Introduzione:
Il muscolo scheletrico presenta una notevole complessità biochimica, plasticità fisiologica ed eterogeneità cellulare (Ohlendieck, 2010). È ben noto che l’allenamento contro-resistenza (RT) è la strategia interventistica non farmacologica più potente per ottenere un aumento delle dimensioni del muscolo scheletrico (American College of Sports Medicine, 2009). L’American College of Sports Medicine (2009) raccomanda l’allenamento contro-resistenza nell’intervallo delle 6-12 ripetizioni massime (RM) come ideale per aumentare l’ipertrofia muscolare. Tuttavia, Schoenfeld et al. (2017) hanno concluso che, sulla base delle evidenze attuali, il RT a basso carico (≤60% 1 RM) eseguito fino al cedimento muscolare momentaneo aumenta le dimensioni muscolari in modo simile al RT ad alto carico (>60% 1 RM). Va notato che queste conclusioni sono specifiche per le tecniche di imaging del muscolo intero (cioè ultrasuoni, risonanza magnetica e tomografia computerizzata); non è stato possibile eseguire una meta-analisi per la determinazione istologica diretta (cioè la biopsia muscolare) a causa della mancanza di studi che soddisfacessero i criteri di inclusione della review.
L’evidenza è equivoca per quanto riguarda l’accordo tra le tecniche di imaging del muscolo intero e la determinazione istologica dell’ipertrofia muscolare. Ad esempio, McCall et al. (1996) hanno riportato un aumento del 13% dell’area della sezione trasversale del muscolo (CSA) misurata tramite risonanza magnetica, insieme a un aumento del 10 e del 17% per le fibre muscolari di tipo I e II, rispettivamente. Mentre la meta-analisi di Schoenfeld et al. (2017) ha riportato cambiamenti simili nelle dimensioni del muscolo indipendentemente dagli schemi di carico, resta da chiedersi se l’ipertrofia delle fibre muscolari di tipo I e II sia simile anche tra condizioni di alto e basso carico. È possibile che il RT ad alto carico enfatizzi l’ipertrofia muscolare di tipo II (Campos et al., 2002), mentre il RT a basso carico stimoli una maggiore crescita delle fibre muscolari di tipo I (Ogborn e Schoenfeld, 2014; Grgic et al., 2018).
Diversi studi di elettromiografia (EMG) in acuto mostrano che l’ampiezza EMG è significativamente maggiore con il RT ad alto carico rispetto a quello a basso carico, suggerendo così che sono necessari carichi più elevati per stimolare completamente le unità motorie a soglia più alta associate alle fibre di tipo IIx (Schoenfeld et al., 2014, 2016). Tuttavia, una maggiore ampiezza EMG in una determinata condizione non riflette necessariamente gli adattamenti a lungo termine al RT regolato (per una rassegna dettagliata sull’argomento, si veda Vigotsky et al., 2018). L’unico modo per valutare questo argomento è analizzare gli studi che hanno confrontato direttamente il RT ad alto e basso carico e il suo impatto sull’ipertrofia delle fibre muscolari. Pertanto, il presente articolo riporta le informazioni contenute nella review di Jozo Grgic e Brad J. Schoenfeldsi nella quale sono stati discussi e interpretati gli studi che hanno valutato i cambiamenti delle fibre muscolari che si verificano longitudinalmente con schemi di RT ad alto e basso carico. Pur riconoscendo che esistono diverse fibre di tipo ibrido delineate nel muscolo scheletrico umano, in questo articolo verrà utilizzata la classificazione di base in tipo I, tipo IIa e tipo IIx.
Effetti dell’allenamento contro-resistenza ad alto o basso carico sull’adattamento all’ipertrofia delle fibre muscolari:
Finora solo pochi studi hanno analizzato questo argomento (vedi tabella seguente). Jackson et al. (1990) hanno condotto uno studio crossover controbilanciato in cui i partecipanti hanno eseguito prima un mesociclo di 7,5 settimane di RT ad alto carico orientato alla forza muscolare o 7,5 settimane di RT a basso carico orientato alla resistenza muscolare. Dopo un periodo di “washout” di 5,5 settimane (cioè senza RT), i partecipanti sono passati a eseguire la routine alternativa. Dopo le prime 7,5 settimane, si è verificato un aumento delle dimensioni di tutti i tipi di fibre muscolari per entrambi i gruppi di RT. Dopo le seconde 7,5 settimane di RT, i partecipanti che hanno eseguito il mesociclo di forza muscolare come secondo trattamento hanno registrato un’ulteriore crescita delle fibre di tipo I e II. Al contrario, i partecipanti che hanno eseguito il RT orientato alla resistenza muscolare come secondo trattamento hanno mostrato una diminuzione delle dimensioni di tutti i tipi di fibre, con la diminuzione maggiore osservata per le fibre di tipo IIx. Questi risultati suggeriscono che una progressione da carichi bassi a carichi elevati potrebbe portare a guadagni più consistenti.
Solo uno studio è stato condotto su adulti anziani. Taaffe et al. (1996) hanno cercato di confrontare gli effetti del RT ad alto carico rispetto a quello a basso carico sulle dimensioni muscolari, utilizzando un intervento della durata di 1 anno. Le donne non allenate si sono allenate 3 giorni alla settimana; il gruppo ad alto carico ha eseguito dieci ripetizioni con carichi esterni dell’80% del 1 RM, mentre il gruppo a basso carico ha eseguito 14 ripetizioni con carichi corrispondenti al 40% del 1 RM. Valutando le variazioni percentuali, il gruppo ad alto carico ha ottenuto una maggiore ipertrofia sia nelle fibre muscolari di tipo I che in quelle di tipo II. In apparenza, questi risultati suggeriscono che il RT ad alto carico è un prerequisito per massimizzare l’ipertrofia in tutti i tipi di fibre. Tuttavia, i ricercatori hanno scelto di equiparare il carico volumetrico totale tra le condizioni, facendo interrompere al gruppo a basso carico ogni serie ben al di sotto dell’affaticamento volitivo. Tali eventi hanno inavvertitamente influenzato i risultati a favore della condizione ad alto carico, dato che un elevato livello di fatica è obbligatorio per ottenere benefici ipertrofici quando ci si allena con carichi inferiori (Morton et al., 2016).
Di fondamentale importanza è il fatto che in entrambi gli studi sopra citati, il programma di RT nei gruppi a basso carico non è stato eseguito fino al cedimento muscolare momentaneo, il che indica una disparità di stimoli di allenamento tra le condizioni di alto e basso carico. L’impiego di un programma di RT a basso carico e la mancata esecuzione di ripetizioni a cedimento muscolare momentaneo possono ostacolare l’adattamento muscolare (Burd et al., 2012). Secondo il principio delle dimensioni di Henneman (1985), le unità motorie più grandi saranno reclutate in sequenza all’aumentare dei requisiti di produzione di forza, portando infine all’attivazione dell’intero pool di unità motorie. È possibile che con l’allenamento a basso carico le unità motorie a soglia più bassa siano sottoposte a carico per un periodo più lungo, il che a sua volta potrebbe aumentare la risposta ipertrofica delle fibre muscolari di tipo I. Questo effetto potrebbe non verificarsi con l’allenamento ad alto carico e, forse per questo motivo, l’ipertrofia preferenziale delle fibre muscolari di tipo II è stata comunemente riportata con il RT (Folland e Williams, 2007).
Campos et al. (2002) sono stati i primi a confrontare il RT ad alto carico con quello a basso carico, con entrambi i gruppi che si allenavano fino al cedimento muscolare momentaneo, utilizzando misure istologiche della crescita muscolare. I ricercatori hanno randomizzato 27 partecipanti non allenati in tre diversi gruppi di carico: programmi di RT ad alto carico (3-5 RM), a carico moderato (9-11 RM) e a basso carico (20-28 RM). Dopo 8 settimane di RT, tutti i tipi di fibre muscolari si sono ipertrofizzati nei gruppi ad alto e moderato carico. Tuttavia, nel gruppo a basso carico non è stato osservato un aumento significativo della fCSA muscolare prima e dopo l’intervento nelle fibre muscolari di tipo I o II. Schuenke et al. (2012) hanno riportato risultati simili a quelli di Campos et al. (2002). Dopo 6 settimane di RT per la parte inferiore del corpo, il gruppo a basso carico (40-60% 1 RM) non ha mostrato aumenti significativi della CSA delle fibre muscolari di tipo I, mentre il gruppo ad alto carico (80-85% 1 RM) ha ottenuto robusti aumenti nelle dimensioni di tutti i tipi di fibre muscolari, con i maggiori guadagni osservati nelle fibre di tipo IIx. Sebbene il tessuto muscolare sia un ottimo esempio di plasticità tissutale e sia in grado di subire drastici cambiamenti nel profilo fenotipico con il RT regolato, il tasso di aumento delle dimensioni delle fibre muscolari nella condizione di carico elevato merita di essere esaminato (Burd et al., 2013). I ricercatori hanno riportato un tasso di crescita delle fibre muscolari dello 0,66% per giorno di allenamento, che è da 4 a 5 volte superiore ai valori presentati nella review di Wernbom et al. (2007). Tuttavia, sebbene non siano così elevati come quelli rilevati da Schuenke et al. (2012), tassi di crescita simili con il RT ad alto carico per la parte inferiore del corpo sono stati rilevati in precedenza in letteratura (Staron et al., 1990; Lamas et al., 2010).
È interessante notare che alcuni studi riportano che il RT a basso carico induce una maggiore risposta ipertrofica nelle fibre muscolari di tipo I. Vinogradova et al. (2013) hanno confrontato il RT ad alto (80-85% di 1 RM) e a basso carico (50% di 1 RM) in un gruppo di giovani uomini non allenati. I risultati hanno indicato che la crescita dei tipi di fibre muscolari è direttamente correlata al carico di allenamento. In particolare, il gruppo ad alto carico ha ottenuto i maggiori aumenti delle dimensioni delle fibre muscolari di tipo II, mentre il gruppo a basso carico ha ottenuto i maggiori aumenti delle dimensioni delle fibre muscolari di tipo I. I ricercatori hanno ipotizzato che i maggiori aumenti delle fibre muscolari di tipo I nel gruppo a basso carico fossero legati a un maggiore stress metabolico (Vinogradova et al., 2013). Lo stress metabolico si riferisce all’accumulo di metaboliti, ad esempio all’aumento del flusso di calcio, del lattato, del potassio e degli ioni idrogeno, ed è un meccanismo ipotizzato per mediare l’ipertrofia muscolare attraverso un maggiore reclutamento di fibre, cambiamenti nella produzione ormonale e/o aumento del volume delle cellule per osmosi e/o re-sintesi glicogeno, tra gli altri (Schoenfeld, 2013). Risultati simili a quelli presentati da Vinogradova et al. (2013) sono stati riportati dallo stesso laboratorio, con un RT a basso carico che porta a un maggiore aumento dell’ipertrofia di tipo I e un RT ad alto carico che aumenta l’ipertrofia delle fibre di tipo II (Netreba et al., 2013).
Utilizzando un within-subject design, Mitchell et al. (2012) hanno assegnato casualmente 18 uomini in modo controbilanciato all’esecuzione di un’estensione unilaterale del ginocchio con una gamba che si allenava ad alto carico (80% di 1 RM) e l’altra a basso carico (30% di 1 RM). Dopo 10 settimane di RT, è stata osservata un’ipertrofia significativa dal basale al post-intervento in tutti i tipi di fibre muscolari per entrambi i gruppi di RT ad alto carico (80% di 1 RM) e a basso carico (30% di 1 RM). Non sono state rilevate differenze statisticamente significative tra le condizioni di carico nella crescita delle fibre muscolari. Tuttavia, è importante sottolineare che il gruppo a basso carico ha ottenuto un aumento del 23% delle dimensioni delle fibre muscolari di tipo I, rispetto a un aumento del 16% delle dimensioni delle fibre muscolari di tipo I osservato nel gruppo ad alto carico. Data l’esiguità del campione impiegato, ciò solleva la possibilità di un errore di tipo 2, in base al quale esistono effettivamente differenze significative tra le condizioni e, considerando l’entità delle differenze, tali risultati possono essere significativi dal punto di vista pratico.
Un limite comune a tutti gli studi citati è l’utilizzo di partecipanti non allenati. È stato dimostrato che gli individui con un RT più elevato sperimentano una risposta nella sintesi proteica attenuata dopo l’esercizio di resistenza, suggerendo un possibile effetto tetto del guadagno muscolare (Damas et al., 2015). Per colmare questa lacuna nella letteratura, Morton et al. (2016) hanno randomizzato giovani uomini con una media di 4 anni di esperienza di RT a un programma di esercizi total body di 12 settimane, utilizzando uno schema ad alto carico (8-12 RM) o a basso carico (20-25 RM). Dopo il protocollo di RT, sono stati osservati tassi di crescita simili in tutti i tipi di fibre muscolari, indipendentemente dalla condizione di carico. Questi risultati isolati suggeriscono che gli individui allenati possono sperimentare una crescita uguale in tutti i tipi di fibre, indipendentemente dallo schema di carico utilizzato.
Come per la maggior parte delle ricerche sulla RT, la stragrande maggioranza degli studi che hanno analizzato questo argomento sono stati di durata relativamente breve; non è chiaro se le potenziali differenze nell’ipertrofia dei tipi di fibre specifiche per un determinato schema di carico possano ampliarsi o ridursi nel tempo. Infine, tutti gli studi inclusi hanno valutato la crescita delle fibre nel muscolo vasto laterale. Come già evidenziato in precedenza, il muscolo vasto laterale è il muscolo più comunemente scelto per le biopsie a causa della sua composizione mista di fibre, della sua accessibilità e della sua allenabilità (Staron et al., 2000). Data la scarsità di dati, l’estrapolazione dei risultati ad altri gruppi muscolari è limitata.
Considerazioni sperimentali e conclusioni generali:
L’esame dei cambiamenti del tipo di fibra attraverso la biopsia muscolare presenta alcune limitazioni intrinseche. In primo luogo, la tecnica bioptica prevede l’estrazione di una piccola quantità di tessuto da un determinato muscolo, che potrebbe non riflettere necessariamente i cambiamenti specifici del tipo di fibra a livello dell’intero muscolo. Inoltre, esistono variazioni nella distribuzione dei tipi di fibre da superficiali a profonde e da prossimali a distali (Blomstrand e Ekblom, 1982), per cui è importante considerare questi fattori quando si estrapolano i risultati in termini pratici. In secondo luogo, il metodo utilizzato per determinare i tipi di fibre varia da uno studio all’altro. La maggior parte della letteratura recensita ha impiegato l’istochimica della mATPasi per delineare la tipizzazione delle fibre, mentre molti altri (Netreba et al., 2013; Vinogradova et al., 2013; Morton et al., 2016) hanno utilizzato anticorpi, che potrebbero avere una maggiore precisione nel delineare le fibre ibride. Infine, le differenze nella misurazione di fCSA possono comportare differenze nelle stime dimensionali, limitando così il confronto tra gli studi.
In conclusione si evince che, quando il RT a basso carico non viene eseguito fino al cedimento muscolare, l’allenamento ad alto carico sembra fornire uno stimolo ipertrofico superiore e quindi una maggiore crescita di tutte le fibre muscolari. Sebbene alcune prove indichino che il RT a basso carico, se effettuata fino al cedimento muscolare, possa indurre una maggiore risposta ipertrofica nelle fibre muscolari di tipo I rispetto al RT ad alto carico e che il RT ad alto carico possa indurre una crescita preferenziale delle fibre muscolari di tipo II, la letteratura rimane alquanto equivoca sull’argomento. In sintesi, attualmente non ci sono prove sufficienti per trarre conclusioni definitive sui cambiamenti che si verificano a livello delle fibre muscolari con i diversi schemi di carico.
Anche in questo caso, sembrerebbe che la formula ” in medio stat virtus” sia nuovamente la più indicata da applicare…
Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]
Riferimenti:
BioGenTech - Sport and Health 