Cos'è l'allenamento in altura e perché farlo
L'allenamento in altitudine è una pratica che prevede di allenarsi per un certo arco di tempo ad alta quota, preferibilmente oltre 2.400 metri sul livello del mare.
Ad altitudini intermedie, l'aria contiene ancora circa il 20,9% di ossigeno, ma la pressione barometrica, e quindi la pressione parziale dell'ossigeno, è ridotta. Ciò dovrebbe implicare una risposta di maggior efficienza nella gestione dell'ossigeno inspirato, privilegiando le capacità aerobiche, necessarie negli sport di resistenza.
A seconda dei protocolli utilizzati, il corpo può adattarsi alla relativa mancanza di ossigeno in uno o più modi; ad esempio, aumentando la massa dei globuli rossi e dell'emoglobina, oppure, alterando il metabolismo muscolare.
I sostenitori affermano che, in seguito all'allenamento in altitudine, quando gli atleti si cimenteranno nello sforzo a quote più basse, manterranno comunque una concentrazione più elevata di globuli rossi per 10-14 giorni, con ovvi vantaggi.
Alcuni atleti vivono permanentemente in alta quota, tornando al livello del mare solo per competere. L'unico problema è che il loro allenamento potrebbe risentirne a causa della minore disponibilità di ossigeno per gli allenamenti.
L'allenamento in altitudine può essere simulato tramite l'uso di uno strumento (una sorta di tenda) per la simulazione dell'altitudine, una stanza adibita o un sistema ipossicatore basato su maschera, in cui la pressione barometrica viene mantenuta la stessa, ma il contenuto di ossigeno viene ridotto, riducendo così anche la pressione parziale dello stesso. Anche l'allenamento con ipoventilazione, che consiste nel ridurre la frequenza respiratoria durante l'esercizio, può imitare l'allenamento in quota, diminuendo significativamente l'ossigenazione del sangue e dei muscoli.
Come allenarsi in altura?
Gli atleti che desiderano ottenere un vantaggio prestativo per le gare di resistenza dovrebbero puntare ad altitudini superiori a 1.500 metri (5.000 piedi).
Esistono tuttavia diversi sistemi di allenamento in altura, che andremo a descrivere sotto.
Vivi in alto e allenati in basso
Per ottimizzare gli adattamenti e mantenere le prestazioni in allenamento è consigliabile il principio live-high, train-low.
Questa idea di allenamento prevede di vivere ad altitudini più elevate per sperimentare gli adattamenti fisiologici dell'alta quota, come l'aumento dei livelli di eritropoietina (EPO), l'aumento dei livelli di globuli rossi e della massima potenza aerobica (VO2 max), pur mantenendo la stessa intensità di esercizio durante l'allenamento a livello del mare.
Questo perché, a causa delle differenze ambientali in altitudine, gli allenamenti possono rimanere compromessi; tuttavia, fattori come la variabilità individuale, il tempo trascorso in alta quota e il tipo di programma di allenamento possono influenzare notevolmente i risultati.
Gli atleti che svolgono principalmente attività anaerobica non traggono necessariamente beneficio dall'allenamento in quota, poiché non fanno affidamento sull'ossigeno per la prestazione.
Sostare ad un'altitudine di 2.100–2.500 metri (6.900–8.200 piedi) e allenarsi a 1.250 metri (4.100 piedi) o meno è l'approccio ottimale per l'allenamento in quota. Sono zone ottimali per il live-high-train-low: Mammoth Lakes, California; Flagstaff, Arizona; e la Sierra Nevada, vicino a Granada, in Spagna.
L'allenamento in altitudine può aumentare la velocità media di percorrenza specifica, l'espressione di forza resistente generale, la resistenza aerobica generale e il recupero, mantenendo l'esposizione all'altitudine per un periodo di tempo significativo. Uno studio che utilizzava un'esposizione simulata in altitudine per 18 giorni, allenandosi però vicino al livello del mare, ha mostrato che i miglioramenti delle prestazioni erano ancora evidenti già in 15 giorni.
Gli oppositori dell'allenamento in quota sostengono che la concentrazione di globuli rossi di un atleta ritorna a livelli normali entro pochi giorni dal ritorno al livello del mare e che è impossibile allenarsi alla stessa intensità rispetto al livello del mare, riducendo l'effetto dell'allenamento e sprecando tempo a causa al mal di montagna.
L'allenamento in quota può produrre un rallentamento del recupero a causa dello stress ipossico.
L'esposizione a ipossia estrema ad altitudini superiori a 5.000 m (16.000 piedi) può portare a un notevole deterioramento del tessuto muscolare scheletrico. Cinque settimane a questa altitudine portano ad una perdita di volume muscolare dell'ordine del 10–15%.
Vivi in alto e allenati in alto
Nel regime live-high, training-high, l'atleta vive e si allena in altitudine.
Lo stimolo sul corpo è costante, perché l'atleta si trova continuamente in un ambiente ipossico.
Inizialmente, il VO2 max diminuisce notevolmente: di circa il 7% ogni 1000 m oltre il livello del mare.
Gli atleti non sono più in grado di metabolizzare lo stesso ossigeno rispetto a quanto farebbero al livello del mare. Il passo di allenamento dev'essere adeguato.
Sprint ripetuti in ipossia
Negli sprint ripetuti in ipossia (RSH), gli atleti corrono brevi sprint, inferiori a 30 secondi, il più velocemente possibile, dopo di che recuperano in in maniera incompleta ed in condizioni ipossiche. Il rapporto tra esercizio e tempo di riposo è inferiore a 1:4, il che significa che per ogni 30 secondi di sprint totale, ci sono meno di 120 secondi di riposo.
Confrontando l'RSH e gli sprint ripetuti in normossia (RSN), gli studi dimostrano che RSH ha migliorato il tempo di recupero e la potenza erogata. Gruppi RSH e RSN sono stati testati prima e dopo un periodo di allenamento di 4 settimane. Entrambi i gruppi hanno inizialmente completato 9-10 sprint prima dell'esaurimento totale. Dopo il periodo di allenamento di 4 settimane, il gruppo RSH è stato in grado di completare 13 sprint totali prima dell'esaurimento e il gruppo RSN ne ha completati solo 9.
I possibili vantaggi fisiologici dell'RSH includono la vasodilatazione compensatoria e la rigenerazione della fosfocreatina (PCr). I tessuti del corpo hanno la capacità di percepire l'ipossia e indurre vasodilatazione. Il flusso sanguigno più elevato aiuta i muscoli scheletrici a massimizzare l'apporto di ossigeno. Un livello maggiore di ri-sintesi della PCr aumenta la produzione di potenza muscolare durante le fasi iniziali dell'esercizio ad alta intensità (7-13 secondi circa).
L'RSH è ancora un metodo di allenamento relativamente nuovo e non è stato pienamente compreso.
Altitudine artificiale
I sistemi di simulazione dell'altitudine hanno dato origine a protocolli che non soffrono delle problematiche tra una migliore fisiologia dell'altitudine e possibile intensità degli allenamenti. Se necessario, tali sistemi di altitudine simulata possono essere utilizzati a ridosso della competizione.
In Finlandia, uno scienziato di nome Heikki Rusko ha progettato una "high-altitude house". L'aria all'interno della casa, che si trova al livello del mare, è a pressione normale ma modificata per avere una bassa concentrazione di ossigeno, circa il 15,3% (rispetto al 20,9% de livello del mare), che equivale all'incirca alla quantità di ossigeno disponibile alle quote normalmente scelte per l'allenamento. Gli atleti vivono e dormono in casa, ma svolgono l'allenamento all'esterno (a concentrazioni normali di ossigeno, ovvero 20,9%). I risultati di Rusko mostrano miglioramenti dei livelli di EPO e di globuli rossi.
L'altitudine artificiale può essere utilizzata anche per l'esercizio ipossico, nel quale gli atleti si allenano in un simulatore di altitudine che imita le condizioni dell'ambiente ad alta quota. Gli atleti sono in grado di eseguire gli allenamenti ad alta intensità a velocità più basse e quindi produrre meno stress sul sistema muscolo-scheletrico. Ciò è vantaggioso per un atleta che ha subito un infortunio muscoloscheletrico e non è in grado di applicare grandi quantità di stress durante l'esercizio che normalmente sarebbero necessarie per generare un allenamento cardiovascolare ad alta intensità. L'esposizione all'ipossia per il solo tempo dell'esercizio non è sufficiente a indurre cambiamenti nei parametri ematologici. Le concentrazioni di ematocrito ed emoglobina rimangono generalmente invariate. Esistono numerose aziende che forniscono sistemi di allenamento in quota.
Uno scienziato sudafricano di nome Neil Stacey ha proposto l'approccio opposto, utilizzando l'arricchimento di ossigeno per fornire un ambiente di allenamento con una pressione parziale di ossigeno addirittura superiore a quella del livello del mare. Questo metodo ha lo scopo di aumentare l'intensità dell'allenamento.
Cosa succede al corpo? Miglioramenti dell'alta quota
Gli effetti dell'alta quota sugli esseri umani sono principalmente le conseguenze della ridotta pressione parziale dell'ossigeno nell'atmosfera. Come diretta conseguenza dell'alta quota, possono anche insorgere problemi medici.
Miglioramenti dell'organismo dovuti all'alta quota
Le risposte fisiologiche più importanti dell'alta quota comprendono: iperpnea o iperventilazione, policitemia, aumento della densità capillare nei muscoli e vasocostrizione polmonare ipossica – aumento degli enzimi ossidativi intracellulari. Ma non sono le uniche. Esiste una serie di risposte all'ipossia a livello cellulare, dimostrate dalla scoperta di fattori inducibili dall'ipossia (HIF), che determinano le risposte generali del corpo alla privazione di ossigeno.
Il processo fisiologico di adattamento è detto acclimatazione, che può essere immediata o a lungo termine. Se il corpo vince l'altitudine, nel lungo termine, può modificarsi profondamente con i seguenti effetti:
- minore produzione di lattato;
- diminuzione del volume plasmatico;
- aumento dell'ematocrito (policitemia)
- aumento della massa dei globuli rossi;
- maggiore concentrazione di capillari nel tessuto muscolare scheletrico;
- aumento mioglobina;
- aumento dei mitocondri;
- aumento della concentrazione degli enzimi aerobici;
- aumento di 2,3-BPG;
- vasocostrizione polmonare ipossica e ipertrofia ventricolare destra;
- la pressione dell'arteria polmonare aumenta nel tentativo di ossigenare più sangue.
Il completo adattamento ematologico all'alta quota si ottiene quando l'aumento dei globuli rossi raggiunge un plateau e si ferma.
La durata del completo adattamento ematologico può essere approssimata moltiplicando l'altitudine in chilometri per 11,4 giorni. Ad esempio, per adattarsi a 4.000 metri di altitudine, sarebbero necessari 45,6 giorni.
Il limite di altitudine superiore di questa relazione lineare non è stato completamente stabilito.
Problemi medici causati dall'altitudine
La saturazione di ossigeno dell'emoglobina determina il contenuto di ossigeno nel sangue. Dopo che il corpo umano raggiunge circa 2.100 metri sopra il livello del mare, la saturazione dell'ossiemoglobina inizia a diminuire rapidamente. Tuttavia, il corpo umano può adattarsi all'altitudine sia a breve che a lungo termine, compensando parzialmente la mancanza di ossigeno.
In alta quota, a breve termine, la mancanza di ossigeno provoca un aumento della profondità e della frequenza respiratoria (iperpnea). Tuttavia, l'iperpnea provoca anche l'effetto negativo dell'alcalosi respiratoria, inibendo al centro respiratorio di aumentare la frequenza respiratoria, quanto sarebbe necessario. L'incapacità di aumentare la frequenza respiratoria può essere causata da una risposta inadeguata del corpo carotideo o da una malattia polmonare o renale.
Inoltre, in alta quota, il cuore batte più velocemente; il volume sistolico viene leggermente ridotto e le funzioni corporee non essenziali vengono soppresse, con conseguente declino dell'efficienza della digestione del cibo (poiché il corpo sopprime il sistema digestivo a favore dell'aumento delle proprie riserve cardiopolmonari).
L'acclimatazione completa richiede giorni o addirittura settimane. A poco a poco, il corpo compensa l'alcalosi respiratoria mediante l'escrezione renale di bicarbonato, consentendo una respirazione adeguata per fornire ossigeno senza rischiare l'alcalosi. Ci vogliono circa quattro giorni a qualsiasi altitudine, e il processo può essere potenziato da farmaci come l'acetazolamide.
C'è però un limite al livello di adattamento; gli alpinisti si riferiscono alle altitudini superiori a 8.000 metri come al limite di morte, dove si ritiene generalmente che nessun corpo umano possa acclimatarsi. Ad altitudini estreme, e con temperatura corporea, la pressione ambientale può scendere al di sotto della pressione del vapore acqueo, ma, a tali altitudini, anche l'ossigeno puro, seppur a pressione ambiente, non può sostenere la vita umana, ed è necessaria una tuta pressurizzata. La rapida depressurizzazione alle basse pressioni delle alte quote può scatenare la malattia da decompressione da altitudine.
Le funzioni fisiologiche in alta quota non sono normali e le prove scientifiche mostrano anche un deterioramento della funzione neuropsicologica, che è stata direttamente implicata negli incidenti di alpinismo e aviazione. I metodi per mitigare gli effetti dell'ambiente ad alta quota includono l'arricchimento di ossigeno nell'aria respirabile e/o un aumento della pressione in un ambiente chiuso. Altri effetti dell'alta quota includono congelamento, ipotermia, scottature solari e disidratazione.
Inoltre, anche in seguito a corretta acclimatazione, l'esposizione prolungata all'alta quota può interferire con la gravidanza e causare limitazione della crescita intrauterina o preeclampsia. L'alta quota provoca una diminuzione del flusso sanguigno alla placenta, anche nelle donne acclimatate, che interferisce con la crescita del feto. Di conseguenza, i bambini nati ad alta quota nascono in media più bassi rispetto ai bambini nati al livello del mare.
Nota: i tibetani resistono a condizioni per gli altri estreme grazie al loro fenotipo notevolmente diverso.
Come evitarli?
Il processo di mitigazione, ovvero di compenso dei problemi relativi all'alta quota, può avvenire mediante ossigeno supplementare, pressurizzazione dell'habitat o tuta di protezione ambientale o una combinazione di entrambi. In tutti i casi, l'effetto critico è l'aumento della pressione parziale dell'ossigeno nel gas respiratorio.
L'aria ambiente in quota può arricchirsi di ossigeno senza introdurre un rischio di incendio inaccettabile. Ad un'altitudine di 8000 m, l'altitudine equivalente in termini di pressione parziale di ossigeno può essere ridotta al di sotto di 4000 m senza aumentare il rischio di incendio oltre quello della normale aria atmosferica al livello del mare. In pratica, questo può essere fatto utilizzando concentratori di ossigeno.
Bibliografia
- West, JB (October 1996). "Prediction of barometric pressures at high altitude with the use of model atmospheres". Journal of Applied Physiology. 81 (4): 1850–4. doi:10.1152/jappl.1996.81.4.1850. PMID 8904608.
- "Online high-altitude oxygen and pressure calculator". Altitude.org. Archived from the original on 2010-02-01. Retrieved 2010-07-03.
- Formenti, F; Constantin-Teodosiu, D; Emmanuel, Y; Cheeseman, J; et al. (June 2010). "Regulation of human metabolism by hypoxia-inducible factor". Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 107 (28): 12722–12727. Bibcode:2010PNAS..10712722F. doi:10.1073/pnas.1002339107. PMC 2906567. PMID 20616028.
- Wehrlin, JP; Zuest, P; Hallén, J; Marti, B (June 2006). "Live high—train low for 24 days increases hemoglobin mass and red cell volume in elite endurance athletes". J. Appl. Physiol. 100 (6): 1938–45. doi:10.1152/japplphysiol.01284.2005. PMID 16497842. S2CID 2536000.
- Gore, CJ; Clark, SA; Saunders, PU (September 2007). "Nonhematological mechanisms of improved sea-level performance after hypoxic exposure". Med. Sci. Sports Exerc. 39 (9): 1600–9. doi:10.1249/mss.0b013e3180de49d3. PMID 17805094.
- Muza, SR; Fulco, CS; Cymerman, A (2004). "Altitude Acclimatization Guide". US Army Research Inst. Of Environmental Medicine Thermal and Mountain Medicine Division Technical Report (USARIEM–TN–04–05). Archived from the original on 2009-04-23. Retrieved 2009-03-05.
- Gore, CJ; Hahn, AG; Aughey, RJ; Martin, DT; et al. (2001). "Live high:train low increases muscle buffer capacity and submaximal cycling efficiency". Acta Physiol Scand. 173 (3): 275–286. doi:10.1046/j.1365-201X.2001.00906.x. PMID 11736690.
- Levine, BD; Stray-Gunderson, J (2001). The effects of altitude training are mediated primarily by acclimatization rather than by hypoxic exercise. Advances in Experimental Medicine and Biology. Vol. 502. pp. 75–88. doi:10.1007/978-1-4757-3401-0_7. ISBN 978-1-4419-3374-4. PMID 11950157.
- Stray-Gundersen, J; Chapman, RF; Levine, BD (2001). ""Living high—training low" altitude training improves sea level performance in male and female elite runners". Journal of Applied Physiology. 91 (3): 1113–1120. doi:10.1152/jappl.2001.91.3.1113. PMID 11509506.
- Rodríguez, FA; Truijens, MJ; Townsend, NE; Stray-Gundersen, J; et al. (2007). "Performance of runners and swimmers after four weeks of intermittent hypobaric hypoxic exposure plus sea level training". Journal of Applied Physiology. 103 (5): 1523–1535. doi:10.1152/japplphysiol.01320.2006. PMID 17690191. S2CID 25708310.
- Egan, E. (2013). Notes from higher grounds: an altitude training guide for endurance athletes. Kukimbia Huru Publishing. ISBN 978-0992755201.
- Brugniaux, JV; Schmitt, L; Robach, P; Nicolet, G; et al. (January 2006). "Eighteen days of "living high, training low" stimulate erythropoiesis and enhance aerobic performance in elite middle-distance runners". Journal of Applied Physiology. 100 (1): 203–11. doi:10.1152/japplphysiol.00808.2005. PMID 16179396. S2CID 25804302.
- Smoliga, J (Summer 2009). "High-altitude training for distance runners". Track Coach. 188.
- Hoppeler, H; Vogt, M (2001). "Muscle tissue adaptations to hypoxia". Journal of Experimental Biology. 204 (18): 3133–3139. doi:10.1242/jeb.204.18.3133. PMID 11581327.
- Faiss, Raphael; Girard, Olivier; Millet, Gregoire P (11 September 2013). "Advancing hypoxic training in team sports: from intermittent hypoxic training to repeated sprint training in hypoxia". Br J Sports Med. 47: i45–i50. doi:10.1136/bjsports-2013-092741. PMC 3903143. PMID 24282207.
- Bogdanis, GC; Nevill, ME; Boobis, LH; Lakomy, HK (1 March 1996). "Contribution of phosphocreatine and aerobic metabolism to energy supply during repeated sprint exercise". Journal of Applied Physiology. 80 (3): 876–884. doi:10.1152/jappl.1996.80.3.876. PMID 8964751. S2CID 19815357.
- Neil, Stacey (2017-10-17). "Oxygen enrichment to enhance training effectiveness and physiological adaptation". Zenodo. doi:10.5281/zenodo.1013924.
- West, John B. (2012). "High-Altitude Medicine". Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 186 (12): 1229–1237. doi:10.1164/rccm.201207-1323CI. PMID 23103737.
- Young, Andrew J; Reeves, John T. (2002). "Human Adaptation to High Terrestrial Altitude" (PDF). Medical Aspects of Harsh Environments. Vol. 2. Borden Institute, Washington, DC. CiteSeerX 10.1.1.175.3270. Archived from the original (PDF) on 16 September 2012. Retrieved 5 January 2009.
- Darack, Ed (2002). Wild winds: adventures in the highest Andes. Ed Darack. p. 153. ISBN 978-1-884980-81-7.
- Huey, Raymond B.; Eguskitza, Xavier (2 July 2001). "Limits to human performance: elevated risks on high mountains". Journal of Experimental Biology. 204 (18): 3115–9. doi:10.1242/jeb.204.18.3115. PMID 11581324.
- Grocott, Michael P.W.; Martin, Daniel S.; Levett, Denny Z.H.; McMorrow, Roger; Windsor, Jeremy; Montgomery, Hugh E. (2009).
- "Arterial Blood Gases and Oxygen Content in Climbers on Mount Everest" (PDF). N Engl J Med. 360 (2): 140–9. doi:10.1056/NEJMoa0801581. PMID 19129527.
- Zubieta-Castillo, G.; Zubieta-Calleja, G.R.; Zubieta-Calleja, L.; Zubieta-Castillo, Nancy (2008). "Facts that Prove that Adaptation to life at Extreme Altitude (8842m) is possible" (PDF). Adaptation Biology and Medicine. 5 (Suppl 5): 348–355.