INTEGRAZIONE E
SUPPLEMENTAZIONE
Sarcopenia
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AGING
Scadimento
funzionale
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Aging Primario
or "intrinsic senescence“ [JAMA, 2007]
Deterioramento strutturale e funzionale
biologico età-correlato, indipendente da
altri fattori:
• Modificazione di peso e
composizione corporea (riduzione
BMD, riduzione massa muscolare,
accumulo di grasso di deposito e di
grasso viscerale)
Seidell JC, et al.: Eur J Clin Nutr. 1988; Looker AC J Bone
Miner Res. 1997, Roubenoff R: Ann N Y Acad Sci. 2000
• Progressivo declino della funzione
cardiaca, polmonare, renale e
immunologica
Aging Secondario
Deterioramento strutturale e funzionale
biologico:
•
Mediato da situazioni patologiche
(diabete, ipertensione, ecc)
•
Indotto da inquinanti ambientali
(aria, cibo, acqua)
•
Modulato da fattori legati allo stile
di vita (dieta, esercizio, fumo,
eccessiva esposizione solare, ecc):
Yin L, et al.: Photoder Photoimmun Photomed. 2001; Klöting N,
Bluher M: Exp Gerontol. 2005; Villareal DT: Am J Clin Nutr. 2005
Schmidt CD Am Rev Respir Dis. 1973 Lindeman RD et al: J Am Geriatr
Soc. 1985 Lakatta EG, Levy D: Circulation. 2003
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STILE DI VITA
BODY
COMPOSITION
AGING
GRASSO
MUSCOLO
OSSO
METABOLISMI
SALUTE
MODULAZIONE
ESPRESSIONE
GENICA
MALATTIA
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Alto
Basso
METABOLISMO DI BASE
Medio
30
40
50
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Supplementazione
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TEMPO
(ANNI)
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Fat mass (FM) (kg) and fat-free mass (FFM) (kg) as a
function of age in men and women.
Clinical Nutrition Volume 29, Issue 5, 2010, Pages 560–566
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Parametri relativi alla massa grassa di soggetti Caucasici in relazione all’età (i valori sono
espressi come percentuale di massa grassa in rapporto al peso corporeo)
Età (anni)
<19
20-29
30-39
40-49
>50
Sesso
Classificazione
Eccellente
Buono
Accettabile
Pre-obesità
Obesità
Maschi
12
12.1-17.0
17.1-22.0
22.1-27.0
>27.1
Femmine
17
17.1-22.0
22.1-27.0
27.1-32.0
>32.1
Maschi
13
13.1-18.0
18.1-23.0
23.1-28.0
>28.1
Femmine
18
18.1-23.0
23.1-28.0
28.1-33.0
>33.1
Maschi
14
14.1-19.0
19.1-24.0
24.1-29.0
>29.1
Femmine
19
19.1-24.0
24.1-29.0
29.1-34.0
>34.1
Maschi
15
15.1-20.0
20.1-25.0
25.1-30.0
>30.1
Femmine
20
20.1-25.0
25.1-30.0
30.1-35.0
>35.1
Maschi
16
16.1-21.0
21.1-26.0
26.1-31.0
>31.1
Femmine
21
21.1-26.0
26.1-31.0
31.1-36.0
>36.1
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Riduzione METABOLISMO BASALE età-correlato
Scadimento età-correlato dell’efficienza della bioenergetica cellulare
per aumento dei fenomeni di stress ossidativo
Hunt ND, et al.: Ageing Res Rev 2006; 5(2):125-43
Scadimento degli stimoli Beta-adrenergici (deficit recettoriale)
Bell C, et al.: J Clin Endocrin & Metabol. 2004; 89: 3573-78
Riduzione dell’attività fisica e scarsa introduzione di proteine
Evans WJ. J Am Coll Nutr. 2004 Dec;23(6 Suppl):601S-609S.
Riduzione ormonale età-correlata
Vermeulen A, Goemaere S, Kaufman JM. J Endocrinol Invest. 1999;22(5 Suppl):110-6
Evans WJ. J Am Coll Nutr. 2004 Dec;23(6 Suppl):601S-609S.
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Premenopausal
years
42 // 56 y
Postmenopausal
years
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AGING
- Grasso corporeo in aumento;
- Fumo
- Diminuzione ormoni sessuali;
- Infezioni
Citochine circolanti (TNF- α; IL-6)
(2-4 volte)
Effetti locali e
sistemici (infiammazione
cronica)
Potenziamento dei fattori
di rischio di malattia
(positive feed-back mechanism)
Osteoporosi, MCV, T2D, Demenza,
Tumori, MIC
Grimble RF: Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2003; 6(1):3-7
Krabbe KS, Pedersen M, Bruunsgaard H: Exper Gerontol 2004, 39 (5): 687-699
Bastard JP, et al: Euro Cytokine Netw. 2006;17(1):4-12.
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Il declino muscolare: la sarcopenia
Perdita numerica delle fibre
muscolari con atrofia (riduzione della
sezione) delle fibre rimanenti
Interessa quasi esclusivamente le fibre
di tipo II (che sviluppano forza);
le fibre di tipo I vengono quasi
completamente risparmiate [1].
1 Paola Rossi, Barbara Marzani, Silvana Giardina, Massimo Negro and Fulvio Marzatico:Human Skeletal Muscle Aging and the Oxidative
System: Cellular Events. Current Aging Science 2008; 1: 182: 191
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FIBRE tipo II (IIa – IIx):







Elevato diametro (vanno incontro a ipertrofia)
Bassa densità capillare
Elevata presenza di mionuclei
Bassa capacità ossidativa
Precoce affaticamento
Elevata velocità di contrazione/rilasciamento
Elevata forza sviluppata (4 volte quella di una fibra tipo I)
INTERVENGONO QUANDO VIENE RICHIESTO UN LAVORO DI BREVE
DURATA AD ELEVATO IMPEGNO DI FORZA (es: sollevare un peso)
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FIBRE tipo I:







Piccolo diametro (non vanno incontro ad ipertrofia)
Minor presenza di mionuclei
Elevata densità capillare
Elevata capacità ossidativa
Basso affaticamento
Bassa velocità di contrazione/rilasciamento
Bassa forza sviluppata
INTERVENGONO QUANDO VIENE RICHIESTO UN LAVORO
PROLUNGATO DI BASSA INTENSITA’ (ES. corsa)
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Perdita di massa muscolare: sarcopenia
La sarcopenia inizia a comparire
intorno alla quarta
decade di vita, portando ad una
perdita di massa
muscolare del 3-5% entro i 50 anni [1];
successivamente del 1-2% ogni anno
[2].
In molti soggetti il patrimonio
muscolare viene dimezzato entro i 75
anni di età.
1 - Nair KS. Muscle protein turnover: methodological issues and the effects of aging. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 1995; 50 Spec No:107-112.
2 - Marcell TJ. Sarcopenia: causes, consequences, and preventions. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2003; 58(10):M911-M916
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Perdita di massa muscolare
EFFETTI
Perdita di forza:
-40% passando da 30 a 80 anni
Perdita di potenza (velocità esecutiva
di un gesto):
-50% a 70 anni rispetto a 20 anni
1 - Nair KS. Muscle protein turnover: methodological issues and the effects of aging. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 1995; 50 Spec No:107-112.
2 - Marcell TJ. Sarcopenia: causes, consequences, and preventions. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2003; 58(10):M911-M916
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Perdita di massa muscolare
Attività funzionali compromesse
dalla perdita di forza/massa
muscolare:
METABOLISMO
Riduzione dispendio energetico a riposo
Riduzione della sensibilità dei tessuti all’insulina
- aumento grasso sottocutaneo/viscerale
SCHELETRO
RIDUZIONE DENSITA’ OSSEA (ridotti stimoli meccanici sull’osso)
- osteoporosi
1 - Nair KS. Muscle protein turnover: methodological issues and the effects of aging. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 1995; 50 Spec
No:107-112.
2 - Marcell TJ. Sarcopenia: causes, consequences, and preventions. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2003; 58(10):M911-M916
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Il declino muscolare: andamento
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Il declino muscolare: prevalenza
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Il declino muscolare: cause
Negro M, Marzatico F: Sport&Medicina 2008
-30% SP MUSCOLARE
Testosterone, GH, Estrogeni
Fenomeni di denervazione e rimodellamento (FT)
RDA (0,8 g P/Kg/die) inadeguato
Sostanze infiammatorie: TNF-α; IL-6; IL-1
ROS
Difese antiossidanti
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Il declino muscolare: conseguenze
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TRATTAMENTI
PER LA SARCOPENIA
Stimolo della sintesi proteica muscolare:
Esercizio di forza e supplementazione
Anticatabolici e sintesi proteica.
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Zacker RJ: Health-related implications and menagement of sarcopenia. JAAPA 2006;
19(10): 24-29
“Nonostante i benefici dimostrati, l’allenamento di forza
continua a ricevere solo sporadiche citazioni nelle linee guida
pubblicate”.
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Il declino muscolare: misure di trattamento
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L’allenamento di FORZA negli anziani
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IL MUSCOLO SCHELETRICO E
L’ESERCIZIO DI FORZA (contro
resistenza)
Fibre tipo II
FORZA MASSA
MUSCOLARE
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Esercizio di forza: effetti cronici sul muscolo
Allenamento
(65 – 85% 1RM)
Fibre nervose FT
Fibre tipo II
Microdanno muscolare (DOMS)
Effetti cronici:
Ipertrofia muscolare
Forza e potenza contrattile
BMR, sensibilità insulinica
Sistema Immunitario
Ormoni (GH, IGF-1, T, DHEA)
Riparazione
miofibrillare
(riposo + nutrienti)
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Type I
Fibers
Type II
Fibers
J. Ivy - ISSN Conference 2007
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Esercizio: infiammazione, sarcopenia ed aging
Role of physical activity in preventing oxidative
damages associated with sarcopenia
Buonocore Daniela, Rucci Sara, Negro Massimo,
Marzatico Fulvio
In: “Systems Biology of Free Radicals and Antioxidants”
Springer Reference, 2014
Laher, Ismail (Ed.)
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Esercizio: infiammazione, sarcopenia ed aging
TNF-α
IL-6
Transcription
dysregulation
(miRNAs)
TNF-α IL6
STRENGTH
TRAINING
Aumento 2-4 volte
(invecchiamento)
EAA/Leucine
NF-kβ
Cells’s Antioxidant
Defensis
ROS
TNF-α IL6
Glucocorticoids
AEROBIC
TRAINING
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Esercizio di forza (CRONICO):
meccanismi cellulari e molecolari
1. Chronic resistance exercise activates autophagic
pathway:
•
Autophagy plays important roles in cell growth and development,
organelle biogenesis and turnover, and controlling the precise
balance between protein synthesis and degradation (Rubinsztein
and others 2011).
•
The decline in autophagic potential in aging skeletal muscles has
been demonstrated recently (Combaret and others 2009; Gaugler
and others 2011; McMullen and others 2009; Wohlgemuth and
others 2010).
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Esercizio di forza (CRONICO):
meccanismi cellulari e molecolari
2.
Chronic resistance exercise modulates IGF-1/Akt/mTOR signaling:
•
IGF-1/Akt/mTOR pathway is a critical mediator of skeletal muscle synthesis
(Bodin and others 2001; Glass 2003) and also closely related to autophagy
(Rubinsztein and others 2011).
•
mTOR is a serine/threonine protein kinase that regulates cell growth and
proliferation in response to growth factors, nutrient signals, and energy
status (Oldham and Hafen 2003).
•
mTOR also negatively regulates autophagy, which plays an important role in
aging (Jia and others 2004)
•
the levels of IGF-1 and its receptors is significantly increased by chronic
resistance exercise (Luo and others 2013).
•
the levels of total and phosphorylated Akt and mTOR significantly decreased
after 9 weeks of resistance exercise training (Luo and others 2013).
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Esercizio di forza (CRONICO):
meccanismi cellulari e molecolari
3.
Chronic resistance exercise inhibits apoptosis in aged
skeletal muscle
-
Mitochondria-mediated apoptosis represents a central process driving
age-related muscle loss and fatigability (Marzetti and Leeuwenburgh
2006; Marzetti and others 2008b)
-
Enhanced ROS production increases mitochondrial apoptotic
susceptibility and reduces transcriptional drive for mitochondrial
biogenesis, which contribute to the progressive loss of skeletal muscle
mass and strength (Chabi and others 2008; Marzetti and others 2008b)
-
chronic resistance exercise decreased the release of cytochrome c from
the mitochondria to the cytosol, and the level of activated-caspase 3
(marker of apoptosis activation, Marzetti and Leeuwenburgh 2006;
Marzetti and others 2008b)
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Anche con un solo giorno a settimana di allenamento con i pesi si possono mantenere buoni livelli di forza .
Di Francisco J, et al: Comparison of once-weekly and twice-weekly strength training in older adult. Br J Sports Med.
2007; 41: 19-22
Un solo set per esercizio (rispetto a 3 set) sembra dare gli stessi risultati in termini di forza, forza relativa, parametri di
contrazione (elettromiografia).
Radaelli R, et al: LOW- AND HIGH-VOLUME STRENGTH TRAINING INDUCES SIMILAR NEUROMUSCULAR IMPROVEMENTS IN MUSCLE QUALITY IN
ELDERLY WOMEN. Exp Gerontol 2013 (in valutazione)
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Negro M, Marzatico F: Sport&Medicina 2008
ESERCIZIO FISICO DI FORZA: AUMENTO FORZA E MASSA MUSCOLARE
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Calcolo dell’ 1RM (indiretto) – Equazione di Brzycki
Massimo Peso Sollevato
1,0278 – (0,0278 x numero ripetizioni)
Es:
50 Kg
1,0278 – (0,0278 x 8 ripetizioni)
= 62 Kg (1RM)
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Effetti dell’esercizio fisico di forza
 Agisce specificamente sulle fibre tipo II
 Produce risposte anaboliche (ipertrofia) non ottenibili con
l’allenamento aerobico
 Aumento della forza e potenza contrattile
 Aumento del trofismo osseo
 Stimolo della capacità neuromotoria specifica di reclutamento
fibre tipo II
 Rallentamento fenomeni di denervazione
Deambulazione, velocità del passo, spostamento di carichi.
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Effetti dell’esercizio fisico di forza
 Studi a lungo termine (due anni) hanno
dimostrato una riduzione del 30 % del rischio di
cadute, modificando uno degli aspetti che
caratterizza il quadro di “fragilità” dell’anziano:




Cadute
Fratture
Difficoltà nelle attività quotidiane
Perdita di autonomia
Zacker RJ: Health-related implications and menagement of sarcopenia. JAAPA 2006;
19(10): 24-29
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ESERCIZIO FISICO DI FORZA (anziani)
Precauzioni
Controindicazioni
diabete e malattie
cardiovascolari
angina instabile
insufficienza cardiaca
aritmie e ipertensione
incontrollate
disfunzioni valvolari
cardiomiopatia ipertrofica
neuropatie
retinopatie
Zacker RJ: Health-related implications and menagement of
sarcopenia. JAAPA 2006; 19(10): 24-29
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2009
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Il declino muscolare: approccio pratico
- Aumentare la quota proteica giornaliera (> 0,8 g/Kg)
- Migliorare la distribuzione delle proteine
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13 M, 74y
Training : 12 w; 3/w
Suppl: 10g P/7g C/3g F
Immediately After
2 hours later
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40 g di aminoacidi
contenenti 18 g di
EAA
18 g di EAA
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A high proportion of leucine is required for optimal stimulation
of the rate of muscle protein synthesis by essential amino acids in the ederly
Katsanos et al, Am J Physiol Endocrinol Metabol 291:E381-E387, 2006
EAA/Leucina
6, 7 g di EAA
26% Leu (1,7 g)
41% Leu (2,8 g)
NO esercizio
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Drummond JM et al., J Appl Physiol 104: 1452-1461, 2008
EAA/Leucina
20 g di EAA
arricchiti di leucina
(35%) 1 h dopo
Esercizio contro
resistenza
Negli anziani l’attivazione dell’mTOR post-esercizio è DISACCOPPIATA rispetto all’attivazione
delle proteine attivate dall’esercizio (ERK1/2 – MNK1)
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EAA/Leucina
Long-term leucine supplementation does not increase muscle
mass or strength in healthy elderly men.
Verhoeven S, Vanschoonbeek K, Verdijk LB, Koopman R, Wodzig WK,
Dendale P, van Loon LJ.
Utilizzo di SOLA
LEUCINA (2,5 g x 3 volte
al giorno durante i pasti
principali ) Vs PLACEBO
3 mesi (age 71 +/- 4 y)
non produce significativi
miglioramenti su massa
muscolare e forza.
Muscle Protein Synthesis (%)
Am J Clin Nutr.89(5):1468-75, 2009
NO esercizio
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4g Leu
[~ 3-4 g Leu]
10/12 g EAA
20/25 g Whey
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Vitamina D e sarcopenia
Int J Endocrinol. 2012
•
The prevalence of low vitamin D concentrations in subjects older than 65
years of age has been estimated at approximately 50%
• there is an age-dependent reduction in vitamin D receptor expression in
skeletal muscle
• Prolonged vitamin D deficiency has been associated with severe muscle
weakness, which improves with vitamin D supplementation
•
muscle biopsies performed before and after vitamin D supplementation
have documented an increased number and sectional area of type II (or
fast) muscle fibers.
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Vitamina D e sarcopenia
• Administration of
vitamin D (800 IU/day)
increases:
– muscle strength
– decreases body sway
and fall frequency
– increasing the numbers
of myocytes and type II
muscle fibers
Livelli sierici di vitamina D (25-idrossi-vitamina D).
Nat Clin Pract Rheumatol. 2008 Nov;4(11):580-8. doi:
10.1038/ncprheum0921. Epub 2008 Oct 14.
Vitamin D and musculoskeletal health.
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Science into practice!
Key product characteristics:
Fast Protein: whey protein for fast availability in the blood
Essential Amino Acids: more than 10g per portion to support
muscle protein synthesis
Leucine: 3g / portion, works as a building block in muscle protein
synthesis
Low caloric: 150kcal / portion, to ensure fast availability of
essential amino acids in the blood.
Vitamin D: 800 IU (20µg) / portion: helps to maintain muscle
strength and function and corresponds to the increased need of
seniors
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FINE
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