute da molti anni, nel 1968 i Giochi Olimpici a Città del Messico hanno attirato una notevole attenzione sul loro effetto specifico sulle prestazioni atletiche.

Ambiente ad alta quota

E' comunemente creduto che l’aria in quota contenga minor ossigeno, ma questo non è corretto. L’aria, a qualsiasi altezza, contiene 20,93% di ossigeno, 0,03% di anidride carbonica e 79.04% di azoto. Invece, come la quota aumenta, l'ossigeno ha una pressione parziale progressivamente minore (1).

In qualsiasi punto sulla terra, più aria sarà presente sopra quel punto, maggiore sarà la pressione barometrica. Questo è un principio simile a quanto avviene sott'acqua. Più in profondità va un subacqueo, più acqua c'è sopra di lui, e maggiore sarà la pressione. Al livello del mare, l’aria esercita una pressione di circa 760 mmHg. Sulla vetta del monte Everest, 8848 m sopra il livello del mare, l'aria esercita solo una pressione di circa 231 mmHg (2).

Ricordiamo che dopo aver inalato ossigeno negli alveoli (piccole sacche d'aria nei polmoni) questo passa al sangue per essere trasportato ai tessuti. Lo scambio di gas tra gli alveoli ed il sangue avviene a causa della differenza di pressione, chiamata gradiente di pressione. La pressione dell'ossigeno esercitata negli alveoli è maggiore della pressione di ossigeno nel sangue che circola nei polmoni. Questo spinge l'ossigeno dai polmoni nel sangue (1, 2).

È logico quindi che, qualsiasi riduzione della pressione di ossigeno che penetra nei polmoni, riduce la differenza di pressione o il gradiente, con il risultato che meno ossigeno è spinto dai polmoni al sangue. Questo è esattamente quello che accade in alta quota.

Il peso dell'aria e la pressione barometrica che essa esercita, ha effetto sulla pressione parziale di ossigeno. Al livello del mare, l’ossigeno ha una pressione parziale di 159 mmHg. A Città del Messico è di circa 125 mmHg. In cima all’Everest, scende a 48 mmHg, che è quasi uguale alla pressione del sangue che circonda i polmoni (2). Con pochissima differenza di pressione lo scambio di ossigeno è gravemente ostacolato e non sorprende che ossigeno supplementare diventi essenziale per la maggior parte delle persone.

Mentre ci sono altri cambiamenti in quota come il calo di temperatura e umidità, ed una maggiore radiazione solare, la riduzione della pressione parziale di ossigeno (e così il trasporto di ossigeno ai tessuti) è ritenuta la causa principale della prestazione fisica ridotta (2).

Risposta acuta all’altitudine

Ricorda, dall'articolo sul VO2max, che la capacità del corpo di fornire e utilizzare ossigeno è un fattore limitante nelle prestazioni. Fino a 1500 m, l’altezza ha un minimo effetto sul corpo. Al di sopra di questa quota, gli studi mostrano che i sistemi cardiovascolare, respiratorio e metabolico sono interessati. Purtroppo, ci sono pochi studi in quota su donne e bambini e le loro risposte possono differire leggermente.

Risposta del sistema respiratorio all’altitudine

  • Aumenti del tasso di respirazione a riposo e durante l'esercizio. Un minor numero di molecole di ossigeno per una data quantità d’aria, richiedono un aumento della ventilazione per consumare la medesima quantità di ossigeno a livello del mare (2).
  • La diffusione dell'ossigeno diminuisce. A livello del mare lo scambio di ossigeno dai polmoni al sangue è senza ostacoli ed il trasportatore di ossigeno al sangue, l'emoglobina, è per circa il 98% satura di ossigeno. Come l’altitudine aumenta e la pressione parziale di ossigeno dell’aria diminuisce, si riduce anche la differenza di pressione tra l'ossigeno nei polmoni ed il sangue. Ciò diminuisce la saturazione dell'emoglobina a circa il 90-92% a 2439 m. In effetti, meno ossigeno passa (si diffonde) dai polmoni al sangue (2).
  • Il gradiente di diffusione ai tessuti attivi diminuisce. Come accennato in precedenza, l'ossigeno passa dai polmoni al sangue a causa di un gradiente di pressione. Il medesimo processo si verifica quando il sangue arterioso, ricco di ossigeno, raggiunge i tessuti attivi. La pressione parziale di ossigeno nel sangue arterioso è di circa 100 mmHg a livello del mare. Nei tessuti del corpo umano, vi è una pressione parziale stazionaria di 40 mmHg, quindi il gradiente di pressione è pari a 60 mm Hg. Ad un'altitudine di 2439 m, la pressione arteriosa dell’ossigeno diminuisce a 60 mmHg, così la differenza o gradiente di pressione scende ad appena 20 mmHg, con una riduzione del 70%. In effetti, meno ossigeno potrà passare dal sangue ai tessuti (2).
  • Il VO2max decresce. Il massimo assorbimento di ossigeno comincia a diminuire in modo significativo ad altitudini superiori a 1600 m. Per ogni 1000 m sopra questa quota il VO2max scende approssimativamente dell’8-11%. Sulla cima dell'Everest, un VO2max medio al livello del mare di 62 mL/kg/min può scendere fino a 15 mL/kg/min (3). Gli individui che a livello del mare hanno un VO2max inferiore a 50 mL/kg/min, sarebbero impossibilitati a muoversi poichè il loro VO2max scenderebbe a 5 mL/kg/min, sufficiente solo per soddisfare le richieste di ossigeno di un organismo a riposo (4).


Risposta del sistema cardiovascolare all’altitudine

  • Il volume del sangue diminuisce. Il volume del plasma diminuisce fino al 25% entro le prime ore di esposizione all'altitudine e si stabilizza solo dopo un paio di settimane. Questo è in parte una risposta deliberata del corpo, poichè la riduzione del plasma (la parte fluida del sangue) in effetti aumenta la densità dei globuli rossi. Anche se nessun nuovo globulo rosso è stato prodotto in questa fase acuta, la quantità di emoglobina per unità di sangue (chiamato ematocrito) è ora aumentata, con conseguente maggiore trasporto di ossigeno per una data portata cardiaca (1).
  • La gittata cardiaca aumenta durante l'esercizio submassimale. Durante le prime ore in altitudine, la gittata cardiaca sistolica diminuisce durante l'esercizio submassimale, a causa della riduzione del volume plasmatico. La frequenza cardiaca aumenta quanto basta a compensare la diminuita gittata, ed in effetti permette un lieve incremento della gittata cardiaca. Dopo alcuni giorni, tuttavia, l'estrazione di ossigeno diventa più efficente, riducendo la necessità di un aumento della gittata cardiaca. Infatti trascorso un periodo di acclimatamento all'altitudine di 10 giorni, si ottiene una ridotta gittata cardiaca nell'esercizio submassimale, rispetto a quanto avviene a livello del mare (5).
  • La gittata cardiaca massima diminuisce. Durante l'esercizio esaustivo ai massimi livelli, sia la gittata sistolica massima, sia la massima frequenza cardiaca, diminuiscono con l'altezza (2). Questo comporta importanti effetti sulla risposta cardiaca complessiva. In concomitanza con il ridotto gradiente di diffusione che regola il trasporto di ossigeno dal sangue ai tessuti al lavoro, è facile capire perché il VO2max e le prestazioni di resistenza sono ridotte.

Risposta metabolica all’altitudine

La riduzione della disponibilità e dell'utilizzo delll'ossigeno in quota, determina una maggiore attivazione del metabolismo anaerobico per produrre energia. Ciò si traduce in un aumento della concentrazione di acido lattico a qualunque intensità di esercizio submassimale, rispetto al livello del mare. Al contrario, la concentrazione di lattato è inferiore durante lo sforzo massimo (6,7).

Performance atletiche in altitudine

Come ci si aspetterebbe, le risposte acute di cui sopra hanno un effetto negativo sulla prestazione fisica, in particolare le gare di resistenza. Il VO2max diminuisce significativamente con l'aumentare dell'altitudine. Correre a 12 km/h, per esempio, corrisponderà ad una maggiore percentuale di VO2max se eseguito in quota, rispetto al livello del mare.
Al contrario, gli eventi anaerobici che durano meno di un minuto, come sprint, lanci e salti, non sono compromessi a moderata altitudine. In effetti, essi possono effettivamente essere migliorati a causa dell'aria più rarefatta e per la ridotta resistenza aerodinamica (2).

Acclimatazione all’altitudine

Sono richieste circa due settimane per adattarsi ai cambiamenti associati alle condizioni ipobariche a 2268 m, più o meno quelle di Città del Messico (1). Ogni 610 m di aumento di quota richiede un'ulteriore settimana di acclimatamento all'altitudine (1). Ma indipendentemente da quanto tempo un individuo vive in quota, egli non compenserà mai pienamente la mancanza di ossigeno e non riguadagnerà il livello di potenza aerobica o di prestazioni di resistenza che avrebbe a livello del mare. Di seguito sono riportati i principali adattamenti che si verificano con l’acclimatamento all'altitudine:

  • Il numero di globuli rossi aumenta. La mancanza di ossigeno stimola il rilascio di eritropoietina (EPO), l'ormone responsabile della produzione di globuli rossi, che inizia già entro 3 ore e raggiunge un picco dopo 24-48 ore (8). La concentrazione di globuli rossi in un dato volume di sangue è chiamato ematocrito. Nei residenti a livello del mare, l'ematocrito è di circa il 45-48%. Con sei settimane di esposizione ad un'altitudine di 4540 m questi livelli possono aumentare al 59% (2). L'esposizione iniziale all’altitudine diminuisce il volume del plasma. Tuttavia, questo comincia ad aumentare leggermente con l’acclimatazione a lungo termine.
  • La ventilazione polmonare si stabilizza. Tuttavia, rispetto al livello del mare, essa rimane aumentata sia a riposo, sia durante l’allenamento (1).
  • La gittata cardiaca submassimale diminuisce. Mentre la capacità cardiaca submassimale aumenta in fase acuta, proseguendo l’acclimatazione alla quota essa decresce al di sotto dei valori presenti al livello del mare. Questo è principalmente dovuto ad un’ulteriore riduzione della gittata cardiaca, che presumibilmente avviene come variazione della capacità di trasportare l'ossigeno (1).
  • La sezione trasversale dei muscoli diminuisce. Studi di biopsia muscolare eseguiti dopo 4-6 settimane in quota mostrano che sia le fibre a contrazione lenta, sia quelle a contrazione rapida, diminuiscono di ben il 20-25%. Questo diminuisce l’area di sezione muscolare dell'11-13% (2). Probabilmente tale atrofia muscolare è dovuta alla perdita di appetito che spesso accompagna la permanenza in quota.

La tabella seguente riassume le principali risposte acute ed i cambiamenti cronici associati all’acclimatamento all'altitudine:


Risposta acuta e cronica all’altitudine


 
           
Risposta acuta



         
Risposta cronica
 
  Respiratoria
 
 
Aumento del ritmo respiratorio

 
 
La ventilazione resta aumentata
  ma si stabilizza

 
 
Diminuzione della diffusione
  polmonare

 
 
La diffusione polmonare resta
  diminuita

 
Diminuzione della saturazione
  dell’emoglobina


 
La saturazione dell’emoglobina
  rimane ridotta

 
Diminuzione del gradiente di
  diffusione nel tessuto sanguigno


 
La diffusione nel tessuto sanguigno
  rimane ridotta

  Cardiovascolare

 
Gittata cardiaca submassimale
  invariata o leggermente ridotta

 
 
La gittata cardiaca submassimale
  diminuisce
 
 
Aumento della frequenza cardiaca
  submassimale


 
La frequenza cardiaca submassimale
  resta elevata

 
Diminuzione della gittata cardiaca
  massimale


 
La diminuzione della gittata cardiaca
  massimale permane

 
Diminuzione della massima
  frequenza cardiaca


 
La massima frequenza cardiaca
  rimane ridotta

 
Gittata cardiaca massima invariata
  o lievemente ridotta


 
Riduzione della massima
   gittata cardiaca

  Ematologica

 

 

 
 
Decremento del volume del plasma

Il volume del plasma aumenta
rispetto alla riduzione acuta ma
rimane comunque inferiore

 
 
Aumento dell’ematocrito

L’aumento della produzione di globuli rossi mantiene l’ematocrito elevato

 
 
Aumento della viscosità

Nessuna modifica o forse minore viscosità rispetto ad uno stadio acuto

  Metabolica

 


 
Aumento della concentrazione del
  lattato ad un certo carico di
  lavoro submassimale


Diminuzione della concentrazione
del lattato submassimale rispetto
alla fase acuta

 
 
Decrescita della concentrazione del
  lattato al massimo carico di lavoro

Diminuzione della concentrazione del lattato massimale rispetto ad uno stadio acuto

  Tessuti locali


Aumento della densità della capillarità locale


Aumento dei mitocondri


Aumento degli enzimi aerobici

 
  Performance
 
 
Diminuzione del VO2max

Diminuzione del VO2max, sebbene in alcuni casi possa migliorare rispetto alla fase iniziale

 

Preparazione della competizione in altura

Gli atleti che vivono a livello del mare come possono prepararsi ad una gara in altura?
Un approccio è quello di competere entro 24 ore dall'arrivo in quota. L'acclimatazione non avrà avuto luogo, ma la maggior parte dei sintomi classici del mal di montagna non avrà avuto il tempo di manifestarsi. Dopo le iniziali 24 ore, la disidratazione ed i disturbi del sonno diventano più prominenti.

Un'opzione alternativa è di allenarsi ad una quota più elevata per almeno 2 settimane prima della competizione. Sebbene la completa acclimatazione all'altitudine richiede da 4 a 6 settimane, molti degli adattamenti fisiologici si verificano nelle prime 2 settimane ed i disordini fisiologici più gravi sarebbero risolti. È importante ricordare che durante i primi giorni in quota la capacità di lavoro è ridotta, così gli atleti dovrebbero allenarsi al 60-70% del VO2max del livello del mare, ed aumentare gradatamente in 10-14 giorni.

Un terzo approccio è quello di dedicare una maggiore percentuale del tempo di allenamento alla formazione di resistenza a livello del mare, diverse settimane prima della competizione. Questa è una strategia spesso adottata all'interno di molti sport di squadra, contribuendo ad aumentare il VO2max dei giocatori fino ad un picco, in modo che possano competere con un'intensità relativa inferiore, senza significative perdite di prestazioni.

Dormire in camere ipobariche può essere in grado di simulare adeguatamente gli effetti dell'altitudine, ma questi accorgimenti sono molto costosi. Purtroppo, non ci sono prove evidenti che indichino che respirando gas ipobarici per 1-2 ore al giorno al livello del mare, vengano indotti i medesimi adattamenti del vivere in quota.

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[N.d.r: qui trovi ulteriori informazioni e riferimenti, tradotti parzialmente anche in italiano, nonché alcuni calcolatori specifici per l'allenamento in quota]

Referimenti

1) McArdle WD, Katch FI and Katch VL. (2000) Essentials of Exercise Physiology: 2nd Edition Philadelphia, PA: Lippincott Williams & Wilkins
2) Wilmore JH and Costill DL. (2005) Physiology of Sport and Exercise: 3rd Edition. Champaign, IL: Human Kinetics
3) West JB, Boyer SJ, Graber DJ, Hackett PH, Maret KH, Milledge JS, Peters RM Jr, Pizzo CJ, Samaja M, Sarnquist FH, et al. Maximal exercise at extreme altitudes on Mount Everest. J Appl Physiol.1983 Sep;55(3):688-98
4) PUGH LG, GILL MB, LAHIRI S, MILLEDGE JS, WARD MP, WEST JB. MUSCULAR EXERCISE AT GREAT ALTITUDES. J Appl Physiol.1964 May;19:431-40
5) Grover RF, Reeves JT, Grover EB, Leathers JE. Muscular exercise in young men native to 3,100 m altitude. J Appl Physiol.1967 Mar;22(3):555-64
6) Green HJ, Sutton J, Young P, Cymerman A, Houston CS. Operation Everest II: muscle energetics during maximal exhaustive exercise. J Appl Physiol.1989 Jan;66(1):142-50
7) Sutton JR, Reeves JT, Wagner PD, Groves BM, Cymerman A, Malconian MK, Rock PB, Young PM, Walter SD, Houston CS. Operation Everest II: oxygen transport during exercise at extreme simulated altitude. J Appl Physiol.1988 Apr;64(4):1309-21
8) Wolfel EE, Groves BM, Brooks GA, Butterfield GE, Mazzeo RS, Moore LG, Sutton JR, Bender PR, Dahms TE, McCullough RE, et al Oxygen transport during steady-state submaximal exercise in chronic hypoxia. J Appl Physiol.1991 Mar;70(3):1129-36.

 



Articolo tratto da: http://www.sport-fitness-advisor.com/acclimatization-to-altitude.html


Si declina qualunque responsabilità per la presenza di eventuali errori involontariamente introdotti nel testo nella traduzione o nella trascrizione. Si precisa inoltre che il contenuto dell'articolo non sostituisce in modo alcuno ciò che è divulgato nei libri ed in bibliografia e, nel medesimo tempo, non costituisce alcun riferimento tecnico, medico e scientifico.