La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura
La soglia anaerobica: basi teoriche e
metodi di misura
M. Ferrari
Dipartimento di Scienze Biomediche e Chirurgiche
Servizio di Fisiopatologia Respiratoria
Università di Verona
La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura
La soglia di transizione
Storia
Christiansen, 1914
Owles, 1930
Critica intensità di esercizio sopra la quale si
registra un incremento della concentrazione
sierica di acido lattico
Owles, 1930
L’accumulo di lattato si accompagna ad un
aumento dell’eleminazione di CO2 e della
ventilazione
Harrison e Pilcher, 1930
L’eccesso di CO2 deriva dal tamponamento
dell’acido prodotto nel corso di metabolismo
anaerobio da parte del bicarbonato
Wasserman e McIlroy, 1964
L’intensità critica di esercizio al di sopra della
quale l’esercizio stesso avviene in
anaerobiosi, si accumula lattato e compare
rapidamente fatica è definita SOGLIA
ANAEROBICA
•Il lavoro può essere
eseguito per una durata
indefinita.
•Il lavoro provoca
rapidamente fatica ed
esaurimento muscolare
•L’energia richiesta per la
contrazione muscolare è
fornita attraverso fonti
aerobiche.
•L’energia richiesta per la
contrazione muscolare è
insufficiente e fornita
attraverso fonti anaerobiche.
•I prodotti metabolici finali
sono adeguatamente
eliminati
•I prodotti metabolici finali
non sono adeguatamente
eliminati e si accumulano
INTENSITA’
CRITICA
Watt
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La soglia di transizione
modelli



Single breakway
Double breakway
Exponential model
La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura
Modelli di transizione
Modello a singola spezzata
•
•
•
•
Il modello classico di transizione aerobicoanaerobica
Wasserman e McIlroy (1964) definiscono
questo punto come quello immediatamente
precedente ad un :
 acido lattico al di sopra dei valori basali (~2
mmol/L)
decremento di bicarbonato e pH
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Modelli di transizione
Modello a doppia spezzata

Kinderman et al (1979) dimostrano che un esercizio di elevata
intensità che produca una concentrazione di lattato di circa 4
mmol/L, può essere mantenuto per un lungo periodo.

Essi ritengono quindi che la soglia anaerobica proposta da
Wasserman e McIlroy (che si verifica nel range di 2 mmol/L) sia
indicativa del limite superiore del metabolismo esclusivamente
aerobico e vada ridefinita soglia aerobica.

La soglia anaerobica vera si situerebbe intorno alla
concentrazione di lattato di 4 mmol/L, essendo presente tra le 2
soglie una zona di transizione aerobico-anaerobica.
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Modelli di transizione
Modello a doppia spezzata
lattato
Soglia
aerobica
Transizione
Soglia
anaerobica
4 mmol/L
2 mmol/L
watt
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Modelli di transizione
Modello esponenziale

Esiste un incremento esponenziale delle concentrazioni di
lattato (VE, VCO2) nel corso di un esercizio progressivo
(Jerwell, 1929; Yeh et al., 1983; Hagan e Smith, 1984; Hughson
et al., 1987).

Hughson et al. dimostrano che il modello, confrontato ai dati
sperimentali, presenta un errore statistico medio 3.5 volte
inferiore rispetto a quello a singola spezzata.

Questo modello confuta la reale esistenza di una soglia critica
di esercizio che segni il passaggio dal metabolismo aerobio
all’anaerobio; le fonti energetiche del metabolismo anaerobio
contribuirebbero in maniera progressivamente crescente alla
spesa energetica totale nel corso di esercizio incrementale.
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[La-] a carichi crescenti di lavoro
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Meccanismi alla base dell’incremento
di lattato



Insufficiente apporto di ossigeno al muscolo
Processo glicolitico più rapido dell’utilizzo del
piruvato
Pattern del reclutamento delle fibre muscolari
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Meccanismi alla base dell’incremento
di lattato
La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura
Meccanismi alla base dell’incremento
di lattato
Wasserman et al., J Appl Physiol 1985; 59:935-940
La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura
Meccanismi alla base dell’incremento
di lattato


E’ possibile ottenere produzione di lattato da
muscolo isolato di cane in presenza di un livello
adeguato di ossigeno (Katz, 1988).
Il rapporto tessutale [NADH]/[NAD] in corso di
esercizio costante (40% VO2 max) diminuisce alla
fine dell’esercizio, mentre non varia la [La] (Shalin et
al., 1991).
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Meccanismi alla base dell’incremento
di lattato



Insufficiente apporto di ossigeno al muscolo
Processo glicolitico più rapido dell’utilizzo del
piruvato
Pattern del reclutamento delle fibre muscolari
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Meccanismi alla base dell’incremento
di lattato
Wasserman et al., J Appl Physiol 1985; 59:935-940
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Meccanismi alla base dell’incremento
di lattato



Insufficiente apporto di ossigeno al muscolo
Processo glicolitico più rapido dell’utilizzo del
piruvato
Pattern del reclutamento delle fibre muscolari
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Meccanismi alla base dell’incremento
di lattato
Tipo fibra
I
IIa
IIx
IIb
Proprietà
meccaniche
/faticabilità
STresistant
FTresistant
FTintermediate FTfatigable
Enzimi
metabolici
SO
FOG
?
Ossidative
Ossidative/
Glicolitiche
FG
Glicolitiche
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Modelli di transizione
Modello a doppia spezzata
lattato
AEROBICA
Fibre tipo I
Acidi grassi
AEROBICAANAEROBICA
Fibre tipo IIa
ANAEROBICA
Fibre IIb
Glucidi
watt
Skinner e MCLellan (1980)
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Meccanismi alla base dell’incremento
di lattato
“..Brooks (1985) and Gollnick et al. (1986) firmly
believe that increase of lactate during exercise
occurs in the presence or in absence of adeguate
oxygen supply, while Wasserman and colleagues
(1986) firmly believe that lactate accumulation is
strictly oxygen dependent and requires change in the
redox state of the cell..”
Anderson and Rhodes. Sports Medicine 1989; 8:43-55
La soglia anaerobica: basi teoriche e metodi di misura
Il tamponamento dell’acidosi lattica
indotta dall’esercizio
Produzione di a.lattico e tamponamento
dell’acidosi indotta dall’esercizio
Effetti sulla ventilazione e lo scambio di gas
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Metodi di misura della soglia
METODI INVASIVI

Soglia del lattato (LT)

misura diretta del lattato nel sangue (arterioso, capillare, venoso arterializzato)

Soglia dell’acidosi lattica (LAT)

misura di HCO3- nel sangue arterioso
METODI NON INVASIVI


Rapporto VO2/VCO2 (V slope)
Equivalente ventilatorio O2
ALTRI

Metodo di Conconi
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Metodi di misura della soglia
Concentrazioni ematiche di lattato – Definizione di soglia
[La] > 2 mmol/L
Hughson e Green,1982
[La] > 4 mmol/L
Kinderman et al., 1979
Incremento [La] sopra valori
basali
Wasserman et al., 1973
Improvviso aumento
dell’accumulo di [La]
Aunola e Rusko, 1984
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Metodi di misura della soglia
[La], mEq/L
Concentrazioni ematiche di lattato – [La]/ VO2 plot
8
6
4
2
0
0.3
0.6
0.9
VO2, L/min
1.2
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Metodi di misura della soglia
Concentrazioni ematiche di lattato – Log [La]/log VO2 plot
Log10 Lactate (mM)
1.6
1.0
0.4
-0.2
-0.8
-0.8
0.2
0.4
1.0
1.6
Log10 VO2 (L/min)
Beaver et al. J Appl Physiol 1985; 59:1936-1940
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Metodi di misura della soglia
Concentrazioni ematiche di lattato – modello monoesponenziale
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Metodi di misura della soglia
Metodi non invasivi- V-slope [Volume CO2/Volume O2]
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Metodi di misura della soglia
Metodi non invasivi- Equivalente ventilatorio O2 [VEO2]
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Metodi di misura della soglia
Relazione tra metodi non invasivi e lattato
Coefficiente di correlazione tra valori di AT misurati tramite le
concentrazioni di lattato e con misure non invasive
Ciaozzo et al., J Appl Physiol 1982; 53:1184-1189
ATLa
VE
VO2/VCO2
RER
VE/VO2
0.88
0.83
0.39
0.93
Powers et al. (J Appl Physiol 1984; 52:173-177) non hanno confermato
successivamente questi risultati
(ATLa/ ATVE/VO2, r=0.63)
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Metodi di misura della soglia
Frequenza cardiaca (bpm)
Test di Conconi
190
160
130
100
0
5
10
Velocità (Km/h)
15
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metodi di misura
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Dipartimento di Scienze Biomediche e Chirurgiche
Servizio di Fisiopatologia Respiratoria
Università di Verona