LA VALUTAZIONE METABOLIMETRICA

NEL DISABILE IN CARROZZINA di Marcello Caria

L’energia è alla base di tutti i fenomeni biologici.

 La nascita, lo sviluppo, la morte di un organismo biologico sia che vengano considerati a livello di singolo elemento cellulare che di organismo in toto sono eventi possibili in termini energetici grazie agli scambi di energia che l’organismo ha con l’ambiente esterno ed alle trasformazioni che questa energia subisce all’interno dell’organismo. Queste trasformazioni  costituiscono il cosiddetto Metabolismo Energetico, ed in particolare si distinguono:

1 Metabolismo di Base che corrisponde al dispendio energetico minimo dell’organismo per il mantenimento delle funzioni vitali al minimo appunto dell’efficienza ma pur tuttavia compatibili con la sopravvivenza dell’individuo ed un

2 Metabolismo di Attività che corrisponde alla quota di energia spesa in eccesso rispetto alle necessità di base, quota che dipende in buona sostanza dalla quantità di lavoro muscolare eseguito.

Le sole fonti energetiche che supportano questi processi metabolici dell’organismo sono rappresentate dagli alimenti che introduciamo con la dieta ed in particolare da quella categoria di alimenti che sono definiti calorigeni, ovvero i GLICIDI o zuccheri, i LIPIDI o grassi e, sia pur in minor misura, i PROTIDI o proteine. Questi composti subiscono una serie di trasformazioni energetiche per cui l’energia chimica POTENZIALE insita nei legami chimici intramolecolari viene trasformata, in sintonia con il I principio della termodimanica, in energia ATTUALE di diverso tipo ma principalmente termica e meccanica.

Sotto questo profilo il funzionamento del nostro organismo è assimilabile, entro certi limiti, a quanto accade in un comune motore a scoppio di un automobile dove, l’energia chimica contenuta in potenza nel combustibile (benzina) viene trasformata, previa miscelazione con l’ O₂ dell’aria nel carburatore, e combustione nella camera di scoppio, in energia attuale anche in questo caso di tipo meccanico e termico.

 Analogamente nella “macchina uomo” gli alimenti calorigeni, dopo una serie di traformazioni, subiscono a livello di organuli intracellulari (mitocondri) che costituiscono la “camera di scoppio” o le “centrali energetiche” della cellula, una combustione in presenza di O₂ con liberazione di energia che in parte viene dissipate in calore ed in parte immagazzinata in molecole ad alto tenore energetico quali l’acido adenosintrifosforico (ATP) e la fosfocreatina (CP). Queste molecole possono essere utilizzate immediatamente per supportare le molteplici richieste energetiche delle cellule, tra le quali anche la contrazione muscolare, od accumulate in minima parte, per essere utilizzate in un secondo tempo, in relazione questo alle esigenze funzionali dell’organismo. Tuttavia i GLICIDI, possono essere anche utilizzati a scopo energetico in assenza di ossigeno ovvero in modo ANAEROBICO (senza aria). Questa modalità di utilizzazione di tale substrato è meno efficiente sotto il profilo rendimento energetico ma tuttavia molto utile in determinate circostanze, ed in particolare quando l’energia richiesta dal muscolo per supportare la contrazione debba essere erogata entro un breve intervallo di tempo. In termini più scientifici si direbbe che questo sistema energetico, definito anche del LATTATO perché l’acido lattico è il prodotto di accumulo, è dotato di una elevata POTENZA ed una bassa CAPACITA’, ovvero è capace di erogare in termini assoluti una modesta quantità di energia ma è capace di erogarla in un breve intervallo temporale. Tenendo quindi conto dei sistemi energetici disponibili per supportare la contrazione muscolare, distinguiamo un sistema di prontissimo impiego costituito dalle riserve intramuscolari precostituite di ATP e CP peraltro molto modeste. Questo sistema caratterizzato dalla più elevata POTENZA energetica ma dalla più bassa CAPACITA’, la sua azione si esaurisce entro una manciata di secondi. Quindi abbiamo il sistema del LATTATO, che abbiamo già definito ed infine il sistema OSSIDATIVO che utilizza appunto l’O₂ ed è caratterizzato da una elevata CAPACITA’ ma da una bassa POTENZA.

I primi due sistemi energetici (sistema ATP-CP e LATTATO) poichè non utilizzano l’O₂ vengono anche definiti ANAEROBICI, e l’ultimo, ovvero quello ossidativo che usa l’O_2,  per ossidare i substrati, AEROBICO.

Una classificazione delle attività sportive che si rifà appunto al tipo di impegno energetico richiesto dal muscolo in contrazione distingue le attività sportive in: sports di tipo ANAEROBICO o di POTENZA, sono tipicamente attività che si esauriscono in una manciata di secondi (da meno di 10 a circa 40) ed usano elettivamente i sistemi dell’ATP-CP e del LATTATO per sostenere la contrazione. Quindi abbiamo gli sports AEROBICI o di RESISTENZA che usano elettivamente il sistema OSSIDATIVO, ed infine vi sono le attività di tipo MISTO che includono tutti gli sports di squadra ed anche qualche sport individuale nei quali l’impegno di tipo aerobico si alterna con quello di tipo anaerobico.

Questa classificazione vale naturalmente anche nell’ambito degli sports praticati dai disabili. Nel caso del disabile in carrozzina in particolare, una gara di 100 m, della durata di 14-20 secondi, corrisponde ad una attività di tipo ANAEROBICO, una gara sulla distanza dei 200 o 400 m corrisponde ancora ad una gara ad impegno ANAEROBICO ma con prevalente impegno del sistema del LATTATO, ed infine i 5000 m corrispondono ad una gara che impegna elettivamente il sistema ossidativo e quindi corrisponde ad un impegno fisico di tipo AEROBICO. Uno sport di quadra quale il basket in carrozzina costituisce invece una attività ad impegno MISTO. Benché valida in linea di principio questa classificazione non deve essere considerata in modo troppo rigido infatti una prestazione tipicamente aerobica può essere caratterizzata da momenti in cui anche il sistema anaerobico Lattacido può essere coinvolto.

E’ chiaro che la capacità di svolgere lavoro muscolare, e quindi uno dei principali fattori che condizionano la qualità della performance, dipende dalla efficienza di questi sistemi.

La domanda che viene spontanea e allora la seguente:  esistono nel disabile paraplegico delle limitazioni funzionali di tali sistemi?

E con quali metodiche di indagine possiamo eventualmente verificarne l’efficienza?

La risposta alla prima domanda è che nel disabile paraplegico esistono delle limitazioni della efficienza di diversi sistemi ma principalmente del sistema cardiocircolatorio, neuromuscolare e talvolta respiratorio.

Poichè l’efficienza dei primi due apparati condiziona significativamente la capacità di trasporto ed utilizzazione dell’O₂ anche la capacità di eseguire lavoro aerobico può risultarne compromessa, ciò che condiziona a sua volta l’efficacia di una performance di tipo aerobico.

Possiamo immaginare che gli apparati respiratorio, circolatorio e muscolare funzionino come tre ruote di ingranaggi disposti in serie e pertanto strettamente interdipendenti.

E chiaro allora che con l’aumento delle richieste energetiche da parte dei muscoli, ingranaggio terminale sede di produzione ed utilizzazione di energia, anche gli apparati cardiocircolatorio (ingranaggio intermedio) e respiratorio (ingranaggio iniziale) sede rispettivamente di trasporto e captazione dell’O₂, dovranno incrementare la loro funzione, dovranno cioè “girare” ad una maggiore velocità.

Alcuni dei fattori che disabile paraplegico possono limitare la funzione cardiocircolatoria, nel caso di lesioni alte (sopra T_6, sesta vertebra toracica) sono legate ai seguenti fattori: un deficit del controllo nervoso cardiaco, una diminuzione del ritorno del sangue al cuore dai distretti periferici per deficit della pompa muscolare  e del  tono venoso ed in qualche caso ad una riduzione della ventilazione polmonare, la quale peraltro contribuisce al ritorno venoso del sangue al cuore (pompa respiratoria). Tutto ciò condiziona una diminuzione della gettata cardiaca e quindi della quantità di O₂ che può essere trasportato ai muscoli.

Come possiamo fare allora a valutare l’efficienza di questi sistemi?

L’analisi metabolimetrica ci consente di monitorizzare sia l’efficienza del sistema aerobico che di quello anaerobico. Si tratta di far eseguire all’atleta una prova in condizioni controllate e ripetibili utilizzando uno strumento (metabolimetro) che connesso ad un computer in via diretta o telemetrica effettua l’analisi dei gas inspirati ed espirati dall’atleta nel corso di un test da sforzo eseguito con l’ausilio di uno strumento (ergometro) che ci consente di monitorizzare la potenza espressa dall’atleta nel corso della prova.

Tra gli ergometri, utilizzabili in laboratorio, alcuni sono specificatamente progettati per test ergometrici da effettuarsi nel disabile paraplegico.

 E’ opportuno sottolineare che un test da sforzo ha naturalmente una valenza non solo di tipo medico sportivo ma è anche un test di fondamentale importanza nella valutazione funzionale di  pazienti cardiopatici o con patologie respiratorie.

Tra i parametri monitorizzabili con un test di questo tipo vi sono: la frequenza cardiaca, il consumo di O₂, la produzione di CO₂, il quoziente respiratorio (più esattamente il Gas Exchange Ratio o R, rapporto tra CO₂ espirato e O₂ consumato), il dispendio energetico ed ancora la quantità di substrati energetici utilizzati.

 Ma questi sono solo alcuni dei parametri che è possibile monitorizzare.

 In particolare, indice di fitness del sistema aerobico è il cosiddetto consumo massimo di O₂ (VO₂ max) o nel caso del disabile paraplegico VO₂ di picco (VO₂ peak), mentre per quanto riguarda il sistema anaerobico possiamo monitorizzare il comportamento del Quoziente Respiratorio (VCO₂/VO₂) o della soglia ventilatoria (V_E/ VCO₂) o ancora determinare direttamente il lattato ematico (acido lattico nel sangue).

Come accennato entrambi questi sistemi, ma soprattutto quello aerobico, possono essere variamente deficitari nel disabile paraplegico ma è opportuno sottolineare che gli effetti dell’allenamento possono significativamente limitare l’entità di questi deficits, inoltre nei disabili che praticano regolarmente un’attività fisica il livello spinale della lesione non influenza in modo significativo l’efficienza del sistema e quindi la performance.

Benché siano oggi disponibili, grazie a studi effettuati nel corso di queste ultime decadi, una discreta mole di informazioni relativamente alla valutazione funzionale del disabile paraplegico, tuttavia i dati disponibili  soffrono della seguente serie di limitazioni:

1) i numeri assoluti dei paraplegici esaminati, nelle singole ricerche, sono spesso modesti,

2) non tengono spesso conto della classe di appartenenza dell’atleta secondo la classificazione ISMGF (International Stoke Mandeville Game Federation),

3) gli studi relativi al sesso femminile sono scarsi..

Oggi gli atleti disabili, anche ai vertici, raramente sono assistiti da una moderna medicina sportiva e, quando questo avviene, essa si limita alla fase di valutazione funzionale senza alcun seguito per quanto riguarda le successive fasi di programmazione dell’allenamento e controllo della prestazione. Voglio concludere però sottolineando un aspetto che benché non strettamente correlato al tema di questa relazione mi pare senz’altro correlato.

In un articolo apparso di recente nella pagina scientifica del NY Times un noto ricercatore nell’ambito delle neuroscienze, commentando gli incredibili progressi ottenuti dall’attore Christopher Reeves (tetraplegico dal 95) in seguito ad un intensissimo programma di allenamento a cui si è sottoposto nel corso degli anni, sostiene,  “gli effetti che un intenso programma di esercizio fisico ha sulla plasticità del sistema nervoso adulto sono a tutt’oggi ben lungi dall’essere completamente capiti ed esplorati”.