Come l’aging cambia la fisiologia muscolare.

 

Con l’avanzare dell’età si riscontra un deterioramento strutturale e funzionale in gran parte dei sistemi fisiologici coinvolti nella produzione di energia e nell’espressione del movimento, anche in assenza di disturbi avvertibili [1].

La diminuzione della capacità aerobica massimale (VO2max) e il ridotto rendimento dell’apparato muscolo-scheletrico sono due importanti esempi di come l’invecchiamento produca modificazioni dell’efficienza fisica dell’organismo [1]. A questi si aggiungono profondi cambiamenti della composizione corporea, con conseguenze sulla salute e sulla capacità funzionale dell’anziano, oltre a un generale declino immunoendocrino, neurocognitivo e psicologico che si ripercuote sul livello di attività fisica svolta [1].

 

L’attività fisica regolare rappresenta l’elemento dello stile di vita che ha la maggiore influenza (insieme all’adozione di un regime alimentare adeguato) nel rallentare l’involuzione età-correlata dei sistemi fisiologici coinvolti nel movimento (neuroendocrino, immunologico, cardiovascolare, polmonare, muscolo-scheletrico), oltre ad avere un impatto significativo sui fattori di rischio per malattie croniche (obesità, aterosclerosi, ipertensione, diabete, artrite reumatoide) [1].

 

Tuttavia, nel corso della vita si assiste in molti casi a una riduzione dell’attività fisica svolta, riguardante sia semplici attività quotidiane (lavori fisici domestici, spostamenti a piedi o in bicicletta ecc.) sia attività di tipo programmato (allenamento).

 

L’esercizio di forza è generalmente quello meno rappresentato nella vita degli anziani, spesso erroneamente e unicamente “sostituito” con l’esercizio aerobico. In realtà le due tipologie di attività non sono sovrapponibili e col passare degli anni la loro pratica settimanale combinata diventa fondamentale all’interno di qualsiasi programma antiaging metabolico/muscolare.

 

Bioenergetica e invecchiamento
Diverse evidenze sperimentali sembrano dimostrare come un aumento del dispendio energetico giornaliero collegato alle diverse attività quotidiane (Activity Energy Expenditure, AEE) possa determinare un significativo miglioramento delle curve di sopravvivenza.
Risulta quindi intuibile come la riduzione età-correlata del consumo energetico totale (Totale Energy Expenditure, TEE) e dell’AEE, in particolare, rappresentino un elemento di primo piano nel considerare l’evoluzione del processo di invecchiamento, anche in termini di precocità di insorgenza di patologie potenzialmente gravi.

 

 

Sappiamo che una significativa riduzione del TEE ha inizio a partire dalla quarta decade di vita per poi proseguire negli anni successivi. Tenendo in debita considerazione il fatto che la massa degli organi ha una relazione generalmente lineare con il consumo energetico, è giocoforza che la riduzione di massa di ciascun organo, legata all’aging, possa contribuire a questo decadimento [2-3-4]. Calcolando il rapporto esistente tra massa degli organi, massa corporea e le modificazioni morfo-funzionali età correlate, emerge che il maggior contributo alla diminuzione progressiva di TEE e AEE è da attribuire alla perdita di massa muscolare, ovvero alla sarcopenia.

 

Sarcopenia e decadimento muscolare
Il termine sarcopenia, (σάρξ, carne; πενια, perdita) racchiude in sé il concetto di invecchiamento fisiologico, di riduzione delle dimensioni muscolari e di deterioramento della funzione tessutale. La sarcopenia è legata a numerose cause (Figura 1) e conduce in tempi più o meno lunghi a una perdita della massa muscolare, sia per la perdita numerica delle fibre, sia per la riduzione della sezione delle fibre rimanenti [5]. Il fenomeno interessa tutte le componenti fibrali del muscolo anche se colpisce prevalentemente le fibre di tipo II, responsabili dell’attività contrattile a elevata produzione di forza e reclutate ogni qualvolta sia richiesto un impegno muscolare di tipo esplosivo/anaerobico.

 

Inoltre, con l’età diminuisce anche il numero delle cellule satelliti, responsabili della rigenerazione post-traumatica delle fibre muscolari, e questo contribuisce ulteriormente alla perdita di massa muscolare [6]. La perdita di massa muscolare, evidenziabile come diminuzione quantitativa della componente miofibrillare totale, comporta una riduzione della forza assoluta sviluppabile.

In altri termini, il muscolo sarcopenico è più piccolo e più debole rispetto a un muscolo normale.
Oltre a variazioni di carattere quantitativo, il muscolo sarcopenico va incontro a variazioni qualitative della sua funzione. Con l’invecchiamento, infatti, il muscolo scheletrico subisce processi di denervazione irreversibili [7] a causa di una riduzione del numero dei motoneuroni spinali [8]. I fenomeni di denervazione interessano soprattutto le fibre nervose a scossa rapida (Fast Twitch, FT) che innervano le fibre muscolari di tipo II. Per cercare di limitare il fenomeno, l’organismo mette in atto processi di “re-innervazione” che normalmente coinvolgono fibre nervose a scossa lenta (Slow Twitch, ST) adiacenti a quelle FT andate perse. Ciò, se da un lato rallenta l’atrofia muscolare correlata alla denervazione, dall’altro modifica i pattern muscolari di contrazione, portando le fibre muscolari di tipo II reinnervate verso profili funzionali ST [9].

 

Le unità motorie “rimodellate” producono, quindi, meno forza rispetto a quelle originarie, con minor efficienza, precisione e potenza di movimento [7-8].
Nonostante la sarcopenia non possa essere arrestata dall’attività fisica, senza dubbio la scarsità di movimento e soprattutto l’assenza di carichi di forza sul muscolo ne accelerano la progressione[10].

 

L’inattività aumenta il catabolismo proteico[11], riduce la capacità di reclutamento muscolare e facilita i fenomeni di denervazione descritti, conducendo i soggetti a un più rapido declino delle abilità motorie [5] (Figura 2).

 

Sarcopenia e meccanismi cellulari
L’omeostasi del muscolo scheletrico è garantita da un continuo turnover aminoacidico attraverso processi di sintesi e degradazione proteica. Tali processi sono regolati, in modalità integrata, da numerose vie di segnale subcellulari che coinvolgono mediatori chimici, ormoni e fattori nutrizionali (soprattutto di natura aminoacidica) (Figura 3).
L’evoluzione temporale della sarcopenia è legata a una progressiva predominanza delle vie di segnale che controllano i fenomeni catabolici (degradazione), con un’attenuazione dei processi di sintesi proteica e dei meccanismi che ne regolano l’espressione. Da questo punto di vista, studi hanno riportato come la sintesi proteica muscolare nei soggetti anziani sia ridotta di circa il 30% rispetto ai giovani [12] e il catabolismo, soprattutto in assenza di attività fisica, sia notevolmente aumentato[11].

 

La riduzione della sintesi proteica è legata sostanzialmente a fenomeni di “resistenza anabolica” nell’ambito delle vie segnale che la controllano. Tra questi, la resistenza al segnale insulinico sembra essere quella che impatta più negativamente sulla responsività anabolica della cellula muscolare a livello della via di segnale Akt/mTOR (via biosintetica centrale nel processo d’integrazione di diversi segnali anabolici estrinseci ed intrinseci alla cellula)[13]. Sulle vie di amplificazione della degradazione proteica (che vede il sistema ubiquitina/proteosoma come meccanismo centrale) agisce in particolar modo l’aumento età-correlato dell’infiammazione (inflammaging).
Numerosi studi hanno dimostrato una stretta associazione tra inflammaging e inattività fisica in soggetti sani adulti e anziani [14-15], mentre è stato dimostrato che l’esercizio fisico è in grado di ridurre i livelli circolanti di citochine infiammatorie, che vanno tipicamente aumentando nel corso dell’invecchiamento (IL-6, IL-1b e TNF-a) [16-17-18].

 

Sarcopenia ed esercizio di forza
L’allenamento di forza è l’unico in grado di contrastare efficacemente la perdita di massa muscolare, agendo specificamente sulle fibre muscolari di tipo II e producendo risposte anaboliche di adattamento non ottenibili con gli allenamenti aerobici[5]. Diversamente dal lavoro aerobico di endurance, gli esercizi muscolari di forza inducono ipertrofia, aumentando forza e potenza contrattile [19-20]; stimolano, inoltre, la capacità neuro-motoria specifica di reclutamento delle fibre muscolari di tipo II e questo consente sia un miglioramento dell’output muscolare di forza, sia d’intervenire positivamente nel rallentare i fenomeni di denervazione[21].

 

 

Tuttavia, l’esercizio di forza/potenza applicato all’anziano ha una storia relativamente recente e la ricerca sperimentale in questo ambito risulta ancora per certi versi lacunosa.
Nonostante le primissime informazioni circa l’esercizio di forza emergano dagli esperimenti del medico militare cap. Thomas L. DeLorme, risalenti alla fine della seconda guerra mondiale [22], i primi studi di una certa importanza sull’argomento risalgono agli anni ‘80 [23], quando venne di fatto superato il preconcetto secondo il quale l’applicazione di carichi di forza potesse avere effetti negativi nel soggetto anziano. Le osservazioni del cap. DeLorme avevano già allora messo in risalto come l’esercizio contro resistenza avesse un elevato potenziale d’efficacia nei programmi di attività fisica/riabilitazione, coinvolgendo settimanalmente la muscolatura con esercizi ripetuti e svolti a circa l’80% di 1RM.

 

Le attuali position stands dell’American College of Sport Medicine (ACSM) sull’attività fisica nell’anziano [1] verosimilmente non si discostano molto dalle indicazioni di DeLorme, che quindi mantengono tutt’oggi una certa validità, suggerendo 2-3 sets di 8-15 ripetizioni al 60-90% di 1 RM per ogni esercizio.

 

Gli allenamenti di forza negli anziani possono essere eseguiti in totale sicurezza se ben programmati ed è stato dimostrato che attraverso stimoli di appropriata intensità si possono produrre guadagni di massa muscolare e di forza comparabili con quelli ottenibili negli individui più giovani [24, 25].

 

 

 

Condizionare l’espressione di forza negli anziani attraverso esercizi e metodologie specifiche ne consente poi l’utilizzo funzionale in varie attività che la richiedono (deambulazione, velocità del passo, spostamento di carichi, eccetera) [26]. Programmi di allenamento con i pesi riducono di oltre il 30% il rischio di cadute, come dimostrato in studi a lungo termine (2 anni) [27], modificando significativamente uno degli aspetti che caratterizza maggiormente il quadro di “fragilità” dell’anziano.

 

Sarcopenia ed esercizio aerobico
Pur non avendo effetti direttamente impattanti sulla sarcopenia, l’esercizio aerobico ha, tuttavia, la capacità di ricondizionare importanti meccanismi che indirettamente influenzano la sua evoluzione e le possibili complicanze. La sarcopenia contribuisce, infatti, ad abbassare il dispendio energetico a riposo e il TEE, oltre a ridurre la sensibilità periferica all’insulina e la capacità di ossidazione dei grassi durante esercizio submassimale: fattori che complessivamente facilitano l’accumulo di grasso sottocutaneo e viscerale. Tra i 18 e i 55 anni gli individui sedentari acquistano, infatti, mediamente da 8 a 10 kg di peso corporeo (prevalentemente come grasso), seguiti da ulteriori aumenti di 1-2 kg nei successivi 10 anni per poi iniziare a perdere peso generalmente dopo i 70 anni [1].

 

In alcuni studi su soggetti di mezza età e in età senile, in sovrappeso, l’esercizio aerobico d’intensità moderata (VO2 max ≥60%) si è generalmente rivelato efficace nella riduzione del peso corporeo totale anche in assenza di variazioni del regime dietetico. La perdita media di peso in periodi da 2 a 9 mesi varia da 0,4 a 3,2 kg (1-4% del peso corporeo totale); l’entità della perdita totale di grasso dipende dalla quantità complessiva delle sessioni di allenamento e dalla loro intensità e durata, ma può essere pari a quella riscontrata nelle popolazioni di giovani in sovrappeso [1].

 

Riduzioni del grasso totale di circa il 3,5% del peso corporeo, con incrementi significativi del consumo di ossigeno durante l’esercizio (+16%) si possono registrare dopo 12 mesi di allenamento aerobico (3 volte alla settimana, 45 minuti per sessione al 60% della VO2 max), senza interventi sull’alimentazione giornaliera [28]. L’allenamento aerobico può determinare risultati significativi anche sulla perdita di tessuto adiposo intraddominale (viscerale) [1]. Il controllo del peso e della composizione corporea nel corso dell’invecchiamento attraverso regimi di allenamento aerobico, indipendentemente da cambiamenti del programma nutrizionale, si è dimostrato anche in grado di preservare il controllo glicemico a riposo, migliorando i livelli d’insulina.

 

 

Tuttavia, l’impatto dell’esercizio aerobico sul metabolismo energetico e glucidico è strettamente legato all’intensità dello stimolo fisico e sembra che i risultati più significativi si ottengano con sessioni che superino almeno il 60% della VO2 max [28]. Gli effetti a lungo termine dell’esercizio di endurance sulla composizione corporea e sui meccanismi di ossidazione lipidica sono legati anche all’aumento della biogenesi mitocondriale, nonostante su questo aspetto gli effetti migliori si ottengono combinando attività aerobiche ad attività lattacide e/o di forza [29]. L’esercizio aerobico ha dimostrato di avere effetti migliorativi sui livelli di testosterone nei maschi, correlandosi a riduzioni del grasso corporeo [30], mentre su donne in postmenopausa sembra incrementare significativamente i livelli ematici delle SHBG (Sex Hormone-Binding Globulins): proteine di trasporto leganti gli ormoni sessuali, che con l’età tendono a diminuire associandosi a insulino resistenza, iperglicemia e iperinsulinemia [31].

 

Conclusioni
L’inattività fisica è tra i 10 principali fattori di rischio di malattia e negli adulti si stima sia responsabile di oltre 3 milioni di morti all’anno [32]. Se l’attività fisica rappresenta uno strumento per intervenire in modo attivo nella prevenzione di molti disturbi correlati all’invecchiamento, l’inattività fisica non è dunque da considerarsi come “neutra situazione di partenza”, all’interno della quale inserire programmi di allenamento al fine di ottenere benefici per la salute. Al contrario, l’inattività fisica deve essere inquadrata come una situazione dai rischi e costi elevatissimi per la salute del singolo e con pesanti ricadute economiche a livello di bilanci pubblici.

 

Spesso un limite allo svolgimento dell’attività fisica (specie negli ultrasettantenni) è legato a sensazioni di dolore o discomfort che accompagnano lo svolgimento del lavoro muscolare (anche se di bassa intensità) o alla presenza di comorbidità che, peggiorando la qualità della vita, inducono gli anziani a seguire uno stile di vita sedentario [32]. Indicazioni di mantenere anche un minimo livello di esercizio fisico dovrebbero invece essere parte di qualsiasi programma rivolto al trattamento di condizioni croniche, associate o meno a stati dolorosi, educando i soggetti coinvolti sull’importanza dell’attività motoria per il mantenimento della salute del muscolo e di altri sistemi fisiologici correlati [32].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a cura di Giuseppe D’Antona – Health Director Sport Medicine, Università di Pavia & Massimo Negro – Docente Scienze Motorie Università di Pavia

 

 

 

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