atleta che fa attività fisica in quota

Attività fisica in quota: il paradigma vivi basso-allenati alto

Attività fisica in quota: il paradigma vivi basso-allenati alto 1024 536 TRAINING LAB ITALIA

In questo articolo andremo a esaminare le principali risposte fisiologiche dell’atleta in condizioni di ipossia e di come queste conseguenze incidono sulla performance in quota, a un’altitudine diversa rispetto al livello del mare.

Introduzione

Grazie a Torricelli, Pascal, Lavoisier e John Dalton oggi abbiamo una comprensione diversa delle caratteristiche dei gas che costituiscono l’ambiente in cui viviamo; però, gli effetti deleteri sull’uomo causati dalle alte quote sono stati verificati da Bert nel tardo 1800, anche se i primi aspetti clinici si conoscevano già dal 400 a.C.

DEFINIZIONE DEL THLL O VIVI BASSO-ALLENATI ALTO

Il concetto del “Vivi Basso-Allenati Alto” nasce dalle esigenze da parte di ricercatori e allenatori, ma soprattutto di atleti, che desiderano da una parte mantenere gli effetti dell’alta intensità, ottenibili a livello del mare, e dall’altra incrementare gli effetti benefici che si possono raggiungere con l’esposizione in altitudine, ai fini del miglioramento delle competizioni di resistenza. 

Facciamo una leggera distinzione tra Acclimatazione e Acclimazione.

  1. La prima riguarda, esclusivamente, tutti quegli adattamenti risultanti dalle modificazioni dell’ambiente naturale in cui vive l’uomo;
  2. nel secondo caso, si fa riferimento agli adattamenti prodotti in ambienti simulati o laboratoristici (es. microgravità).

In questa trattazione prenderemo in esame solo il primo aspetto.

CARATTERISTICHE DELL’ESPOSIZIONE ALL’ALTURA

Di seguito consideriamo brevemente alcune definizioni utili per comprendere come viene influenzata la performance in quote diverse: 

  • Al livello del mare (fino a 500 m): non vi sono effetti significativi dovuti all’altitudine sul benessere o sull’esercizio fisico.
  • Basse Altitudini (500-2,000 m): non c’è nessun effetto sul benessere ma, la performance, potrebbe diminuire soprattutto per quegli atleti che sono abituati ad allenarsi al di sotto dei 1500 m.
  • Moderate Altitudini (2,000-3,000 m): iniziano ad esserci alcuni effetti sul benessere per quegli individui non acclimatati, e sono presenti sia un abbassamento della capacità aerobica massimale sia della performance.
  • Quote Elevate (3,000-5,000 m): vi sono effetti decisamente avversi sulla salute in una larga percentuale di soggetti, e un abbassamento significativo della performance, anche dopo la piena acclimatazione.
  • Quote Estreme (oltre i 5,500 m): presenza di severi effetti dovuti all’alta percentuale di ipossia arteriosa e muscolare e alla densità dell’aria sempre più rarefatta.

CONDIZIONI FISICHE E AMBIENTALI: OSTILI OPPURE FAVOREVOLI?

Mediamente, per ogni 1.000 metri di salita, la probabilità di essere esposti ai raggi ultravioletti aumenta del 10-20%: consideriamo, ad esempio, che durante il periodo estivo l’emissione dei raggi UV-A e UV-B raggiunge il picco massimo nell’orario tra le 10 del mattino e le 14 del pomeriggio.

Lo stress termico potrebbe portare a una perdita elevata di liquidi, in risposta all’intensità dell’esercizio protratto; così facendo, si verificherebbe una fase di disidratazione in cui sarebbe probabile la compromissione del fabbisogno idrico giornaliero del soggetto in alta quota. 

Detto ciò, è stato dimostrato che la disidratazione limita il flusso sanguigno cerebrale durante un esercizio fisico intenso con un aumento della dispersione di H2O attraverso l’evaporazione del sudore; quindi, potremmo dire che l’uomo non sembra in grado di mantenere un adeguato bilancio elettrolitico in quote elevate.

Un altro punto fondamentale è il sonno, in quanto atleti non adeguatamente acclimatati possono essere più inclini ad una scarsa qualità del sonno.

Anche il feedback a temperature molto rigide ha evidenziato una riduzione della produzione di calore e come conseguenza la riduzione del fenomeno della termogenesi con l’aumentare della quota.

Bisogna comunque ricordare che in altura vi è:

  • una maggiore spesa iniziale di carboidrati (nel primo periodo si stazionamento).
  • un aumento del costo energetico.
  • un aumento dell’economia della corsa dovuta all’iperventilazione polmonare poiché la densità dell’aria è minore e quindi una maggiore percezione di fatica da parte del soggetto.

ESERCITARSI IN STATO DI IPOSSIA ACUTA E CRONICA: LE DIFFENTI REAZIONI NEI VARI SISTEMI E APPARATI

fattori esposizione in quota

Principali effetti dovuti all’esposizione acuta e cronica in quota elevata.

In aggiunta, per evitare di andare incontro a malattie causate dall’alta quota, le linee guida raccomandano che, una volta raggiunti i 2.500 metri, l’altitudine dovrebbe essere aumentata gradualmente, ad un ritmo variabile dai 600 ai 1.200 metri dopo le successive 24 ore di stazionamento.

RISPOSTA DEL SISTEMA NERVOSO 

Come accennato prima, i dati attuali mostrano che l’acclimatazione al caldo consente una migliore attività neuronale volontaria, durante contrazioni prolungate, e una funzione esecutiva di protezione durante la fase di ipertermia, dovuta appunto allo stress termico. Di conseguenza, tale fenomeno comporterebbe ulteriori benefici sul sistema nervoso centrale ma non in quello periferico. 

RISPOSTA SPLENICA E RENALE 

Curiosamente, la milza risulta meno sensibile allo stress simpatico riflesso durante il periodo di ascesa in quota. Gli aumenti nella consegna di ossigeno (O2) ai diversi tessuti durante l’ipossia sono probabilmente governati attraverso alcuni meccanismi extra-splenici, come ad esempio:

  • le condizioni ipossiche che stimolano il rilascio da parte del rene dell’eritropoietina (EPO), la quale incrementa l’attività dell’eritropoiesi nel midollo osseo rosso (produzione globuli rossi). 
  • la risposta ventilatoria polmonare, nello stato di ipossia, innescata dall’attivazione dei recettori aortici e carotidei a causa della bassa pressione parziale di ossigeno (PO2).

OBIETTIVI ALLENANTI 

Possiamo distinguere tre forme di allenamento in quota, rispettivamente:

  1. Quello classico nel quale ci si allena e si dorme in altitudine (THLH o train high-live high).
  2. Il THLL (train high-live low), ossia vivere in altitudine e allenarsi in basso o, per meglio dire, al livello del mare.
  3. Il TLLH (train low-live high), ovvero quella in cui ci si allena in basso e si vive in altitudine.

Innanzitutto bisogna distinguere la preparazione per gare, che devono essere svolte in altitudine, da una preparazione finalizzata all’incremento di fattori prestazionali che vedono come obiettivo l’endurance (TR o training resistance) attraverso esercitazioni in quota moderata. 

  • Dunque, secondo Suslov l’allenamento ottimale è quello che si dovrebbe svolgere tra i 1.500 e i 2.500 m.
  • Ad ogni modo, per un adeguata acclimatazione e, quindi, per sfruttare al meglio tutti gli effetti ottenibili dall’altura, sarebbe necessario attendere 20-25 giorni o, come suggerisce Manno, fino a 40-45 giorni dopo l’allenamento in quota.

Altri fattori che devono essere monitorati in altura sono la perdita di peso e i rischi del superallenamento (Over-Reaching & Over-Training).

ESERCIZI SOTTOMASSIMALI

I fattori genetici, ambientali e allenanti hanno una certa influenza sulla capacità di espressione del VO2max da parte di un atleta durante la prestazione: alcuni studi indicano che la componente genetica influisce maggiormente sulla corsa di resistenza.

Infatti, gli individui con capacità aerobica elevata sviluppano un’acclimatazione al calore più rapidamente rispetto alle loro controparti, meno flessibili, e un’elevata elasticità aerobica riduce, a sua volta, la probabilità di avere lesioni e/o malattie dovute allo stress termico.

Per le prestazioni di endurance si è potuto vedere che:

  • un’esposizione acuta di 5 giorni a 1.780 m ha comportato il più piccolo decremento possibile delle prestazioni di corsa sulla distanza, rispetto ad atleti che vivevano e si allenavano a quote superiori intorno ai 2.800 m (Champan R.F. et al. 2016);
  • nella somministrazione di allenamenti sia funzionale che HIIT, con un basso volume di carico, entrambi i protocolli hanno portato a miglioramenti simili nel VO2max e, per alcuni aspetti, della resistenza muscolare. (Menz V. et al. 2019) 

ESERCIZI MASSIMALI

Per quanto riguarda l’espressione della massima energia in altura, possono presentarsi metodologie di allenamento differenti, che potrebbero aiutare a incrementare la soglia di tolleranza alla fatica, in risposta all’adattamento a quote elevate. Ad esempio come suggeriscono alcuni autori:

  • Due settimane di SIT, o Sprint Interval Training, in condizioni ipossiche, migliorano il picco di captazione dell’ossigeno, il tempo di esaurimento fisico e la potenza della soglia anaerobica, con un’intensità equiparabile a quella di un allenamento svolto in normossia o, per meglio dire, al livello del mare (Richardson A.J. et al. 2016).
  • È stato dimostrato che l’attività della cinetica enzimatica in quota inizialmente aumenta in maniera esponenziale, e torna ai propri valori basali dopo 4-6 settimane, in seguito all’ inizio dell’allenamento in altura, probabilmente a causa di una compensazione metabolica (Tas. M. et al. 2019).
  • Le attività anaerobiche con una durata di 2 minuti o meno non sono generalmente compromesse a quote moderate ma, in alcuni casi, le prestazioni di sprint possono essere migliorate, poiché l’aria più rarefatta fornisce una minore resistenza ai movimenti aerodinamici. (Kenney L.W. et al. 2019).

ADATTAMENTO DEL MUSCOLO SCHELETRICO

Nello studio “Adaptations In Muscle Oxidative Capacity…”, dopo un periodo di 14 giorni in stato di ipossia e 6 sedute di Sprint-Ripetuti, in atleti d’élite che praticavano sport di squadra, si è verificato un aumento della capacità ossidativa nelle fibre muscolari di tipo I e di tipo II, senza un ulteriore accrescimento nelle proprie dimensioni.

In tale metodo vi sono stati notevoli incrementi nell’area di sezione trasversale fisiologica media o, come spesso viene indicata, PCSA. 

Di conseguenza, la modalità TLLH (allenati basso-vivi alto), ossia un’alternativa del THLL, è una strategia di allenamento valida per il miglioramento della combinazione dei principali componenti della fibra muscolare scheletrica.

IL MODELLO IDEALE

Parallelamente al condizionamento e all’adattamento fisiologico in quota, ad oggi, non esiste un unico protocollo di lavoro: questo è dovuto alle diverse specialità di sport e al tipo di altitudine su cui stazionarsi e lavorare.

Ma se facessimo una netta differenziazione tra atleti amatoriali e atleti d’élite, per esempio, questi ultimi negli sport che richiamano esclusivamente il meccanismo glicolitico o anaerobico risulterebbero più potenti ed esplosivi rispetto alle loro controparti nella resa energetica finale. 

RIASSUMENDO, UN ALLENAMENTO IN QUOTA GENERALMENTE INDUCE: 

  • Un aumento considerevole degli eritrociti (globuli rossi) e dell’emoglobina (Hb).
  • Una migliore capillarizzazione centrale e periferica.
  • Un incremento delle riserve di Mioglobina, del numero dei mitocondri, degli enzimi del ciclo dell’acido citrico (o Ciclo di Krebs) e del 2,3 DPG, il quale ha un importante ruolo nella captazione e nel rilascio dell’O2 sia nel breve che nel lungo termine.
  • Esposizioni ipossiche intermittenti sono considerate efficaci nella pre-climatizzazione negli atleti, prima di salire in alta quota o moderata.
  • La risposta fisiologica allacclimatazione aumenta la tolleranza dell’ipossia e dello stress termico dovuta all’altitudine. In seguito sono riportati alcuni esempi:
effetti acclimatazione

Schema riassuntivo dei diversi adattamenti fisiologici dopo l’acclimatazione.

PROSPETTIVE FUTURE E CONCLUSIONI

Abbiamo visto come il condizionamento fisiologico in altitudine potrebbe rilevarsi utile per un’atleta, considerando anche il tipo di sport-specifico praticato, indipendentemente dal fatto che sia individuale o di squadra. 

Non bisogna però sottovalutare il rapporto tra i vantaggi e gli svantaggi nell’attuare determinati modelli di lavoro in altura o in ambienti ipobarici, in cui sarà necessario preservare, nel miglior modo possibile, lo stato di salute degli atleti stessi.  

Ulteriori studi nel settore potrebbero fare chiarezza su quali metodologie innovative si potranno adottare per il raggiungimento di una migliore performance, sia in altitudine sia al livello del mare.

Javier Andres Roberti
Note sull’autore
Laurea Triennale in Scienze delle Attività Motorie e Sportive
Allenatore Portieri Dilettanti e Settore Giovanile FIGC
Operatore di Metodi di Valutazione Funzionale Training Lab Italia

Preparatore Atletico
Membro del Progetto University Lab

Sei un appassionato di studi e articoli scientifici? Allora qui troverai la Formazione dei tuoi sogni!

Bibliografia

  • Morteza K. et al. Athletes at High Altitude: Review (2016). Sports Health: A   Multidisciplinary Approach, Mar-Apr;8(2):126-32. doi: 10.1177/1941738116630948.
  • Gibson R.O. et al. – Cross-Adaptation: Heat and Cold Adaptation to Improve Physiological and Cellular Responses to Hypoxia (2017). Sports Medicine New Zeland Inc. 47(9): 1751–1768. doi: 10.1007/s40279-017-0717-z.
  • Blatteis C.M. et al. -Effect Of Altitude Exposure On Thermoregulatory Response Of Man To Cold (1976). Journal of Applied Physiology, 41(6), Dec 01. doi: https://doi.org/10.1152/jappl.1976.41.6.848.
  • Purdy M.G. et al. – Spleen Reactivity During Incremental Ascent To Altitude (2018).  Journal of Applied Physiology 126:152-159,Nov.doi:10.1152/japplphysiol.00753.2018.
  • Hennis P.J et al. – Genetic Factors Associated with Exercise Performance in Atmospheric Hypoxia (2015) Sports Medicine: Systematic Review 45(5):745–76. doi: 10.1007/s40279-015-0309-8.
  • Racinais S. et al. – Heat Acclimation Has A Protective Effect On The Central But Not Peripheral Nervous System (2017). Journal of Applied Physiology, 123: 816–824, Jul doi:10.1152/japplphysiol.00430.2017.
  • Anselin T.A. et al. – Aerobic Efficiency Is Associated With The Improvement In Maximal Power Output During Acute Hyperoxia (2017) Physiological reports Jan; 5(2): e13119. doi: 10.14814/phy2.13119.
  • Trangmar S.J. et al. – Dehydration Affects Cerebral Blood Flow But Not Its Metabolic Rate For Oxygen During Maximal Exercise In Trained Humans (2014). The Journal of Physiology Jul 15; 592(Pt 14): 3143–3160. doi: 10.1113/jphysiol.2014.272104
  • Zwaard der Van S. et al. – Adaptations In Muscle Oxidative Capacity, Fiber Size, And Oxygen Supply Capacity After Repeated-Sprint Training In Hypoxia Combined With Chronic Hypoxic Exposure (2018). Journal of Applied Physiology 124(6): 1403–1412, doi:10.1152/japplphysiol.00946.2017.
  • Tedjasaputra V. et al. – Effect Of Aerobic Fitness On Capillary Blood Volume And Diffusing Membrane Capacity Responses To Exercise (2016). The Journal of Physiology Aug 1; 594(15): 4359–4370. doi: 10.1113/JP272037.
  • Westerterp K.R. – Energy and Water Balance at High Altitude (2001). News in Physiological Sciences2001 Jun;16:134-7.doi:10.1152/physiologyonline.2001.16.3.134.
  • Humberstone-Gough C.E. et al. – Comparison of Live High: Train Low Altitude and Intermittent Hypoxic Exposure (2013) Journal of Sports Science and Medicine Sep;12(3): 394–401. PMID: 24149143.
  • Lorenz S.D. et al. – What Performance Characteristics Determine Elite Versus Nonelite Athletes in the Same Sport? (2013).  Sports Health: A Multidisciplinary Approach doi: https://doi.org/10.1177/1941738113479763.
  • Tas M. et al. – Comparison Of Blood Carbonic Anhydrase Activity Of Athletes Performing Interval And Continuous Running Exercise At High Altitude (2019). Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry, 34:1, 218-223. doi:https://doi.org/10.1080/14756366.2018.1545768.
  • Menz V. et al. – Functional Vs. Running Low-Volume High-Intensity Interval Training: Effects on VO2max and Muscular Endurance (2019.) Journal of Sports Science and Medicine Sep; 18(3): 497–504. PMID: 31427872.
  • Richardson A. J. et al. – Similar Inflammatory Responses following Sprint Interval Training Performed in Hypoxia and Normoxia (2016). Frontiers in Physiology 7:332. doi: 10.3389/fphys.2016.00332. 
  • Williams C.J. et al. – Genes To Predict VO2max Trainability: A Systematic Review (2017) BMC Genomics, 18(Suppl 8):831. doi: 10.1186/s12864-017-4192-6
  • Horiuchi M. et al. – Sex Differences In Respiratory And Circulatory Cost During Hypoxic Walking: Potential Impact On Oxygen Saturation (2019) Scientific Reports doi: https://doi.org/10.1038/s41598-019-44844-6.
  • Gibson R.O. et al. – Heat Alleviation Strategies For Athletic Performance: A Review And Practitioner Guidelines (2020). Comprehensive Review Temperature Vol.7, n.1,3–36 doi:https://doi.org/10.1080/23328940.2019.1666624.
  • Champan R.F. et al – Living Altitude Influences Endurance Exercise Performance Change Over Time At Altitude (2016). Journal of Applied Physiology 120: 1151–1158, 2016. doi:10.1152/japplphysiol.00909.2015.
  • Périard J.D. et al. – Adaptations And Mechanisms Of Human Heat Acclimation: Applications For Competitive Athletes And Sports (2015) Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports Jun;25 Suppl 1:20-38. doi: 10.1111/sms.12408. 
  • Brocherie F. et al. – Live High–Train Low and High’’ Hypoxic Training Improves Team-Sport Performance (2015). Medicine & Science in Sports & Exercise, Oct. 2015 – Vol. 47 – Iss. 10 – p 2140-2149. doi: 10.1249/MSS.0000000000000630
  • Bohner J.D. et al. – Moderate Altitude Affects High Intensity Running Performance in a Collegiate Women’s Soccer Game (2015) The Journal of Human Kinetics Sep 29; 47: 147–154. doi: 10.1515/hukin-2015-0070.
  • Robach P. et al. – Hypoxic Training: Effect on Mitochondrial Function and Aerobic Performance in Hypoxia (2014). Medicine & Science in Sports & Exercise, Oct. 2014 – Vol 46 – Issue 10 – p 1936-1945. doi: 10.1249/MSS.0000000000000321.
  • Muza S.R. et al. – Altitude Preexposure Recommendations For Inducing Acclimatization (2010). High Altitude Medicine & Biology, Vol.11,N. 2, 2010. doi: 10.1089/ham.2010.1006.
  • Stray-Gundersen J. et al. – Living High-Training Low” Altitude Training Improves Sea Level Performance In Male And Female Elite Runners (2001). Journal of Applied Physiology Sep;91(3):1113-20. doi: 10.1152/jappl.2001.91.3.1113.
  • Julian G.C. – Epigenomics And Human Adaptation To High Altitude (2017). Journal of Applied Physiology 123: 1362–1370, 2017. doi:10.1152/japplphysiol.00351.2017.
  • McArdle W.D. et al. – Exercise Physiology, Energy and Human Performance Eighth Edition, Wolters Kluwer Health (2015)
  • Kenney L.W. et al. – Physiology of Sport and Exercise Seventh Edition, Human Kinetics (2019)
  • Manno R. et al. – Fondamenti dell’Allenamento Sportivo Zanichelli Editore  (1989)
woocommerce social proof