Breathing Training: perché e come applicarlo nei soggetti patologici

In questo articolo parleremo della respirazione e dell’importanza che ricopre il Breathing Training in ambito patologico.

Cenni sull’apparato respiratorio

L’apparato respiratorio è l’insieme degli organi e delle strutture che consentono gli scambi gassosi tra l’ambiente esterno e il corpo umano.

Il funzionamento dell’apparato respiratorio risulta strettamente connesso al funzionamento del sistema cardio-circolatorio. infatti la funzione dell’apparato respiratorio è quella di permettere l’ematosi, ovvero quel processo che consente di rifornire tutti gli organi e tessuti dell’organismo di ossigeno, mediante l’ossigenazione del sangue.

È formato da naso, faringe, laringe, trachea, polmoni, pleura, bronchi e bronchioli.

I muscoli coinvolti nel meccanismo della inspirazione sono: il diaframma, i muscoli intercostali esterni, i muscoli elevatori delle coste, i muscoli scaleni, i muscoli sternocleidomastoidei, i muscoli estensori del capo, i muscoli pettorali, il muscolo gran dorsale, il muscolo gran dentato.

Il diaframma è il principale muscolo inspiratorio ed è indispensabile per la respirazione: è posto fra il torace e l’addome e ha la forma di una cupola. Durante l’inspirazione si abbassa espandendo il diametro verticale, antero-posteriore e trasverso della gabbia toracica, durante l’espirazione risale riducendo il volume della stessa.

Breathing Training e asma

L’asma è un disturbo infiammatorio cronico delle vie aeree che coinvolge molte cellule ed elementi cellulari.

La malattia può essere classificata come intermittente o persistente (lieve, moderato o grave) e questa classificazione considera la presenza di sintomi diurni e notturni, necessità di cure mediche, frequenza di esacerbazione, limitazioni nell’attività fisica e funzione polmonare.

L’infiammazione cronica è associata ad una iper-responsività delle vie aeree e ostruzione del flusso d’aria, che può portare a episodi ricorrenti di respiro sibilante, affanno, senso di oppressione al petto e tosse, in particolare di notte o la mattina presto. Tutti questi sintomi riducono la qualità della vita e il benessere psicologico del paziente e limitano l’attività fisica quotidiana.

Questi disturbi psicosociali possono modificare il modello respiratorio del soggetto, che porta a irregolarità nella respirazione quali: sospiri frequenti e prevalente respirazione toracica. Questo modello respiratorio irregolare è correlato a diversi sintomi siano essi respiratori, affanno, senso di oppressione al petto e dolore, o non respiratori, ansia, vertigini e affaticamento (Karen B Evaristo et al., 2014).

Diversi studi hanno dimostrato che i trattamenti non farmacologici sono centrali nel trattamento dell’asma e le principali tecniche utilizzate in tutto il mondo sono esercizi aerobici e di respirazione.

• Ci sono prove che suggeriscono che l’allenamento aerobico migliora la qualità della vita correlata al fitness e alla salute (HRQoL).
• Inoltre, l’allenamento aerobico riduce il distress, broncocostrizione indotta dall’esercizio fisico e consumo di corticosteroidi, episodi di esacerbazione e sintomi dell’asma.
• Il breathing training ha dimostrato di migliorare HRQoL e valori di flusso di picco espiratorio.
• Gli esercizi di respirazione si sono rivelati utili nel ridurre i livelli di ansia e depressione, i sintomi dell’asma, l’uso di farmaci, episodi di esacerbazione e iperresponsività delle vie aeree (riduzione dell’infiammazione) (Karen B Evaristo et al., 2014).

Di seguito sono riportati degli esercizi respiratori utilizzati da Karen B Evaristo et al., 2014 in quanto possono fornire una importante spunto pratico:

Alcuni studi riportano 2 metodiche di Breathing Training ovvero:

• Metodo Buteyko
• Metodo Pranayama (yoga)

Lo studio “Effect of two breathing exercises (Buteyko and pranayama) in asthma: a randomised controlled trial- S Cooper et al., 2003” ha dimostrato che il metodo Buteyko può migliorare i sintomi e ridurre l’uso di broncodilatatori ma non sembra modificare la reattività bronchiale o la funzione polmonare nei pazienti con asma. Non sono stati dimostrati benefici riguardo al metodo Pranayama, se non benefici dal lato psicologico (ansia, depressione, stress).

Oltre il 90% di 100000 pazienti che hanno praticato il metodo Buteyko in Russia hanno manifestato riduzione dei sintomi e nell’utilizzo di farmaci, risultati simili sono stati riscontrati in 8000 pazienti in Australia. In uno studio australiano, che si concentrava su pazienti che assumevano alte dosi di b2 agonisti ad azione breve (media > 800 mg di salbutamolo quotidianamente), il metodo Buteyko ha comportato una forte riduzione nell’uso dei b2 agonisti correlato con una riduzione della ventilazione al minuto rispetto al gruppo di controllo (S Cooper et al., 2003).

Stretching dei muscoli respiratori e allenamento aerobico in soggetti affetti da bronco-pneumopatia-ostruttiva-cronica (COPD)

La BPCO è caratterizzata da una limitazione progressiva e persistente del flusso d’aria accompagnata da ridotta elasticità parenchimale.

Di conseguenza, i muscoli respiratori rimangono contratti per periodi prolungati nel tentativo di soddisfare la maggiore richiesta di flusso ventilatorio, aumentando il carico sui muscoli respiratori.

L’associazione tra le due condizioni (iperinflazione e aumento domanda respiratoria):

• riduce la capacità contrattile dei sarcomeri dei muscoli respiratori
• fa sì che vengano attivati i meccanorecettori per stimolare i centri respiratori 
• provoca un aumento della ventilazione, con conseguente incremento della dispnea. 

Questo circolo vizioso continua a causa dell’aumento della dispnea che stimola ulteriormente gli aumenti della domanda ventilatoria. 

La dispnea e l’accorciamento dei muscoli respiratori ostacolano lo svolgimento di attività che richiedono maggiori sforzi, che si traduce in un decondizionamento fisico nei pazienti con COPD.

L’allenamento aerobico può essere utilizzato come training per pazienti con malattie respiratorie croniche, poiché migliora la loro capacità fisica e riduce la dispnea. Nonostante questi miglioramenti, non ci sono prove che l’allenamento aerobico migliori la cinematica toraco-addominale.

Le prove attuali suggeriscono che lo stretching muscolare modifichi le proprietà dei tessuti, aumentando le dimensioni dei sarcomeri e la viscoelasticità muscolare. Vi sono anche prove che lo stretching dei muscoli respiratori aumenti la capacità di espansione della parete toracica, suggerendo un miglioramento della ventilazione in pazienti con BPCO. Juliano T Wada et al., 2016 suggeriscono che l’allenamento aerobico combinato con lo stretching dei muscoli respiratori aumenti la capacità di esercizio funzionale con dispnea ridotta nei pazienti con BPCO. Questi effetti sono associati ad una maggiore efficacia dei muscoli respiratori e ad una migliore cinematica toraco-addominale.

Di seguito sono riportati degli esercizi di stretching dei muscoli respiratori utilizzati da Juliano T Wada et al., 2016 che possono fornire un importate spunto pratico.

Lo stretching dei muscoli respiratori è stato eseguito ogni sessione prima dell’allenamento aerobico (30 minuti). Il programma è basato su tecniche di hold-relax e stretching passivo e coinvolge lo scaleno, lo sternocleidomastoideo, il trapezio, pettorale maggiore e minore, intercostale, serrato anteriore, e muscoli del retto dell’addome.

• La tecnica hold-relax prevede l’esecuzione di un allungamento passivo fino alla massimo ROM intervallato da 3 secondi di contrazione isometrica con tre ripetizioni, che è chiamato un “ciclo”. Tre serie di tre cicli sono stati intervallati da 1 minuto di riposo. L’allungamento passivo è stato sostenuto per 1 minuto, con 1 minuto di riposo, si ripete tre volte e si tiene per i muscoli (pettorale minore, intercostale, serrato anteriore) che mostrano prestazioni limitate quando si esegue la tecnica hold-relax. 

L’allenamento aerobico è stato eseguito su un tapis roulant per 30 minuti a partire dal 60% e raggiungendo fino all’85% della velocità media raggiunta durante il 6MWT (six minute walking test), l’intensità è stata gradualmente aumentata ed è stata associata uno sforzo di percezione tra 4 e 7 punti sulla Scala di Borg modificata (Juliano T Wada et al., 2016).

Il nervo vago: funzione anti-infiammatoria

Il nervo vago è il nervo più lungo del corpo umano, innerva molti organi specialmente nel tratto gastro-intestinale. Il NV è un componente chiave del sistema nervoso autonomo, modula la motilità gastro-intestinale e le secrezioni a livello del tratto digestivo.

CURIOSITÀ: il NV è considerato da molti autori come il sesto senso del corpo umano (Zagon, 2001).

Il nervo vago e l’asse neuro-endocrino-immunitaria

Il nervo vago (VN) è un nervo misto e costituisce un componente chiave dell’asse neuro-endocrino-immunitario. Citochine rilasciate in periferia in condizioni infiammatorie, attivano le fibre afferenti vagali, quindi l’attivazione dell’asse ipotalamo-ipofisi-surrene (HPA) per rilasciare cortisolo dalle ghiandole surrenali (processo anti-infiammatorio). 

In un riflesso infiammatorio che attiva le fibre efferenti vagali, l’acetilcolina (ACh) viene rilasciata all’estremità distale del VN e attiva i neuroni enterici che rilasciano ACh interagendo con i macrofagi attraverso i recettori α-7-nicotinici ACh (α7nAChR) per inibire il rilascio del fattore di necrosi tumorale (TNF) α, una citochina pro-infiammatoria, da parte dei macrofagi: cioè la via anti-infiammatoria colinergica (CAP). Di conseguenza, il VN non interagisce direttamente con i macrofagi residenti. Il VN potrebbe anche stimolare il nervo splenico, attraverso una interazione vagosimpatica che coinvolge ACh a livello del ganglio celiaco, liberando così la noradrenalina a livello dell’estremità distale del nervo splenico per inibire il rilascio di TNFα da parte dei macrofagi della milza attraverso un’interazione tra noradrenalina (NE) e linfociti della milza che rilasciano ACh. Tuttavia, questo percorso è ancora dibattuto.

La stimolazione VN (VNS) attiva la via anti-infiamamtoria colinergica ed è quindi una potenziale terapia anti-TNFα che potrebbe essere utilizzata come trattamento non farmacologico delle malattie correlate al TNFα come la malattia infiammatoria intestinale, l’artrite reumatoide e altri.

• La respirazione profonda e diaframmatica sembra stimolare il nervo vago. Il breathing training ricopre quindi un ruolo centrale anche nella regolazione anti-infiammatoria!

CURIOSITÀ: La compromissione dell’arto superiore è una conseguenza debilitante comune dell’ictus ischemico. L riabilitazione fisica post ictus migliora la neuroplasticità e migliora la funzione degli arti, ma in genere non ripristina il normale movimento. Recentemente abbiamo sviluppato un nuovo metodo che utilizza la stimolazione del nervo vago (VNS) in coppia con riabilitazione dell’arto superiore per guidare la plasticità specifica e duratura della mappa nella corteccia motoria primaria del ratto. Qui riportiamo che VNS accoppiato con la formazione riabilitativa può migliorare il recupero nella generazione di forza negli arti anteriori a seguito di ictus nei ratti. Le misure quantitative della funzione degli arti anteriori sono tornate ai livelli pre-lesione quando VNS è stato somministrato durante l’allenamento di riabilitazione. L’allenamento riabilitativo intensivo senza VNS non è riuscito a ripristinare la funzione ai livelli di pre-lesione. Gli animali che hanno ricevuto VNS durante la riabilitazione sono migliorati il ​​doppio rispetto ai ratti che hanno ricevuto la stessa riabilitazione senza VNS. VNS somministrato durante la riabilitazione fisica può rappresentare un metodo per fornire benefici a lungo termine nel recupero post-ictus (N. Khodaparast et al., 2013).

La variabilità della frequenza cardiaca (HRV)

Pensate che il battito cardiaco a riposo sia monotono e regolare come accade con un cronometro? Be’ no!

Da diversi studi effettuati in ambito cardiologico è emerso che vi è una differenza nei tempi di contrazione tra un battito e l’altro (nell’ordine di alcuni millisecondi). Questo cambio nella frequenza di contrazione è emerso essere collegato con le interazioni pressorie dell’attività respiratoria e con i rami del sistema nervoso simpatico e parasimpatico che innervano il cuore.

1. Fascia Very Low Frequency – VLF, comprende le oscillazioni fra 0,0033 e 0,03 Hz, rappresenta i cambiamenti più lenti del battito cardiaco ed è direttamente correlata con le attività di termoregolazione corporea e al ciclo ormonale.
2. Fascia Low Frequency – LF, comprende le oscillazioni fra 0,03 e 0,15 Hz, rappresenta i cambiamenti lenti del battito cardiaco ed è un indice di attività simpatica.
3. Fascia High Frequency – HF, comprende le oscillazioni fra 0,15 a 0,40 Hz, rappresenta i cambiamenti più veloci dovuti all’attività parasimpatica.

Un ritmo cardiaco coerente può quindi essere definito come un segnale relativamente armonico (simile a un’onda sinusoidale) con un picco molto stretto, di ampiezza elevata nella regione LF dello spettro di potenza HRV e nessun picco significativo nelle regioni VLF o HF (Childre & Martin, 1999).

Let’s give the floor to the studies

1. La respirazione diaframmatica a ritmo lento è una componente importante degli interventi comportamentali per un ampio spettro di sintomi tra cui dolore, ansia e cinetosi (Ferreira et al., 2013; Fried & Grimaldi, 1993; Lehrer & Gevirtz, 2014; Litchfield, 2003; Russell, Hoffman, Stromberg, & Carlson, 2014; Sauer, Burris, & Carlson, 2010; Zucker, Samuelson, Muench, Greenberg, & Gevirtz, 2009).

2. La manipolazione della respirazione attraverso interventi comportamentali rafforza l’efficienza del riflesso autonomo e promuove risposte comportamentali o emotive appropriate (Appelhans & Luecken, 2006; Gevirtz, 2013; Porges, 2007). 

3. L’allenamento della respirazione aumenta l’autoregolazione dei processi fisiologici, affettivi e cognitivi associati a comportamenti problematici come l’impulsività o l’incapacità di pianificare (Brown, Gerbarg e Muench, 2013; Litchfield, 2003; Porges, 2007; Thayer, Hansen, Saus -Rose, & Johnsen, 2009; Thayer & Lane, 2009).

Nel loro insieme, questi risultati suggeriscono che l’allenamento respiratorio è una componente importante delle terapie comportamentali.

4. Come massimizzare l’HF-HRV durante l’allenamento della respirazione non è ben compreso. Una serie di studi di Lehrer e colleghi ha indicato che la respirazione a una frequenza di 5,5 respiri / minuto (o ~ 0,092 Hz) con meccanica della respirazione diaframmatica potrebbe essere ottimale per aumentare l’HF-HRV (Lehrer et al., 2000; Vaschillo, Lehrer, Rishe, & Konstantinov, 2002). 

Il lavoro di Lehrer e colleghi ha suggerito che il biofeedback della HRV consente agli individui di sincronizzare la respirazione con gli aumenti e le diminuzioni naturalmente corrispondenti della frequenza cardiaca attraverso il baroriflesso.

5. Il baroriflesso modula rapidamente la pressione sanguigna attraverso il controllo della frequenza cardiaca e la contrattilità dei vasi sanguigni per mantenere una pressione sanguigna equilibrata e si ritiene che si verifichi a una frequenza di 0,1 Hz, che si traduce in circa sei respiri / minuto (Hall & Guyton, 2011, p . 205-208). Pertanto, l’evidenza suggerisce che la respirazione stimolata a 5,5 respiri / minuto produce il massimo effetto su HF-HRV (Lehrer & Gevirtz, 2013).

6. Nello studio “Inclusion of a Rest Period in Diaphragmatic Breathing Increases High Frequency Heart Rate Variability: Implications for Behavioral Therapy-2017” Matthew E.B. Russell et al., hanno valutato 2 tipi di respirazione 4-2-4 e 5-5. ). I partecipanti sono stati assegnati in modo casuale a ricevere prima l’allenamento sul ciclo respiratorio 4-2-4 o sul ciclo respiratorio 5–5. Prima di iniziare la pratica della respirazione, a entrambi i gruppi sono stati forniti circa sei minuti di direzioni audio sulla respirazione diaframmatica. I partecipanti alla respirazione 4-2-4 hanno ricevuto un allenamento sull’inalazione per 4 secondi, sull’espirazione per 2 secondi e sul riposo per 4 secondi. I partecipanti alla condizione 5–5 sono stati allenati ad inalare per 5 secondi ed espirare per 5 secondi senza un periodo di riposo. Durante entrambi i compiti di respirazione 4-2-4 e 5-5, ai partecipanti è stato chiesto di seguire un segnale visivo presentato sullo schermo del computer per aiutare a stimolare la frequenza respiratoria. L’indicazione visiva consisteva in un ovale che si espandeva (inspira), si contraeva (espira) o rimaneva immobile (riposo). Il periodo di riposo è stato presentato solo nella condizione 4-2-4. I partecipanti hanno praticato il ciclo respiratorio per sei minuti mentre venivano raccolte registrazioni fisiologiche. Dopo il periodo di esecuzione di sei minuti, è stato chiesto loro di sedersi in silenzio senza parlare o muoversi per cinque minuti (periodo di washout). Dopo il periodo di washout, i partecipanti hanno cambiato i cicli respiratori (da 4-2-4 a 5-5 o da 5-5 a 4-2-4). 

I risultati indicano che:

• L’inclusione di un periodo di riposo post-espirazione ha significativamente ridotto la frequenza cardiaca (p <.001) e un aumento dell’HF-HRV (p <.05). 
• L’omissione del periodo di riposo post-espirazione ha determinato un LF-HRV più elevato (p <.05). 

Conclusioni

Spero che dall’articolo sia riuscita a trapelare l’importanza del Breathing Training e che vi abbia fornito le nozioni ma soprattuto i Motivi per inserire tale tipologia di training nei vostri programmi. 

Emanuele Cascarano
Note sull’autore
Laurea Triennale in Scienze delle Attività Motorie e Sportive Università degli studi dell’Aquila
Laurea Magistrale in Scienze Motorie Preventive E Adattate
Certificazione Functional Trainer Training Lab Italia

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Bibliografia

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