Apparato Cardiovascolare - PDF

ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 3. L'APPARATO CARDIOVASCOLARE L’apparato cardiovascolare o cardiocircolatorio ha il compito di trasportare nutrienti e gas in tutto l’organismo, questo è costituito da un insieme di canali di vario calibr...

ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 3. L'APPARATO CARDIOVASCOLARE L’apparato cardiovascolare o cardiocircolatorio ha il compito di trasportare nutrienti e gas in tutto l’organismo, questo è costituito da un insieme di canali di vario calibro, i vasi, nei quali circolano il sangue e la linfa. Si distinguono quindi due apparati circolatori: Apparato circolatorio sanguifero: costituito da cuore, arterie, vene e capillari. Apparato circolatorio linfatico: costituito da vasi linfatici, linfonodi, timo, milza e midollo osseo. Il cuore è la pompa del sistema cardiovascolare, ha la funzione di trasportare ossigeno, anidride carbonica, nutrienti e altre sostanze (ormoni) in tutto il corpo. A livello istologico, il cuore è un sincizio funzionale formato cioè da tre tipi di cellule (cellule pacemaker, miocardiche e di conduzione) che comunicano tra loro tramite gap-junction, o giunzioni comunicanti. Il cuore è l’organo principale dell’apparato cardiocircolatorio, in quanto grazie alle sue contrazioni ritmiche è in grado di permettere la circolazione del sangue. È un organo cavo, impari, a struttura prevalentemente muscolare. È situato nella cavità toracica, più precisamente nel mediastino anteriore, sopra al diaframma, con la base rivolta verso l’alto a destra e all’indietro, l’apice si trova in basso a sinistra e in avanti. È contenuto in un sacco connettivale, detto pericardio fibroso, rivestito internamente da una doppia membrana sierosa, il pericardio sieroso. Il cuore è costituito da 4 camere, 2 superiori (atrio destro e sinistro) e 2 inferiori (ventricolo destro e sinistro); tra la parte destra e sinistra del cuore vi è un setto, che ha la funzione di non permettere alcuno scambio, mentre tra atrio e ventricolo corrispondente si trova una valvola (mitrale a sinistra e tricuspide a destra) che permette il passaggio di sangue dall’atrio al ventricolo. Sono presenti delle valvole anche tra i ventricoli e le arterie corrispondenti l’aorta per il ventricolo sinistro e l’arteria polmonare per il ventricolo destro. La funzione del cuore è quella di far circolare incessantemente il sangue, contraendosi e rilasciandosi ritmicamente, spingendo il sangue nelle arterie e aspirandolo dalle vene. Il ciclo cardiaco è caratterizzato da due momenti: Momento di contrazione, definito sistole, in cui si ha l’espulsione del sangue ventricolare verso le arterie aorta e polmonare. Momento di dilatazione, detto diastole, in cui le fibre muscolari del cuore si rilasciano, permettendo così un nuovo riempimento delle cavità cardiache. Questi due movimenti si alternano regolarmente per gli atri e i ventricoli: quando gli atri si contraggono (sistole atriale) i ventricoli si distendono (diastole ventricolare) e viceversa, quando i ventricoli si contraggono gli atri si distendono. 11 3. L'APPARATO CARDIOVASCOLARE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Il ciclo cardiaco, cioè la successione ritmica di questi movimenti, si svolge in tre fasi: Durante la sistole atriale, gli atri si contraggono e spingono il sangue nei ventricoli dilatati attraverso le valvole atrio-ventricolari (tricuspide e mitrale) aperte. Durante la sistole ventricolare la muscolatura dei ventricoli si tende e si contrae spingendo il sangue nelle arterie. Le valvole atrio-ventricolari restano chiuse e quelle semilunari aperte, mentre gli atri sono dilatati. Breve pausa nella quale tutto il cuore è in diastole (dilatazione). Il tempo compiuto dal cuore per effettuare un ciclo cardiaco è compreso in 0,8-0,9 secondi, in condizioni di riposo considerando una FC al minuto di 70. 12 3. L'APPARATO CARDIOVASCOLARE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 13 3. L'APPARATO CARDIOVASCOLARE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER I vasi sanguigni sono le strutture deputate al trasporto di sangue nell'organismo. Si classificano in: Arterie: vasi sanguigni che nascono dai ventricoli e portano il sangue poco ossigenato ai polmoni (attraverso l'arteria polmonare che origina dal ventricolo destro) e sangue ossigenato a tutto il corpo (attraverso l'aorta che origina dal ventricolo sinistro); Vene: vasi sanguigni che trasportano sangue carico di anidride carbonica ai polmoni e sostanze di rifiuto a fegato e a reni per la depurazione; le loro pareti sono meno spesse di quella delle arterie, poiché la pressione del sangue è meno elevata; Capillari: permettono gli scambi fra il sangue e i tessuti, infatti sono di dimensioni microscopiche e si trovano fra le cellule; il letto capillare collega il circuito arterioso e quello venoso. Il lato arterioso di ciascun letto capillare porta il sangue ossigenato dal cuore ai tessuti, mentre il sangue povero di ossigeno raccolto dai tessuti risale attraverso le vene al cuore, aiutato in questo dalla pompa muscolare, cioè dalla pressione esercitata dai muscoli sulle vene. La circolazione sanguigna segue quindi un percorso a senso unico attraverso il cuore. Nella parte destra, all'altezza dell'atrio destro il sangue venoso penetra dalle vene cave superiore ed inferiore, scende nel ventricolo destro attraverso la valvola tricuspide. La contrazione del ventricolo destro lo spinge attraverso la valvola semilunare nell'arteria polmonare che si divide subito in due rami per raggiungere i polmoni dove il sangue si rifornirà di ossigeno (piccola circolazione). Attraverso le quattro vene polmonari il sangue, ricco in ossigeno, ritornerà al cuore penetrando questa volta nell'atrio sinistro. Scendendo attraverso la valvola mitrale nel ventricolo sinistro, raggiungerà l'arteria aorta, passando la valvola semilunare, dando origine alla grande circolazione. Per il maggiore lavoro che compie mandando il sangue in tutto il corpo, il ventricolo sinistro ha pareti muscolari più robuste rispetto al ventricolo destro e ai due atri destro e sinistro. La circolazione del sangue compie quindi un doppio circuito in successione che si distingue in una grande circolazione o circolazione sistemica e una piccola circolazione o circolazione polmonare con nodo/motore centrale il cuore. Le circolazioni sistemica e polmonare hanno valori pressori differenti, la circolazione sistemica ha picco sistolico di 120 mmHg e valore telediastolico di 80 mmHg; la circolazione polmonare ha picco sistolico di 18-25 mmHg e valore telediastolico di 6-10 mmHg. Il sangue che circola all'interno del corpo, oltre ad essere ricaricato di ossigeno, deve essere purificato dalle scorie e arricchito di sostanze nutritive. La circolazione portale assolve a tali funzioni, attraverso il sistema portale epatico, il sangue ricco di sostanze nutritive e scorie, proveniente dall'intestino viene filtrato, prima di essere di nuovo immesso nel torrente circolatorio. 14 3. L'APPARATO CARDIOVASCOLARE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 15 3. L'APPARATO CARDIOVASCOLARE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 3.1 IL SISTEMA LINFATICO Il sistema linfatico è strettamente correlato con quello circolatorio. Con questo sistema il liquido interstiziale tessutale viene drenato passivamente e attraverso i vasi linfatici la linfa arriva nei condotti principali. Una piccola parte, circa il 10% del sangue che arriva al cuore attraverso il sistema venoso è costituito dalla linfa. All'interno di questo composto, sono presenti proteine, acqua e cellule immunitarie, le funzioni del sistema linfatico, sono perciò quelle di drenare il liquido interstiziale e di difendere l'organismo da tossine, batteri, virus e allergeni. Quest'ultima funzione viene assolta dai vasi linfatici nella sede dove sono presenti i linfonodi, l'ingrossamento di tali strutture o la comparsa di edemi possono essere indicatori di uno stato infiammatorio. 3.2 LA PRESSIONE ARTERIOSA La pressione arteriosa è la pressione con la quale il sangue viene spinto lungo le arterie. Essa viene regolata soprattutto dalle arteriole. Si definisce pressione sistolica, o massima, la pressione che si crea all'interno del ventricolo sinistro durante la contrazione. Si definisce pressione diastolica, o minima, la pressione che si ha a livello dell'aorta durante la fase di diastole, quando la valvola aortica è chiusa. La pressione diastolica è perciò la pressione che deve vincere il ventricolo sinistro per far sì che la valvola aortica si apra e il sangue venga espulso dal ventricolo. Se la pressione diastolica rimane troppo elevata per lunghi periodi, si ha una sofferenza del cuore, con conseguente adattamento ipertrofico del ventricolo sinistro. L'ipertensione arteriosa è considerata la causa di molte patologie gravi che se non trattate, possono risultare anche letali. L’OMS (Organizzazione Mondiale Sanità) ha stabilito questi parametri in riferimento alla pressione arteriosa: PA < 120/80 Ottimale PA < 140/90 Normoteso PA 140-159/90-99 Ipertensione lieve PA 160-179/100-109 Ipertensione moderata PA ≥ 180/110 Ipertensione grave 16 3. L'APPARATO CARDIOVASCOLARE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 3.3 ADATTAMENTI CARDIOVASCOLARI INDOTTI DALL'ATTIVITA' FISICA In un adulto sano la frequenza cardiaca al minuto in condizione di riposo oscilla tra 60-80 battiti; è considerata alta oltre i 100 battiti, detta anche tachicardia; bassa sotto i 60 battiti, detta anche bradicardia. La gittata cardiaca a riposo in un adulto è di circa 5 L, risultato del prodotto tra i circa 70 mL del volume sistolico e i 70 battiti/minuto della frequenza cardiaca. La gittata cardiaca è il parametro fondamentale della funzione cardiaca e si deve poter adattare all’attività svolta o alla temperatura esterna. La gittata cardiaca può aumentare perciò notevolmente durante l’attività fisica. Durante un lavoro muscolare la richiesta di energia e quindi anche di ossigeno da parte dei muscoli cresce, in alcuni casi anche di molto, grazie all'apparato cardiovascolare queste richieste possono venire soddisfatte. Durante il lavoro muscolare come detto il fabbisogno di ossigeno nei muscoli cresce, l’apparato cardiovascolare deve far fronte a questa maggior richiesta e al contempo non deve far mancare il giusto rifornimento di ossigeno in organi come il cuore e il cervello che non possono assolutamente rimanere senza. La quantità di sangue in circolo si definisce come gittata cardiaca, cioè la quantità di sangue pompata dal cuore in un minuto, che in condizioni di riposo corrisponde come detto a circa 5 litri/min per un uomo di 70 kg alto 1.70 metri, che in condizioni di sforzo muscolare può arrivare, in un soggetto giovane, fino a circa 30 litri/min. L’aumento fisiologico della gittata cardiaca durante il lavoro muscolare è strettamente connesso col carico lavorativo e quindi con il consumo di ossigeno, tra soggetti sedentari o allenati vi è poca differenza nel consumo di ossigeno in condizioni di riposo, mentre in condizioni di lavoro questa differenza nel massimo consumo di ossigeno risulta essere marcata, infatti il VO2max nei soggetti allenati può essere anche di molto più alto rispetto ai soggetti sedentari. Le donne hanno un VO2max più basso rispetto agli uomini, questo dovuto alla diversa concentrazione di emoglobina e alla minore massa muscolare. Attraverso l’allenamento gli atleti sviluppano una diminuzione dei battiti cardiaci per minuto, questo è un adattamento fisiologico indotto dall’allenamento che è indice di maggior efficienza del sistema cardiocircolatorio soprattutto in condizioni di attività, infatti l’aumento della frequenza cardiaca nel soggetto allenato o sedentario sotto sforzo è lineare, può raggiungere circa i 200 battiti per minuto in entrambi, la differenza sostanziale sta nel fatto che il cuore del soggetto allenato è in grado di avere dei valori di gittata cardiaca più elevati rispetto al soggetto sedentario sotto sforzo a parità di battiti per minuto, raggiungendo per questo motivo dei carichi di lavoro allenanti maggiori. I principali cambiamenti fisiologici durante l’esercizio fisico si possono notare a livello cardiovascolare, respiratorio e renale. 17 3. L'APPARATO CARDIOVASCOLARE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Durante un'intensa attività fisica l’organismo utilizza prima l'ATP presente nelle riserve muscolari e quello prodotto dal metabolismo aerobico attraverso l'ossigeno accumulato dalla mioglobina muscolare e l'emoglobina in circolo. L’utilizzo di ossigeno presente nell’organismo provoca un debito di quest’ultimo che è proporzionale all’attività fisica che si sta compiendo. Aumenta anche la concentrazione di CO2 che legandosi all’acqua porta alla formazione di H+ che aumentano l’acidità, l’aumentata concentrazione di questo ione induce vasodilatazione con conseguente aumento del flusso di sangue e così anche di ossigeno che porta ad un aumento degli atti respiratori. Gli atti respiratori passano dai normali 12-20 che si hanno a riposo ai 30-40 sotto sforzo per ogni minuto, avviene anche un’espirazione forzata, attivata dai muscoli intercostali interni e dagli addominali, cosa che non avviene in condizioni di riposo, queste modificazioni fisiologiche portano ad un aumento della ventilazione alveolare che è proporzionale all’esercizio fisico che si sta svolgendo. La gittata cardiaca aumenta dato che aumenta la frequenza cardiaca e la gittata sistolica, quest’ultima influenzata dalla forza di contrazione del cuore e dal volume telediastolico, a sua volta influenzato dal ritorno venoso, dalla condizione di riposo di 70 ml di sangue la gittata sistolica durante l’attività fisica passa a 100 ml. L’aumentata forza di contrazione del miocardio, come anche l’aumentata frequenza cardiaca è favorita dall’attività del sistema ortosimpatico durante lo sforzo, quest’ultimo elemento molto importante perché si contrappone all’aumentato ritorno venoso indotto dalla contrazione dei muscoli scheletrici che comprimendo le vene portano il sangue verso il cuore, se non vi fosse appunto una stimolazione del sistema simpatico nell’aumentare la frequenza cardiaca un eccessivo ritorno venoso potrebbe allungare eccessivamente le cellule del miocardio provocandone il danneggiamento. Durante l’esercizio fisico si assiste anche ad una vasodilatazione delle arteriole verso i muscoli coinvolti nell’attività fisica e una vasocostrizione delle arteriole verso gli altri tessuti, anche le arteriole renali sono influenzate da questa variazione, diminuisce il flusso di sangue ai reni, la pressione a livello locale diminuisce, di conseguenza la velocità di filtrazione glomerulare si abbassa, la produzione di urina diminuisce per eliminare meno liquidi essenziali per la termoregolazione durante l’attività fisica. A seconda del tipo di attività fisica che si svolge, l'apparato cardiovascolare si adatta in maniera differente. Negli sport di endurance è importante aumentare la gittata cardiaca, in modo che il volume di sangue che circoli sia maggiore; negli sport di forza e potenza per far fronte alle aumentate resistenze periferiche che avvengono nel corso di tali attività, il cuore aumenta la sua forza di contrazione. Nel lungo periodo gli atleti che svolgono attività di endurance, sviluppano un aumento del volume delle cavità interne del cuore (ipertrofia eccentrica); gli atleti che svolgono attività di forza e potenza nel lungo periodo, sviluppano un'ipertrofia delle pareti interne cardiache (ipertrofia concentrica). 18 3. L'APPARATO CARDIOVASCOLARE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 4. IL SANGUE Il sangue è un tessuto connettivo la cui sostanza intercellulare liquida (plasma) gli permette di circolare nei vasi sanguigni. Il plasma costituisce circa il 55% del sangue intero ed è formato in gran parte da acqua (90%), in cui si trovano disciolti soluti (10%). Sospesi nel plasma si trovano tre diversi tipi di cellule: globuli rossi, globuli bianchi e piastrine che costituiscono gli elementi figurati del sangue (l'altro 45% del sangue intero). I globuli rossi sono cellule prive di nucleo, tondeggianti, schiacciate al centro e rialzate ai bordi. Sono rivestiti da una sottile membrana cellulare e il loro colore rosso è dovuto alla presenza nel citoplasma di una proteina contente ferro, l'emoglobina che ha la proprietà di legarsi con l'ossigeno formando un composto labile detto ossiemoglobina che conferisce al sangue arterioso il suo caratteristico colore rosso brillante, mentre il sangue venoso ha un colore rosso cupo. Una carenza di ferro o di emoglobina incide perciò per ovvi motivi con la prestazione atletica. Hanno una vita breve (ca. 120 giorni) al termine della quale vengono distrutti nella milza e nel fegato e rimpiazzati da nuovi eritrociti prodotti nel midollo osseo rosso delle ossa. Negli uomini generalmente si riscontrano mediamente delle concentrazioni di eritrociti nel sangue superiori del 10% circa rispetto alle donne. Con l'attività fisica si eleva mediamente la percentuale di globuli rossi, in condizioni fisiologiche ciò non arreca nessun danno, nel caso in cui l'ematocrito sia elevato oltre certi limiti, attraverso pratiche illecite, i danni per la salute possono essere anche molto gravi. I globuli bianchi invece sono provvisti di nucleo, sono incolori e non hanno una forma ben definita. I leucociti sono cellule del sistema immunitario che hanno la funzione di difendere l'organismo dagli agenti patogeni (virus, batteri, miceti e parassiti). I trombociti sono frammenti del citoplasma dei megacariociti (cellule del midollo osseo adibite alla produzione di piastrine). Intervengono per riparare le lesioni che avvengono in seguito a traumi nella superficie interna dei vasi sanguigni, detta endotelio. Producono inoltre sostanze importanti per favorire la coagulazione del sangue e per attivare il processo di vasocostrizione. Le funzioni del sangue possono essere riassunte in questo modo: trasporto di ossigeno, sostanze nutritive e ormoni a tutte le cellule e tessuti; di anidride carbonica e sostanze di rifiuto dalle cellule ai polmoni e agli organi escretori; difesa dell'organismo, attraverso i leucociti; riparazione, attraverso le piastrine; regolazione della temperatura corporea, il suo calore specifico e la sua conduttività permettono di assorbire grandi quantità di calore, senza un apprezzabile aumento della propria temperatura, riesce quindi a trasferire il calore assorbito dagli organi profondi, alla superficie del corpo (pelle) dove può essere facilmente disperso. 19 4. IL SANGUE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 5. ANALISI CLINICHE PER LO SPORTIVO L’interpretazione dei risultati di tali esami spetta esclusivamente al medico, al solo scopo informativo, vengono riportate le possibili cause che possono alterare i valori. Se i livelli di globuli rossi sono troppo bassi, ciò può indicare uno stato di malessere, dove alla base ci possono essere stati di stress prolungati, o carenze alimentari. La VES, velocità di eritro-sedimentazione, se elevata può indicare la presenza di uno stato infiammatorio. I valori delle transaminasi, possono essere elevati dopo un allenamento intenso, anche in assenza di patologie, è consigliabile per questo motivo effettuare tale rilevazione dopo qualche giorno di riposo dall'allenamento. Valori elevati di azotemia, possono essere indicatori di un'insufficienza renale, o molto spesso possono derivare da un' eccessiva assunzione di proteine con l'alimentazione, con concomitante scarsa assunzione di acqua. I valori di creatinina, come quelli delle transaminasi, possono essere leggermente elevati, a seguito di un allenamento intenso, è consigliabile per questo motivo effettuare tale rilevazione dopo qualche giorno di riposo dall'allenamento. Valori elevati di glicemia a digiuno, possono indicare la presenza di diabete. Alterazioni nei valori degli elettroliti nel sangue: potassio, sodio, magnesio, calcio, ecc., possono essere indicatori di una sofferenza renale, o più semplicemente di stati carenziali di acqua e sali minerali. Il quadro lipidico è molto importante per valutare se ci sono degli squilibri che possono provocare nel lungo periodo patologie anche gravi. Il valore del CPK, o creatina fosfochinasi, se elevato può essere indicatore di danni nel tessuto muscolare cardiaco, o in quello muscolare striato, in quest'ultimo caso sarebbe un'alterazione fisiologica se rilevata a seguito di un allenamento intenso. 20 5. ANALISI CLINICHE PER LO SPORTIVO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 6. L'APPARATO RESPIRATORIO La respirazione è un complesso di funzioni che coinvolge diversi organi e apparati e che porta allo scambio di gas per diffusione tra le cellule utenti e il mezzo contenente i gas stessi, la respirazione varia in funzione della richiesta di ossigeno, quindi a seconda dell’attività svolta e del metabolismo. Con il termine respirazione in biologia ci si può riferire alla respirazione cellulare, ovvero la produzione di energia in presenza di ossigeno attraverso l’utilizzo di substrati energetici lipidi e carboidrati all’interno dei mitocondri; o ci si può riferire alla respirazione polmonare, in cui avvengono gli scambi gassosi ad opera dell’apparato respiratorio. La richiesta di ossigeno dei vari tessuti è diversa, infatti il muscolo scheletrico è in grado di produrre energia anche in assenza di ossigeno attraverso la glicolisi anaerobica all’interno del citoplasma, il muscolo cardiaco e il tessuto nervoso invece hanno un costante bisogno di ossigeno per produrre energia. La quantità di ossigeno necessaria varia di molto nel muscolo scheletrico durante l’attività fisica, dove vi è un aumento importante della gittata cardiaca verso i muscoli scheletrici interessati dal lavoro, passando dal 21% in condizioni di riposo anche all’88% durante un’attività fisica. Le vie aeree superiori dell'apparato respiratorio, sono la faringe e la laringe, svolgono la funzione di riscaldare e umidificare l’aria inspirata per renderla così adatta alle condizioni corporee, inoltre attraverso l’epitelio cigliato è possibile eliminare dall’aria le sostanze nocive, grazie al movimento delle ciglia con il muco le sostanze nocive possono essere portate verso l’esterno. Dalle vie aeree superiori l’aria passa nella trachea, nei bronchi e nei bronchioli, terminando poi negli alveoli polmonari, questi rappresentano l’unità funzionale dei polmoni dove avvengono gli scambi gassosi con i capillari sanguigni, sono presenti in gran numero ne possediamo circa 300 milioni. La struttura alveolare è formata da fibre elastiche, pneumociti di tipo I molto sottili, pneumociti di tipo II che producono surfactante e macrofagi che rappresentano l’ultima difesa contro le particelle indesiderate che possono arrivare a livello alveolare. Ogni polmone è avvolto da un sacco pleurico, costituito da due foglietti pleurici: uno riveste la superficie esterna del polmone, l’altro riveste l’interno della cavità toracica delimitata dalle ossa della colonna vertebrale, dalle coste e dai muscoli ad esse associati. Tra i due foglietti pleurici è presente un sottile strato di liquido pleurico che ha la funzione di facilitare lo scorrimento dei due foglietti durante gli atti respiratori. I polmoni sono poggiati su un ampio muscolo con forma cupolare il diaframma, principale muscolo inspiratorio che con la sua contrazione insieme ad altri muscoli accessori è in grado di aumentare il volume polmonare. 21 6. L'APPARATO RESPIRATORIO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 22 6. L'APPARATO RESPIRATORIO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER L’apparato respiratorio è strettamente connesso all’apparato cardiocircolatorio, infatti grazie alla circolazione polmonare il sangue deossigenato si arricchisce di ossigeno per essere poi distribuito ai vari tessuti attraverso la circolazione sistemica. Nella respirazione, durante l’inspirazione è molto importante la contrazione del diaframma che abbassa la sua cupola verso la cavità addominale, dei muscoli intercostali esterni e del dentato postero-superiore che elevano le coste, grazie all’attività di questi muscoli aumenta il volume toracico e di conseguenza quello polmonare. L'espirazione in condizioni di riposo è passiva, vale a dire che non vi sono dei muscoli che si attivano per favorirla, il semplice rilascio dei muscoli che hanno favorito l'inspirazione determina una diminuzione del volume intrapolmonare. Durante un’attività fisica la respirazione diventa forzata, in questo caso intervengono anche altri muscoli a supporto: lo sternocleidomastoideo e gli scaleni durante la fase di inspirazione; gli addominali, gli intercostali interni, il dentato postero-inferiore, il trasverso del torace durante l’espirazione. 23 6. L'APPARATO RESPIRATORIO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 24 6. L'APPARATO RESPIRATORIO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 7. IL SISTEMA NERVOSO Il sistema nervoso si può suddividere in due parti: il sistema nervoso centrale (SNC), formato da encefalo e midollo spinale, ed il sistema nervoso periferico (SNP). Il sistema nervoso centrale riceve ed elabora informazioni dagli organi sensoriali e viscerali, le integra, sulla base di esse prende decisioni ed invia istruzioni relative ad alcuni organi. È inoltre sede dell'apprendimento, della memoria, delle emozioni, del linguaggio e di altre funzioni complesse. Il sistema nervoso periferico garantisce la comunicazione tra l'intero organismo ed il sistema nervoso centrale tramite la componente afferente, che trasmette informazioni in senso ascendente, e la componente efferente, che conduce le informazioni in senso opposto, cioè dal sistema nervoso centrale agli organi definiti effettori (per lo più muscoli e ghiandole). La componente efferente è ulteriormente suddivisa in sistema nervoso somatico, in cui i motoneuroni sono responsabili della contrazione dei muscoli scheletrici, ed in sistema nervoso autonomo, che regola la funzione di organi e strutture non sottoposte al controllo volontario. 25 7. IL SIST EMA NERVOSO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 26 7. IL SIST EMA NERVOSO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Il sistema nervoso autonomo è definito da un sistema parasimpatico ed uno simpatico. Il sistema simpatico (o ortosimpatico) è responsabile dello stato di allerta e mobilita tutte le risorse dell'organismo in risposta a forti sollecitazioni ambientali. Quello parasimpatico adegua l'organismo alle condizioni di riposo, promuovendo le funzioni vegetative. Le cellule del sistema nervoso sono di due tipologie: i neuroni e le cellule gliali. I neuroni sono cellule eccitabili in grado di produrre ampi e rapidi segnali elettrici definiti potenziali d'azione. I neuroni misurano da pochi millimetri a più di un metro. Nella loro struttura si riconoscono tre componenti principali: il corpo cellulare (o soma), contenente il nucleo e la maggior parte degli organuli, i dendriti, che ricevono afferenze da altri neuroni a livello di giunzioni specializzate dette sinapsi, e l'assone (o neurite), diramazione che origina nel monticolo assonale, addetta all'invio di informazioni sotto forma di segnali elettrici. Un neurone può avere molti dendriti, ma un solo assone. La parte terminale dell'assone è definita terminale assonico, specializzato nel rilascio di un neurotrasmettitore. 27 7. IL SIST EMA NERVOSO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 28 7. IL SIST EMA NERVOSO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 8. L'APPARATO ENDOCRINO L'apparato endocrino o sistema ormonale è costituito da un insieme di ghiandole e cellule (ghiandole endocrine e cellule endocrine) che hanno la funzione di secernere nel sangue delle sostanze proteiche o lipidiche chiamate ormoni. L'apparato endocrino in collaborazione con il sistema nervoso, regola il funzionamento dell'organismo umano. Gli ormoni vengono emessi dal citoplasma delle cellule e riversati direttamente nel tessuto circostante e/o nel torrente circolatorio, da dove raggiungono successivamente gli organi bersaglio dove esplicano la loro specifica azione. Ogni ormone, circolante nel sangue può raggiungere tutti i punti dell'organismo, agendo però solo sulle cellule provviste di opportuni recettori. La fisiologia dell'apparato endocrino è finemente regolata per poter adempiere in maniera ottimale alle esigenze dell'organismo. La secrezione e il rilascio di ogni ormone, dipende da fattori stimolanti o inibenti, in alcuni casi rappresentati dalla stessa azione che si vuole produrre. L'insulina ad esempio, viene secreta dal pancreas e immessa nel circolo sanguigno in quantità proporzionali ai valori di glicemia nel sangue, realizzando la sua funzione ipoglicemizzante attraverso il meccanismo di feedback, vale a dire che la sua secrezione da parte del pancreas, aumenta o diminuisce per mantenere la glicemia entro il range fisiologico. L'attività degli ormoni può essere: endocrina: gli ormoni vengono immessi nel torrente circolatorio per raggiungere gli organi bersaglio; paracrina: gli ormoni sono rilasciati direttamente nell'organo o nel tessuto, dove esplicano la loro funzione nelle cellule vicine; autocrina: gli ormoni secreti agiscono sulle stesse cellule che li hanno prodotti e rilasciati. Molto spesso si assiste ad una situazione ormonale mista, come ad esempio autocrina-paracrina. La carenza o l'eccesso nella secrezione di ormoni, può provocare stati patologici anche piuttosto seri, il diabete e l'ipotiroidismo, sono delle patologie ormonali da carenza che se non adeguatamente curate, possono portare all'insorgenza di complicanze anche serie per l'organismo. L'ipertiroidismo, è invece un esempio di una patologia ormonale molto invalidante da eccesso, in cui si assiste ad un aumento nella secrezione di ormoni tiroidei T3 e T4. Il trattamento delle patologie ormonali è a carico dell'endocrinologo ma non solo, anche altre figure mediche possono esserne interessate, come il gastroenterologo e l'oncologo (in caso di tumori endocrini). 29 8. L'APPARATO ENDOCRINO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Costituiscono l'apparato endocrino: l'ipofisi, la tiroide, le paratiroidi, le ghiandole surrenali, il pancreas, l'epifisi. Possiedono una funzione endocrina anche altri organi: le ovaie e i testicoli, il rene, il timo, il miocardio, la placenta, la pelle e il fegato. 30 8. L'APPARATO ENDOCRINO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 31 8. L'APPARATO ENDOCRINO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 8.1 IPOFISI L'ipofisi detta anche ghiandola pituitaria, è una ghiandola endocrina situata alla base del cranio, costituita da due lobi, il lobo anteriore (adenoipofisi) e il lobo posteriore (neuroipofisi), strutturalmente e funzionalmente diversi che regolano, attraverso la secrezione di numerosi ormoni, l'attività endocrina e metabolica di tutto l'organismo. L’adenoipofisi produce: L’ormone somatotropo o GH, che stimola la crescita dei tessuti e interagisce con il tasso di glucosio plasmatico. L’ormone adrenocorticotropo o ACTH, che regola la produzione di ormoni corticosurrenalici. La tireotropina o TSH, che agisce sulla tiroide stimolando la sua produzione ormonale. L’ormone luteinizzante o LH, che nella donna agevola la produzione di progesterone e la formazione dei corpi lutei, mentre nei testicoli stimola la spermatogenesi e la produzione di androgeni. L’ormone follicolo-stimolante o FSH, che nei testicoli favorisce la secrezione di androgeni, mentre nelle ovaie stimola la crescita di follicoli. La prolattina o PRL, ormone lattogenico responsabile della produzione di latte nelle donne dopo il parto. La neuroipofisi o ipofisi posteriore produce: L’ormone antidiuretico o ADH, che promuove diverse reazioni organiche, tra cui l’innalzamento della pressione arteriosa e la regolazione del volume plasmatico, mediante il riassorbimento di acqua nei tubuli renali. L’ossitocina, che agisce sull’utero, inducendo le contrazioni uterine durante il parto e sulla mammella, promuovendo l’eiezione del latte quando il capezzolo viene stimolato dalla suzione. 32 8. L'APPARATO ENDOCRINO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 8.2 L’ORMONE DELLA CRESCITA O GH La concentrazione plasmatica del GH è molto elevata, anche mille volte superiore rispetto a quella degli altri ormoni, subendo delle variazioni nel corso della giornata e dell’anno. Nel corso della giornata il suo rapporto risulta inversamente proporzionale al tasso glicemico e vi è un picco molto importante durante le prime ore di sonno notturne. Nel corso dell’anno si assiste ad una maggior secrezione di GH nel periodo primaverile ed estivo. Le funzioni principali di questo ormone sono: promuovere la sintesi proteica (aumento della massa muscolare); azione anticatabolica; funzione lipolitica (diminuzione della massa grassa); crescita ossea e dei tessuti molli. Attraverso l’allenamento è possibile favorire una maggiore secrezione di questo ormone. La secrezione di GH è infatti collegata alla produzione di acido lattico, eseguire perciò degli allenamenti con sovraccarichi con alti volumi di lavoro, con serie composte da ripetizioni medio-alte, intervallate tra loro da pause brevi, sembra essere il modo migliore per ottimizzare la secrezione di GH. Altri fattori contribuenti per la secrezione di GH sono l’ipoglicemia ed i pasti proteici. 8.3 LA TIROIDE La tiroide è una ghiandola, posizionata nella regione anteriore del collo, costituita da due lobi, destro e sinistro, collegati da uno stretto ponte che prende il nome di istmo. Sotto lo stimolo ipofisario che secerne l'ormone TSH, la tiroide a sua volta produce gli ormoni: T4 e T3 che agiscono sul metabolismo cellulare e sui relativi processi di accrescimento. Gli ormoni tiroidei hanno un'azione solitamente eccitatoria sul metabolismo basale: aumentando il consumo di ossigeno da parte dei tessuti; stimolando la produzione endogena di calore; favorendo: la sintesi proteica, la gluconeogenesi, la glicogenolisi e il catabolismo dei lipidi; favoriscono un effetto inotropo e cronotropo positivo sul miocardio, migliorandone la sensibilità alle catecolamine. La secrezione di ormoni tiroidei varia sia nel corso della giornata che nel corso dell’anno. Durante il giorno vi è una maggior secrezione di questi ormoni a metà giornata. Durante l’anno il metabolismo tiroideo è più attivo nel periodo estivo. Un’adeguata secrezione di ormoni tiroidei, ottimizza il metabolismo di ormoni anabolici come il testosterone, l’insulina e il GH. La calcitonina, secreta dalle cellule parafollicolari o cellule C, controlla il metabolismo del calcio in antagonismo con il paratormone secreto dalle ghiandole paratiroidi. In particolare, la calcitonina riduce i livelli di calcio quando questi sono troppo alti; il paratormone ripristina i livelli fisiologici di calcio quando questi si abbassano. 33 8. L'APPARATO ENDOCRINO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 8.4 IL SURRENE Il surrene è un organo posto a livello dell'ultima vertebra toracica sulla sommità del rene. Il surrene è molto importante per regolare la risposta dell'organismo allo stress attraverso la sintesi di corticosteroidi e catecolamine, tra cui il cortisolo e l'adrenalina. È un organo caratterizzato da due zone che assolvono a funzioni differenti: la corteccia surrenale e la porzione midollare surrenale. La corteccia surrenale, favorisce la produzione di cortisolo e di aldosterone. Il cortisolo è definito ''ormone dello stress'', dato che la sua secrezione aumenta notevolmente in condizioni di forte stress fisico o emotivo. Un'eccessiva concentrazione di cortisolo nell'organismo, può provocare un peggioramento dello stato di salute, dando luogo a patologie e stati depressivi; può inoltre avere un'azione catabolica e determinare un accumulo di adipe e di liquidi. La secrezione fisiologica di cortisolo è necessaria per: innalzare la glicemia; favorire la sintesi di glucosio attraverso la gluconeogenesi; facilitare la mobilizzazioni degli acidi grassi, ottimizzando in questo modo il metabolismo aerobico; favorire l'azione anti-infiammatoria. La secrezione di cortisolo risente di variazioni nel corso della giornata e dell’anno, durante il giorno la concentrazione risulta essere più alta la mattina e dopo diverse ore di digiuno; nel corso dell’anno si assiste ad un incremento nella secrezione di cortisolo nel periodo invernale. Allenamenti prolungati possono indurre un’eccessiva secrezione di cortisolo, appare chiaro come limitare la durata delle sedute di allenamento sia un fattore fondamentale per evitare una controproducente elevata concentrazione di cortisolo all’interno dell’organismo. Un altro ormone secreto dalla corticale del surrene è l'aldosterone, che ha il compito di controllare l’omeostasi salina e il metabolismo organico. La sua funzione viene esercitata attraverso i tubuli distali renali, per mezzo dei quali agisce per regolare la concentrazione di sodio e potassio nel sangue, influenzando in questo modo la pressione arteriosa. La porzione midollare surrenale, regola la produzione di catecolamine: adrenalina, noradrenalina e dopamina. L’evoluzione della specie ha fornito all'organismo umano determinati sistemi difensivi, utili a garantire una rapida fuga o un efficiente contrattacco. Dopo aver percepito un pericolo, si verifica un rilascio di catecolamine (adrenalina e noradrenalina) dalla porzione midollare del surrene, sempre correlato ad una considerevole secrezione di cortisolo. Tutto ciò per rendere disponibile in breve tempo enormi quantitativi di ATP. 34 8. L'APPARATO ENDOCRINO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER L’adrenalina e la noradrenalina sono perciò fondamentali per preparare l’organismo ad agire in situazioni di pericolo: aumentando la forza e la frequenza delle contrazioni cardiache; aumentando la pressione arteriosa; inducendo fenomeni di glicogenolisi epatica e muscolare; dilatando i bronchi; attivando la produzione di altri ormoni catabolici, al fine di garantire il supporto energetico. La dopamina è un altro ormone appartenente alla famiglia delle catecolamine, la produzione di questo ormone è strettamente correlata con la sensazione di piacere provocata da stimoli positivi. Alcune sostanze stupefacenti provocano dipendenza, proprio perché agiscono sul meccanismo di produzione di dopamina. 8.5 IL PANCREAS Il pancreas possiede due funzioni: produce enzimi digestivi e secerne insulina e glucagone. L’insulina viene secreta da gruppi di cellule chiamate isole pancreatiche o di Langherans. La funzione di questo ormone è quella di permettere il passaggio di glucosio e aminoacidi attraverso la membrana cellulare. Inoltre favorisce l’accumulo di glicogeno epatico e inibisce la glicogenolisi. L’insulina, rendendo permeabili le cellule al passaggio di glucosio e di aminoacidi, abbassa la glicemia e la contempo favorisce la sintesi proteica, assolvendo così ad un’azione anabolizzante. Un’eccessiva secrezione di insulina provocata dall'assunzione di un ricco pasto a base di carboidrati, può favorire la sintesi di acidi grassi, con conseguente accumulo di adipe. Il glucagone è l’ormone antagonista dell’insulina che promuove la glicogenolisi a livello epatico e stimola la mobilizzazione degli acidi grassi. Il glucagone viene secreto: quando cala la glicemia; durante l’attività fisica; in seguito ad un periodo di digiuno; dopo l’assunzione di un pasto proteico. 8.6 I TESTICOLI E LE OVAIE I testicoli secernono testosterone sotto l’influenza dell’ormone LH, a sua volta secreto dall’adenoipofisi. Per favorire la fisiologica secrezione di testosterone di circa 4-9 mg al giorno, è importante come precursore il colesterolo. Il testosterone favorisce lo sviluppo degli organi sessuali e delle caratteristiche sessuali secondarie (peli, barba, abbassamento del tono della voce..), ma anche delle calvizie, dell’acne giovanile e dell’aumento dell’aggressività. È inoltre un ormone molto importante per stimolare la sintesi proteica e l’aumento dei livelli di forza muscolare. 35 8. L'APPARATO ENDOCRINO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Il testosterone per questi motivi viene assunto per via esogena in quantità elevate dagli atleti che praticano attività sportive in cui si ricercano i benefici forniti da concentrazioni elevate di questo ormone all’interno dell’organismo, le controindicazioni provocate da tali assunzioni non sono però trascurabili. La secrezione di testosterone subisce delle variazioni sia nel corso della giornata che nel corso dell’anno. Nel corso della giornata la concentrazione di testosterone più alta si registra nelle prime ore del mattino, poi cala durante la giornata con una piccola ripresa soltanto nel tardo pomeriggio. Nel corso dell’anno aumenta nel periodo primaverile e in quello autunnale. L’allenamento con sovraccarichi, caratterizzato da un’intensità elevata, dall’utilizzo di carichi molto alti, volume di lavoro ridotto e pause lunghe tra le serie, è in grado di favorire un incremento nella secrezione fisiologica di testosterone. Nelle donne, la secrezione di testosterone avviene a livello delle ovaie e delle ghiandole surrenali, in quantità nettamente inferiori rispetto all’uomo. 36 8. L'APPARATO ENDOCRINO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 9. L'APPARATO DIGERENTE L'apparato digerente ha la funzione di trasformare le sostanze ingerite in molecole che possono essere poi distribuite e utilizzate dalle singole cellule del corpo. Nei vertebrati l’apparato digerente è costituito da un lungo tubo di circa 11 metri costituito da: bocca; faringe; esofago; stomaco; intestino tenue, suddiviso in: duodeno, digiuno e ileo; intestino crasso, suddiviso in: cieco, colon e retto. Il cibo passa lungo questo tubo attraverso il movimento di peristalsi, consistente in ondulazioni determinate da contrazioni muscolari. Annesse all’apparato digerente vi sono: le ghiandole salivari, il fegato, la cistifellea ed il pancreas, organi accessori atti alla produzione di enzimi ed altre sostanze essenziali per la digestione. Nella bocca si svolge ad opera dei denti la prima parte della digestione meccanica e ad opera dell’amilasi, un enzima prodotto dalle ghiandole salivari, la prima digestione degli amidi che vengono trasformati in zuccheri. Con l’aiuto della lingua il cibo viene trasformato in bolo e attraverso la faringe, un canale comune all’apparato digerente e respiratorio, entra nell’esofago formato superiormente da muscolatura striata e inferiormente da muscolatura liscia. Una volta attraversato l’esofago, il bolo entra nello stomaco attraverso una valvola detta cardias. Lo stomaco è una larga dilatazione a forma di sacco. È costituito da tre tonache sovrapposte che dall’esterno verso l’interno sono: la sierosa; la muscolare; la mucosa. Quest’ultima è tappezzata da numerose ghiandole che secernono succo gastrico fortemente acido per la presenza di acido cloridrico, nonché da uno spesso strato di muco che impedisce alle cellule stesse di essere distrutte dall’acido. Il bolo proveniente dalla bocca viene quindi trasformato in chimo ed attraverso il piloro entra nell’intestino tenue. Nell’intestino tenue si compie la completa scissione del cibo iniziata già nella bocca. Numerosi enzimi prodotti dall’intestino stesso e dal pancreas, nonché la bile prodotta dal fegato e raccolta dalla cistifellea ed avente la funzione di emulsionare i grassi, partecipano ai processi digestivi. 37 9. L'APPARATO DIGERENT E  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Le sostanze utili all’organismo iniziano quindi ad essere assorbite ad opera dei villi intestinali dell’intestino tenue, l’assorbimento dei sali e dell’acqua residua avviene invece a livello dell’intestino crasso. Le sostanze di rifiuto vengono poi espulse come feci. L’intestino crasso ospita una numerosa popolazione di batteri utili all’organismo, tra cui l’Escherichia Coli, che scinde le sostanze alimentari non digerite e produce amminoacidi e vitamine. Sono infatti questi batteri la principale fonte di vitamina K. 38 9. L'APPARATO DIGERENT E  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 39 9. L'APPARATO DIGERENT E  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER La digestione è controllata da una serie di ormoni che determinano la produzione o meno di enzimi, acidi e tutte le altre sostanze implicate in tale processo. Lo stomaco produce gastrina che stimola la produzione di succo gastrico da parte delle cellule epiteliali ed agisce sulle cellule muscolari favorendone le contrazioni; l’intestino tenue produce secretina che stimola la secrezione di bile e di succhi pancreatici e colecistochinina che favorisce la liberazione di enzimi pancreatici e lo svuotamento della cistifellea. Il controllo nervoso avviene ad opera del sistema nervoso autonomo: il parasimpatico aumenta la peristalsi, il simpatico la diminuisce. Il fegato è la più grossa ghiandola del nostro corpo, posta a destra al di sotto del diaframma, ha un color rosso scuro ed è diviso in quattro parti. Le azioni del fegato sono molteplici e tutte importanti, tra queste c'è quella di distruggere i globuli rossi e di recuperare il ferro contenuto nell’emoglobina. Inoltre il fegato ha il compito di immagazzinare lo zucchero e di rimetterlo in circolazione quando l’organismo ne ha bisogno. Al fegato giunge l’arteria epatica, che reca sangue ricco di sostanze nutritive, da esso fuoriescono anche le vene epatiche. Senza fegato è impossibile vivere, è però importante sapere che una sola parte di esso può bastare al nostro organismo, poiché le cellule del fegato si rigenerano con facilità. Il fegato produce, in continuazione, un liquido giallastro e amarissimo, la bile che passa dal fegato alla cistifellea, simile a un sacchetto di raccolta posto accanto al fegato, dalla cistifellea la bile viene immessa, a piccole dosi, nell’intestino. 40 9. L'APPARATO DIGERENT E  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 9.1 CENNI SULL'APPARATO ESCRETORE L'apparato escretore è costituito dai reni e dalle vie urinarie, ha il compito fondamentale è di filtrare il sangue dalle sostanze tossiche e di regolare l'osmolarità. I due reni si trovano posteriormente nell’addome, collegati alle vie urinarie costituite: dai due ureteri in cui fluisce l’urina, dalla vescica che la raccoglie e dall'uretra da cui viene poi espulsa. Il rene è costituito da una parte interna la midollare renale e una parte esterna la corticale renale. I reni sono degli organi che permettono diverse funzioni tra loro strettamente connesse: regolazione del volume del liquido extracellulare: quando il volume del liquido extracellulare scende al di sotto dei limiti fisiologici, la pressione arteriosa cala di conseguenza non permettendo l’adeguata perfusione ematica al cervello e ad altri organi prioritari, cooperando però con l'apparato cardiovascolare, il sistema renale è in grado di mantenere il volume del liquido extracellulare entro i limiti fisiologici; regolazione dell’osmolarità del liquido extracellulare: i reni mantengono costante il valore di 300 m OsM, regolando il bilancio ionico attraverso l'escrezione renale; regolazione del pH plasmatico; escrezione di sostanze di scarto del metabolismo proteico (creatinina e sottoprodotti azotati) e di sostanze tossiche (farmaci, tossine ambientali, ecc.); produzione di ormoni: i reni producono l'eritropoietina che influenza la concentrazione di ematocrito, la renina che regola il bilancio idrico e salino e la vitamina D3 che favorisce la mineralizzazione ossea; favoriscono la gluconeogenesi: permettono di sintetizzare glucosio partendo da aminoacidi o da altri precursori. 41 9. L'APPARATO DIGERENT E  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 42 9. L'APPARATO DIGERENT E  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 10. L'APPARATO LOCOMOTORE L'apparato locomotore, è l'apparato più voluminoso del corpo umano, è costituito da: ossa; muscoli; tendini; articolazioni. 10.1 LE OSSA Le ossa costituiscono lo scheletro che in fase embrionale conta circa 350 ossa di struttura cartilaginea che durante le fasi di crescita cambiano la loro struttura diventando tessuto osseo, le ossa alla fine della maturazione scheletrica, a circa 25 anni diminuiscono di numero arrivando a circa 200. Lo scheletro si suddivide: in scheletro assile che è costituito dalle ossa della testa e del tronco e scheletro appendicolare costituito dalle ossa del cingolo scapolare e pelvico e da quelle degli arti. Le funzioni che svolge lo scheletro sono molteplici: di sostegno: dato che fornisce il supporto strutturale all'intero corpo, i segmenti scheletrici costituiscono inoltre l'impalcatura che sostiene i tessuti molli e i visceri; di protezione: tessuti e organi delicati sono circondati da elementi ossei, come ad esempio a livello toracico, dove le coste proteggono il cuore e i polmoni; di deposito di minerali: i sali di calcio dell'osso sono una notevole riserva di minerale che mantiene costante la concentrazione di ioni calcio e fosfato nei fluidi corporei; di produzione delle cellule del sangue: gli eritrociti, i leucociti e le piastrine vengono prodotti dal midollo osseo rosso che è presente nelle cavità interne di molte ossa; sistema di leve: le ossa che costituiscono lo scheletro forniscono il punto di ancoraggio per i muscoli scheletrici che attraverso la loro contrazione sono in grado di modificare la posizione dei segmenti scheletrici. 43 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 44 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER L'accrescimento osseo fisiologico, avviene quando i fattori nutrizionali e ormonali sono in equilibrio, è importante un apporto costante con la dieta di sali di calcio, di magnesio e di fosfato, vitamina C, A e D, quest'ultima è fondamentale per favorire l'assorbimento di calcio. Gli ormoni fondamentali per favorire l'accrescimento osseo, in grado di modificare il rapporto tra l'attività degli osteoblasti e degli osteoclasti, sono: il paratormone, rilasciato dalle paratiroidi che ha il compito di stimolare l'attività degli osteoblasti e degli osteoclasti, incrementa inoltre l'assorbimento di calcio e ne riduce l'eliminazione. l'ormone della crescita, prodotto dall'ipofisi e la tiroxina prodotta dalla tiroide che hanno il compito di stimolare la crescita ossea. gli ormoni sessuali, estrogeni e testosterone che durante la pubertà accelerano la crescita ossea. Il rimodellamento osseo e la riparazione, possono determinare delle modificazioni nella forma e nella struttura dell'osso. Nei giovani adulti, l'attività degli osteoblasti e degli osteoclasti sono in equilibrio, la velocità di formazione e di riassorbimento per questo motivo sono uguali. Nei soggetti anziani invece l'attività degli osteoblasti diminuisce più velocemente di quella degli osteoclasti, questo determina un riassorbimento osseo che è maggiore della deposizione, provocando in questo modo un indebolimento dello scheletro. Le ossa molto sollecitate diventano più spesse e forti, l'inattività invece provoca nelle ossa un indebolimento. Le ossa che costituiscono lo scheletro, hanno dimensioni e forme estremamente variabili, possono essere classificate in questo modo: lunghe: dove prevale la lunghezza alle altre dimensioni, in cui si distingue una diafisi porzione centrale dell'osso e due epifisi le due estremità. Le ossa lunghe si trovano negli arti, ne sono un esempio: l'omero, il radio, l'ulna, il femore, la tibia e il perone. piatte: ossa molto sottili che formano la volta cranica, lo sterno, le coste e la scapola. irregolari: con forma complessa, superfici corte, spigolose e appiattite, sono un esempio le vertebre e alcune ossa del cranio. brevi: possiedono una forma cubica, costituiscono le ossa del carpo e del tarso. sesamoidi: piccole, rotondeggianti e piatte, un esempio è la rotula. Le ossa sono ricoperte da una membrana fibrosa, il periostio che è altamente vascolarizzato e innervato, il periostio avvolge a sua volta il tessuto osseo compatto, dove all'interno si trova il tessuto osseo spugnoso ricco di midollo osseo. Il midollo osseo rosso, svolge una funzione emopoietica, è presente nel tessuto osseo spugnoso delle epifisi nelle ossa lunghe e nelle ossa piatte e brevi dello scheletro assile. Il midollo osseo giallo è ricco di grasso, è presente nelle cavità diafisarie delle ossa lunghe. 45 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 10.2 LE ARTICOLAZIONI Si definiscono articolazioni, gli elementi anatomici che sono in grado di condizionare i movimenti tra le singole ossa, assicurandone l'integrità e la stabilità. Le articolazioni si classificano funzionalmente in questo modo: sinartrosi: non permettono nessun tipo di movimento, come tra le ossa del cranio; amfiartrosi: permettono piccoli movimenti, come tra tibia e perone, o tra i corpi vertebrali; diartrosi: permettono ampi range di movimento, si suddividono in: triassiali, spalla e anca, dove sono concessi movimenti nei tre piani dello spazio; biassiali, come a livello del polso che permettono movimenti nei due piani dello spazio; uniassiali, come nel gomito e nella caviglia che permettono movimenti su un piano nello spazio. Le diartrosi possiedono tutte la stessa struttura di base: la capsula articolare, che circonda l'intera articolazione; le cartilagini articolari che rivestono le superfici ossee, permettono di assorbire gli urti; la membrana sinoviale che riveste la cavità articolare, produce il liquido sinoviale che ha un'azione lubrificante, di nutrimento e di ammortizzamento. Possono inoltre presentare una serie di strutture accessorie: menischi, legamenti, tendini e borse. I menischi di struttura fibrocartilaginea, permettono di indirizzare il flusso del liquido sinoviale, di variare la forma tra le superfici articolari e di ridurre il movimento nell'articolazione. I legamenti sostengono e rafforzano l'articolazione, sono per questo molto resistenti e poco elastici. I tendini non partecipano alla costituzione dell'articolazione, la attraversano o la circondano, sono dei trasduttori di forza in grado di trasferire la forza generata dalla contrazione muscolare sullo scheletro. Le borse sono delle strutture rivestite da membrana sinoviale, contenenti liquido sinoviale, si formano nelle sedi in cui un tendine o un legamento sfregano contro un altro tessuto, hanno perciò la funzione di ridurre gli attriti. 46 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 10.3 IL MUSCOLO SCHELETRICO I muscoli scheletrici sono organi contrattili che attraverso la loro contrazione trasducono una forza attraverso i tendini ancorati sulle strutture scheletriche, generando in questo modo i movimenti. Il muscolo scheletrico è riccamente innervato e vascolarizzato, avvolto da tre strati di tessuto connettivo concentrici: l'epimisio più esterno che delimita l'intero muscolo, il perimisio centrale che avvolge i fasci e fascicoli muscolari, l’endomisio interno che circonda ciascuna fibra muscolare. La membrana cellulare di ogni fibra muscolare viene definita sarcolemma e il citoplasma sarcoplasma. All'interno di quest'ultimo, sono contenute da centinaia a migliaia di miofibrille, a loro volta costituite da fasci di miofilamenti, quelli sottili di actina e quelli spessi di miosina che sono organizzati in unità ripetitive chiamate sarcomeri. Le miofibrille si estendono lungo tutta la fibra muscolare, poste in parallelo hanno un numero direttamente proporzionale alla forza che è in grado di generare la fibra muscolare, il numero dei sarcomeri posti in serie determinano l’entità dell’accorciamento della fibra muscolare. Il numero di fibre muscolari è determinato geneticamente, non cambiando sostanzialmente nel corso della vita, il numero di miofibrille invece può variare e anche di molto, si può assistere a delle modificazioni ipertrofiche con aumento di numero e di atrofia con diminuzione di numero, il primo adattamento indotto dall’allenamento, il secondo provocato dall’immobilità o dalla vecchiaia. Il sarcomero è costituito da una rete di proteine: actina e la miosina che hanno funzione contrattili; tropomiosina e troponina che hanno funzioni regolatrici; titina, tropomodulina, nebulina, desmina e alfa actina che hanno funzioni strutturali. Le molecole di miosina formano un filamento spesso essendo unite l'una con l'altra, alle due estremità del filamento sono presenti le teste globulari, disposte in maniera sfalsata a formare una sorta di elica in grado di legarsi con i filamenti sottili di actina, al centro del filamento vi è una zona nuda composta solo dai prolungamenti delle code della miosina. La miosina stabilisce dei rapporti con i filamenti di actina attraverso i ponti trasversali, in cui attraverso l’azione di enzimi specifici che scindono la molecola in diversi punti, le teste della miosina si flettono in senso opposto rispetto al proprio orientamento orizzontale ancorando il filamento di actina. 47 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER All'interno del sarcomero sono presenti: la banda A scura che indica la localizzazione dei filamenti di miosina nel mezzo del sarcomero; le linee Z sono poste a livello dell’estremità del filamento sottile di actina non sovrapposto alla miosina; le due linee Z che seguono ai due lati delimitano il sarcomero; la banda I più chiara della banda A delimita la porzione del sarcomero dove i filamenti di actina non sono sovrapposti ai filamenti di miosina; la zona H rappresenta lo spazio fra i due filamenti di actina al centro del sarcomero; la linea M è posta al centro della zona H. La fibra muscolare contraendosi esercita una trazione che determina l'accorciamento, risultato dell'interazione tra i filamenti di miosina e actina. La contrazione muscolare si avvia quando l'impulso nervoso che si propaga attraverso la terminazione assonale del motoneurone, determina il rilascio del neurotrasmettitore acetilcolina che si lega a livello della giunzione neuromuscolare con il recettore posto sul sarcolemma. Questo determina una variazione del potenziale transmembrana della fibra muscolare che genera un potenziale d'azione che si propaga lungo l'intera fibra muscolare e lungo i tubuli T. Questi eventi sono in grado di determinare il rilascio da parte del reticolo sarcoplasmatico di ioni calcio accumulati, la concentrazione di questo ione aumenta perciò nel sarcoplasma all'interno del sarcomero. Gli ioni calcio sono in grado di favorire delle variazioni nell'orientamento delle proteine regolatrici troponina e tropomiosina, esponendo i siti attivi sul filamento di actina per il legame con la miosina che da origine al ciclo dei ponti. Il consumo di ATP determina cicli ripetuti di legami in cui distacco e accoppiamento tra i filamenti di actina e miosina provocano l'accorciamento della fibra muscolare. Il rilasciamento muscolare avviene quando cessa l’impulso nervoso, il calcio viene ripompato all’interno del reticolo sarcoplasmatico e all’esterno della cellula. Per far si che il ciclo continui è necessaria la presenza di calcio e di ATP, nello stato di rigor actina e miosina sono legate strettamente il distacco non può avvenire perché non si può risintetizzare ATP, non essendoci ossigeno. 48 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 49 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER La lunghezza della fibra muscolare è in grado di influenzare l’efficienza della contrazione muscolare, un muscolo troppo accorciato o troppo allungato può limitare il numero dei ponti trasversi che si possono formare durante la contrazione, il muscolo risulta perciò più efficiente mantenendo la lunghezza fisiologica che ha rispetto al suo inserimento sui capi ossei. Le unità motorie sono l’insieme del motoneurone, della terminazione assonale di quest’ultimo e delle fibre muscolari da questo innervate; le unità motorie vengono attivate secondo la grandezza, prima quelle più piccole, poi quelle più grandi, tutte le fibre facenti parte dell’unità motoria vengono reclutate per la ''LEGGE DEL TUTTO O NULLA'', inoltre se una contrazione viene mantenuta per un tempo prolungato si avrà un rilascio di un’unità motoria e l’attivazione di un’altra, questo per mantenere un equilibrio di attivazione di unità motorie, i motoneuroni perciò non si trovano mai tutti nello stesso stato nello stesso momento, si possono trovare in condizione di riposo, di scarica, o in periodo refrattario. Le fibre che compongono l’unità motoria sono omogenee tra loro, esistono tre tipi di fibre muscolari che differiscono per i meccanismi di forza che si riflettono sulla velocità di contrazione e di resistenza alla fatica. Fibre ST: di colore rosso, di piccole dimensioni, lenta velocità di contrazione, metabolismo ossidativo, alta vascolarizzazione, alta densità mitocondriale. Fibre IIA: di colore rosa, dimensioni intermedie, velocità di contrazione rapida, metabolismo glicolitico-ossidativo, intermedia vascolarizzazione, intermedia densità mitocondriale. Fibre IIB: di colore bianco, di grandi dimensioni, velocità di contrazione molto rapida, metabolismo glicolitico, bassa vascolarizzazione, bassa densità mitocondriale. La graduazione della forza avviene per reclutamento di unità motorie (meccanismo estensivo) in base alle dimensioni, prima quelle più piccole e resistenti, poi all’aumentare dello sforzo si vanno a reclutare le altre più grosse e veloci. Il livello di tensione può variare in modo graduale a seconda del numero di unità motorie reclutate, la forza generata da un'unità motoria è la variazione minima di intensità tra un livello e quello successivo. Il meccanismo intensivo della graduazione della forza è dato dall’attivazione dell’interneurone inibitorio di Renshaw, il meccanismo intensivo è importante per modulare l’attivazione delle unità motorie che non vengono mai tutte reclutate nello stesso momento, questo spiega perché il muscolo in vivo non è in grado di sviluppare una forza massimale. Il muscolo può risultare meno efficiente se troppo stimolato senza avere il giusto periodo di riposo, in quanto questo può determinare un'eccessiva concentrazione di acido lattico, una diminuzione della concentrazione di ioni calcio, o una difficoltà del sistema nervoso centrale di inviare stimoli adeguati ai motoneuroni. 50 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Dopo 24-36 ore da un allenamento intenso si può sperimentare un tipo di dolore, noto come indolenzimento muscolare a insorgenza ritardata (DOMS), anche se non si è fatta completamente chiarezza sull'origine di questo evento, nel corso degli anni diversi studi hanno evidenziato queste possibili cause: in seguito all'allenamento si verificano dei microtraumi nella membrana della fibra muscolare, i quali determinano una perdita di enzimi, condizione che provoca la stimolazione dei recettori dolorifici; l'allenamento intenso sarebbe in grado di provocare degli spasmi nei muscoli colpiti, inducendo il dolore; l'allenamento intenso potrebbe provocare dei microtraumi a carico dei tendini, inducendo il dolore. 10.4 STRUTTURE ANATOMICHE E FUNZIONI La colonna vertebrale è costituita dalle vertebre impilate l'una sull'altra, è una struttura molto importante dato che rappresenta il supporto centrale del corpo, dove all'interno è contenuto il midollo spinale. Le vertebre sono costituite dal corpo vertebrale anteriormente e dall'arco vertebrale posteriormente. Tra un corpo vertebrale e l'altro, a livello cervicale, toracico e lombare, fatta eccezione tra C1 e C2, è presente il disco intervertebrale, formato da un anello fibroso esterno, in cui all'interno è presente il nucleo polposo costituito da una sostanza gelatinosa acquosa. Le proprietà dei dischi intervertebrali, sono quelle di ammortizzare le compressioni a cui la colonna vertebrale è sottoposta e di permettere un limitato movimento tra le vertebre. L'invecchiamento, i traumi da usura e gli atteggiamenti posturali scorretti, possono dare luogo alle cosiddette discopatie che solitamente colpiscono i dischi intervertebrali interposti tra le vertebre L4-L5 e L5-S1, le discopatie sono più frequenti a livello di questi segmenti vertebrali, perché è dove viene scaricato la maggior parte del carico. L'arco vertebrale è costituito: dai peduncoli, dalle lamine e dalle sporgenze proprie delle vertebre, i processi spinosi e quelli trasversi, sui quali si inseriscono i legamenti intrinseci della colonna vertebrale e molti muscoli. Sul piano sagittale la colonna vertebrale presenta le quattro curve fisiologiche che la caratterizzano, due lordosi convesse verso l'interno, a livello cervicale e lombare e due cifosi convesse verso l'esterno, a livello toracico e sacrale; la presenza di queste curve è fondamentale per aumentare il livello di resistenza della colonna ai carichi. 51 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 52 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Le sette vertebre cervicali si estendono dall'osso occipitale del cranio al torace, controllano il movimento della testa, sostengono il cranio, possiedono delle buone libertà in tutti i movimenti di: flessione, estensione, rotazione e inclinazione laterale. 53 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Le dodici vertebre toraciche si articolano con le coste, sostengono il peso: della testa, del collo, degli arti superiori e degli organi della cavità toracica; a causa dell'articolazione con le coste, a livello del segmento toracico della colonna vertebrale la libertà di movimento è molto limitata. 54 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Le cinque vertebre lombari sono le vertebre più grosse dato che devono sostenere il peso: della testa, del collo, degli arti superiori, degli organi della cavità toracica e di quella addominale; a livello lombare vi è una buona libertà di movimento in flessione ed estensione; i movimenti di inclinazione laterale e di rotazione, se non associati ad una flessione sono limitati. 55 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER L'osso sacro è costituito dalla fusione di cinque vertebre che terminano la loro fusione intorno ai 25-30 anni, fornisce protezione per organi degli apparati: riproduttivo, digerente ed escretore, oltre a ciò, permette attraverso una coppia di articolazioni il collegamento tra lo scheletro assile e la cintura pelvica. La porzione terminale della colonna vertebrale è costituita dalle 3-5 vertebre del coccige che cominciano a fondersi all'età di 25 anni. La gabbia toracica è formata: dalle vertebre toraciche, dalle coste e dallo sterno. Le coste sono dodici paia, le prime sette sono dette vere, data la loro articolazione con le vertebre toraciche e con lo sterno; l'ottavo, il nono e il decimo paio di coste, sono dette false, perché raggiungono lo sterno non in maniera diretta; le ultime due paia di coste sono dette fluttuanti, perché non si connettono con lo sterno. La gabbia toracica svolge due funzioni importanti: protegge il cuore, i polmoni e le altre strutture anatomiche presenti nella cavità toracica; fornisce i punti di origine ed inserzione per molti muscoli. 56 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 57 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Gli arti superiori si articolano con il tronco attraverso il cingolo scapolare, costituito dalla clavicola e dalla scapola. La clavicola, articolandosi con lo sterno, permette la connessione del cingolo scapolare con lo scheletro assile. La scapola ha una forma a triangolo, rappresenta un punto di inserzioni per muscoli e legamenti, oltre a ciò forma con il suo angolo laterale la cavità glenoidea che accoglie l'estremità prossimale dell'omero, l'osso del braccio. Il cingolo scapolare è formato da tre articolazioni: la sterno-claveare: in cui lo sterno si collega con la clavicola, a livello di questa articolazione sono concessi dei movimenti di lieve rotazione e circumduzione della clavicola; l'acromion-claveare: in cui la clavicola si collega con il margine laterale della spina della scapola, a livello di questa articolazione sono concessi dei lievi movimenti di scorrimento e scivolamento; la scapolo-omerale: in cui la scapola a livello della cavità glenoidea accoglie la testa dell'omero, in questa articolazione sono concessi tutti i tipi di movimento: flessione, estensione, abduzione, adduzione, rotazione interna ed esterna. 58 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 59 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 60 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER L'omero è l'osso prossimale dell'arto superiore, fornisce sia nella sua porzione prossimale che in quella distale punti di origine ed inserzione per molti muscoli. L'omero si articola distalmente con le due ossa dell'avambraccio, ulna e radio, andando a costituire la stabile articolazione del gomito che permette il movimento di flessione ed estensione. 61 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER In posizione anatomica l'ulna è l'osso dell'avambraccio mediale, mentre il radio quello laterale; le due ossa sono unite tra loro attraverso una membrana fibrosa, anche questi due segmenti ossei forniscono punti di origine ed inserzione per muscoli e legamenti. Le articolazioni radio-ulnare prossimale e distale, consentono il movimento di supinazione e di pronazione dell'avambraccio. Poiché la cartilagine articolare e il disco articolare separano l'ulna dal polso, solo l'estremità distale del radio, partecipa all'articolazione del polso che permette movimenti: di flessione, estensione, abduzione, adduzione e circumduzione. Il polso è costituito dalle otto ossa carpali: scafoide, semilunare, piramidale e pisiforme che formano la prima filiera del carpo; trapezio, trapezoide, capitato e uncinato che formano la seconda filiera del carpo. Le cinque ossa metacarpali che formano il metacarpo, si articolano con le ossa della seconda filiera del carpo, costituendo lo scheletro del palmo della mano. Distalmente le ossa metacarpali si articolano con le ossa delle dita, o falangi. 62 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 63 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Il cingolo pelvico è costituito dalle due ossa dell'anca che si connettono l'una con l'altra attraverso un disco fibrocartilagineo nella sinfisi pubica. Ogni osso dell'anca nell'adulto si forma per la fusione di tre ossa: ileo, ischio e pube che terminano la fusione a circa 25 anni. Le ossa dell'anca rappresentano un punto di attacco per molti muscoli e legamenti. Il cingolo pelvico si connette al sacro e al coccige, per formare il bacino che ha la funzione di trasferire il carico verso gli arti inferiori. Il bacino nei due sessi presenta delle caratteristiche morfologiche differenti, negli uomini lo sviluppo in altezza è predominate rispetto a quello in ampiezza, nelle donne invece avviene l'esatto contrario. 64 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 65 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Sulla superficie laterale di ciascun osso dell'anca, la testa del femore, l'osso della coscia, si articola con la superficie concava dell'anca, l'acetabolo; a livello di questa articolazione sono concessi tutti i tipi di movimenti: flessione, estensione, abduzione, adduzione, rotazione interna ed esterna. 66 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 67 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Il femore è l'osso più lungo e pesante del corpo umano, si articola distalmente con la tibia, l'osso della gamba, con cui va a formare l'articolazione del ginocchio. Anche il femore presenta sulla sua superficie punti di attacco per muscoli e legamenti. Il femore distalmente si articola con la rotula, un voluminoso osso sesamoide che si forma all'interno del tendine del quadricipite femorale, muscolo estensore del ginocchio. Le funzioni della rotula, sono quelle di proteggere la superficie anteriore dell'articolazione del ginocchio e rendere più vantaggiosa la leva articolare per il muscolo quadricipite femorale. A livello dell'articolazione del ginocchio sono concessi i movimenti di flessione, estensione e leggera rotazione. Dal punto di vista strutturale, il ginocchio è costituito da due articolazioni comprese all'interno della capsula articolare: quella tra tibia e femore e quella tra rotula e femore. Tra le superfici articolari di tibia e femore, sono presenti due formazioni fibrocartilaginee, i menischi laterale e mediale che: fungono da ammortizzatori, adattano le superfici articolari durante i movimenti e forniscono stabilità. I principali legamenti che stabilizzano il ginocchio sono: il crociato anteriore: che limita lo scivolamento anteriore della tibia rispetto al femore; il crociato posteriore: che limita lo scivolamento posteriore della tibia rispetto al femore; il legamento collaterale mediale: che rinforza la superficie mediale del ginocchio; il legamento collaterale laterale: che rinforza la superficie laterale del ginocchio. 68 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 69 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER La gamba è costituita dalle ossa della tibia medialmente e del perone lateralmente, i condili mediale e laterale prossimali della tibia, si articolano con i condili mediale e laterale distali del femore. Il margine laterale della diafisi tibiale, da origine ad una guaina di collagene, la membrana interossea che si estende fino al margine mediale del perone, connettendo in questo modo le due ossa della gamba. La porzione distale della gamba, è costituita dai due malleoli, mediale per la superficie inferiore della tibia e laterale per la superficie inferiore del perone. La tibia forma un'articolazione a cerniera con l'astragalo, l'osso prossimale della caviglia su cui viene trasferito il peso del corpo. A livello della caviglia, formata dalle articolazioni tra: tibia, perone e astragalo, sono concessi limitati movimenti di flessione dorsale e di flessione plantare. Il piede è costituito in primo luogo dalle sette ossa del tarso: astragalo, calcagno, cuboide, navicolare e le tre ossa cuneiformi. L'osso cuboide e le tre ossa cuneiformi, si articolano con le cinque ossa metatarsali che formano il metatarso. Le ossa delle dita o falangi che si articolano con il metatarso, presentano la stessa organizzazione anatomica di quelle della mano. 70 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 71 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 10.5 LE LEVE I movimenti dell'apparato locomotore, avvengono secondo un sistema di leve, in cui è presente: un fulcro, una resistenza da vincere e una forza che si contrappone a quest'ultima. Una leva è una macchina semplice che consente di svolgere un lavoro applicando una forza minore, sfruttando la presenza di un braccio. Una leva è vantaggiosa quando il braccio della potenza è maggiore rispetto a quello della resistenza. Il sistema è in equilibrio quando il prodotto tra forza della potenza e il suo braccio è equivalente al prodotto tra forza e braccio della resistenza: Fp∙Bp = Fr∙Br. Esistono tre tipi di leve: leva di primo genere: il fulcro è posto tra potenza e resistenza, (può essere vantaggiosa o svantaggiosa); leva di secondo genere: la resistenza è posta tra fulcro e potenza, (è sempre vantaggiosa); leva di terzo genere: la potenza è posta tra fulcro e resistenza, (è sempre svantaggiosa). Nel corpo umano la maggior parte delle leve sono svantaggiose, un esempio di leva vantaggiosa di secondo genere, è a livello della caviglia, dove il fulcro è l'avampiede a livello del metatarso, la resistenza è data dal peso corporeo e la forza è data dai muscoli della loggia posteriore della gamba che permettono la flessione plantare della caviglia. 72 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 73 10. L'APPARATO LOCOMOTORE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 11.TRAUMATOLOGIA Le distorsioni sono provocate da un evento traumatico che lede una o più componenti articolari: capsula articolare, legamenti, tendini, menischi. Le articolazioni in cui si verificano con più frequenza le distorsioni sono quelle: della caviglia, del ginocchio, del polso e del gomito. Nelle distorsioni sono sempre presenti i caratteristici segni dell'infiammazione, vale a dire: dolore, impotenza funzionale, gonfiore e rossore. I traumi distorsivi, possono arrecare un danno ai legamenti, le lesioni di tali strutture vengono classificate a seconda dell'entità del danno. Nelle lesioni di primo grado, avvengono solo dei danni microscopici a livello legamentoso che non pregiudicano la stabilità nell'articolazione interessata. Nelle lesioni di secondo grado, avviene un danno più importante a carico delle fibre collagene che provoca instabilità nell'articolazione coinvolta. Nelle lesioni di terzo grado, avviene una rottura completa del legamento, l'articolazione in questo caso perde completamente la stabilità garantita dal legamento lesionato. Le lesioni tendinee, derivano nella quasi totalità dei casi, da una degenerazione della struttura tendinea sottoposta per lungo periodo a continui insulti di tipo infiammatorio; la rottura tendinea è caratterizzata da un dolore intenso e naturalmente dall'impossibilità di muovere l'arto interessato. I muscoli possono subire delle contratture, senza lesione della struttura, ad esempio: nelle sindromi da overtraining; quando vi è un'eccessiva carenza di elettroliti; nelle posture antalgiche dove è necessario evitare alcuni tipi di movimenti per proteggere una struttura danneggiata. Le lesioni muscolari, possono essere classificate in queste modo a seconda dell'entità del danno: di primo, secondo e terzo stadio. Nelle patologie ortopediche sopra citate, è necessario osservare un adeguato periodo di stop dall'allenamento, a seconda del danno o della struttura coinvolta, ogni tipo di valutazione sulla ripresa completa o con cautele dell'attività fisica deve essere fatta dal medico, o dal fisioterapista. Al solo scopo informativo: fase infiammatoria: risposta fisiologica al trauma, durata circa 5 giorni, evitare ogni tipo di attività o movimento che arreca dolore, non utilizzare antidolorifici o antinfiammatori, per rispettare il meccanismo di difesa proprio dell'organismo, utilizzare del ghiaccio; fase di riparazione e guarigione del tessuto lesionato: inizia dopo la fase infiammatoria e dura per circa 3-4 settimane, in questa fase partendo con delle tensioni moderate, si deve arrivare ad un ritorno progressivo alle tensioni fisiologiche per la struttura; fase di rimodellamento: dalla fine della fase di riparazione e guarigione, può durare anche 6 mesi, in questa fase si cerca di aumentare i carichi di lavoro imposti, prevenire le contratture, recuperare la completa elasticità, in modo da arrivare verso una ripresa piena dell'attività fisica. 74 11.T RAUMATOLOGIA  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 12. ANATOMIA DESCRITTIVA E FUNZIONALE Convenzionalmente per localizzare i diversi distretti corporei e il loro movimento nello spazio, sono stati definiti tre piani e tre assi immaginari perpendicolari tra loro. I piani sono quello: sagittale, frontale e orizzontale; gli assi sono quello: longitudinale, coronale e sagittale. Il piano sagittale: decorre in senso antero-posteriore verticalmente, divide il corpo in due metà simmetriche, parte sinistra e parte destra. Il piano frontale: è verticale perpendicolare a quello sagittale, divide il corpo in parte anteriore e parte posteriore. Il piano orizzontale: è perpendicolare ai due precedenti e divide il corpo a diversi livelli trasversalmente. L'asse longitudinale: ha una direzione verticale cranio-caudale. L'asse coronale: ha una direzione latero-laterale. L'asse sagittale: ha una direzione antero-posteriore. Rispetto a questi piani e assi di riferimento, avvengono i movimenti dei segmenti corporei nello spazio: i movimenti di flessione ed estensione: avvengono sul piano sagittale, sull'asse coronale; nella flessione diminuisce l'ampiezza dell'angolo formato nell'articolazione interessata, nell'estensione avviene l'esatto contrario; i movimenti di abduzione e di adduzione: avvengono sul piano frontale, sull'asse sagittale; nell'abduzione il segmento corporeo viene allontanato dalla linea mediana che divide il corpo in due metà simmetriche, nell'adduzione avviene l'esatto contrario; i movimenti di rotazione interna e di rotazione esterna: avvengono sul piano orizzontale, sull'asse longitudinale; nella rotazione interna il movimento rotatorio compiuto dall'arto sul proprio asse, determina un avvicinamento di quest'ultimo verso la linea mediana, nella rotazione esterna avviene l'esatto contrario; per l'avambraccio vengono definiti, rispettivamente di pronazione e di supinazione; il movimento di circumduzione: avviene sui diversi piani e assi, dato che è una combinazione fra i movimenti di: adduzione, abduzione, flessione ed estensione. 75 12. ANATOMIA DESCRITTIVA E FUNZIONALE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 76 12. ANATOMIA DESCRITTIVA E FUNZIONALE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Per definire la posizione di un segmento corporeo vengono convenzionalmente utilizzate queste terminologie: prossimale: è il segmento corporeo più vicino al tronco o al punto di origine, distale è l'esatto contrario; mediale: è il segmento corporeo più vicino alla linea mediana, laterale è l'esatto contrario; superiore o craniale: è il segmento corporeo più vicino alla testa, inferiore o caudale è il segmento corporeo più vicino ai piedi; i termini superficiale e profondo: vengono utilizzati per indicare se una sezione anatomica è più vicina o lontana dalla superficie del corpo. Si identifica come origine muscolare, il punto di attacco tendineo sul segmento osseo che costituisce il punto fisso; come inserzione muscolare, il punto di attacco tendineo sul segmento osseo che costituisce il punto mobile. I muscoli vengono definiti: agonisti: quando producono lo stesso movimento, come nel caso del bicipite brachiale e del brachiale che sono entrambi dei flessori del gomito; antagonisti: quando compiono azioni completamente o parzialmente opposte, come nel caso del quadricipite femorale e del bicipite femorale, dove il primo è un'estensore del ginocchio e il secondo un flessore del ginocchio; sinergici: quando cooperando producono un movimento complesso, o un certo atteggiamento a livello scheletrico, un esempio di sinergismo muscolare è quello tra il deltoide e i muscoli della cuffia dei rotatori, dove la cooperazione tra questi distretti muscolari permette di compiere un movimento di abduzione del braccio. 77 12. ANATOMIA DESCRITTIVA E FUNZIONALE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 78 12. ANATOMIA DESCRITTIVA E FUNZIONALE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 79 12. ANATOMIA DESCRITTIVA E FUNZIONALE  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 13. CONCETTI DI BASE IN PALESTRA Allenamento aerobico L’allenamento aerobico viene svolto solitamente utilizzando i simulatori cardio, ad un'intensità moderata per un tempo di lavoro prolungato. In queste condizioni la risintesi dell'ATP può avvenire attraverso i processi ossidativi. Allenamento anaerobico Un esercizio svolto ad alta intensità per breve tempo viene definito anaerobico. In queste condizioni la risintesi dell'ATP, avviene attraverso il meccanismo anaerobico lattacido che provoca un accumulo di acido lattico nei muscoli, limitando la durata della prestazione fisica ad alta intensità. Cedimento muscolare In palestra solitamente si svolgono gli esercizi con sovraccarichi cercando di raggiungere il cosiddetto cedimento muscolare. Raggiungere tale soglia, sembra essere più produttivo per indurre una risposta adattiva di supercompensazione, che rende l'organismo più pronto nello svolgimento di un esercizio di pari intensità. Tipi di contrazione muscolare La contrazione isotonica o dinamica, è composta da due fasi, una concentrica o positiva che corrisponde all’accorciamento muscolare ed una eccentrica o negativa che corrisponde all’allungamento muscolare. La contrazione isometrica, è un tipo di contrazione in cui il muscolo sviluppa tensione senza però modificare la sua lunghezza. La contrazione isotonica è da preferire a quella isometrica, per la sua maggior efficacia neuromuscolare. Esercizio Con gli esercizi in palestra si coinvolgono più gruppi muscolari in sinergia. Negli esercizi in cui con il movimento si coinvolge una sola articolazione, definiti monoarticolari, il numero di gruppi muscolari chiamati in causa è inferiore, rispetto agli esercizi, definiti pluriarticolari che coinvolgono due o più articolazioni. Un esempio di esercizio monoarticolare è il curl in piedi con i manubri. Un esercizio pluriarticolare che coinvolge due articolazioni, sono ad esempio le distensioni su panca piana. Un esercizio pluriarticolare che coinvolge più di due articolazioni, ad esempio è lo squat. 102 13. CONCETTI DI BASE IN PALESTRA  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Recupero tra le serie E' importante tra una serie e l'altra di lavoro compiere una pausa di recupero, in modo da ripristinare le riserve energetiche per poter eseguire l'esercizio con la stessa intensità. A seconda dell'obiettivo allenante che si vuole ottenere, i tempi di recupero tra le serie possono variare da un minimo di 1' ad un massimo di 8'. Respirazione Durante l'attività fisica è molto importante controllare gli atti respiratori, nell'allenamento svolto con sovraccarichi, per contribuire alla regolazione dei valori pressori, è consigliabile espirare nella fase di massimo sforzo, quella concentrica ed inspirare nella fase eccentrica. Negli esercizi come ad esempio lo squat, o le alzate laterali, in cui nella fase concentrica vi è un espansione toracica, la respirazione può avvenire in maniera opposta rispetto a quella convenzionale, questo ha l'obiettivo di seguire la meccanica respiratoria nel corso dell'esercizio. Ripetizioni In palestra ogni serie di lavoro è costituita da un numero variabile di ripetizioni a seconda dell'obiettivo allenante che si vuole ottenere, oscillando da un minimo di 4, ad un massimo di 25 per serie. Ogni ripetizione è costituita da una fase detta concentrica, in cui i muscoli coinvolti dal movimento si accorciano e una fase detta eccentrica in cui gli stessi muscoli tornano alla posizione di allungamento. Riscaldamento muscolare E' consigliabile all'inizio dell'attività fisica compiere un riscaldamento generale che consiste nell'eseguire degli esercizi di moderata intensità per pochi minuti, al fine di accelerare il metabolismo, aumentare la frequenza cardiaca e la temperatura corporea. Oltre ad eseguire questo genere di riscaldamento è necessario effettuare prima di un esercizio che si intende compiere ad alta intensità, una fase preparatoria, in cui si seguono tre serie di avvicinamento utilizzando dei carichi di lavoro crescenti, senza arrivare mai all'affaticamento muscolare. Questa fase preparatoria, è molto importante per migliorare l'efficienza neuromuscolare e limitare il rischio di infortuni. 103 13. CONCETTI DI BASE IN PALESTRA  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Scheda di allenamento La scheda di allenamento, comprende tutti gli esercizi che si intendono svolgere durante la seduta di allenamento. Le schede di allenamento sono di solito composte da circa 25 serie allenanti. Le schede di allenamento possono essere in full body, dove in ogni seduta si coinvolgono tutti i gruppi muscolari; o in split-routine, dove in ogni seduta si coinvolgono solo un certo numero di gruppi muscolari, con dei volumi di lavoro maggiori. Le schede in full body possono essere indicate per i principianti, mentre quelle in split-routine per i soggetti allenati. Serie Una serie è composta dal numero di ripetizioni che vengono eseguite consecutivamente, fino a raggiungere il numero previsto, o la soglia del cedimento muscolare. Tra una serie e l'altra di lavoro, per ripristinare i livelli energetici necessari allo svolgimento della successiva, si esegue una pausa che varia in funzione dell'obiettivo che si vuole raggiungere. Stretching Lo stretching, rappresenta una pratica che ha come finalità quella di allungare i muscoli. È particolarmente indicato eseguire degli esercizi di stretching alla fine della seduta di allenamento per riportare i muscoli sollecitati alla loro lunghezza fisiologica. Sembra secondo alcuni studi deleterio per la performance, eseguire degli esercizi di stretching statico prima della seduta di allenamento, in quanto potrebbero favorire l'attivazione di alcuni meccanismi di controllo della tensione muscolare, limitando l'efficienza neuromuscolare. 104 13. CONCETTI DI BASE IN PALESTRA  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 14. IL CARDIOTRAINING Un fattore assolutamente importante che ogni istruttore e personal trainer deve avere ben chiaro, è quello che alla base della programmazione dell'allenamento dei cliente in palestra, come obiettivo principale, ci deve essere il benessere psicofisico. Questo concetto è molto importante e forse ancora poco compreso da molti tecnici del settore nella programmazione del cardiotraining che lo considerano un allenamento da far svolgere solo ad alcune tipologie di clienti che hanno come obiettivo il dimagrimento; proposto molto spesso senza che ci sia una programmazione adeguata. Un buono stato di salute è garantito da un'adeguata efficienza dell'apparato cardiovascolare che attraverso la sua pompa, il cuore e il sistema vascolare, ha il compito di trasportare il sangue e le sostanze nutritive in tutto il corpo. L'apparato cardiovascolare è caratterizzato dalla capacità di poter lavorare a lungo, il muscolo cardiaco si adatta molto bene alle condizioni in cui vi è un'aumentata richiesta funzionale, come durante l'attività fisica, elevando il suo livello di rendimento rispetto alla condizione di riposo. Lo stile di vita moderno basato su ritmi frenetici, cattiva alimentazione, sedentarietà e alti livelli di stress psichici, mette invece a dura prova l'apparato cardiovascolare che mal si adatta a questo genere di condizioni. Un costante allenamento, correlato ad una corretta alimentazione e uno stile di vita sano, può ridurre di molto i rischi di sviluppare delle patologie cardiovascolari che rappresentano una delle principali cause di morte nel mondo. L'attività fisica, deve prevedere un carico di lavoro supplementare