medicina dello sport

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MEDICINA DELLO SPORT
Rivista trimestrale della Federazione Medico-Sportiva Italiana.
Continuazione di: Studi di Medicina e Chirurgia dello Sport, Medicina Sportiva
Direttori
G. SANTILLI - M. CASASCO
Comitato Editoriale
N. BACHL (Austria) - F. BENAZZO (Italia) - F. BOTRÈ (Italia) - P. CERRETELLI (Italia) - G. CERULLI (Italia)
L. COIANA (Italia) - D. CORRADO (Italia) - J. M. CUMMISKEY (Regno Unito) - A. DAL MONTE (Italia) - F. DE FERRARI (Italia)
E. H. DE ROSE (Brasile) - H. H. DICKHUTH (Germania) - L. DI LUIGI (Italia) - P. E. DI PRAMPERO (Italia) - M. FAINA (Italia)
C. FOTI (Italia) - W. FRONTERA (USA) - S. GIANNINI (Italia) - C. G. GRIBAUDO (Italia) - V. KLISSOURAS (Grecia)
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P. VOLPI (Italia) - P. ZEPPILLI (Italia)
Comitato di Redazione
A. BONETTI - E. DRAGO - S. DRAGONI - G. FRANCAVILLA
Direttore Responsabile
A. OLIARO
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Focus On: Sports Science & Medicine (ISI) - SPORT Database, SPORT Discus - BIOSIS
La Rivista è citata nel Journal Citation Reports (ISI) con Impact Factor
Direzione e Redazione: Federazione Medico-Sportiva Italiana - Viale Tiziano 70 - 00196 Roma.
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di cui alla legge 5-8-1981 n. 416 art. 11 con il numero 00 148 vol.
2 foglio 377 in data 18-8-1982. Pubblicazione periodica trimestra
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L. 27/02/2004 N° 46) art. 1, comma 1, DCB/CN
Vol. 64
Dicembre 2011
Numero 4
INDICE
367
423
Genotipo dell’enzima di conversione dell’angiotensina e lunghezza dell’intervallo di riposo
tra serie nell’allenamento della resi-stenza: uno
studio pilota
Onde T negative precordiali destre nei prepuberi: frequenza ed evoluzione nel tempo:
un’esperienza personale
AREA FISIOLOGICA
Machado M., Pereira R., Da Silva D. P., Zovico V.
C., Cardoso B. S., Curty V. M., Finotti Machado R. J.,
Hackney A. C.
AREA MEDICA
Attisani G., Faiola F., Luciani U., Bianchi G., Veicstenas
A., Casasco M.
435
379
Effetti dell’affaticamento sulla disciplina del
nuoto in pentatleti di alto livello. Influenza
della scherma sulla performance del nuoto
Valutazione elettromiografica della fatica
dei muscoli estensori del rachide e dell’anca
e relazione con le caratteristiche antropometriche in atleti con dolore lombare cronico
Khorsandi Kolur M., Norasteh A. A., Daneshmandi H.
Demarie S., Magini V., Galvani C., Bianco M.
449
393
Assunzione di carboidrati e immunosoppressione durante l’allenamento di judo
Brito C. J., Gatti K., Lacerda Mendes E., Toledo
Nóbrega O., Córdova C., Bouzas Marins J. C.,
Franchini E.
409
Training oculomotorio e performance di guida
Guidetti G., Rigo S., Livio S., Zasa M.
Vol. 64 - N. 4
Agenti stimolanti l’eritropoiesi e sport: dall’incremento teorico del trasporto di ossigeno
alle possibili implicazioni cardiologiche
Borrione P., La Zarevic Z., Di Salvo V., Pigozzi F.
459
Studio comparativo del rapporto tra esercizio
fisico e tratti di personalità negli studenti maschi
dell’Università di Scienze Mediche di Tabriz
Garooci Farshi M., Masoomi A., Mashinchi Abbasi N.,
Yavari A.
XV
INDICE
473
507
AREA ORTOPEDICA
Analisi di un fattore di rischio nell’età scolare:
la variazione temporanea della freccia cervicale determinata dal peso dello zaino
D’ottavio S., Esposito M., Pantanella L., Padua E.,
Annino G., Manzi V., Tonelli C., Candeloro C., Foti C.
LA MEDICINA DELLO SPORT …
PER SPORT NEI FASCICOLI
511
FORUM
Allenamento della resistenza e regolazione
dei lipidi ematici: una rassegna dell’evidenza
485
CASI CLINICI
Shaw B. S., Shaw I., Goon D. T.
Sinno C.
523
491
527
Il motociclismo
529
Coma ipoglicemico in body builder: case
report
NOTIZIARIO FEDERALE
LA MEDICINA DELLO SPORT …
PER SPORT
CONGRESSI
Caroli G., Bosco G. F., Gianfelici A., Guerrini G.,
Scevola M.
XVI
RINGRAZIAMENTI
Dicembre 2011
Vol. 64
December 2011
No. 4
CONTENTS
367
423
Angiotensin-converting enzyme genotype and
rest interval length between sets in resistance
training: a pilot study
Negative T waves in right precordial leads in
pre-adolescent subjects: a personal experience
PHYSIOLOGICAL AREA
Machado M., Pereira R., Da Silva D. P., Zovico V. C.,
Cardoso B. S., Curty V. M., Finotti Machado R. J.,
Hackney A. C.
379
Effect of fatigue on the swimming event in
high level pentathletes. Epée fencing influence on swimming performance
MEDICAL AREA
Attisani G., Faiola F., Luciani U., Bianchi G., Veicstenas
A., Casasco M.
435
Electromyographic fatigue evaluation of
back and hip extensor muscles and its relationship with anthropometric characteristic
of athletes with chronic low back pain
Khorsandi Kolur M., Norasteh A. A., Daneshmandi H.
Demarie S., Magini V., Galvani C., Bianco M.
449
393
Carbohydrate intake and immunosuppression
during judo training
Brito C. J., Gatti K., Lacerda Mendes E. , Toledo
Nóbrega O., Córdova C., Bouzas Marins J. C.,
Franchini E.
409
Oculomotor training and driving performance
Guidetti G., Rigo S., Livio S., Zasa M.
Vol. 64 - N. 4
Erythropoiesis stimulating agents and sport:
from the theoretical oxigen delivery enhancement to possible clinical cardiac issues
Borrione P., La Zarevic Z., Di Salvo V., Pigozzi F.
459
Comparative study of the relationship between
physical exercise and personality traits in male
students of Tabriz University of Medical Sciences
Garooci Farshi M., Masoomi A., Mashinchi Abbasi N.,
Yavari A.
XVII
CONTENTS
473
507
ORTHOPEDIC AREA
Analysis of a risk factor in school age: temporary variation in the cervical spine determined by the weight of a backpack
D’ottavio S., Esposito M., Pantanella L., Padua E.,
Annino G., Manzi V., Tonelli C., Candeloro C., Foti C.
SPORT MEDICINE … FOR SPORT
IN PAST ISSUES
511
FORUM
Resistance training and blood lipid regulation: a review of the evidence
485
Shaw B. S., Shaw I., Goon D. T.
CASE REPORTS
Hypoglicemic coma in bodybuilder: case
report
Sinno C.
CONGRESSES
SPORT MEDICINE … FOR SPORT
Caroli G., Bosco G. F., Gianfelici A., Guerrini G.,
Scevola M.
XVIII
NEWS FROM THE FEDERATION
527
491
The motorcycling
523
529
ACKNOWLEDGEMENTS
Dicembre 2011
Physiological area
Area fisiologica
MED SPORT 2011;64:367-77
Angiotensin-converting enzyme genotype
and rest interval length between sets
in resistance training: a pilot study
Genotipo dell’enzima di conversione dell’angiotensina
e lunghezza dell’intervallo di riposo tra serie
nell’allenamento della resistenza: uno studio pilota
M. MACHADO 1, 2, R. PEREIRA 3, D. P. DA SILVA 1, V. C. ZOVICO 1,
B. S. CARDOSO 1, V. M. CURTY 1, R. J. FINOTTI MACHADO 1, A. C. HACKNEY 4
1Laboratory of Physiology and Biokinetic
Faculty of Biological Sciences and Health, UNIG Campus V at Itaperuna, Brazil
2Laboratory of Human Movements Studies
Universitary Foundation of Itaperuna (Funita), Itaperuna, RJ, Brazil
3Department of Biological Sciences
Sudoeste da Bahia State University
4Applied Physiology Laboratory, University of North Carolina at Chapel Hill, NC, USA
SUMMARY
Aim. The aim of this paper was to examine the relationship between ACE genotype and rest interval length between
sets on the performance of a resistance training (RT) session.
Methods. Twenty seven healthy subjects were separated according to the allele frequency of the ACE gene (DD, ID
or II) and the their performance (defined as a volume completed for a resistance training session consisted for 4 sets
with 85% of 1RM of bench press [BP], lat pulldown [LP], shoulder press [SP], triceps pulldown [TP], and biceps curl
[BC]) with 1 and 3 min rest interval between sets and exercises was calculated.
Results. The subjects carrying at least one D allele (DD and ID) had greater (P<0.05) strength than the homozygous II
genotype in LP, TP and BC. The ACE II homozygotes showed fewer repetitions than the DD and ID in the RT session
with a 3 min rest interval length. The same result was found for volume completed. Interestingly, there was no difference in performance among ACE polymorphisms when the session was carried out with 1 min rest intervals.
Conclusion. The principle finding was II homozygotes showed a lower performance (total volume and total repetitions) than the D allele, homo- or heterozygous, when training with a longer rest interval between sets of RT. These
findings may have implications for resistance exercise prescription in that genetic constitution may influence adaptation to such training programs.
Key words: Polymorphism, genetic - Muscle, skeletal - Athletic performance - Resistance training. RIASSUNTO
Obiettivo. Obiettivo del presente lavoro è stato l’esame della correlazione tra il genotipo ACE e la lunghezza degli
intervalli di riposo tra sessioni di attività di allenamento di resistenza e sull’efficienza dell’allenamento.
Metodi. Sono stati reclutati 27 soggetti, distinti secondo la frequenza degli alleli del gene ACE (DD, ID o II) e la loro
efficienza (performance, definita come volume di attività completato per una sessione di allenamento di resistenza
consistente in 4 fasi all’85% del test della panca [BP], di esercizio dorsale [LP], di distensione di spalla [SP], contrazione
del tricipite [TP], di rotazione del bicipite [BC]) con 1 minuto di riposo tra le fasi e 3 minuti tra gli esercizi.
Risultati. I soggetti che possedevano almeno un allele D (DD e ID) hanno una forza maggiore (P<0,05) rispetto agli
Vol. 64 - No. 4
367
MACHADO
ACE GENOTYPE AND REST INTERVAL LENGTH BETWEEN SETS IN RESISTANCE TRAINING
omozigoti II in LP, TP e BC. Gli omozigoti II hanno eseguito meno ripetizioni rispetto ai DD e ID nelle sessioni di
allenamento con 3 minuti di intervallo; lo stesso risultato si è osservato per il volume di attività completato. Non ci
sono differenze, invece, tra i diversi polimorfismi ACE quando le sessioni sono separate con un minuto di intervallo.
Conclusioni. L’esito fondamentale risulta nel fatto che gli omozigoti II presentano una efficienza minore rispetto ai
portatori di allele D, omo- ed eterozigoti quando vi siano periodi più lunghi di riposo tra le sessioni di allenamento.
Ciò potrebbe influenzare la scelta dell’utilizzo dell’esercizio di resistenza, poiché la genetica influenza l’adattamento
allo stesso esercizio.
Parole chiave: Polimorfismo genetico - Muscoli scheletrici - Performance atletica - Esercizi di resistenza.
C
andidate genes have been identified as being important to the response of muscle
phenotypes to resistance training (RT). One
gene that has been proposed as a candidate is
angiotensin-converting enzyme (ACE), which
converts angiotensin I to angiotensin II. An insertion/deletion (I/D) polymorphism in this
gene has been found to be responsible for half
of the variation in ACE enzyme activity, with
those who carry the deletion (D) allele have
higher ACE enzyme activity than those who do
not. Homozygotes for the I allele (II) have significantly less ACE activity than heterozygotes (ID),
and heterozygotes have lower ACE activity than
homozygotes for the D allele (DD).1, 2
Angiotensin II has been linked to overloadinduced cardiac hypertrophy and smooth-muscle hypertrophy.3, 4 Furthermore, administration
of ACE inhibitors have been shown to inhibit
hypertrophy in overloaded muscles, suggesting a role for angiotensin II in the skeletal
muscle hypertrophy process.2, 5 The relationship between ACE genotype and performance
in resistance exercise, however, is still a controversial subject. While some studies showed
that strength and hypertrophy may be modulated differently for each ACE genotype, others
showed a weak or no relationship. For example,
Pescatello et al.6 and Sonna et al.7 reported a
positive association between the D allele and
baseline muscle strength. Folland et al.8 showed
a gene by strength training interaction, such that
carriers of the D allele (DD+ID) had greater RTinduced increases in strength compared with the
II genotype. In contrast, Charbonneau et al.9 and
Pescatello et al.6 failed to support the relationship between the D allele and muscle strength
adaptation to RT.
Despite previous results indicating a gene by
strength training interaction, no studies have as
yet related the ACE genotype with performance
during RT. Performance in RT, defined as the
volume completed during a workout (i.e., total
number of repetitions completed over all sets
of a proposed resistance training), is considered
368
I
geni candidati sono stati identificati come
importanti per la risposta dei fenotipi muscolari all’allenamento della resistenza (RT).
Un gene che è stato proposto come candidato è
l’enzima convertitore dell’angiotensina (ACE) il
quale converte l’angiotensina I in angiotensina
II. Un polimorfismo di inserzione/delezione (I/D)
in questo gene è stato individuato come responsabile di metà della variazione nell’attività dell’enzima ACE, con i portatori dell’allele di delezione
(D) che hanno una maggiore attività dell’enzima
ACE rispetto ai non portatori. Gli omozigoti per
l’allele I (II) hanno un’attività ACE significativamente minore rispetto agli eterozigoti (ID), mentre gli eterozigoti hanno un’attività ACE minore
rispetto agli omozigoti per l’allele D (DD) 1, 2.
L’angiotensina II è stata collegata all’ipertrofia cardiaca da sovraccarico e all’ipertrofia dei
muscoli lisci 3, 4. Inoltre, la somministrazione di
ACE-inibitori ha dimostrato di inibire l’ipertrofia
in muscoli sovraccaricati, suggerendo un ruolo
per l’angiotensina II nel processo di ipertrofia dei
muscoli scheletrici 2, 5. La relazione tra genotipo
ACE e performance negli esercizi della resistenza
resta tuttavia un argomento controverso. Mentre
alcuni studi hanno dimostrato che la resistenza
e l’ipertrofia possono essere modulate in maniera diversa per ciascun genotipo ACE, altri studi
hanno mostrato una relazione debole o inesistente. Pescatello et al.6 e Sonna et al.7, ad esempio, hanno riportato un’associazione positiva tra
l’allele D e la forza muscolare al baseline. Folland et al.8 hanno indicato un’interazione tra
gene e allenamento della forza, tale che portatori
dell’allele D (DD+ID) presentano maggiori aumenti della forza indotti dall’RT rispetto al genotipo II. Charbonneau et al.9 e Pescatello et al.6,
invece, non hanno supportato la relazione tra
l’allele D e l’adattamento della forza muscolare
per l’RT.
Nonostante precedenti risultati abbiano indicato un’interazione tra gene e allenamento
della forza, nessuno studio ha ancora collegato
il genotipo ACE alla performance durante l’RT.
Dicembre 2011
the main variable for morphological and physiological adaptations resulting from such training.10 Several studies 11-16 have shown that the
length of rest time between sets is crucial to
the total volume reached. Shorter rest intervals
are associated with lower volumes while longer intervals allow a greater recovery and consequently higher volume. The manipulation of
the length of intervals therefore is considered
essential in planning RT and the achievement of
training goals.17, 18
Because research on RT and genetics is limited, we examined the influence of the ACE
ID genotype on the muscle strength and performance to upper-body strength training sessions with different intervals lengths between
sets. Consistent with the conclusions of previous reports,6, 7 we hypothesized that the muscle
strength and RT performance would be greater
among ACE DD homozygotes compared to carriers of the ACE I allele (II).
Materials and methods
Subjects
Twenty seven healthy men, originally from
the state of Rio de Janeiro in the southeast part
of Brazil (21 White Brazilians (5 DD, 14 ID and
2 II) and 6 Pardo Brazilians (4 ID and 2 II)),
volunteered to participate in the current study.
All subjects were healthy (no muscle, cardiovascular, joint problems), moderately trained and
were not using ergogenic substances or any
other drugs. The purpose and procedures of
the experiment were explained and consent
was obtained prior to the commencement of
the experiment. Prior to the study, all subjects
had been participating in a structured RT program for a minimum of 12 months with a mean
frequency of three sessions per week, utilizing
approximately 30 sec to 3 min rest intervals between sets and exercises. All procedures were
approved by the local Ethics Committee according to the Declaration of Helsinki.
Experimental protocol
After initial anthropometrical measures, baseline maximal strength (1RM) for the bench press
(BP), lat pulldown (LP), shoulder press (SP), triceps pulldown (TP), and biceps curl (BC) was
assessed during two sessions. To increase the
reliability of 1RM assessments, the following
Vol. 64 - No. 4
MACHADO
La performance nell’RT, definita come il volume
completato durante un allenamento (cioè il numero totale di ripetizioni completate nel corso
di tutte le serie di un allenamento di resistenza
proposto) è considerata la principale variabile
per gli adattamenti morfologici e fisiologici che
derivano da tale allenamento 10. Numerosi studi
11-16 hanno mostrato che la lunghezza del tempo di riposo tra le serie degli esercizi è cruciale
ai fini del volume totale raggiunto. Intervalli di
riposo più brevi sono associati a volumi più bassi mentre intervalli più lunghi permettono un
maggiore recupero e di conseguenza il raggiungimento di volumi più elevati. L’alterazione della lunghezza degli intervalli di riposo è quindi
considerata essenziale per la pianificazione di
un RT e per il raggiungimento degli obiettivi di
allenamento 17, 18.
Poiché la ricerca su RT e fattori genetici è limitata, abbiamo esaminato l’influenza del genotipo
ACE ID sulla forza muscolare e sulla performance per sessioni di allenamento della forza della
parte superiore del corpo, con diverse lunghezze
degli intervalli di riposo tra le serie. In maniera
coerente con le conclusioni di precedenti studi 6,
7, abbiamo ipotizzato che la forza muscolare e la
performance nell’RT sarebbero state maggiori tra
gli omozigoti ACE DD rispetto ai portatori dell’allele ACE I (II).
Materiali e metodi
Soggetti
Ventisette uomini sani, originari dello Stato
di Rio de Janeiro, nel Brasile sud-orientale, (21
brasiliani bianchi [5 DD 14 ID e 2 II] e 6 brasiliani mulatti [4 ID e 2 II]) si sono offerti volontari
per partecipare al presente studio. Tutti i soggetti
erano sani (non presentavano problemi articolari, cardiovascolari o muscolari), moderatamente
allenati e non facevano uso di sostanze ergogeniche o altri farmaci. L’obiettivo e le procedure
dell’esperimento sono stati spiegati ed è stato ottenuto il consenso prima di avviare l’esperimento.
Prima dello studio, tutti i soggetti avevano preso
parte a un programma RT strutturato per un minimo di 12 mesi con una frequenza media di tre
sessioni alla settimana, utilizzando da circa 30
secondi a 3 minuti d’intervallo di riposo tra le
serie e gli esercizi. Tutte le procedure sono state
approvate dal comitato etico locale in accordo
alla dichiarazione di Helsinki.
369
MACHADO
strategies were employed: (a) the 1RM for each
exercise was measured on two non-consecutive
days that were separated by 72h, (b) exercise
testing proceeded in the same sequence as listed above, (c) exercise technique was monitored
and corrected as needed, and (d) all subjects
received verbal encouragement. The highest
1RM load measured during the two familiarization sessions was used to calculate 85% for each
exercise, which was the load used in the experimental RT sessions.15
One week after the last familiarization session, subjects performed the first of two resistance exercise sessions (separated by seven
days) with either 1 min or 3 min (with the order
selected according to a computer generated randomization list) rest intervals between sets and
exercises. Warm-up prior to each bout consisted
of pedalling 10 min on a cycle ergometer and
dynamic stretching. During each resistance exercise bout, four sets with 85% of 1RM loads
up to the voluntary exhaustion were completed
for the BP, LP, SP, TP, and BC. The repetition
cadence for each exercise was controlled with
a digital sound signal (Beat Test & Training, CEFISE, Brazil) that was adjusted so that each repetition was completed in 3 seconds (1 concentric
and 2 eccentric). To compare the performance
during resistance training the numbers of repetitions and volume workout completed (load x
repetitions) per set were recorded.
Genotype analysis
Blood samples was collected from antecubital
vein in a seated position for detection of the
ACE I/D polymorphism using the polymerase
chain reaction (PCR) amplification of the region
of intron 16 of the gene for ACE to determine
if the Alu repeat sequences were present. In
addition, individual DNA sequences were amplified using primers flanking the polymorphic
region (Sense 5’CTG-GAG-ACC-ACT-CCC-ATCCTT-TCT3’ and antisense 5’GAT-GTG-GCCATC-ACA-TTC-GTC-AGA-T3’). PCR profiling
and genotyping of the I/D polymorphisms were
conducted as described previously. To avoid mistyping I/D heterozygotes as DD homozygotes
due to the preferential amplification of the D
allele in heterozygous samples, all DD homozygous samples were subjected to independent
PCR amplification using a primer set that identifies an insertion-specific sequence that has
been previously reported (sense 5’TGG-GACCAC-AGC-GCC-CGC-CAC-TAC3’ and antisense
370
Protocollo sperimentale
Dopo le misurazioni iniziali dei parametri
antropometrici, è stata valutata la forza massimale al baseline (1RM) per distensioni su panca piana (BP), trazioni alla lat machine (LP),
distensioni alla shoulder press (SP), tricipiti ai
cavi (TP) e curl per bicipiti (BC) nel corso di due
sessioni. Al fine di aumentare l’affidabilità delle
valutazioni 1RM, sono state adottate le seguenti strategie: (a) l’1RM per ogni esercizio è stata
misurata su due giorni non consecutivi separati
da 72 ore, (b) la prova da sforzo procedeva nella stessa sequenza elencata sopra, (c) la tecnica
dell’esercizio era controllata e corretta al bisogno e (d) tutti i soggetti ricevevano incoraggiamento verbale. Il maggiore carico 1RM misurato
durante le due sessioni di familiarizzazione è
stato utilizzato per calcolare l’85% per ciascun
esercizio, il quale era il carico usato nelle sessioni RT sperimentali 15.
Una settimana dopo la sessione di familiarizzazione, i soggetti hanno effettuato la prima di
due sessioni di allenamento della resistenza (separate da sette giorni) con 1 minuto oppure 3 minuti (con l’ordine selezionato in accordo a un
elenco di randomizzazione generato da un computer) di lunghezza dell’intervallo di riposo tra le
serie e gli esercizi. Il riscaldamento prima di ogni
sessione è stato realizzato con una pedalata di 10
minuti su bicicletta ergometrica e con stretching
dinamico. Durante ogni sessione di allenamento
della resistenza, sono state completate quattro serie con l’85% di carichi 1RM fino all’esaurimento
volontario per BP, LP, SP, TP, e BC. La frequenza
di ripetizione per ogni esercizio è stata controllata con un segnale digitale sonoro (Beat Test &
Training, CEFISE, Brasile) il quale era regolato
affinché ogni ripetizione fosse completata in 3
secondi (1 concentrica e 2 eccentriche). Per confrontare la performance durante l’allenamento
della resistenza sono stati registrati i numeri di
ripetizioni e il volume dell’esercizio completato
(peso x ripetizioni) per serie.
Analisi del genotipo
Sono stati raccolti campioni ematici dalla
vena antecubitale in posizione seduta per la rilevazione del polimorfismo ACE I/D usando l’amplificazione della reazione a catena della polimerasi (PCR) della regione dell’introne 16 del gene
ACE al fine di determinare se le sequenze ripetute
Alu fossero presenti. Inoltre, sequenze individuali di DNA sono state amplificate utilizzando pri-
Dicembre 2011
5’TCG-CCA-GCCCTC-CCA-TGC-CCA-TAA3’). 19
The reproducibility was greater than 99%, with
most instances of error being due either to transcription or data entry. When discrepancies
were found, the genotyping of the sample was
repeated.
All genotyping was performed by an experienced researcher who was blinded to subject
data. The study was double blind with respect to
the participants’ genotype.
Statistical analysis
After genotype analyses, subjects were placed
into three groups according allele frequency:
DD, ID or II. A χ2 test was used to determine
whether the observed genotype frequency was
in Hardy–Weinberg equilibrium (expected frequency of alleles: [p²+2pq+q²=1], where p is the
more common allele and q is the less common
allele). The reliability of the 1RM loads was assessed with the intraclass correlation (ICC) and
the reliability was described as ‘excellent’ for
ICC values in the range of 0.8-1.0 and “good” for
0.6-0.8, whereas values below 0.6 were ‘poor’
(20). Age, mass, height, Body Mass Index (BMI),
baseline strength (1RM), number of repetitions
and volume completed (load x sets x repetitions) for each exercise within each group were
compared using Kruskal-Wallis ANOVA test.
Significant main effects were further analyzed
using pairwise comparisons with Dunn’s post
hoc tests. Statistical significance for all analyses
was accepted at p = 0.05. Statistical analysis was
completed using SPSS® 15.0 for Windows (LEAD
Technologies,USA).
Results
Table I shows the characteristics of the subjects after separation according to ACE genotype. A χ2 analysis indicated that the genotype
frequencies of the subjects were in Hardy–
Weinberg equilibrium (P=0.94). There were
no significant differences between groups in
any of the demographic measures, except BMI
(greater in II ACE genotype group). Both 1RM
tests showed high reliability by ICC (LP=0.955;
SP=0.867; TP=0.817; BC=0.758) except for BP
(ICC=0.6783) classified as good reliability. The
DD genotype carriers had greater strength values than the homozygous II genotype in LP, TP,
and BC (Table I).
The number of repetitions performed at each
set declined in all exercises, regardless of the
Vol. 64 - No. 4
MACHADO
mer fiancheggianti la regione polimorfica (senso 5’CTG-GAG-ACC-ACT-CCC-ATC-CTT-TCT3’ e
antisenso 5’GAT-GTG-GCC-ATC-ACA-TTC-GTCAGA-T3’). La caratterizzazione e la genotipizzazione mediante PCR dei polimorfismi I/D sono
state condotte come descritto in precedenza. Per
evitare di trascrivere erroneamente gli eterozigoti
I/D come omozigoti DD a causa dell’amplificazione preferenziale dell’allele D nei campioni eterozigoti, tutti i campioni omozigoti DD sono stati
sottoposti ad amplificazione indipendente mediante PCR usando una serie di primer che identifica una sequenza d’inserzione specifica che è
stata precedentemente riportata (senso 5’TGGGACCAC-AGC-GCC-CGC-CAC-TAC3’ e antisenso
5’TCG-CCA-GCCCTC-CCA-TGC-CCA-TAA3’) 19.
La riproducibilità è stata maggiore del 99% con
la maggior parte di casi di errore dovuti o alla
trascrizione o all’immissione dei dati. Quando
sono state rilevate incongruenze, la genotipizzazione del campione è stata ripetuta.
Tutte le genotipizzazioni sono state effettuate
da un ricercatore esperto tenuto all’oscuro dei
dati dei soggetti. Lo studio era in doppio cieco rispetto al genotipo dei partecipanti.
Analisi statistica
Dopo le analisi del genotipo, i soggetti sono stati collocati in tre gruppi in base alla frequenza
dell’allele: DD, ID oppure II. Un test del Chi quadrato (χ2) è stato utilizzato per determinare se la
frequenza del genotipo osservato fosse nell’equilibrio di Hardy-Weinberg (frequenza attesa degli
alleli: (p²+2pq+q²=1), laddove p è l’allele più comune e q è l’allele meno comune). L’affidabilità
dei carichi 1RM è stata valutata mediante la correlazione intraclasse (ICC) e l’affidabilità è stata
descritta come “eccellente” per valori ICC nell’intervallo 0,8-1,0 e “buona” per valori nell’intervallo 0,6 - 0,8 mentre i valori al di sotto di 0,6 sono
stati considerati “scarsi” 20. Età, massa, altezza,
indice di massa corporea (IMB) forza al baseline
(1RM), numero di ripetizioni e volume completato (carico x serie x ripetizioni) per ogni esercizio all’interno di ciascun gruppo sono stati confrontati usando il test ANOVA di Kruskal-Wallis.
I principali effetti significativi sono stati ulteriormente analizzati usando confronti a coppie con
i test post-hoc di Dunn. La significatività statistica per tutte le analisi è stata accettata a P=0,05.
L’analisi statistica è stata completata usando il
software SPSS® 15.0 per Windows (LEAD Technologies, USA).
371
MACHADO
Table I.—Subject characteristics by ACE genotype (mean±SD).
Tabella I. — Caratteristiche dei soggetti in base al genotipo ACE (media±DS).
Age (years)
Height (cm)
Mass (Kg)
BMI (Kg.m-2)
Bench Press 1RM (Kg)
Lat Pulldown 1RM (Kg)
Shoulder Press 1RM (Kg)
Triceps Pulldown 1RM (Kg)
Biceps Curl 1RM (Kg)
(a)
DD
(n=5)
ID
(n=18)
II
(n=4)
P
20.2±1.7
178±6
65.7±3.7
20.8±1.6
86.2±8.9
78.0±11.2
46.8±13.2
45.4±19.9
26.5±2.4
23.2±3.3
177±7
67.3±4.7
21.5±1.2
83.1±13.3
68.6±19.7
45.1±18.3
32.7±8.0
25.7±6.2
22.0±5.4
171±5
68.5±3.0
23.7±1.9a
71.5±3.9
52.0±3.7a
33.5±9.9
25.9±3.9a
22.9±3.7 a
0.38
0.30
0.80
0.04
0.07
0.04
0.36
0.05
0.05
DD vs II (p≤0.05)
12
DD
ID
II
10
Repetitions
8
6
4
2
0
A
BP1 BP2 BP3 BP4 LP1 LP2 LP3 LP4 SP1
SP2 SP3
TP4
TP1
TP2 TP3
TP4 BC1 BC2 BC3 BC4
12
Repetitions
10
DD
ID
II
§
8
§
*
*
6
4
2
B
0
SP2 SP3
TP4
TP1
TP2 TP3
TP4 BC1 BC2 BC3 BC4
Figure 1.—Number of repetitions for each set within each of the exercises. A) Length interval rest of 1 min; B) length
interval rest of 3 min.
*Difference between DD and II (P<0.05)
§Difference between DD with ID and II (P<0.05).
Figura 1. — Numero di ripetizioni per ciascuna serie all’interno di ciascun esercizio. A) Lunghezza dell’intervallo di
riposo di 1 minuto; B) lunghezza dell’intervallo di riposo di 3 minuti.
*Differenza tra DD e II (P<0,05)
§Differenza tra DD con ID e II (P<0,05).
length of the rest interval. However, the reduction was greater in the session with a 1 min rest
interval (Figure 1). In each set performed there
was a trend for a reduction in the number of
372
Risultati
La tabella I mostra le caratteristiche dei soggetti dopo la separazione in base al genotipo ACE.
Dicembre 2011
MACHADO
Volume (load × ripetitios) kg
1000
A
DD
ID
II
800
600
400
200
0
SP2 SP3
TP4
TP1
TP2 TP3
TP4 BC1 BC2 BC3 BC4
Volume (load × ripetitios) kg
1000
B
800
*
600
*
400
DD
ID
II
§
*
§
§
§
*
§
§
200
0
SP2 SP3
TP4
TP1
TP2 TP3
TP4 BC1 BC2 BC3 BC4
Figure 2.—Volume (repetitions x load) for each set within each of the exercises in the sequence in which it was accomplished. A) Length interval rest from 1 min; B) length interval rest from 3 min.
*Represents significant difference (P<0.05) compared DD vs. II
§Represents significant difference (P<0.05) compared DD vs. ID and II.
Figura 2. — Volume (ripetizioni per carico) per ogni serie all’interno di ciascun esercizio nella seguenza in cui è stato
realizzato. A) Lunghezza dell’intervallo di riposo da 1 minuto; B) lunghezza dell’intervallo di riposo da 3 minuti.
*Differenza significativa (P<0,05) confrontando DD con II
§Differenza significativa (P<0,05) confrontando DD con ID e II.
repetitions performed. The ACE II homozygote
group showed fewer repetitions for select exercises (P<0.05) than the DD and ID in the wake
of the session with a rest interval length of 3 min
(Figure 1), this trend was not evident in the session with 1 min interval between sets.
The volume (repetitions x load) performed
at each set declined in all exercises, regardless
of the length of the rest interval. However, the
reduction in volume was greater in the session
with 1 min rest interval (Figure 2). In each set
there was a progressive reduction in the volume
performed. The ACE II homozygotes showed
lower volumes (P<0.05) for select exercises than
the DD and ID in the session with a rest interval length of 3 min (Figure 2), this trend was
not evident in the session with 1 min interval
between sets.
Significantly greater total volume (load x sets
x repetitions) was completed for all exercises
Vol. 64 - No. 4
Un’analisi del c2 ha indicato che le frequenze
del genotipo dei soggetti rientravano nell’equilibrio di Hardy-Weinberg (P=0,94). Non vi erano
differenze significative tra i gruppi in nessuna
delle misure demografiche, eccetto l’IMC (maggiore nel gruppo con genotipo ACE II). Entrambi
i test 1RM hanno mostrato un’elevata affidabilità
mediante ICC (LP=0,955; SP=0,867; TP=0,817;
BC=0,758) escluso il BC (ICC=0,6783) classificato come buona affidabilità. I portatori del genotipo DD hanno mostrato valori di forza più elevati
rispetto al genotipo omozigotico II in LP, TP e BC
(Tabella I).
Il numero di ripetizioni effettuate in ogni serie diminuiva in tutti gli esercizi, a prescindere
dalla lunghezza dell’intervallo di riposo. Tuttavia, la riduzione era maggiore nella sessione
con 1 minuto d’intervallo di riposo (Figura 1).
In ogni serie effettuata vi era una tendenza alla
373
MACHADO
Volume (kg)
(sets x repetitions per set x load)
3000
A
2500
2000
1500
1000
500
0
BP
LP
SP
TP
BC
TP
BC
Volume (kg)
(sets x repetitions per set x load)
3000
B
*
2500
*
2000
*
1500
1000
500
0
BP
DD
LP
SP
ID
II
Figure 3.—Total volume (sets x repetitions x load) for
each resistance exercise. A) Length interval rest from 1
min; B) length interval rest from 3 min.
*Difference between DD and II ACE genotype for the
exercise carried out with 3 min rest interval (P<0.05).
Figura 3. — Volume totale (serie x ripetizioni x carico)
per ciascun esercizio della resistenza. A) Lunghezza
dell’intervallo di riposo da 1 minuto; B) lunghezza
dell’intervallo di riposo da 3 minuti. *Differenza tra
il genotipo ACE DD e II per l’esercizio realizzato con 3
minuti d’intervallo di riposo (P<0,05).
during the 3 min bout versus the 1 min bout
(P<0.05). In addition, DD carriers completed
greater total volume for LP, SP and TP when
compared to II carriers only with the 3 min rest
interval (Figure 3).
Discussion
The main finding of this study was that there
was a tendency for II homozygote to show a
lower performance than the D allele, homo-or
heterozygous which becomes more prominently
displayed when training with a longer rest interval between sets of resistance exercise. The
sample of this pilot study consisted of 27 young
374
riduzione del numero di ripetizioni effettuate. Il
gruppo omozigotico ACE II ha mostrato minori ripetizioni per esercizi selezionati (P<0,05) rispetto
alle varianti DD e ID sulla scia della sessione con
intervallo di riposo di 3 minuti (Figura 1); tale
tendenza non era evidente nella sessione con 1
minuto d’intervallo tra le serie.
Il volume (ripetizioni x carichi) realizzato
in ogni serie è diminuito in tutti gli esercizi, a
prescindere dalla lunghezza dell’intervallo di riposo. Tuttavia, la riduzione nel volume è stata
maggiore nella sessione con 1 minuto d’intervallo di riposo (Figura 2). In ogni serie, vi è stata
una riduzione progressiva nel volume realizzato.
Gli omozigoti ACE II hanno mostrato minori volumi (P<0,05) per esercizi selezionati rispetto alle
varianti DD e ID nella sessione con intervallo di
riposo di 3 minuti (Figura 2); tale tendenza non
era evidente nella sessione con 1 minuto di intervallo di riposo tra le serie.
Un volume totale significativamente maggiore
(carico x serie x ripetizioni) è stato completato
per tutti gli esercizi durante la sessione di 3 minuti rispetto alla sessione di 1 minuto (P<0,05).
Oltre a ciò, i portatori della variante DD hanno
realizzato un volume totale maggiore per LP, SP e
TP rispetto ai portatori della variante II solo con
l’intervallo di riposo di 3 minuti (Figura 3).
Discussione
La principale scoperta del presente studio è
stato il rilevamento di una tendenza per gli omozigoti II ad ottenere una minore performance
rispetto all’allele D, omo o eterozigote, la quale diventa più chiara nell’allenamento con un
maggiore intervallo di riposo tra le serie di allenamento della resistenza.
Il campione di questo studio pilota era composto di 27 giovani uomini con una distribuzione degli alleli di 18,5% (N.=5) per il genotipo
DD, 66,7% (N.=18) per quello ID e 14,8% (4)
per quello II. La distribuzione attesa nei caucasici è rispettivamente del 25%, 50% e 25% (2); la
leggera differenza nel presente studio può essere attribuita all’eterogeneità nella distribuzione
etnica.
La forza al baseline (valutata mediante 1RM)
ha mostrato differenze quando il genotipo ACE è
stato confrontato con il genotipo ACE II (DD>II)
in quattro dei cinque esercizi (BP quasi significativo, P=0,07). Tale scoperta avvalora i risultati di
altri studi, i quali hanno mostrato una relazione
Dicembre 2011
males and the distribution of alleles was 18.5% (n
= 5) for DD genotype, 66.7% (N.=18) for ID and
14.8% (4) for II. The expected distribution in Caucasians is 25%, 50%, and 25% respectively (2), the
slight differences in the present study can be attributed to heterogeneity in ethnical distribution.
Baseline strength (assessed by 1RM) display
differences when the DD ACE genotype was
compared with the II ACE genotype (DD>II)
in four of five exercises (BP nearly significant,
P=0.07). This finding corroborates the results of
others studies that displayed a relationship between D allele and strength.6, 8, 9 Physiological
mechanisms to explain our findings that the 1RM
were greater in carriers of the DD ACE genotype
are not readily apparent from our data. Pescatello et al.,6 however, suggest that the associations
among the ACE genotype and muscle strength
are mediated by neurological mechanisms due
to cross-education and learning effects and can
be explained by the facilitation of the neuromuscular transmission mediated by angiotensin II.
Furthermore, the D allele is linked with higher
ACE activity and angiotensin II production than
the ACE I allele,21 lending support for the neurological rationalization proposed by Pescatello
et al.6 and thus could also explain our findings.
The finding that the rest period length between sets and exercises affects the total number
of repetitions in a training session, with fewer
total repetitions performed when shorter rest
periods are used, is supported by previous studies.11, 14 The aforementioned studies were specifically designed to compare performance in a
RT session with long and short length rest intervals between sets, which has so far been studied
very little. It has been well described that isolated exercises with shorter intervals decrease the
volume and the total number of repetitions.13, 15,
16 But, it has not been well described as to how
performance during a sequence of exercises
similar to what is usually used in a RT program
is affected by the interval of rest. Our results
help to demonstrate the cumulative effects of
the initial exercises on subsequent exercise, and
the lengths of rest intervals between sets can
modulate performance.
We found no differences between ACE genotypes in the number of repetitions or volume
when the subjects were exercise with rest intervals of 1 min. Short rest interval lengths are
associated with major metabolic and hormonal
changes when compared to longer intervals during RT.22, 23 The ACE I allele is associated with
improvements in the efficiency of mitochondrial
Vol. 64 - No. 4
MACHADO
tra l’allele D e la forza 6, 8, 9. I meccanismi fisiologici che spiegano la nostra scoperta che l’1RM sia
maggiore in portatori del genotipo ACE DD non
sono facilmente desumibili dai dati. Pescatello
et al.6, tuttavia, suggeriscono che le associazioni
tra il genotipo ACE e la forza muscolare siano
mediate da meccanismi neurologici dovuti alla
cross education e all’apprendimento e possano
essere spiegate dall’agevolazione della trasmissione neuromuscolare mediata dall’angiotensina II.
L’allele D, inoltre, è collegato a un’attività ACE e
a una produzione di angiotensina II più elevate
rispetto all’allele ACE I 21, supportando la razionalizzazione neurologica proposta da Pescatello
et al.6 e potendo di conseguenza anche spiegare
le nostre scoperte.
La scoperta che la lunghezza del periodo di
riposo tra le serie e gli esercizi influisca sul numero totale di ripetizioni in una sessione di allenamento, con minori ripetizioni totali realizzate con l’utilizzo di più brevi periodi di riposo,
è supportata da precedenti studi 11, 14. I succitati
studi erano stati concepiti appositamente al fine
confrontare la performance in una sessione RT
con intervalli di riposo lunghi e corti tra le serie,
la quale è stata finora studiata molto poco. È stato ben descritto che esercizi isolati con intervalli
più corti riducono il volume e il numero totale di
ripetizioni 13, 15, 16. Tuttavia, non è stato descritto
bene in che modo l’intervallo di riposo influenzi
la performance durante una sequenza di esercizi simile a quella normalmente utilizzata in un
programma RT. I nostri risultati aiutano a dimostrare gli effetti cumulativi degli esercizi iniziali
sugli esercizi seguenti e in che modo la lunghezza degli intervalli di riposo tra le serie possa modulare la performance.
Non abbiamo rilevato differenze tra i genotipi ACE nel numero di ripetizioni o nel volume
quando i soggetti si sono esercitati con intervalli
di riposo di 1 minuto. Brevi intervalli di riposo
sono associati a importanti cambiamenti metabolici e ormonali se paragonati a intervalli di riposo più lunghi durante un RT 22, 23. L’allele ACE I
è associato a miglioramenti nell’efficienza della
respirazione mitocondriale e forse nella funzione
contrattile dei muscoli cardiaci e di quelli scheletrici con effetti positivi negli esercizi di resistenza
2, 24. Tali influenze del genotipo potrebbero aver
contribuito in qualche maniera ad approssimare
le differenze nella capacità di recupero e quindi nella forza tra i genotipi dei nostri gruppi ma
sono necessari ulteriori studi per confermare tale
ipotesi.
375
MACHADO
respiration and perhaps contractile function in
both cardiac and skeletal muscle with beneficial effects in endurance exercise.2, 24 These influences of the genotype may have contributed
somewhat to approximate the differences in recovery capacity and thus strength between the
genotypes in our groups, but more studies are
needed to confirm this hypothesis.
When we provided a longer rest interval (3
min), differences between genotypes were observed. The longer rest time allows the physiological and metabolic variables to become closer
to the resting levels, increasing time to reach fatigue. This reduction in fatigue seemed to allow the actions of the strongest muscles of the
ACE DD genotype does more repetitions, and
achieves higher total volumes. The reason for
this difference is not clear, but it shows that the
carriers of ACE DD genotype may be benefited
by longer rest intervals between sets during RT
and it can be related to the angiotensin II. Numerous studies demonstrate that the inhibition
of angiotensin II attenuate overload-induced
skeletal muscle hypertrophy in animal models.5, 25, 26 There is evidence that angiotensin II
contributes to overload-induced skeletal muscle
hypertrophy through paracrine/autocrine signalling and involves the AT1 receptors.5, 26 The
details of the intracellular signalling pathways
involved in angiotensin II stimulus to hypertrophy remain unclear, but may involve immediate changes since the AT1 receptor acts through
protein kinase C (PKC) and calcineurin activity.
Recent studies have demonstrated greater
gains from muscle strength for subjects with the
D allele as a result of the training when compared to I allele carriers.8, 27 Unfortunately, there
are no previous data relating the angiotensin
II and skeletal muscle performance during RT
with different rest interval lengths between sets.
In spite of this, we propose angiotensin II as a
main candidate to promote the better performance in RT of ACE DD genotype carriers, since
the angiotensin II contributes to overload-induced skeletal muscle hypertrophy.
Quando abbiamo fornito un intervallo di riposo più lungo (3 minuti), abbiamo osservato
differenze tra i genotipi. Un più lungo intervallo di riposo permette alle variabili metaboliche
e fisiologiche di avvicinarsi ai livelli di riposo,
aumentando il tempo necessario a raggiungere l’affaticamento. Sembra che tale riduzione
nell’affaticamento abbia permesso ai muscoli più
forti del genotipo ACE DD di compiere più ripetizioni e raggiungere maggiori volumi totali. Il
motivo di tale differenza non è chiaro, ma mostra che i portatori del genotipo ACE DD potrebbero ricevere benefici da intervalli di recupero più
lunghi tra le serie durante un RT e ciò potrebbe
essere collegato all’angiotensina II. Numerosi studi dimostrano che l’inibizione dell’angiotensina
II attenua l’ipertrofia da sovraccarico dei muscoli
scheletrici in modelli animali 5, 25, 26. Vi è evidenza che l’angiotensina II contribuisca all’ipertrofia da sovraccarico dei muscoli scheletrici attraverso la segnalazione paracrina/autocrina e che
coinvolga i recettori AT1 5, 26. I dettagli delle vie
di segnalazione intracellulare coinvolte nello stimolo dell’angiotensina II per l’ipertrofia rimangono poco chiare, ma possono comportare cambiamenti immediati poiché il recettore AT1 agisce
attraverso l’attività della protein chinasi C (PKC)
e della calcineurina.
Recenti studi hanno dimostrato maggiori aumenti nella forza muscolare per soggetti con
l’allele D come risultato dell’allenamento se confrontati con portatori dell’allele I 8, 27. Sfortunatamente, non vi sono dati precedenti relativi
all’angiotensina II e alla performance dei muscoli scheletrici durante l’RT con diversi intervalli
di riposo tra le serie. Nonostante ciò, suggeriamo
l’angiotensina II come principale candidata per
promuovere una migliore performance nell’RT di
portatori del genotipo ACE DD poiché l’angiotensina II contribuisce all’ipertrofia da sovraccarico
dei muscoli scheletrici.
Conclusions
Riassumendo, i nostri risultati mostrano che
sembra esserci un’influenza di natura genetica
sulla performance (1RM) e tale effetto è evidente
quando intervalli di riposo più lunghi sono utilizzati tra le serie di esercizi della resistenza. La
conseguenza di tali scoperte è che i risultati attesi
dall’allenamento della resistenza potrebbero dipendere da una combinazione di fattori genetici
e dalla lunghezza dell’intervallo di riposo tra gli
In summary, our results show that there appears to be a genetic influence on performance
(1 RM), and this effect is apparent when lengthening rest intervals are used between sets of resistance exercises. The consequences of these
findings are that the expected results to resistance training may be dependent on a combina-
376
Conclusioni
Dicembre 2011
tion of genetics with the length of the interval
of rest between exercises. More studies are warranted to confirm or refute these initial findings,
especially owing to the limitations of this study
(i.e., a small sample size, which implies low
statistical power and the risk of spurious positive findings due to the contribution of outliers).
Nonetheless, our results suggest a potentially
promising line of research to be examined for a
more precise prescription of RT.
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Hypertrophic and Strength Responses to
MACHADO
esercizi. Sono necessari ulteriori studi per confermare o confutare tali scoperte iniziali, date
soprattutto le limitazioni del presente studio (ad
es. la piccola dimensione del campione, che implica una bassa potenza statistica e il rischio di
scoperte positive spurie a causa del contributo dei
valori estremi). Nonostante ciò, i nostri risultati
suggeriscono una linea di ricerca potenzialmente promettente da esaminare per una prescrizione più precisa dell’RT.
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Funding.—No external funding was received to develop this study.
Received on November 17, 2011 - Accepted for publication on December 7, 2011.
Conflicts of interest.—None.
Corresponding author: M. Machado, Laboratory of Physiology and Biokinetic, Iguaçu University (UNIG), BR 356 - Km 02
Itaperuna, RJ, Brazil, CEP 28.300-000. E-mail: [email protected]
Vol. 64 - No. 4
377
MED SPORT 2011;64:379-91
Effect of fatigue on the swimming
event in high level pentathletes.
Epée fencing influence on
swimming performance
Effetti dell’affaticamento sulla disciplina
del nuoto in pentatleti di alto livello.
Influenza della scherma sulla performance del nuoto
S. DEMARIE 1, V. MAGINI 2, C. GALVANI 3, M. BIANCO
4
1Italian
University Sport and Movement “Foro Italico”, Department of Human Movement and Sport
Sciences, Laboratory of Sport Performance, Rome, Italy
2Italian University Sport and Movement “Foro Italico”, Department of Health Sciences, Rome, Italy
3Chatolic University of the Sacred Heart, Motor Science Degree
Applied Exercise Physiology Laboratory, Milan, Italy
4Chatolic University of the Sacred Heart, Motor Science Degree, Milan, Italy
SUMMARY
Aim. Modern Olympic Pentathlon tournament comprises five sport disciplines and extends over long duration. It is
likely that the residual effect of prior exercise creates physiological responses that differ from performing each discipline as a distinct event. Purpose of the present study was to examine the effect of epée fencing (EF) on subsequent
swimming performance.
Methods. Measured parameters (swimming best time over 200 m, rate of perceived exertion after swimming 200 m at
maximal velocity; swimming velocity corresponding to the accumulation of 2 mM of blood lactate; swimming velocity corresponding to the accumulation of 4 mM of blood lactate, blood lactate accumulation, respiratory exchange
ratio at the velocity corresponding to the accumulation of 2 mM of blood lactate, highest oxygen uptake, time to
exhaustion and blood lactate accumulation during swimming at 1.43 m · s-1) were assessed at rest and after an EF
competition.
Results. A decreased performance level appeared in the test session performed after the EF competition. Cause of the
performance deterioration can originate from several factors which include disturbance to swimming technical ability
and metabolic malfunction.
Conclusion. From the results of the present study, a need for an accurate competition strategy and an adequate carbohydrates intake and hydration, throughout the pentathlon competition disputed during one single day, should be
considered a relevant aspect for success in pentathlon.
Key words: Sports - Fatigue - Athletic performance. RIASSUNTO
Obiettivo. La competizione olimpica di pentathlon moderno è composta di cinque discipline sportive e si estende per
un lungo arco temporale. È possibile che l’effetto residuale derivante da un precedente esercizio fisico crei risposte fisiologiche diverse da quelle che scaturirebbero dalla pratica di ogni disciplina come evento distinto. Obiettivo del presente studio è stato quello di analizzare l’effetto della scherma sulla performance della disciplina successiva, il nuoto.
Metodi. I parametri misurati (miglior tempo nel nuoto sui 200 m, tasso di sforzo percepito dopo il nuoto sui 200 m a
velocità massima; velocità di nuoto corrispondente all’accumulo di 2 mM di lattato ematico; velocità di nuoto corrispondente all’accumulo di 4mM di lattato ematico, accumulo di lattato ematico, quoziente respiratorio alla velocità
corrispondente all’accumulo di 2 mM di lattato ematico, maggiore consumo di ossigeno, tempo di esaurimento e
Vol. 64 - No. 4
379
DEMARIE
Effect of fatigue on the swimming event in high level pentathletes
accumulo di lattato ematico durante il nuoto a 1,43 m · s-1) sono stati misurati a riposo e in seguito a una competizione di scherma.
Risultati. Un livello di performance minore è stato registrato nella sessione di test effettuata dopo la competizione di
scherma. La riduzione della performance può essere dovuta a numerosi fattori, tra cui un disturbo arrecato all’abilità
tecnica del nuoto e una disfunzione metabolica.
Conclusioni. I risultati del presente studio suggeriscono che un’accurata strategia competitiva e un’adeguata idratazione e assunzione di carboidrati durante la competizione di pentathlon svolta in un singolo giorno rappresentano
fattori importanti al fine di ottenere il successo nella competizione.
Parole chiave: Sport multidisciplinare; pentathlon; affaticamento
F
atigue tolerance is crucial to the attainment
of high performance in any form of vigorous
sport. Most workers agree that fatigue can be
represented in the form of a disturbance in human function as a direct result of effort expressed
in a specific sport activity, this disturbance in
function can be reflected in the deterioration of
performance in tasks involving neuromuscular
responses. Fatigue tolerance is considered to
be particularly significant in sport activities of
extended time length.1 What precisely causes
this fatigue, however, is controversial. Much of
the previous researches into exercise induced
fatigue has taken a reductionist, or a cause-andeffect approach, into understanding fatigue. As
a result, numerous linear models have been
developed to explain what was thought to be
“catastrophic” fatigue. These models include
the cardiovascular/anaerobic model, energy
supply/energy depletion model, the neuromuscular fatigue model, the muscle trauma model,
the biomechanical model, the thermoregulatory
model, psychological/motivational model, and
the central governor model.2-5 Indeed, the nonlinear complex systems model of fatigue is an
improved model of fatigue, whereby fatigue is
understood to be the unconscious perception
of the afferent feedback received through the
various linear models outlined, the brain integrates these afferent signals it might receive
from straining too far from homeostasis in order
to protect the organism from death or injury.
St Clair Gibson and Noakes,6 and Lambert et
al.7 have commendably put forward that fatigue
might be explained using a nonlinear complex
systems model approach, whereby the perception of fatigue during exercise is a consequence
of the complex interaction of multiple structured peripheral physiological systems acting
as afferent signaller to the brain in a dynamic,
non-linear integrative manner.8 In the complex
model of fatigue, metabolic activity and both
380
L
a resistenza all’affaticamento è fondamentale
per ottenere una performance elevata in qualsiasi tipo di sport ad elevata intensità. La maggior
parte degli addetti ai lavori concorda sul fatto che
l’affaticamento sia rappresentabile sotto forma di
un disturbo nella funzione umana derivante dallo
sforzo profuso in un una specifica attività sportiva; tale disturbo nella funzione si può riflettere nel
calo della performance in compiti che richiedono
risposte neuromuscolari. La resistenza all’affaticamento è considerata particolarmente significativa
in attività sportive che si estendono per un lungo
arco temporale 1. Le cause precise di tale affaticamento, tuttavia, sono controverse. Gran parte delle precedenti ricerche sull’affaticamento derivante
dall’esercizio fisico hanno adottato un approccio
riduzionista o di causa-effetto nella comprensione
dell’affaticamento. Di conseguenza, sono stati sviluppati numerosi modelli lineari per spiegare quello
che si pensava fosse un affaticamento “disastroso”.
Tali modelli includono il modello cardiovascolare/anaerobico, il modello dell’approvvigionamento/
esaurimento energetico, il modello dell’affaticamento neuromuscolare, il modello del trauma muscolare, il modello biomeccanico, il modello termoregolatorio, il modello psicologico/motivazionale e
il modello della regolazione centrale 2-5. In realtà,
il modello dei sistemi non lineari complessi dell’affaticamento è un modello dell’affaticamento perfezionato, dove l’affaticamento è inteso come una
percezione inconscia del feedback afferente ricevuto attraverso i vari modelli lineari abbozzati e dove
il cervello integra tali segnali afferenti che riceve
quando ci si allontana eccessivamente dall’omeostasi al fine di proteggere l’organismo dalla morte o
dalle lesioni. St Clair Gibson e Noakes 6 e Lambert et
al.7 hanno avanzato l’ipotesi encomiabile che l’affaticamento possa essere spiegato usando il modello
dei sistemi non lineari complessi, nel quale la percezione dell’affaticamento durante l’esercizio fisico
è una conseguenza della complessa interazione di
molteplici sistemi fisiologici periferici strutturati che
agiscono come segnalatori afferenti al cervello in
maniera integrativa, non lineare e dinamica 8. Nel
Dicembre 2011
tissue specific and circulating metabolite and
substrate concentrations have the capacity to
signal afferent neural information to the central
nervous system in a continuous manner in such
a way that they are able to influence future adjustments to the exercise intensity or pace by
the central governor. This model predicts that
a number of different, or indeed all, peripheral
physiological substrates and metabolites participate in the modulatory process, rather than the
system being controlled by any single factor.7
Therefore, homeostasis must be maintained or
restored in many physiological system thus influencing performance in a successive exercise
bout performed in the same sport discipline,
but also in a different one. Accordingly, decathlon is considered the most difficult of athletic
events, since participants experience a unique
challenge being asked to compete in a multitude of events with rather long periods in between, where the possibility of fatigue and inner
fears of failure can take their toll. Just the sheer
amount of time it takes to compete in a decathlon tests an athlete’s endurance both physically
and mentally.9 Therefore, fatigue tolerance can
be assumed to be vital to the achievement of
high performance for Decathletes.
In other multidisciplinary sports, such as triathlon, duathlon and biathlon it has been demonstrated that the sequential order of events
may result in specific physiological and cognitive demands, which differentiate these sports
from each discipline considered individually.10-12 In triathlons, adoption of a more even
racing pace during cycling lowers exercise intensity and may spare a metabolic reserve for
improved subsequent run performance. Therefore, particular areas are present within the triathlon where athletes can make choices that will
affect their overall performance.13
Modern Olympic Pentathlon comprises five
sport disciplines: epée fencing, swimming, horse
riding and combined event (pistol shooting and
running). Since each event has to be competed
in a single day, such sport activity extends over
long duration and demands the utmost of an
individual’s physical and mental resources.1 The
five events are not performed consequently and
the physiological and technical requests placed
upon athletes greatly vary from one discipline
to another. The first pentathlon event is epée
fencing (EF), a series of one-touch bouts with
epée swords. It is a round-robin tournament,
with a single touch deciding each match. Eventhough bouts last for one minute maximum,
Vol. 64 - No. 4
DEMARIE
modello complesso dell’affaticamento, l’attività metabolica e le concentrazioni specifiche dei tessuti,
del sostrato e dei metaboliti in circolo hanno la capacità di segnalare informazioni neurali afferenti
al sistema nervoso centrale in maniera continuativa, influenzando così i futuri aggiustamenti all’intensità dell’esercizio o al ritmo attraverso la regolazione centrale. Tale modello suggerisce che un
numero di diversi, se non tutti, sostrati fisiologici
periferici e metaboliti partecipa al processo modulatorio, in disaccordo con l’idea che il sistema sia
controllato da qualsiasi fattore singolo 7. Quindi,
l’omeostasi deve essere mantenuta o ripristinata in
numerosi sistemi fisiologici, influenzando così la
performance in una successiva sessione di esercizio effettuata nella stessa disciplina sportiva, ma
anche in una diversa. Di conseguenza, il decathlon è considerato la più difficile delle competizioni
atletiche poiché i partecipanti si trovano a dover
competere in molteplici eventi con periodi intermedi piuttosto lunghi, dove la possibilità di affaticarsi e le paure interiori di sconfitta possono avere il
loro peso. L’enorme quantità di tempo necessaria
a competere nel decathlon è sufficiente da sola a
mettere alla prova la resistenza di un atleta, sia fisicamente che mentalmente 9. Quindi, la resistenza
all’affaticamento può essere considerata essenziale
per il raggiungimento di un’elevata performance
nei decatleti.
In altri sport multidisciplinari, come il triathlon,
il duathlon e il biathlon, è stato dimostrato che l’ordine sequenziale degli eventi potrebbe comportare
richieste cognitive e fisiologiche specifiche le quali
differenziano tali sport da ciascuna disciplina considerata singolarmente 10-12. Nei triathlon, l’adozione di un ritmo di corsa più costante durante
l’evento ciclistico abbassa l’intensità dell’esercizio
e potrebbe risparmiare una riserva metabolica per
una migliore performance nel successivo evento
della corsa. Quindi, nel triathlon sono presenti particolari aree dove gli atleti possono compiere scelte
che influiranno sulla loro performance complessiva 13.
Il pentathlon olimpico moderno comprende cinque discipline sportive: scherma, nuoto, equitazione ed evento combinato (tiro con la pistola e corsa).
Poiché ogni evento deve essere tenuto in un singolo giorno, tali attività sportive si estendono per un
lungo arco temporale e richiedono il massimo delle
risorse fisiche e mentali di un individuo 1. I cinque
eventi non hanno luogo in maniera consecutiva e
le richieste tecniche e fisiologiche sugli atleti variano molto da una disciplina all’altra. Il primo evento del pentathlon è la scherma, una serie di sessioni
con vittoria alla prima stoccata. Si tratta di un girone all’italiana, con una singola stoccata che decide
ogni incontro. Sebbene le sessioni durino al massimo un minuto, ogni atleta deve competere in maniera singola contro 36 avversari diversi. Perciò,
381
DEMARIE
each athlete have to compete, once at the time,
against 36 opponents. Therefore, the event can
last up to two and a half hours. According to
pentathlon coaches and competitors, fencing
is the single most important event in the pentathlon program. Insurance of success requires
the highest level of neuromuscular coordination and endurance among the five events. The
physical demands of fencing are closely linked
to the perceptual and psychological ones, and
all are subjected to a continuous succession of
changes during the bouts based on the behavior of the opponent. For this reason it is difficult to identify a significant relationship between any one physiological characteristic and
performance, and performance is more likely to
be influenced by perceptual and neuro-physiological characteristics. Fencers need to anticipate the opponent and to mask their true intentions with a game of feints and counter-feints,
which must be supported by an adequate
psycho-physical condition to prevent central
and peripheral fatigue.14 Therefore, it is reasonable to assume that EF can impair some of the
psyco-physiological quality of the pentathletes,
and thus hardly hamper subsequent competitions. In a study aimed at ascertain whether a
significant relationship existed between accumulative acute fatigue and pentathlon performance a combination of physical and emotional
disturbances were reported to occur in greater
number, and to be most exaggerated following
fencing with respect to the other pentathlon
disciplines. Post-fencing fatigue test results appeared to be the most decisive indicators of accumulative acute fatigue tolerance for pentathletes. Those competitors exhibiting less fatigue
following fencing were also to become the
leaders in the overall competition. A predominance of skill, conditioning to prevent fatigue,
and the ability to pace oneself (conserving energy for later bouts) were suggested as possible
explanations of these result.1
The second discipline to be faced in a pentathlon competition is front crawl swimming
over 200 m. Swimming is a discipline greatly
influenced by both technique skills and physiological qualities status of the athletes. Among
the pentathlon events investigated by Hagerman
1 success in both fencing and swimming was reported to be dependent on a greater combined
physical and mental response compared to the
other pentathlon disciplines. Thus, during a
race preceded by a long period of competition
in fencing, swimming performance can be sup-
382
l’evento può durare fino a due ore e mezzo. A detta di allenatori e atleti del pentathlon, la scherma
costituisce l’evento più importante nel programma
del pentathlon. La garanzia del successo richiede
il più elevato livello di resistenza e coordinamento
neuromuscolare tra i cinque eventi. Le richieste fisiche della scherma sono strettamente legate a quelle
percettive e fisiologiche, e tutte sono soggette a una
continua successione di cambiamenti durante le
sessioni in base al comportamento dell’avversario.
Per tale motivo è difficile identificare una relazione
significativa tra qualsiasi caratteristica fisiologica
singola e la performance, poiché la performance
ha più possibilità di essere influenzata da caratteristiche percettive e neuro-fisiologiche. Gli schermitori devono anticipare l’avversario e mascherare le loro reali intenzioni con un gioco di finte e
controfinte che deve essere supportato da un’adeguata condizione psico-fisica per prevenire l’affaticamento centrale e periferico 14. Per tale motivo
è ragionevole supporre che la scherma indebolisca
alcune delle qualità psico-fisiologiche dei pentatleti
e quindi ostacoli in maniera considerevole le competizioni seguenti. In uno studio mirato ad accertare l’esistenza di una relazione significativa tra
affaticamento cumulativo acuto e performance nel
pentathlon, una combinazione di disturbi fisici ed
emozionali è stata riportata in maggior numero, e
in maniera più esponenziale, in seguito all’evento
di scherma rispetto alle altre discipline del pentathlon. I risultati dei test di affaticamento post-scherma si sono dimostrati gli indicatori più precisi della
resistenza all’affaticamento cumulativo acuto per
i pentatleti. I concorrenti che hanno mostrato un
minor affaticamento in seguito all’evento di scherma hanno anche ottenuto i migliori punteggi nella competizione complessiva. Una preponderanza
di allenamento delle abilità per prevenire l’affaticamento e la capacità di gestire le proprie forze
(risparmiando l’energia per le sessioni successive)
sono state suggerite come possibili spiegazioni di
tale risultato 1.
La seconda disciplina da affrontare nel pentathlon è il nuoto sui 200 m in stile libero. Il nuoto è
una disciplina che è molto influenzata dallo stato
delle abilità tecniche e delle qualità fisiologiche degli atleti. Tra gli eventi del pentathlon studiati da
Hagerman 1, il successo nella scherma e nel nuoto
è risultato essere dipendente da una maggiore risposta combinata fisica e mentale rispetto alle altre discipline del pentathlon. Perciò, durante una
gara di nuoto preceduta da un lungo periodo di
competizione nella scherma, è immaginabile che la
performance sia facilmente ostacolata dall’affaticamento. In realtà, è possibile che l’effetto residuale
del precedente esercizio crei risposte fisiologiche che
sono diverse dall’effettuare ogni disciplina come
evento distinto e i pentatleti dovrebbero gestire le
loro risorse mentali e fisiche in maniera coerente
Dicembre 2011
posed to be easily hindered by fatigue. Indeed,
it is likely that the residual effect of prior exercise creates physiological responses that differ
from performing each discipline as a distinct
event and that pentathletes should handle their
mental and physical resources to perform consistently throughout events.15, 16 Therefore, investigating the difference in athletes condition
and performance between the same discipline
performed singularly, or subsequently during a
pentathlon competition could be useful in planning training programs and in setting competition strategies.
Consequently, the purpose of the present
study was to determine to what extent epée
fencing can affect the athlete’s conditions and
its following swimming performance. Due to
the complexity of athlete’s adaptation to pentathlon training our work was carried out only
on top level athletes taking part to the Italian
National Team.
Research have had Institutional Board approval and appropriate consent has been obtained pursuant to law.
Six male top level pentathletes of the Italian National Team participated in the study
(age 17.3±0.8 yrs, height 182.3±4.2 cm, weight
73±6.9 kg).
Swimming performance and physiological
parameters were assessed at rest (Re) and after a pentathlon competition (Co) limited to EF,
the two test sessions were carried out on separate dates. EF competition took place at 3:00
PM, swimming tests were performed at 6:00
PM both in the Re and Co sessions. In order to
avoid the measurement of one parameter to affect the other, during each swimming test only
one of the below mentioned parameter was
measured at the time. Therefore, each athlete
had to undergo five swimming test at rest and
another five after as many EF competitions. In
order to avoid the familiarisation effect, three
athletes underwent the Re tests first, while the
other three the opposite.
During all test sessions days athlete’s breakfast (at 8:00 AM) consisted of 4 rusks butter and
jam, lunch (at 12:00 AM) of two sandwiches and
fruits and snack (at 5:30 PM) of one energetic
bar.
Measured parameters were:
1. swimming best time over 200 m (t200),
Vol. 64 - No. 4
DEMARIE
lungo gli eventi 15, 16. Quindi, studiare le differenze
nella condizione e nella performance degli atleti tra
la stessa disciplina effettuata singolarmente o dopo
un’altra competizione di pentathlon potrebbe essere utile per progettare programmi di allenamento
e impostare strategie competitive. Di conseguenza,
l’obiettivo del presente studio è stato quello di determinare fino a che punto la scherma possa influire
sulle condizioni di un atleta e sulla sua successiva
performance nel nuoto. A causa della complessità
dell’adattamento degli atleti all’allenamento del
pentathlon il nostro lavoro è stato condotto solo su
atleti di alto livello facenti parte della nazionale
italiana.
Materiali e metodi
La ricerca è stata approvata dal comitato eticoscientifico ed è stato ottenuto un appropriato consenso in accordo alla legge.
Sei pentatleti di sesso maschile di alto livello della
nazionale italiana hanno partecipato allo studio
(età 17,3±0,8 anni, altezza 182,3±4,2 cm, peso
73±6,9 kg).
La performance nel nuoto e i parametri fisiologici sono stati valutati a riposo e dopo una competizione di pentathlon limitata alla scherma; le due
sessioni di test sono state condotte in date separate.
La competizione di scherma ha avuto luogo alle ore
15.00 mentre i test del nuoto sono stati effettuati
alle ore 18.00, sia a riposo, sia dopo le sessioni competitive. Al fine di evitare che la misurazione di un
parametro potesse influenzarne un altro, durante
ogni test di nuoto solo uno dei parametri menzionati di seguito è stato misurato in quel momento.
Quindi, ciascun atleta è stato sottoposto a cinque
test di nuoto a riposo, e ad altri cinque test dopo
altrettante competizioni di scherma. Al fine di evitare l’effetto di familiarizzazione, tre atleti sono
stati sottoposti prima ai test a riposo e gli altri tre
il contrario.
Durante tutte le sessioni di test, la colazione degli atleti (alle ore 8.00) era composta di 4 fette biscottate con burro e marmellata, il pranzo (alle ore
12.00) era composto di due panini e frutta e la merenda (alle ore 17.30) di una barretta energetica.
I parametri misurati sono stati:
1. miglior tempo di nuoto sui 200 m (t200) e
tasso di sforzo percepito dopo il nuoto sui 200 m a
velocità massima (RPE);
2. velocità di nuoto corrispondente all’accumulo di 2 mM di lattato ematico (v2);
3. velocità di nuoto corrispondente all’accumulo di 4 mM di lattato ematico (v4);
4. accumulo di lattato ematico (∆ [La]bv2) e
quoziente respiratorio (RERv2) a v2;
5. maggiore consumo di ossigeno durante il
nuoto (VO2peak), tempo di esaurimento (texVO2peak)
383
DEMARIE
and rate of perceived exertion after swimming
200 m at maximal velocity (RPE);
2. swimming velocity corresponding to the
accumulation of 2 mM of blood lactate (v2);
3. swimming velocity corresponding to the
accumulation of 4 mM of blood lactate (v4);
4. blood lactate accumulation (∆[La]bv2) and
respiratory exchange ratio (RERv2) at v2;
5. highest oxygen uptake during swimming
(VO2peak), time to exhaustion (texVO2peak) and
blood lactate accumulation (∆[La]bVO2peak) in
relation to this test.
Measurement were carried out in a 50 m
swimming pool, swimming velocity was set by
pace lights. 15 min warm up were always allowed before starting the tests. Gas exchanges
were measured by a portable breath by breath
apparatus (K4b2, Cosmed, Italy) connected to a
snorkel (Aquatrainer, Cosmed, Italy). Blood lactate samples were taken from the earlobe and
analysed by an amperometric system (EBIO
Plus, Eppendorf, Germany).
Best swimming time over 200 m was measured by manual chronograph. Rate of perceived
exertion was assessed before and after the 200
m swam at maximal velocity in both Re and Co
test sessions by the Borg’s 6-20 points scale.
Swimming velocities, corresponding to the
concentration of 2 mM and 4 mM of lactate in
the blood stream, were measured by a standard protocol of the Italian National Swimming
Federation for the national level athletes. It consisted of two 200 m free style swimming: the
first 200 m swam at 90% of best race velocity,
the second 200 m at maximal velocity. Blood
samples were collected before each 200 m test
(basal lactate values), at the end of each test,
and 3, 6 and 9 min during the recovery periods.
Before starting the second 200 m tests, the attainment of basal lactate level granted swimmer’s complete recovery. To asses v2 and v4,
their values were extrapolated from the best fit
line correlating peak blood lactate concentration, measured at the end of each 200 m test,
and the corresponding swimming velocity.
The test to asses respiratory exchange ratio
and blood lactate accumulation at v2 (assessed
in the Re condition) lasted 4 min and was carried out at the individually determined velocity corresponding to the accumulation of 2 mM
of blood lactate. Respiratory exchange ratios
were assessed as mean values of gas exchanges
measured during the last two minutes of the test
when steady stated was ensured. Blood samples were taken after warm up, at the end of
384
e accumulo di lattato ematico (∆ [La]bVO2peak) in
relazione a tale test.
La misurazione è stata effettuata in una piscina da 50 m, la velocità di nuoto è stata impostata
mediante le corsie illuminate. Sono stati consentiti
sempre 15 minuti di riscaldamento prima dell’inizio dei test. Gli scambi gassosi sono stati misurati
mediante un dispositivo ergospirometrico (K4b2,
Cosmed, Italia) collegato a un tubo respiratorio
(Aquatrainer, Cosmed, Italia). I campioni di lattato ematico sono stati prelevati dal lobo auricolare
e analizzati da un sistema amperometrico (EBIO
Plus, Eppendorf, Germania).
Il miglior tempo di nuoto sui 200 m è stato misurato tramite un cronografo manuale. Il tasso di
sforzo percepito è stato valutato prima e dopo il
nuoto sui 200 m a velocità massima, sia nelle sessioni a riposo sia in quelle dopo la competizione
mediante il punteggio 6-20 della scala di Borg.
Le velocità di nuoto, corrispondenti alla concentrazione di 2 e 4 mM di lattato nel flusso sanguigno,
sono state misurate mediante un protocollo standard della Federazione Italiana Nuoto per gli atleti
della nazionale. Esso era composto di due nuotate
in stile libero sui 200 m: la prima nuotata sui 200
m al 90% della migliore velocità di gara, la seconda sui 200 m a velocità massima. I campioni ematici sono stati raccolti prima dei due test sui 200 m
(valori basali del lattato), al termine di ogni test e
3, 6, e 9 minuti durante i periodi di recupero. Prima di iniziare i secondi test sui 200 m, il conseguimento di un livello basale di lattato ha consentito
al nuotatore di raggiungere un recupero completo.
Per valutare v2 e v4, i loro valori sono stati estrapolati dalla loro curva di migliore approssimazione
mettendo in correlazione la concentrazione picco
di lattato ematico, misurata al termine di ogni test
sui 200 m, e la relativa velocità di nuoto.
Il test per valutare il quoziente respiratorio e
l’accumulo di lattato ematico a v2 (valutato in
condizione di riposo) è durato 4 minuti ed è stato
eseguito alla velocità determinata individualmente corrispondente all’accumulo di 2 mM di lattato
ematico. Il quoziente respiratorio è stato valutato
come valori medi degli scambi gassosi misurati durante gli ultimi due minuti del test quanto è stato
garantito uno stato stazionario. I campioni ematici
sono stati raccolti dopo il riscaldamento, al termine
del test e 3, 6 e 9 minuti durante il periodo di recupero. Al fine di calcolare ∆ [La]bv2, il valore del
lattato misurato prima del test è stato sottratto da
quello di picco misurato dopo il test.
Il test eseguito per determinare VO2peak è stato effettuato a velocità di gara individuale sui 400 m in
stile libero (1,43 m s-1 per il nostro gruppo di pentatleti) fino all’esaurimento; la concentrazione di
lattato ematico è stata misurata prima di iniziare il
test, al termine del test e 3, 6, 9 minuti dopo il test.
∆ [La]bVO2peak è stata considerata la differenza tra
Dicembre 2011
test, and 3, 6, 9 min during the recovery period.
To calculate ∆[La]bv2, the lactate value measured before the test was subtracted from the
peak one measured after it.
The test performed to determine VO2peak was
carried out at the individual race velocity over
400 m free style (1.43 m · s-1 for our group of
pentathletes) up to exhaustion, blood lactate
concentration was measured before starting the
test, right at the end 3, 6, 9 min after the test.
∆[La]bVO2peak was considered the difference between the highest lactate value measured after
the test and the one measured before the test.
After a 15 s averaging of the breath by breath gas
exchanges quantification, VO2peak was assessed
as the highest oxygen uptake value measured at
the end of the test. Since body weight does not
influence performance in swimming VO2peak
was reported as ml O2·min-1.
Due to the small sample size, a non parametric Wilcoxon-Mann-Whitney test was applied to
compare the values measured at rest with those
measured after competition. Normal distribution of data was ensured before proceeding
with statistical analysis. P<0.05 was considered
statistically significant. Results are presented as
mean ± SD.
Results
Best swimming time over 200 m was significantly shorter for Re than Co (132.4±4.7 s Re,
134.7±4.7 s Co, P=0.02). RPE measured after the
200 m swam at maximal velocity (RPEas) did
not result different (16±2 Re, 15± Co, P=0.52).
Otherwise, the before swimming RPE (RPEbs)
values resulted significantly lower for Re than
Co (11±1 Re, 13±3 Co, P=0.02).
In the Re condition both v2 and v4 were lower than in the Co test session, eventhough not
at a statistically significant level (1.22±0.0 m · s-1
Re, 1.24±0.1 m · s-1 Co, P=0.66; and 1.27±0.0 m ·
s-1 Re, 1.29±0.1 m · s-1 Co, P=0.43, respectively),
reflecting a lower concentration of blood lactate
at the same work load in Co.
During the 4 min test carried out at v2, it
was found that, in the Re situation, ∆[La]bv2
and RERv2 were significantly higher (3.1±0.5
mM Re, 2.1±0.7 mM Co, P=0.02 and 0.89±0.1
Re, 0.82±0.0 Co, P=0.03, respectively) in the Re
than in the Co test session.
The results gathered from the VO2peak tests
indicated that in the Co test sessions VO2peak
was significantly reduced (4348±401 mL · min-
Vol. 64 - No. 4
DEMARIE
il maggiore valore di lattato misurato dopo il test e
quello misurato prima del test. Dopo aver fatto una
media di 15 s della quantificazione degli scambi
gassosi respiro per respiro, il VO2peak è stato valutato
come il valore di consumo di ossigeno più elevato
misurato al termine del test. Dal momento che il
peso corporeo non influenza la performance nel
nuoto, il VO2peak è stato riportato come ml O2·min-1.
A causa della ridotta dimensione del campione, un test non parametrico di Wilcoxon-MannWhitney è stato applicato per confrontare i valori
misurati a riposo con quelli misurati in seguito alla
competizione. Prima di procedere con l’analisi statistica, è stata garantita una distribuzione normale
dei dati. P<0,05 è stato considerato statisticamente
significativo. I risultati sono presentati come media
± DS.
Risultati
Il miglior tempo di nuoto sui 200 m è stato significativamente più corto nella sessione a riposo rispetto a quella dopo la competizione (132,4±4,7 s a
riposo, 134,7±4,7 s dopo la competizione, P=0,02).
L’RPE misurato dopo il nuoto sui 200 m a velocità
massima (RPEas) non è risultato diverso (16±2 a riposo, 15±3 dopo la competizione, P=0,52). Diversamente, i valori RPE prima del nuoto (RPEbs) sono risultati significativamente più bassi a riposo rispetto
a dopo la competizione (11±1 a riposo, 13±3 dopo
la competizione, P=0,02).
Nella condizione di riposo, sia i valori v2 sia
quelli v4 erano più bassi rispetto alla sessione di test
dopo la competizione, sebbene non in un livello statisticamente significativo (rispettivamente 1,22±0,0
m ·s-1 a riposo, 1,24±0,1 m s-1 dopo la competizione,
P=0,66; e 1,27±0,0 m s-1 a riposo, 1,29±0,1 m s-1
dopo la competizione, P=0,43) riflettendo una minore concentrazione di lattato ematico allo stesso
carico di lavoro dopo la competizione.
Durante il test di 4 minuti condotto a v2, è stato rilevato che, in situazione di riposo, ∆ [La]bv2
e RERv2 erano significativamente più elevati (rispettivamente 3,1±0,5 mM a riposo, 2,1±0,7 mM
dopo la competizione, P=0,02 e 0,89±0,1 a riposo,
0,82±0,0 dopo la competizione, P=0,03) nella sessione a riposo rispetto a quella dopo la competizione.
I risultati raccolti dai test VO2peak hanno indicato
che, nella sessione di test dopo la competizione, VO2peak era ridotto in maniera significativa (4348±401
ml min-1 a riposo, 4035±403 ml min-1 dopo la competizione, P=0,03). Nello stesso test, nella sessione
a riposo, il tempo di esaurimento è risultato essere
significativamente maggiore (160,2±30,8 s a riposo, 107,3±20,6 s dopo la competizione, P<0,001)
e l’accumulo di lattato ematico significativamente più elevato (7,6±1,1 mM a riposo, 7,1±0,8 mM
385
DEMARIE
Table I.—Differences calculated subtracting Re from Co values of some variables representative of the athlete’s performance level.
Tabella I. — Differenze calcolate sottraendo i valori a riposo da quelli dopo la competizione di alcune variabili rappresentative del livello di performance degli atleti.
Variable
Unit of measurement
t 200
RPEbs
v4
v2
VO2peak
tex
s
Points
m · s-1
m · s-1
mL · min-1
s
DCo-Re
2.3
2
0.02
0.02
-312.8
-52.9
SD
SS
±1.1
±2
±0.08
±0.11
±253.1
±10.2
*
*
*
*
t200: time over 200 m; RPEbs: RPE before swimming; v4: swimming velocities corresponding to the accumulation of 4 mM of blood
lactate; v2: swimming velocities corresponding to the accumulation of 2 mM of blood lactate; VO2peak: highest oxygen uptake during
swimming; texVO2peak: time to exhaustion during the VO2peak test.
SS: * difference statistically significant.
Re, 4035±403 ml · min-1 Co, P=0.03). In the
same test, in the Re session time to exhaustion
resulted significantly longer (160.2±30.8 s Re,
107.3±20.6 s Co, P<0.001), and blood lactate
accumulation significantly higher (7.6±1.1 mM
Re, 7.1±0.8 mM Co, P=0.04). In Table I differences calculated subtracting Re from Co values
of some variables representative of the athlete’s
performance level are reported.
1
Discussion and conclusions
Even though, the consistency of physiological adaptation to pentathlon training could be
ensured including only top level athletes into
our study, the scarce number of subjects has to
be taken into account into all further considerations.
The first important result of the present study
demonstrated that swimming time over 200 m
was significantly shorter in Re than in Co. Starting from the proved decreased swimming performance level in the Co session, many consideration can be sorted out.
First of all, even if RPE after swimming did
not differ in the two test sessions, RPE values
collected before swimming resulted significantly higher after completion of the EF tournament,
this result confirms that previous competition
can hinder subsequent athlete’s performance
level in multidisciplinary sports.
Moreover, aerobic power, measured as VO2peak during swimming, resulted significantly
reduced in the Co test session. In the same
test session time to exhaustion resulted significantly longer and blood lactate accumulation
significantly lower. In the Co test session the
386
dopo la competizione, P=0,04). Nella Tabella I sono
riportate le differenze calcolate sottraendo i valori
a riposo da quelli dopo la competizione di alcune
variabili rappresentative del livello di performance
degli atleti.
Discussione e conclusione
Sebbene la coerenza dell’adattamento fisiologico
all’allenamento del pentathlon potrebbe essere assicurata dall’aver incluso esclusivamente atleti di
alto livello nel nostro studio, lo scarso numero di
soggetti deve essere tenuto in debito conto per tutte
le ulteriori considerazioni.
Il primo importante risultato del presente studio
ha dimostrato che il tempo di nuoto sui 200 m è
stato significativamente più corto nei test a riposo
rispetto a quelli dopo la competizione. A cominciare dalla comprovata riduzione del livello di
performance nel nuoto nella sessione dopo la competizione, possono essere effettuate numerose considerazioni.
Per prima cosa, sebbene l’RPE dopo il nuoto
non fosse diverso nelle due sessioni di test, i valori RPE raccolti prima del nuoto sono stati significativamente più elevati dopo il completamento del
torneo di scherma e tale risultato conferma che la
precedente competizione può ostacolare il successivo livello di performance di un atleta negli sport
multidisciplinari.
Inoltre, la potenza aerobica, misurata come VO2peak, durante il nuoto è stata significativamente
minore nella sessione di test dopo la competizione.
Nella stessa sessione di test, il tempo di esaurimento
è stato significativamente più lungo e l’accumulo
di lattato ematico significativamente minore. Nella sessione di test dopo la competizione, il minor
tempo di esaurimento ha impedito agli atleti di
raggiungere il loro massimo potenziale producendo così un più basso VO2peak, come confermato dal
Dicembre 2011
shorter time to exhaustion impeded the athletes
to reach their maximal potentiality thus producing a lower VO2peak, as confirmed by the lower
blood lactate accumulation. This is in agreement with the higher RPE values recorded before swimming after the EF competition with
respect to the RPE values stated at rest.
Cause of the decreased performance level revealed in the Co test session can originate from
several factors which include disturbance to
swimming technical ability and metabolic malfunction. Swimming techniques can be deteriorated by the execution of previous disciplines
which imply a totally different biomechanical
attitude. Indeed, swimming have to do with fluency, ease of action, force and the ability to
find a proper push against a fluid, while EF,
being an open-skilled combat sport, is greatly
affected by technical and tactical models utilized in relation to the adversary. Moreover, EF
rely on the athlete’s quickness of movements in
response to the opponent’s action.14 EF is also
an asymmetrical sport activity that emphasizes
its very high level of specific function, strength
and control at the point that the asymmetry of
the activity results in an asymmetry of the body,
while swimming is historically considered one
of the major symmetrical sports.14, 17
The present work also highlighted that swimming velocity corresponding to the accumulation of 4 mM of blood lactate, as well as the
velocity corresponding to the accumulation of
2 mM of blood lactate, which are considered
target velocities to establish aerobic qualities of
swimmers, resulted increased in the Co test session. The increased v2 and v4 velocities in the
Co test session could be explained by a deterioration of the capacity to utilize carbohydrates as
substrate. Indeed, muscle glycogen content may
affect the anaerobic threshold as reported by
Hughes et al.18 Nine male subjects performed
continuous incremental exercise on a bicycle
ergometer pedaling at 50 and 90 rpm in a normal glycogen state (NG) and at 50 rpm in a glycogen-depleted state (GD) to determine if alterations in muscle glycogen content would affect
their “anaerobic thresholds”. Lactate threshold
[T(lac)]was identified as the points after which
blood lactate began to increase nonlinearly as a
function of work rate. The GD protocol shifted
the T(lac) to a greater work rate relative to the
NG state.18 Consistently, blood lactate accumulation and respiratory exchange ratio were significantly reduced after Co.
Since metabolic pathways required by 200 m
Vol. 64 - No. 4
DEMARIE
minore accumulo di lattato ematico. Ciò è coerente con i più elevati valori RPE registrati prima del
nuoto dopo la competizione di scherma rispetto ai
valori RPE registrati a riposo.
La causa della minore performance rilevata nella sessione di test dopo la competizione può essere
dovuta a numerosi fattori che includono il disturbo all’abilità tecnica del nuoto e la disfunzione
metabolica. Le tecniche di nuoto possono essere
compromesse dall’esecuzione di precedenti discipline che implicano un’attitudine biomeccanica
totalmente diversa. Infatti, il nuoto implica fluidità, agilità di azione, forza e capacità di trovare
una spinta adeguata contro un fluido, mentre la
scherma, essendo uno sport di combattimento caratterizzato da abilità aperte, è molto influenzata
dai modelli tattici e tecnici utilizzati in relazione
all’avversario. Inoltre, la scherma fa affidamento
sulla velocità di movimenti di un atleta in risposta all’azione dell’avversario14. La scherma è anche un’attività sportiva asimmetrica che enfatizza
il suo elevato livello di funzione specifica, forza e
controllo, al punto che l’asimmetria dell’attività si
traduce nell’asimmetria del corpo, mentre il nuoto
è storicamente considerato uno degli sport maggiormente simmetrici 14, 17.
Il presente lavoro sottolinea anche il fatto che la
velocità di nuoto corrispondente all’accumulo di 4
mM di lattato ematico, oltre che la velocità corrispondente all’accumulo di 2 mM di lattato ematico,
le quali sono considerate velocità ideali per stabilire le qualità aerobiche dei nuotatori, sono risultate
maggiori nella sessione di test dopo la competizione. Le maggiori velocità v2 e v4 nella sessione di test
dopo la competizione possono essere spiegate da un
deterioramento della capacità di utilizzare i carboidrati come sostrato. Infatti, come riportato da
Hughes et al. 18, il contenuto di glicogeno muscolare può influenzare la soglia anaerobica. Nove soggetti di sesso maschile hanno effettuato un esercizio
continuativo e incrementale su una bicicletta ergometrica pedalando a 50 e 90 rpm in uno stato di
glicogeno normale (GN) e a 50 rpm in uno stato di
glicogeno esaurito (GE) per determinare se alterazioni nel contenuto di glicogeno muscolare potessero influire sulle loro “soglie anaerobiche”. La soglia
di lattato [T(lac)]è stata identificata come i punti
dopo i quali il lattato ematico inizia ad aumentare
in maniera non lineare come una funzione del tasso di lavoro. Il protocollo GE ha spostato il T(lac) a
un maggior tasso di lavoro relativo allo stato GN 18.
In maniera coerente, l’accumulo di lattato ematico
e il quoziente respiratorio erano ridotti in maniera
significativa dopo la competizione.
Dal momento che le vie metaboliche richieste dal
nuoto sui 200 m richiedono un’ampia disponibilità di sostrati carboidratici, il disturbo metabolico,
dovuto al precedente sforzo profuso nella scherma,
potrebbe avere determinato la ridotta capacità ae-
387
DEMARIE
swimming necessitate large carbohydrate substrates availability, metabolic disturbance, due
to the previous strain accomplished, could have
lead to the decreased aerobic capacity measured
in the present study. Consistently, in EF physical
demands are reported to be high, involving the
aerobic and anaerobic metabolisms.9
At this regard, an insufficient supply of carbohydrate during intense swimming training
has been shown to impair the ability to exercise
at high intensity.19 When carbohydrates oxidation has been examined in seven competitive
cyclists, in a nine-month longitudinal study covering an entire cycling season, despite a brief
dietary interview before each testing period,
an insufficient carbohydrate intake just before
the last test session has been reported. Authors
suggested that the lack of carbohydrate availability may have compromised performance.20
Carbohydrate ingestion has been shown to be
of benefit during the latter stages of prolonged
exercise, when endogenous carbohydrate reserves are low and carbohydrate oxidation has
fallen, it has been shown to increase blood glucose levels and carbohydrate oxidation, thereby
enhancing performance.21-23 Improved exercise performance has been reported with the
provision of exogenous carbohydrate during
prolonged exercise as compared to the ingestion of a water placebo.24, 25 During successive
days of intense prolonged exercise under conditions not eliciting hyperthermia, the factor
most important for performance of prolonged
and intense exercise has been demonstrated to
be maintaining carbohydrate availability and
thus oxidation, especially from blood glucose
oxidation as muscle glycogen concentration declines. Therefore, a not adequate carbohydrate
concentration in the diet has been suggested to
generate a marked reduction in muscle glycogen stores and a deterioration in performance.26
Muscle glycogen content is well known to be a
crucial factor in determining fatigue. A study was
conducted with subjects tested in normal condition and in glycogen depleted condition.27 In
the glycogen depleted condition subjects were
fatigued an average of one work load earlier
than when tested in the non glycogen depleted
condition. The concentration of blood lactate
was significantly reduced during exercise after
depletion of body glycogen stores. Hormonally
mediated changes in substrate selection, as well
as substrate availability has been deduced to
contribute to the lower blood lactate levels after
glycogen depletion. The respiratory exchange
388
robica misurata nel presente studio. In maniera coerente è stato riportato che, nella scherma, le richieste fisiche sono elevate, coinvolgendo i metabolismi
aerobico e anaerobico 9.
A tal proposito, è stato dimostrato che un rifornimento insufficiente di carboidrati durante l’allenamento di nuoto ad alta intensità danneggia la
capacità di allenarsi ad alta intensità 19. Quando
l’ossidazione dei carboidrati è stata esaminata in
sette ciclisti competitivi all’interno di uno studio
longitudinale durato nove mesi, il quale ha coperto
un’intera stagione ciclistica, nonostante una breve intervista nutrizionale prima di ogni sessione di
test, è stato riportato un consumo insufficiente di
carboidrati prima dell’ultima sessione di test. Gli
autori hanno suggerito che la mancanza di carboidrati potrebbe avere compromesso la performance
20. È stato dimostrato che il consumo di carboidrati
ha effetti benefici nell’ultimo stadio di un esercizio
prolungato, quando le riserve endogene di carboidrati sono basse e l’ossidazione dei carboidrati è
calata. È stato inoltre dimostrato che il consumo di
carboidrati aumenta i livelli ematici di glucosio e
l’ossidazione dei carboidrati, migliorando così la
performance 21-23. È stata riportata una migliore
performance nell’esercizio fisico con la fornitura
di carboidrati endogeni durante l’esercizio prolungato rispetto all’assunzione di placebo a base
di acqua 24, 25. Nei giorni consecutivi di esercizio
intenso e prolungato sotto condizioni che non favoriscono l’ipertermia, è stato dimostrato che il fattore
più importante per la performance di un esercizio
intenso e prolungato è il mantenimento di una disponibilità di carboidrati e quindi di ossidazione,
specialmente dall’ossidazione del glucosio ematico
quando la concentrazione di glicogeno muscolare
cala. Quindi, è stato suggerito che una concentrazione inadeguata di carboidrati nella dieta genera
una marcata riduzione delle riserve di glicogeno
muscolare e un deterioramento della performance
26. È ben noto che il contenuto di glicogeno muscolare è un fattore essenziale nel determinare l’affaticamento. Uno studio è stato condotto in soggetti
valutati in condizioni normali e in condizioni di
glicogeno esaurito 27. In condizione di glicogeno
esaurito, i soggetti erano affaticati in media un carico di lavoro prima rispetto a quando sono stati
testati nella condizione di glicogeno non esaurito.
La concentrazione di lattato ematico era significativamente più bassa durante l’esercizio dopo l’esaurimento delle riserve di glicogeno. È stato dedotto
che i mutamenti mediati dagli ormoni nella selezione del sostrato, oltre che la disponibilità del sostrato, contribuiscono a determinare i minori livelli
di lattato ematico dopo l’esaurimento del glicogeno. Il quoziente respiratorio era significativamente
più basso durante l’intero test di esaurimento del
glicogeno, indicando un maggiore utilizzo dei lipidi come carburante respiratorio. Una maggiore
Dicembre 2011
ratio was significantly reduced throughout the
glycogen depletion test, indicating great utilization of fats as respiratory fuel. Increasing lipid
oxidation during exercise may have slowed the
rate of glycolysis and reduced lactate production. In subjects with normal respiratory control, a greater degree of metabolic acidosis has
been shown to result in higher ventilation and
reduced endurance time.28 Presumably, the differences in blood lactate accumulation between
the Re and Co testing sessions can, to some extent, be accounted for by differences in plasma
hormone concentrations and more particularly
by catecholamine kinematics during exercise.
Increased exercise stress is manifested in physiological and biochemical changes and is often
in conjunction with psychological alterations,
all of which result from an imbalance in homeostasis. Down-regulation of adrenoreceptors, or
a decrease in receptor number, may take place
as a consequence of the prolonged exposure
to catecholamines that can occur as a result of
intensified training, prolonged exercise and/
or psychological stress.29-31 The lack of plasma
hormone measurements limits our ability to assess whether the differences in carbohydrates
utilisation between Co and Re conditions might
have been adrenergically mediated.
It has to be reminded that participants to the
present study underwent the swimming test
sessions at the same time of the day both in the
Re and in the Co test sessions, and that feeding
schedule did not change much between Re and
Co test sessions: breakfast provided ~420 kcal
and lunch ~850 kcal plus ~35 kcal from fruits.
Before swimming they had free water and ate
only one energetic bar (35-40 kcal), both in the
Re and the Co condition. Indeed, the lack of carbohydrates ingestion in between the pentathlon
competitions could penalise the performance of
the athletes. At this regard, the Union International de Pantathlon Moderne (UIPM) suggests
that pentathletes should have a carefully calibrated diet, which comprises snacks available
throughout the competition day. UIPM also
states that, adequate caloric intake and optimal
hydration are essential to provide the energy
necessary for peak performance and injury prevention. An average 1.85 cm in height, 80 kg
of body mass male pentathlete will consume
approximately 3000 Kcal during a competition
day, therefore, if the needs of the athlete are not
taken care of, performance may be affected. In
the 1996 American College of Sport Medicine
position statement on “Exercise and Fluid Re-
Vol. 64 - No. 4
DEMARIE
ossidazione lipidica durante l’esercizio fisico potrebbe avere rallentato il tasso di glicolisi e ridotto
la produzione di lattato. In soggetti con normale
controllo respiratorio, è stato mostrato che un maggior grado di acidosi metabolica provoca una maggiore ventilazione e un ridotto tempo di resistenza
28. Presumibilmente, le differenze nell’accumulo
di lattato ematico tra le sessioni di test a riposo e
le sessioni dopo la competizione possono, in qualche misura, essere giustificate dalle differenze nelle
concentrazioni di ormoni nel plasma e, più in particolare, dalla cinetica delle catecolamine durante
l’esercizio fisico. Un maggiore stress da esercizio è
manifestato nei cambiamenti fisiologici e biochimici ed è spesso connesso ad alterazioni psicologiche,
condizioni che derivano tutte da uno squilibrio
nell’omeostasi. La sottoregolazione degli adrenorecettori o una riduzione nel numero di recettori
potrebbe avere luogo come conseguenza dell’esposizione prolungata alle catecolamine che può avere
luogo come risultato di un allenamento intenso, di
un esercizio prolungato e/o dello stress psicologico
29-31. L’assenza di misurazioni degli ormoni nel plasma limita la nostra capacità di valutare se le differenze nell’utilizzo di carboidrati tra le condizioni
a riposo e quelle dopo la competizione possano essere state mediate adrenergicamente.
È bene ricordare che i partecipanti al presente
studio sono stati sottoposti alle sessioni di test nel
nuoto nello stesso momento della giornata, sia nelle
sessioni a riposo sia in quelle dopo competizione, e
che il programma alimentare non è variato molto
tra le sessioni di test a riposo e quelle dopo la competizione: la colazione ha fornito ~420 kcal mentre il
pranzo ~850 kcal più ~35 kcal dalla frutta. Prima
di nuotare, gli atleti hanno bevuto acqua e hanno consumato una sola barretta energetica (3540 kcal) sia nelle condizioni a riposo sia in quelle
dopo la competizione. Effettivamente, la mancata
ingestione di carboidrati tra le competizioni del
pentathlon potrebbe penalizzare la performance
degli atleti. A tal proposito, l’Union International de
Pantathlon Moderne (UIPM) suggerisce che i pentatleti seguano una dieta attentamente calibrata
che comprende snack disponibili durante l’intero
giorno della competizione. L’UIPM afferma anche
che, un adeguato consumo calorico e un’idratazione ottimale sono essenziali per fornire l’energia necessaria per il raggiungimento del picco di performance e per prevenire gli infortuni. Un atleta medio
di sesso maschile, alto 1,85 e con 80 kg di massa
corporea consumerà circa 3000 kcal durante un
giorno di competizione, per cui, se non si presta attenzione alle necessità dell’atleta, la performance
potrebbe risultarne compromessa. Nella posizione
ufficiale assunta nel 1996 dall’American College of
Sport Medicine su “esercizio fisico e reintegrazione
dei liquidi” è stato affermato che “durante l’esercizio fisico intenso che dura più di un ora, è racco-
389
DEMARIE
placement”, it was affirmed that “During intense
exercise lasting longer than 1 h, it is recommended that carbohydrates be ingested at a rate
of 30-60 g/h to maintain oxidation of carbohydrates and delay fatigue.32
Results of the present study confirm that fatigue accumulated during fencing hamper subsequent swimming performance. In agreement,
Hagerman 1 reported that the highest scorers
at the end of the pentathlon events were those
who had survived the fence with less fatigue
and that those athletes had trained more specifically for the fence event than the more fatigued
fencers.
In conclusion, results of the present study substantiate the need for an accurate competition
strategy and training program preparation among
the pentathlon disciplines. Moreover, an adequate
carbohydrates intake and hydration throughout
the pentathlon competition day, should be considered a relevant aspect for success.
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390
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di 30-60 g per ora al fine di mantenere l’ossidazione dei carboidrati e ritardare l’affaticamento” 32.
I risultati del presente studio confermano che
l’affaticamento accumulato durante la scherma
ostacola la successiva performance nel nuoto. In
accordo, Hagerman 1 ha riportato che coloro che
ottengono i punteggi più elevati al termine delle
competizioni di pentathlon sono gli stessi che superano la scherma con minore affaticamento e che
tali atleti si allenano in maniera più specifica per
l’evento di scherma rispetto agli schermitori più affaticati.
Per concludere, i risultati del presente studio
confermano il bisogno della preparazione di un
programma di allenamento e di una strategia competitiva accurata tra le discipline del pentathlon.
Inoltre, un’adeguata assunzione di carboidrati e
un’idratazione ottimale durante l’intera giornata
competitiva di pentathlon dovrebbero essere considerate un aspetto importante al fine di raggiungere
il successo.
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Dicembre 2011
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Received on December 1, 2011 - Accepted for publication on December 15, 2011.
Corresponding author: S. Demarie, PhD, Department of Human Movement and Sport Sciences, Laboratory of Sport Performance, Italian University Sport and Movement “Foro Italico”, piazza Lauro de Bosis 15, 00194 Rome, Italy.
E-mail [email protected]
Vol. 64 - No. 4
391
MED SPORT 2011;64:393-408
Carbohydrate intake and
immunosuppression during judo training
Assunzione di carboidrati e immunosoppressione
durante l’allenamento di judo
C. J. BRITO
1, 2 ,
K. GATTI 3, 4, E. LACERDA MENDES 3, 5, O. TOLEDO NÓBREGA 6,
C. CÓRDOVA 2, J. C. BOUZAS MARINS 3, E. FRANCHINI 7
1Federal
University of Sergipe, Sergipe, Brazil
University of Brasília, Brasilia, Brazil
3Federal University of Viçosa, Viçosa, Brazil
4Goiás Pontifícial Catholic University
6University of Brasília, Brasilia, Brazil
5Federal University of Triângulo Mineiro, Uberaba, Brazil
7University of São Paulo, São Paulo, Brazil
2Catholic
SUMMARY
Aim. Hydro-energy replacement during exercise can act as an ergogenic aid and inhibit post-exercise immunosuppression. The aim of this paper was to test the hypothesis that carbohydrate (CHO) supplementation during judo training attenuates exercise-induced immunosuppression.
Methods. Fifteen male judo athletes (age: 22.1±2.1 years; body mass: 78.4±8.9 kg) completed two 120-min training
sessions, 7 days apart, in a double-blind crossover study. In the first session, eight judo athletes, separated at random,
were supplemented with a CHO solution (CHO group; 3 mL/kg body mass), while the others received a placebo
solution (PLA group). The opposite was conducted on the second training session. The solution was taken every 20
min in both 120-min sessions. The concentrations of glucose, leukocytes, neutrophils, lymphocytes and monocytes of
athletes were measured before and immediately after exercise.
Results. The concentrations of leukocytes and neutrophils increased (P<0.05) in both groups of athletes during the
training session, but athletes in the CHO group exhibited lower concentrations of leukocytes and neutrophils at the
end of the session vs. athletes in the PLA group (P<0.05). The blood glucose levels of the athletes in the CHO group
increased (P<0.05) but the levels of the athletes in the PLA group decreased (P<0.05) during the training session.
Conclusion. The intake of CHO solutions by judo athletes can be beneficial for the maintenance of blood glucose
levels and can diminish disturbances of the immune system during a typical training session.
Key words: Martial arts - Immunosuppression - Leukocytosis - Neutrophils - Carbohydrates. RIASSUNTO
Obiettivo. La reintegrazione idro-energetica durante l’esercizio fisico può produrre un effetto ergogenico e inibire
l’immunosoppressione post-esercizio. Obiettivo del presente lavoro è stato quello di verificare l’ipotesi che l’assunzione di carboidrati (CHO) durante l’allenamento di judo attenua l’immunodepressione indotta dall’esercizio
fisico.
Metodi. Quindici atleti di judo maschi (età: 22,1±2,1 anni; massa corporea: 78,4±8,9 kg) hanno sostenuto due sessioni di allenamento di 120-min, a distanza di 7 giorni, in uno studio incrociato doppio-cieco. Nella prima sessione,
otto atleti di judo, scelti casualmente, sono stati supplementati con una soluzione di CHO (gruppo CHO, 3 ml/kg per
massa corporea), mentre gli altri hanno ricevuto una soluzione placebo (gruppo PLA). Nella seconda sessione di alle-
Vol. 64 - No. 4
393
BRITO
Carbohydrate intake and immunosuppression during judo training
namento le somministrazioni sono state invertite. La soluzione è stata ingerita ogni 20 minuti in entrambe le sessioni di
120 min. Le concentrazioni di glucosio, leucociti, neutrofili, linfociti, e monociti degli atleti sono state misurate prima
e immediatamente dopo l’esercizio.
Risultati. Le concentrazioni di leucociti e neutrofili sono aumentate (P<0,05) in entrambi i gruppi di atleti durante la
sessione di allenamento, ma gli atleti appartenenti al gruppo CHO hanno mostrato una concentrazione più bassa di
leucociti e neutrofili alla fine della seduta di allenamento rispetto agli atleti appartenenti al gruppo PLA (P<0,05). Il
livello del glucosio ematico degli atleti del gruppo CHO è aumentato (P<0,05), invece i livelli degli atleti del gruppo
PLA sono diminuiti (P<0,05) durante la seduta di allenamento.
Conclusioni. L’assunzione da parte degli atleti di soluzioni di CHO può essere positiva per il mantenimento del livello
di glucosio nel sangue e può diminuire le alterazioni del sistema immunitario durante una tipica seduta di allenamento.
Parole chiave: Arti marziali - Nutrizione - Immunosoppressione - Leucociti - Neutrofili - Carboidrati. J
udo is a combat sport characterized by highintensity, complex intermittent actions performed to defeat the opponent by using specific techniques.1-3 As in other combat sports,
judo athletes are categorized according to their
body mass (BM). Thus, it is common for these
athletes to avoid fluid ingestion during training
sessions to achieve a lower weight category by
dehydration.4 Such a practice can result in a decrease in performance during training sessions
and, consequently, in a worse physical condition that could be achieved On the other hand,
nutritional support, when properly planned,
can assist in the maintenance of quality training
and can improve physical performance. Considering that the judogi (judo uniform) weighs
~2 kg and increases the risk of dehydration, it
is important that athletes start a training session
by being properly hydrated and with optimum
levels of muscle and liver glycogen. In addition,
the fluids and energy lost during the training
session must be restored, reinforcing the need
to plan for the replacement of hydro-energy.5
In addition to being an ergogenic aid, hydroenergy replacement directly influences the immune system. The immune response to exercise
depends on the intensity, duration and type of
exercise, the concentration of plasma cytokines,
body temperature and the athlete’s state of hydration and nutrition.6, 7 Immunosuppression
increases the likelihood that an athlete will acquire infections,8, 9 especially of the upper respiratory tract9. Several hours of intense exercise
affect the activity of several components of the
innate and adaptive immune systems, resulting
in a general depression of their functions.10
Performing exhausting 9 and high-intensity
exercises 11 is closely associated with immunosuppression, especially when exercises are
performed in hot environments 8 or under con-
394
I
l judo è uno sport di combattimento caratterizzato da azioni di elevata intensità, in forma
intermittente, mirate a battere l’avversario per
mezzo di tecniche specifiche 1-3. Come avviene in
altri sport di combattimento, gli atleti di judo vengono suddivisi in categorie in base alla loro massa
corporea (IMC). Per questi atleti è pratica comune
evitare l’assunzione di liquidi durante le sessioni
di allenamento in modo che la disidratazione 4 gli
permetta di rientrare in una categoria di peso inferiore. Questa pratica può tuttavia portare a una
diminuzione del rendimento durante le sessioni di
allenamento e, conseguentemente, a una peggiore condizione fisica. Viceversa, il supporto nutrizionale, se debitamente pianificato, può favorire
il mantenimento di un allenamento di qualità e
migliorare la prestazione fisica. Considerando
che il judogi (il costume per la pratica del judo)
pesa ~2 kg e aumenta il rischio di disidratazione,
è importante che gli atleti comincino la sessione di
allenamento adeguatamente idratati e con livelli
ottimali del glicogeno epatico e muscolare. Inoltre,
i fluidi e l’energia persi durante la sessione di allenamento devono essere reintegrati, sottolineando
la necessità di pianificare la reidratazione 5.
Oltre a essere un coadiuvante ergogenico, la
reintegrazione idro-energetica influisce direttamente sul sistema immunitario. La risposta immunitaria all’esercizio dipende da intensità, durata
e tipo di esercizio, e dalla concentrazione delle
citochine ematiche, dalla temperatura corporea e
dallo stato di idratazione e nutrizione dell’atleta 6,
7. L’immunosoppressione aumenta la probabilità
che un atleta contragga infezioni 8, 9, in particolare delle vie respiratorie superiori 9. Lunghe ore di
intenso esercizio fisico si ripercuotono sull’attività
di numerosi componenti del sistema immunitario
innato e adattativo, determinando una depressione generale delle sue funzioni 10.
L’esecuzione di esercizi 11 faticosi 9 e di elevata
intensità è strettamente correlata all’immunosop-
Dicembre 2011
ditions of dehydration.12 Because judo training
sessions last approximately 120 min per day 13
and are performed indoors with the use of the
judogi, immunosuppression in these athletes is
commonly reported in the literature.13-15 However, it is not clear whether carbohydrate (CHO)
consumption can reduce exercise-induced immunosuppression.10, 16 Thus, this study aimed to
evaluate the influence of CHO ingestion (6%
CHO in the form of a drink) on the immune
system during a typical judo training session.
In addition, we also sought to determine how
CHO intake affects the rating of perceived exertion (RPE) and the heart rate (HR) of judo
athletes. We hypothesized that CHO attenuates
immunosuppression and the RPE in judo athletes during their training session.
This study was performed using a doubleblind crossover design. We examined the influence of acute CHO consumption on the immune system, RPE and HR of judo athletes. The
training regimen used in the present study was
a typical judo training session, which is characterized by progressive and exhaustive exercises.
The training sessions were held on two different days, with an interval of one week between
sessions. All of the athletes were familiarized
with the training regimen and the procedures
used in the present study.
Subjects
The study included 15 adult male judo athletes (age: 22.1±2.1 years; BM: 78.4±8.9 kg;
height: 177.5±5.2 cm; body fat: 17.2±3.3%; judo
training experience: 10.4±5.7 years). The athletes were selected according to the following
criteria: 1) more than 5 years of judo training
experience; 2) participation in at least three
competitions in the previous year. All the participants signed a written informed-consent form
agreeing to the procedures and to the publication of the data. This study was approved by
the Ethics Committee on Human Research of
the Federal University of Viçosa.
Pre-exercise protocol
After assessment of eating habits, through
questionnaires and recall of usual diet, we calculated the individualized diet for athletes ingest within three days prior to the start of the
Vol. 64 - No. 4
BRITO
pressione, soprattutto quando gli esercizi vengono
svolti in ambienti caldi8 o in condizioni di disidratazione 12. Dal momento che le sessioni di allenamento del judo durano circa 120 min al giorno
13 e vengono eseguite al chiuso indossando il judogi, in questi atleti è comunemente riportata in
letteratura 13-15 l’immunosoppressione. Ciononostante, non è chiaro se il consumo di carboidrati
(CHO) sia in grado di ridurre l’immunosoppressione 10, 16 provocata dall’esercizio fisico. Questo
studio ha pertanto lo scopo di valutare l’influenza
dell’assunzione di CHO (CHO al 6% sotto forma
di bevanda) sul sistema immunitario durante una
tipica sessione di allenamento di judo. Inoltre, si è
cercato anche di determinare come l’assunzione
di CHO possa influenzare il livello di sforzo percepito (RPE) e la frequenza cardiaca (fc) degli atleti
di judo. È stato ipotizzato che i CHO siano in grado di ridurre l’immunosoppressione e l’RPE negli
atleti di judo durante la sessione di allenamento.
Materiali e metodi
Questo studio è stato realizzato usando un modello incrociato in doppio-cieco. È stata analizzata
l’influenza del consumo intenso di CHO sul sistema
immunitario, sull’RPE e la fc degli atleti di judo. Il
regime di allenamento utilizzato nel presente studio è una sessione di allenamento tipica del judo,
caratterizzata da esercizi sempre più impegnativi
e faticosi. Le sessioni di allenamento hanno avuto
luogo in due giorni diversi, con intervallo di una
settimana tra le due sessioni. Tutti gli atleti sono
stati portati a conoscenza di questo regime di allenamento e delle procedure utilizzate per la ricerca.
Soggetti
Lo studio ha coinvolto 15 atleti di judo maschi
adulti (età: 22,1±2,1 anni; IMC: 78,4±8,9 kg; altezza: 177,5±5,2 cm; grasso corporeo: 17,2±3,3%;
esperienza di allenamento di judo: 10,4±5,7
anni). Gli atleti sono stati selezionati in base ai seguenti criteri: a) oltre 5 anni di esperienza di allenamento di judo; b) partecipazione ad almeno tre
competizioni nel corso dell’anno precedente. Tutti
i partecipanti hanno firmato un consenso informato accettando le procedure e la pubblicazione
dei dati. Questo studio è stato approvato dal Comitato Etico per le Ricerche Umane dell’Università
Federale di Viçosa.
Protocollo preliminare
Dopo la valutazione delle abitudini alimentari
mediante questionari e analizzando la dieta abi-
395
BRITO
experiment. The energy content of the diet
served from 90% to 110% of estimated need of
energy (estimate energy requirement, EER). All
of the athletes were instructed to avoid any intense physical exercise 24 h before both training sessions and to fast for 8 h prior to the
collection of blood samples. The experimental
procedures began at 8:00 am with an isocaloric
breakfast (pre-exercise meal), which consisted
of juice, biscuits and cereal. The amount of total calories consumed by the all athletes in this
meal was 350 kcal, which represented 14% of
a 2500 kcal diet and was comprised of 60 g
CHO, 4 g protein, 3 g saturated fat and 9 g
total fat. This pre-exercise meal provided the
athletes with enough fluids to maintain a normohydration status, contained low levels of fat
and fiber, was high in CHOs to maintain high
blood glucose levels and took into account the
meal preferences of the athletes.5 One hour after breakfast, the athletes were weighed prior
to beginning their training session. Immediately
after the end of each session, the athletes were
weighed again. The ambient temperature and
relative humidity during each training period
were monitored. These procedures were followed for both training sessions.
Hydration protocol
The hydroelectrolytic drink (CHO) used in
this experiment contained 5% Glucose + 1%
Fructose. The placebo solution (PLA), which
did not contain CHO, was developed in the Department of Nutrition and Health of the Federal
University of Viçosa using aspartame, water and
sodium chloride. This solution had a similar
taste, smell and color as the CHO-containing hydroelectrolytic drink. The amount of liquid consumed was calculated for each athlete individually and provided 3 mL/kg of BM/20 min. The
athletes consumed the drink at 0, 20, 40, 60, 80,
100 and 120 min of the training sessions.
Data collection
On the first day, eight athletes chosen at random consumed CHO, and the others consumed
PLA. On the second day, the treatments were reversed. Each training session lasted 120 min and
was structured as follows: 40 min of general exercises, 40 min of judo techniques and 40 min of
fighting simulation (randori). The general exercises consisted of warm-up exercises, calisthenics and muscular endurance exercises. The
396
tuale, è stata calcolata una dieta personalizzata
per gli atleti da seguire almeno nei tre giorni precedenti l’inizio della sperimentazione. Il contenuto
energetico della dieta forniva dal 90 al 110% del
fabbisogno calorico stimato (fabbisogno calorico
stimato, EER). A tutti gli atleti è stato chiesto di evitare attività fisiche intense nelle 24 ore precedenti
entrambe le sessioni di allenamento e di digiunare
per 8 ore prima della raccolta dei campioni ematici. Le procedure della sperimentazione sono iniziate alle 8:00 con una colazione isocalorica (pasto
pre-esercizio), composta da succo di frutta, biscotti
e cereali. La quantità complessiva di calorie assunte da tutti gli atleti mediante questo pasto è stata di
350 kcal, che rappresentavano il 14% di una dieta
da 2500 kcal e comprendeva 60 g di CHO, 4 g di
proteine, 3 g di grassi saturi e 9 g di grassi totali. Questo pasto assunto nella fase che precedeva
l’esercizio, ha fornito agli atleti liquidi sufficienti a
mantenere uno stato di normoidratazione, aveva
un basso contenuto di grassi e fibre, un alto contenuto di CHO per mantenere elevati tassi di glucosio
nel sangue e teneva in considerazione le preferenze
alimentari degli atleti5. Un’ora dopo la colazione,
prima di cominciare la loro sessione di allenamento, gli atleti sono stati pesati. Subito dopo la conclusione di ciascuna sessione, gli atleti sono stati pesati
nuovamente. Durante ogni periodo di allenamento, sono state monitorate temperatura e umidità
relativa dell’ambiente. Queste procedure sono state
seguite in entrambe le sessioni di allenamento.
Protocollo di idratazione
La bevanda idroelettrolitica (CHO) usata in
questo esperimento conteneva il 5% Glucosio +
l’1% di Fruttosio. La soluzione placebo (PLA), che
non conteneva CHO, è stata sviluppata dal Dipartimento per la Nutrizione e la Salute dell’Università
Federale di Viçosa utilizzando aspartame, acqua
e cloruro di sodio. Questa soluzione aveva sapore,
odore e colore simile alla bevanda idroelettrolitica
contenente CHO. La quantità di liquido consumato è stata calcolata singolarmente per ciascun atleta e ha fornito 3 ml/kg di IMC/20 min. Gli atleti
hanno consumato la bevanda a 0, 20, 40, 60, 80,
100 e 120 min delle sessioni di allenamento.
Rilevazione dei dati
Il primo giorno, otto atleti scelti casualmente
hanno consumato CHO e gli altri hanno consumato PLA. Il secondo giorno, le somministrazioni
sono state invertite. Ogni sessione di allenamento
ha avuto una durata di 120 min. ed è stata strutturata come segue: 40 min. di esercizi generali, 40
min. di tecniche del judo e 40 min. di simulazione
Dicembre 2011
technical training was composed of judo-related
falls (ukemi), judo techniques (uchi-komi) and
throwing techniques (nage-komi). The randori
was composed of 6 standing (tachi-waza) and
4 groundwork (ne-waza) combat repetitions,
and each randori lasted 3 min, with a 1 min
rest interval between each consecutive randori.
The judo regimen used in the current study was
similar to that previously reported to be carried
out by Japanese judokas.13-15
Biochemical analysis of blood samples
We collected 10 mL of blood from each athlete. For each blood sample, a 5 ml aliquot was
stored in a tube containing EDTA and was used
for blood analysis; the remaining 5 mL were
stored and was used for the determination of
blood glucose levels. After centrifuging the samples at 3400 × g at room temperature, the levels
of blood glucose in the plasma were quantified
on a semi-automatic spectrophotometer (Abbott Laboratories, IL, USA) using an enzymaticcolorimetric method. Leukocytes, neutrophils,
monocytes and lymphocytes were counted on
an automatic microanalyzer (ABX Microanalysis®, Hematologie ABX, SP, Brazil). The immune
measurement was performed by flow cytometry and automatic spectrophotometric absorption using hemoclean, hemolysis and hemoton
solutions.
Anthropometric measurements
The BM of the athletes was measured at the
beginning and end of each training session using a standard scale (Soehnle®, SP, Brazil) with
a 200-kg capacity and a 100-g limit of precision. The height of the athletes was measured
using the stadiometer that was attached to the
scale (precision within 1 cm). To measure skinfolds, we used Lange® calipers (Lange, Maryland, USA). Body density was estimated using
the following equation developed by Thorland
et al.17 for the evaluation of college wrestlers:
D (g/mL) = 1.1030-[0.000815(SD)] +
[0.00000084(SD2)]
where: D=body density and SD=sum of subscapular and abdominal skinfold thickness. The
percentage of body fat (% BF) was estimated
by using the following equation developed by
Brozek et al.18:
%BF=457/D-414.2
Absolute (total) and partial (observed)
dehydration was calculated by measuring the
Vol. 64 - No. 4
BRITO
di combattimento (randori). Gli esercizi generali
erano costituiti da esercizi di riscaldamento, esercizi calistenici e di resistenza muscolare. L’allenamento tecnico era composto da cadute tipiche
del judo (ukemi), tecniche del judo (uchi-komi) e
tecniche di proiezione (nage-komi). Il randori era
composto da 6 sequenze di combattimento in piedi
(tachi-waza) e 4 a terra (ne-waza). Ogni randori
è durato 3 min, con un 1 min di pausa tra ogni
randori consecutivo. Il regime di allenamento utilizzato nel presente studio è stato simile a quello
effettuato dai judoka giapponesi 13-15.
Analisi biochimica dei campioni ematici
Sono stati prelevati 10 ml di sangue da ogni atleta. Per ogni campione ematico, è stata versata
una quantità pari a 5 ml in una provetta contenente EDTA ed è stata utilizzata per l’analisi
del sangue; i restanti 5 ml sono stati conservati e
impiegati per la determinazione dei livelli ematici
di glucosio. Dopo aver centrifugato i campioni a
3400 × g a temperatura ambiente, i livelli ematici
di glucosio nel plasma sono stati misurati su uno
spettrofotometro semiautomatico (Abbott Laboratories, IL, USA) usando un metodo enzimaticocolorimetrico. Leucociti, neutrofili, monociti e linfociti sono stati contati con un microanalizzatore
automatico (ABX Microanalysis®, Hematologie
ABX, SP, Brazil). La misurazione immunitaria è
stata eseguita mediante flussocitometria e assorbimento spettrofotometrico automatico utilizzando
soluzioni hemoclean, hemolysis e hemoton.
Misurazioni antropometriche
L’IMC degli atleti è stato misurato all’inizio e al
termine di ogni sessione di allenamento utilizzando una bilancia standard (Soehnle®, SP, Brazil)
con portata 200 kg e un limite di precisione di 100
g. L’altezza degli atleti è stata misurata con lo stadiometro di cui era dotata la bilancia (precisione
di 1 cm). Per la misurazione delle pliche cutanee
sono stati impiegati plicometri Lange® (Lange,
Maryland, USA). La densità corporea è stata valutata mediante la seguente equazione sviluppata
da Thorland et al.17 per la valutazione dei wrestler
universitari:
D (g/ml)=1,1030-[0,000815(SD)] +
[0,00000084(SD2)]
dove: D=densità corporea e SD=somma degli spessori epidermici sottoscapolari e addominali. La
percentuale di grasso corporeo (% BF) è stata stimata mediante la seguente equazione sviluppata
da Brozek et al.18
%BF=457/D – 414,2
397
BRITO
1
2
9
3
4
5
6
7
8
6
5
6
7
6
3
5
6
7
8
EXERCISE
BASELINE 0
10
20
30
6
5
6
7
6
3
5
6
7
8
6
JUDO TECHNIQUES
40
50
60
70
80
5
6
7
6
3
4
5
6
7
8
9
RANDORI
90
100
110
120 TIME (min.)
Figure 1.—Schematic of the procedures and exercise regimen. The numbers within the bars indicate the parameters
measured before, during and after the training session: 1=anthropometry and body composition, 2=pre-exercise meal,
3=temperature and relative humidity, 4=body mass, 5=hydration, 6=heart rate, 7=rating of perceived exertion, 8=blood
glucose and 9=leukocyte counts.
Figura 1. — Schema delle procedure e del regime di allenamento. Le cifre nelle barre indicano i parametri misurati
prima, durante e dopo la sessione di allenamento: 1=antropometria e composizione corporea, 2=pasto pre-allenamento, 3=temperatura e umidità relativa, 4=massa corporea, 5=idratazione, 6=frequenza cardiaca, 7=valutazioni della
fatica percepita, 8=glucosio ematico e 9=valore dei leucociti.
amount of urine produced and the amount of
liquid consumed during exercise. The absolute
loss of BM was determined by calculating the
difference between the initial and final BM, as
shown in the following equation:
% absolute dehydration =
[(IBM-FBM)+urine loss+consumption]x100
———————————————————————
IBM
where IBM=initial BM and FBM=final BM.
The partial dehydration was determined by
calculating the difference between the initial and
final BM, according to the following equation:
(IBM-FBM)x100
% partial dehydration = ——————————
IBM
Disposable collector bags (Flexor®, RJ, Brazil)
were used to collect the urine samples. Upon
collection, the volume of urine was recorded,
and the urine was discarded. The temperature
and relative humidity of the air during the training sessions were measured using a thermohygrometer (Micronta®, SP, Brazil); recordings
were made at the beginning of the session and
every forty min thereafter. The athletes’ HR was
measured before starting the training session
(0 min) and every 10 min thereafter using HR
monitors (Polar Systems®, AU, Finland). The
RPE was monitored during the consumption of
liquids using the 6-20 scale proposed by Borg et
al.19 Figure 1 shows the data collection scheme
according to the training period.
398
La disidratazione (totale) e parziale (osservata)
è stata calcolata misurando la quantità di urina
prodotta e la quantità di liquidi assunti durante
lo svolgimento dell’esercizio. La perdita assoluta di
MC è stata determinata calcolando la differenza
tra MC iniziale e finale, come mostrato nella seguente equazione:
% disidratazione assoluta =
[(MCI – MCF) + perdita di urina + consumo] x 100
——————————————————————
MCI
dove MCI=MC iniziale e MCF=MC finale.
La disidratazione parziale è stata determinata
calcolando la differenza tra MC iniziale e finale
secondo la seguente equazione:
(MCI – MCF) x 100
% disidratazione parziale = —————————
MCI
Per la raccolta dei campioni di urina sono stati impiegati sacchetti monouso (Flexor®, RJ, Brazil). Dopo la raccolta, è stato registrato il volume
dell’urina, successivamente eliminata. La temperatura e l’umidità relativa dell’aria durante le
sessioni di allenamento sono state misurate utilizzando un termoigrometro (Micronta®, SP, Brazil); le registrazioni sono state eseguite all’inizio
della sessione e successivamente ogni 40 min. La
fc degli atleti è stata misurata prima di iniziare
la sessione di allenamento (0 min) e successivamente ogni 10 min mediante monitor per fc (Polar
Systems®, AU, Finland). La RPE è stata monitorata
durante il consumo di liquidi utilizzando la scala
6-20 proposta da Borg et al.19 La Figura 1 mostra
lo schema di raccolta dei dati in base alla fase di
allenamento.
Dicembre 2011
BRITO
Table I.—Temperature and relative humidity at the training session.
Tabella I. — Temperatura e umidità relativa durante la sessione di allenamento.
First
Second
Variables
Initial
40 min
80 min
Final
Range
Temperature º C
Humidity %
Temperature º C
Humidity %
26.3
85
28.2
82
28.4
81
30.4
77
31.5
73
32.1
73
32.3
69.5
34.8
71
22.8%
- 18.2%
23.4%
-13.4%
Analisi statistica
Data are presented as the mean±standard deviation. After conducting the Shapiro-Wilk test
for normality, a two-way (solution and time)
analysis of variance (ANOVA) with repeated
measurements of the factor time was employed.
To validate the repeated measurements of the
ANOVA test, we used Mauchly’s sphericity test
and, when necessary, the Greenhouse-Geisser
correction. When significant differences were
found by ANOVA, the Scheffe’s post-hoc test
was applied. P-values of <0.05 were considered
statistically significant. All the tests were conducted using SPSS version 14.
I dati sono presentati come la media±la deviazione standard. Dopo aver eseguito il test di Shapiro-Wilk per la verifica della normalità, è stata impiegata una analisi delle varianze (ANOVA) a due
vie (soluzione e tempo) con ripetute misurazioni
del fattore tempo. Per la validazione delle ripetute
misurazioni del test ANOVA, è stato impiegato il test
della sfericità di Mauchly e, dove necessaria, la correzione di Greenhouse-Geisser. Quando il test ANOVA rilevava differenze significative, veniva applicato
il test post-hoc di Scheffe. I valori P <0,05 sono stati
considerati statisticamente significativi. Tutti i test
sono stati eseguiti utilizzando la versione SPSS 14.
Results
Risultati
The temperature and relative humidity
measured during the two training sessions are
shown in Table I. The average temperature
and relative humidity during the first and second training sessions were 29.6±2.8 ºC and
77.1±7.1% and 31.4±2.8 º C and 75.8±4.9 %,
respectively. In both sessions, there was an increase in the temperature and a decrease in the
relative humidity. This change in temperature
was expected because the training sessions began at 9:00 a.m. and ended at 11:00 a.m. No
significant differences in the temperature and
relative humidity were found between the two
training sessions.
The main findings on the influence of judo
training on the immune response of the athletes
are shown in Table II. The duration of training
and the consumption of the CHO solution had
significant effects (P<0.05) on the number of
leukocytes and neutrophils present in the blood
of the athletes and on the neutrophil/leukocyte
ratio. Although the numbers of leukocytes and
neutrophils increased during the training session, CHO intake significantly (P<0.05) attenuated this increase when compared to PLA. In
other words, a smaller percentage variation
(P<0.05) was observed between the beginning
and final leukocyte and neutrophil counts when
La temperatura e l’umidità relativa misurate
durante le due sessioni di allenamento sono mostrate nella Tabella I. La temperatura e l’umidità
relativa medie durante la prima e la seconda sessione di allenamento corrispondevano rispettivamente a 29,6±2,8 ºC e 77,1±7,1% e 31,4±2,8 º C e
75,8±4,9 %. In entrambe le sessioni si è verificato
un aumento della temperatura e una diminuzione dell’umidità relativa. Questo cambiamento di
temperatura era previsto in quanto le sessioni di
allenamento iniziavano alle 9:00 e si concludevano alle 11:00. Non sono state rilevate differenze di
temperatura e umidità relativa tra le due sessioni
di allenamento.
I risultati principali relativi all’influenza dell’allenamento di judo sulla risposta immunitaria degli
atleti sono mostrati in Tabella II. La durata dell’allenamento e il consumo di soluzione di CHO ha
avuto effetti significativi (P<0,05) sul numero di
leucociti e neutrofili presenti nel sangue degli atleti e sulla proporzione neutrofili /leucociti. Sebbene
il numero di leucociti e neutrofili sia aumentato
durante la sessione di allenamento, l’assunzione
di CHO ha significativamente (P<0,05) attenuato questo incremento rispetto all’assunzione della
soluzione PLA. In altre parole, è stata osservata
una minore variazione percentuale (P<0,05) tra
il conteggio iniziale e finale dei leucociti e dei neutrofili nel caso in cui gli atleti hanno assunto la
Vol. 64 - No. 4
399
BRITO
Table II.—Effect of carbohydrate consumption during judo training on leukocyte counts.
Tabella II. — Effetto dell’assunzione di carboidrati sulle concentrazioni di leucociti durante l’allenamento
di judo.
Immune Cell Type
Leukocytes (1)
Initial
Final
% Range
Neutrophils (1)
Initial
Final
% Range
Lymphocytes (1)
Initial
Final
% range
Monocytes (2)
Initial
Final
% Range
Neutrophils/leukocytes × 100 (%)
Initial
Final
% Range
Carbohydrate Drink
Placebo
7.1±1.5
9.7±2a
22.5±4.5%
7.0±1.6
11.7±2.9b
67.1±10.2%c
4.0±0.9
6.4±1.8a
60±5.8%
3.8±0.7
8.3±2.1b
118.5±24.6%c
2.5±0.6
2.3±0.8
-8±1.9%
2.5±0.7
2.4±0.7
-4±1.1%
458±65
643±119
40.2±6.4%
485±75
635±123
40.9±7.2%
55.4±7.5
66.0±8.3a
19.1±2.5%
54.2±7.6
70.9±7.6b
30.8%±4.3c
(1)Number of cells × 103/mm3. (2)Number of cells/mm3. aStatistical difference between baseline and final (P<0.05). bStatistical difference between carbohydrate and placebo (P<0.05). cDifference between the percentage of variation in the number of immune cells
(P<0.05).
the athletes consumed the CHO solution. The
duration of training and the type of solution
(P>0.05) had no significant effect on the numbers of lymphocytes and monocytes present in
the blood.
Table III shows the results of the measurements of the initial and final BM, the amount of
fluid intake and the level of partial and absolute
dehydration. The duration of training had a significant (P<0.05) effect on the athletes’ BM in
both training sessions, but the type of solution
consumed had no influence on BM (P>0.05).
The athletes’ glucose levels, HR and RPE during both training sessions are shown in Figures
2-4, respectively. We found no statistically significant difference between the baseline and final blood glucose levels of the athletes (P>0.05),
regardless of the type of fluid consumed. However, after 40 and 80 min of training, the CHO
solution consumed by the athletes significantly
increased their levels of blood glucose (P<0.05)
when compared to the PLA condition.
The duration of training significantly affected
the HR of the athletes (P<0.05), independent of
the type of solution consumed (P>0.05). After
10 min of training, athletes’ HRs were significantly higher than at rest (P<0.05) and remained
400
soluzione di CHO. La durata dell’allenamento e
il tipo di soluzione (P>0,05) non ha avuto alcun
effetto significativo sul numero di linfociti e monociti presenti nel sangue.
La Tabella III mostra i risultati delle misurazioni della MC iniziale e finale, della quantità di fluidi assunti e il livello della disidratazione parziale
e assoluta. La durata dell’allenamento ha avuto
un effetto significativo (P<0,05) sulla MC degli
atleti in entrambe le sessioni di allenamento, ma
il tipo di soluzione ingerita non ha avuto alcuna
influenza sulla MC (P>0,05).
I livelli ematici di glucosio degli atleti, la fc e l’
RPE durante entrambe le sessioni di allenamento sono mostrate rispettivamente nelle Figure 2-4.
Non è stata notata alcuna differenza significativa
tra i livelli ematici di glucosio iniziali e finali degli atleti (P>0,05), indipendentemente dal tipo di
fluido assunto. Tuttavia, dopo 40 e 80 min di allenamento, la soluzione di CHO consumata dagli
atleti ha sensibilmente aumentato i loro livelli di
glucosio nel sangue (P<0,05) rispetto alla condizione riscontrata nel caso della PLA.
La durata dell’allenamento ha significativamente influenzato la fc degli atleti (P<0,05), indipendentemente dal tipo di soluzione assunta
(P>0,05). Dopo 10 min di allenamento, la fc degli
atleti era notevolmente più elevata che a riposo
Dicembre 2011
BRITO
Table III. — Fluid consumption, body mass and dehydration level during two judo training sessions after
consumption of a carbohydrate or placebo solution.
Tabella III. — Assunzione di liquidi, massa corporea e grado di disidratazione durante due sessioni di allenamento di judo dopo assunzione di carboidrati o soluzione di placebo.
IBM
(kg)
FBM
(kg)
Carbohydrate
78.6±8.7
76.9±8.5a
1.6±0.2
Placebo
78.1±9.4
76.4±9.3a
1.6±0.2
Solution
Fluid Consumption (L)
Absolute Dehydration1
Partial Dehydration2
4.4±0.5%
(3.5±0.6 kg)
4.3±0.5%
(3.4±0.4 kg)
2.3±0.5%
(1.8±0.4 kg)
2.2±0.5%
(1.7±0.3 kg)
aDifference
between the initial (IBM) and final (FBM) body mass (P<0.05). (1)Difference between IBM and FBM plus the amount of
liquid consumed. (2)Difference between IBM and FBM in kg.
bc
19
bc
Rate of percevied exertion
Blood glucose (mg/dL)
130
120
110
a
a
100
90
80
70
0
40
80
17
15
b
13
60
80
b
11
9
a
7
0
20
40
100
120
Time (min)
Time (min)
Carbohydrate
b
b
5
120
b
Placebo
Carbohydrate
Figure 2.—Mean blood glucose levels in the judo athletes. a, bP<0.05 for 40 and 80 min vs. 0 and 120 min for
the same solution. cP<0.05 between solutions.
Figura 2. — Valori medi del glucosio ematico negli atleti
di judo. a, bP<0,05 per 40 e 80 min rispetto a 0 e 120 min
per la stessa soluzione. cP<0,05 tra le soluzioni.
Placebo
Figure 4.—Change in the RPE before and after the training session. aP<0.05 RPE at 0 min vs. RPE after 20, 40, 60,
80, 100 and 120 min; bP<0.05 RPE specific moment vs.
RPE after 0 and 120 min.
Figura 4. — Cambiamenti dell’RPE prima e dopo la sessione di allenamento. aP<0,05 RPE a 0 min rispetto a RPE
dopo 20, 40, 60, 80, 100 e 120 min; bP<0,05 momento
specifico dell’RPE rispetto a RPE dopo 0 e 120 min.
190
Heart rate (bpm)
170
150
b
130
110
a
90
70
Carbohydrate
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Placebo
100
110
120
Time (min)
Figure 3.—Mean HR of the athletes. aP<0.05 HR at 0 min vs. HR after 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110 and
120 min; bP<0.05 HR after 10 min vs. HR after 0, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110 and 120 min.
Figura 3. — Frequenza cardiaca media degli atleti aP<0,05 fc a 0 min rispetto fc dopo 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80,
90, 100, 110 e 120 min; bP<0,05 fc dopo 10 min rispetto a fc dopo 0, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110 e 120 min.
Vol. 64 - No. 4
401
BRITO
higher than at rest during all subsequent measurements (P<0.05). However, there was no statistically significant difference in athletes’ HRs
beyond 20 min of training (P>0.05).
Athletes’ RPEs increased significantly at the
end of the training session when compared
to baseline (P<0.05), regardless of the type of
solution consumed (P>0.05). As expected, athletes’ RPEs were lower at rest than at any other
time point during the training session (P<0.05).
After 20 to 100 min of exercise, the athletes’
RPEs were significantly lower than at the end of
the training session (P<0.05).
(P<0,05) e si mantenuta più elevata che a riposo
in tutte le misurazioni successive (P<0,05). Ciononostante, non sono state rilevate differenze statisticamente sostanziali nella fc degli atleti oltre i 20
min. di allenamento (P>0,05).
L’RPE degli atleti è aumentato in modo significativo al termine della sessione di allenamento rispetto al valore iniziale (P<0,05), indipendentemente
dal tipo di soluzione ingerita (P>0,05). Come previsto, l’RPE degli atleti era più basso a riposo che
in qualsiasi altro momento della sessione di allenamento (P<0,05). Da 20 a 100 min. dall’inizio
dell’esercizio, l’RPE degli atleti era sensibilmente
più basso rispetto alla fine della sessione di allenamento (P<0,05).
Discussion
Overall, our results indicate that the consumption of CHO during a 120 min judo training session attenuates immunosuppression. Thermal
conditions during exercise can influence an athlete’s physiological responses. During both of
our experimental training sessions, the ambient
temperature increased and the relative humidity
decreased. According to the classification of the
American College of Sports Medicine (ACSM),20
the judo athletes in this study were exposed to
a moderate risk of heat exhaustion at the start
of the two training sessions and to a high risk
at the end of the training sessions. Besides decreasing sports performance, high temperatures
can disturb the immune system.8, 20 Hyperthermia, either at rest or during exercise, is associated with an increased production of catecholamines, which promote the mobilization of
immune cells.8 Therefore, it is possible that the
increased ambient temperature observed during the training session contributed to the increase in leukocyte numbers in the blood (Table I). In agreement with our results, Umeda et
al.13 also observed an increase in the neutrophil
count of athletes in response to 120 min of judo
training. However, it is important to note that
they observed slightly lower average ambient
temperature and relative humidity values than
we did in the current study (28.2±0.4 °C and
61.2±1.9%).
Our hydration regimen followed the ACSM
guidelines,21 which recommend that 150 to 350
ml of water should be consumed every 15 to
20 min to replace water loss that occurs during exercise. In this study, we adopted a single
strategy for the replacement of fluids during the
training sessions (3 mL/kg of BM/20 min, resulting in ~235 mL each 20 min, which is in
402
Discussione
Complessivamente, i nostri risultati indicano
che l’assunzione di CHO durante una sessione di
allenamento di judo della durata di 120 min. attenua l’immunosoppressione. Le condizioni termiche durante l’attività fisica possono influenzare le
reazioni fisiologiche dell’atleta. Durante entrambe le nostre sessioni sperimentali di allenamento,
la temperatura ambientale è aumentata mentre
l’umidità relativa è diminuita. Secondo la classificazione dell’American College of Sports Medicine
(ACSM) 20, gli atleti di judo di questo studio sono
stati esposti ad un rischio moderato di disidratazione all’inizio delle due sessioni di allenamento
e ad un rischio elevato al termine delle stesse sessioni. Oltre a diminuire la prestazione sportiva, le
temperature elevate possono disturbare il sistema
immunitario 8, 20. L’ipertermia, sia a riposo che durante l’esercizio fisico, è associata a un aumento
di produzione delle catecolamine, che favoriscono
la mobilitazione delle cellule immunitarie 8. Pertanto è possibile che l’aumento della temperatura
ambientale osservata durante la sessione di allenamento abbia contribuito all’incremento del
numero di leucociti nel sangue (Tabella I). In accordo con i nostri risultati, anche Umeda et al.13
hanno osservato un aumento della quantità di
neutrofili negli atleti in risposta a un allenamento
di judo della durata di 120 min. Ciononostante, è
importante notare che essi hanno osservato valori
medi di temperatura ambientale e umidità relativa leggermente inferiori rispetto a quelli da noi rilevati in questo studio (28,2±0,4 °C e 61,2±1,9%).
Il nostro regime di idratazione ha seguito le linee guida dell’ACSM21, che consiglia il consumo di
una quantità di acqua che varia da 150 a 350 ml
ogni 15 - 20 min per reintegrare la perdita idrica
che si verifica durante l’attività fisica. In questo
studio è stata adottata una singola strategia per
la reintegrazione dei fluidi durante le sessioni di
Dicembre 2011
the range proposed by ACSM). However, the
amount of fluid consumed by the athletes was
not sufficient to maintain homeostasis, causing approximately 2% dehydration, regardless
of the solution consumed (Table III). The few
studies that have evaluated the influence of dehydration on immune function are controversial. For example, Mitchell et al.22 did not find
differences in the numbers of leukocytes, lymphocytes, neutrophils and natural killer cells
between athletes who performed exercise under hydrated or dehydrated conditions.
It is important to note that dehydration
may cause large immune disturbances in judo
athletes. Using a longer duration of randori
(70 min) than used here, Umeda et al.13 and
Yamamoto et al.23 reported that judo athletes
exhibited less leukocytosis and neutrophilia
and a smaller decrease in BM after exercise
than before exercise (0.8±0.1 kg and 1±0.1 kg,
respectively, vs. 1.8±0.4 kg in the current study).
However, neither study monitored the amount
of liquid consumed by the athletes. In the
present study, if the judo athletes had not consumed liquid during the training sessions, their
levels of dehydration would have exceeded 4%.
This level of dehydration decreases the number
of T lymphocytes in judo athletes 24 and can
affect the health and performance of athletes
involved in combat sports.25
In the training regimen used here, we began each session with low intensity and general
exercises and progressed to higher intensity
and specific exercises. This progression in exercise intensity is reflected in the RPE and HR
measurements over time (Figures 3, 4), which
show that the baseline values were statistically
lower than the final values. Several studies have
reported that intense exercise disturbs the immune system9,26. In the latter part of training
(randori), the high intensity effort endured by
the athletes was possibly the largest contributor
to the observed leukocytosis because intense
activities increase the number of circulating immune cells.27
All the values obtained before the beginning
of exercise and after 120 min were not statistically different, regardless of the type of solution
consumed by the athletes. However, the levels
of blood glucose remained higher during the
training session when the athletes consumed
CHO than when they consumed PLA. In agreement with these results, several studies have
shown that consumption of CHO during exercise is beneficial for the immune system9. Con-
Vol. 64 - No. 4
BRITO
allenamento (3 ml/kg di MC/20 min, risultanti in
~235 ml ogni 20 min, che rientrano nell’intervallo
proposto dall’ACSM). Tuttavia, la quantità di liquidi assunti dagli atleti non è stata sufficiente a
mantenere l’omeostasi, causando approssimativamente il 2% di disidratazione, indipendentemente
dalla soluzione ingerita (Tabella III). I pochi studi
che hanno valutato l’influenza della disidratazione sulla funzione immunitaria sono controversi.
Ad esempio, Mitchell et al.22 non hanno riscontrato differenze nel numero di leucociti, linfociti,
neutrofili e cellule Natural Killer tra gli atleti che
hanno svolto attività fisica in condizioni di idratazione o disidratazione.
È importante notare che la disidratazione può
causare importanti disturbi immunitari negli atleti di judo. Considerando una durata maggiore
di randori (70 min.) rispetto a quanto descritto in
questo studio, Umeda et al.13 e Yamamoto et al.23
hanno osservato che gli atleti di judo mostravano
meno leucocitosi e neutrofilia e un piccolo decremento della MC dopo l’esercizio rispetto alla fase
che precedeva l’esercizio (0,8±0,1 kg e 1±0,1 kg,
rispettivamente, rispetto a 1,8±0,4 kg nel presente
studio). Tuttavia, nessuno studio ha monitorato la
quantità di liquido assunto dagli atleti. In questa
ricerca, se gli atleti di judo non avessero ingerito
liquidi durante le sessioni di allenamento, i loro
livelli di disidratazione avrebbero superato il 4%.
Questo livello di disidratazione fa diminuire il numero di linfociti T negli atleti di judo 24 e può influenzare la salute e la prestazione degli atleti che
praticano sport di combattimento 25.
Nel regime di allenamento qui utilizzato, ogni
sessione ha avuto inizio con esercizi generali di
bassa intensità per poi proseguire con esercizi più
specifici di intensità più elevata. Questa progressione dell’intensità degli esercizi nel tempo si è riflessa sui valori di RPE e fc (Figure 3, 4): i valori
iniziali erano statisticamente inferiori rispetto a
quelli finali. Molti studi hanno osservato che l’attività fisica intensa disturba il sistema immunitario9,26. Nell’ultima parte dell’allenamento (randori) lo sforzo di elevata intensità sopportato dagli
atleti ha probabilmente fornito il contributo maggiore alla leucocitosi osservata, in quanto l’attività
fisica intensa fa aumentare il numero di cellule
immunitarie circolanti27.
Tutti i valori ottenuti prima dell’inizio dell’esercizio e dopo 120 min. non sono stati statisticamente diversi, indipendentemente dal tipo di soluzione
ingerita dagli atleti. Tuttavia, i livelli ematici di
glucosio sono rimasti più elevati durante la sessione di allenamento quando gli atleti hanno assunto CHO rispetto a quando hanno assunto la
soluzione PLA. Confermando questi risultati, parecchi studi hanno dimostrato che il consumo di
403
BRITO
sumption of CHO maintains higher blood glucose levels during exercise, resulting in a lower
endogenous catabolism of muscle and liver
glycogen28. Reducing the catabolism of endogenous sources of CHO decreases the secretion
of catabolic hormones, including cortisol and
epinephrine.29 Because increased production of
these hormones is associated with immunosuppression,26 CHO consumption can reduce the
immunosuppression associated with intense
exercise in athletes. In addition, longitudinal
studies have found that, despite adjustments to
training regimens, the immune systems of judo
athletes are disturbed on a daily basis.15, 23 Thus,
the consumption of CHO during exercise is essential to preserve the functions of the immune
system and to maintain high performance during training.
The normal leukocyte count for adults is
between 3500 and 10000 cells/mm3 30. In this
study, at the start of the training session, all
athletes had normal levels of leukocytes. However, at the end of the session, 11 (73%) athletes
who consumed PLA had leukocytosis, while
only six who consumed CHO (40%) had leukocytosis (white blood cell counts above 10000
cells/mm3). In athletes, leukocytosis is associated with an increased susceptibility to infections, which, in turn, is highly associated with
overtraining.11 Our results are consistent with
those of Nemet et al.,31 who reported that acute
exercise significantly increases the number of
white blood cells in adolescent wrestlers. This
immunosuppression may be associated with increases in the levels of stress hormones, such as
cortisol and adrenaline, especially as the production of these catabolic hormones is more
commonly increased in athletes who train or
compete under conditions of CHO deprivation.22 With respect to judo, the regimens and
fighting techniques used during training have
been shown to significantly increase the secretion of cortisol by approximately 47 and 54%,
respectively.32
Previous studies have reported that intense
exercise causes leukocytosis.9 This increase in
the number of circulating immune cells during
exercise has been associated with post-activity
immunosuppression, which increases susceptibility to infection.33 Bøyum et al.6 reported that
the energy deprivation associated with strenuous exercise also disrupts the immune system,
indicating that a lack of CHO consumption during exercise likely contributes to changes in the
number of leukocytes. The magnitude of leu-
404
CHO durante l’esercizio ha un effetto benefico sul
sistema immunitario9. L’assunzione di CHO mantiene elevati i livelli di glucosio nel sangue durante
l’esercizio, determinando un più basso catabolismo endogeno del glicogeno epatico e muscolare
28. Riducendo il catabolismo delle fonti endogene
di CHO, diminuisce la secrezione di ormoni catabolici, compresi cortisolo ed epinefrina29. Dato
che l’aumento della produzione di questi ormoni è
associata all’immunosoppressione26, l’assunzione
di CHO è in grado di ridurre negli atleti l’immunosoppressione associata all’attività fisica intensa.
Inoltre, studi longitudinali hanno provato che, nonostante le variazioni dei regimi di allenamento,
i sistemi immunitari degli atleti di judo vengono
quotidianamente alterati15,23. Pertanto, durante
l’esercizio è fondamentale il consumo di CHO al
fine di preservare le funzioni del sistema immunitario e mantenere elevati livelli di prestazione
durante l’allenamento.
Il valore normale dei leucociti per gli adulti è
compreso tra 3500 e 10000 globuli/mm3 30. In questo studio, all’inizio della sessione di allenamento, tutti gli atleti presentavano valori normali di
leucociti. Tuttavia, al termine della sessione, 11
(73%) atleti che avevano assunto la soluzione di
PLA presentavano leucocitosi, mentre solo sei di
quelli che avevano assunto CHO (40%) presentavano leucocitosi (valore di globuli bianchi superiore a 10000 globuli/mm3). Negli atleti, la leucocitosi è associata ad una aumentata sensibilità alle
infezioni che, a sua volta, è fortemente associata
al sovrallenamento 11. I presenti risultati sono coerenti con quelli osservati da Nemet et al.31, i quali
riportano che l’esercizio intenso aumenta in modo
significativo il numero di globuli bianchi nei wrestler adolescenti. Questa immunosoppressione può
essere associata all’aumento dei livelli degli ormoni dello stress, quali cortisolo e adrenalina, poiché
la produzione di questi ormoni catabolici negli
atleti è solita aumentare durante l’allenamento o
le competizioni in condizioni di insufficienza di
CHO22. Per quanto riguarda il judo, è stato provato che i regimi e le tecniche di combattimento
seguiti durante l’allenamento aumentano significativamente la secrezione di cortisolo rispettivamente di circa il 47% e 54%32.
Precedenti studi riportano che l’attività fisica
intensa provoca leucocitosi 9. Questo aumento del
numero di cellule immunitarie circolanti durante
l’esercizio fisico è stato associato all’immunosoppressione post-attività che porta all’aumento della
sensibilità alle infezioni 33. Bøyum et al.6 riferiscono che l’insufficienza di energia associata ad attività fisica intensa, altera il sistema immunitario,
sottolineando che la mancata assunzione di CHO
durante l’attività fisica contribuisce a modifica-
Dicembre 2011
kocytosis is related to the intensity 9 and duration 34 of exercise. The numbers of leukocytes
quantified in the athletes who participated in
this study were similar to those seen in runners after 180 mim of exercise,9 although the
total duration of activity in the current study
was only 120min. Because judo training is predominantly aerobic with bouts of both alactic
and lactic anaerobic contribution,1, 2 it is likely
that anaerobic energy systems contributions the
latter promoted the observed leukocytosis even
though the activity performed in this study was
of shorter duration.
Neutrophils are the first line of defense
against infections. These cells have high phagocytic capacity and produce reactive oxygen species that function as microbicides.35 In healthy
adults, the normal range of neutrophils is between 1800 and 8000 cells/mm.3, 30 At baseline,
all of the judo athletes exhibited normal levels of neutrophils. At the end of the training
session, 13 (87%) athletes who consumed PLA
had neutrophilia, while only 6 (40%) who consumed CHO did so (neutrophil values above
8000 cells/mm3) (Table II). In addition, the
variation in the neutrophil/leukocyte ratio was
also higher in athletes who consumed PLA
(30.8±4.3%) than in those who consumed CHO
(19.1±2.5%). Given these results, it appears that
CHO consumption is essential to prevent postexercise neutrophilia.
The results of this study are consistent with
those obtained by Nemet et al.31 and Rysøy et
al.36 In addition, Scharhag et al.37 observed that
after 4 h of moderate intensity cycling, there was
a pronounced increase in the numbers of circulating neutrophils. However, in another study of
shorter duration (one hour) and more intense
activity (resistance exercise), Rysøy et al.36 observed a significant increase in the number of
neutrophils. This increase in neutrophils is likely related to muscle wasting induced by strenuous exercise because neutrophils are the first
cells to respond to muscle microdamage and
start the repair process.13
The variation in the neutrophil counts in this
study was higher than previously observed in
Japanese judo athletes.13, 35 Mochida et al.35 reported that athletes who participated in a judo
training camp (6.5 h of daily training) exhibited
a 25% increase in the number of neutrophils,
while Umeda et al.13 reported an increase of
19.6%. It should be noted that the athletes who
took part in these studies were from a higher
competitive level than the athletes who partici-
Vol. 64 - No. 4
BRITO
re il numero dei leucociti. L’ordine di grandezza
della leucocitosi è legato all’intensità 9 e alla durata 34 dell’attività fisica. Il numero di leucociti
quantificato negli atleti che hanno partecipato a
questo studio è simile a quello rilevato negli atleti
che praticano la corsa dopo 180 min di attività 9,
sebbene nel presente studio la durata complessiva
dell’attività sia stata di soli 120 min. Dal momento
che l’allenamento di judo è prevalentemente aerobico con momenti di apporto anaerobico sia alattico che lattico 1, 2, è probabile che l’aggiunta dei
meccanismi di produzione di energia anaerobica
abbia favorito la leucocitosi riscontrata, sebbene
l’attività svolta durante questo studio sia stata di
durata inferiore.
I neutrofili sono la prima linea di difesa contro
le infezioni. Queste cellule possiedono una elevata
capacità fagocitica e producono un tipo di ossigeno reattivo che funge da microbicida 35. Negli
adulti sani, il normale intervallo di neutrofili varia tra 1800 e 8000 globuli/ mm3 30. All’inizio, tutti
gli atleti di judo mostravano valori dei neutrofili
nella norma. Al termine della sessione di allenamento, 13 (87%) atleti che avevano assunto la soluzione PLA mostravano neutrofilia, mentre ciò si
verificava solo in 6 (40%) degli atleti che avevano
assunto CHO (valori dei neutrofili oltre gli 8000
globuli/mm3) (Tabella II). Inoltre, la variazione
del rapporto neutrofili/leucociti era maggiore negli
atleti che avevano ingerito PLA (30,8±4,3%) rispetto a quelli che avevano assunto CHO (19,1±2,5%).
Sulla base di questi risultati, appare evidente che
l’assunzione di CHO è fondamentale per prevenire
la neutrofilia post-attività fisica.
I risultati di questa ricerca sono in linea con
quelli ottenuti da Nemet et al.31 e Rysøy et al.36.
Inoltre, Scharhag et al.37 hanno osservato che dopo
4 ore di ciclismo con intensità moderata, si verificava uno spiccato incremento del numero di
neutrofili circolanti. Tuttavia, in un altro studio
basato su una minore durata (un’ora) e un’attività più intensa (esercizio di resistenza), Rysøy et
al.36 hanno osservato una diminuzione significativa del numero di neutrofili. Questo aumento di
neutrofili è probabilmente correlato alla perdita
di massa muscolare indotta dall’esercizio intenso
dato che i neutrofili sono i primi globuli che reagiscono ai microdanni della muscolatura e avviano
il processo di riparazione 13.
La variazione del valore dei neutrofili nella
presente ricerca è stata maggiore rispetto a quanto precedentemente osservato negli atleti di judo
giapponesi 13, 35. Mochida et al.35 riportano che gli
atleti che partecipavano a un allenamento collegiale di judo (6,5 ore di allenamento quotidiano)
mostravano il 25% di aumento del numero di
neutrofili, mentre Umeda et al.13 riportavano un
405
BRITO
pated in the present study. Highly trained judo
athletes probably have adaptations that have
been acquired through practice. As such, they
may produce lower concentrations of enzymes,
such as creatine kinase and lactate dehydrogenase, resulting in less muscle damage during
training.13 However, Wolack et al.34 found that
judo athletes and sedentary individuals exhibited a similar reduction in neutrophil activity
after strenuous exercise.
The normal range for lymphocytes is between 900 and 2900 cells/mm.3, 30 At baseline,
all the judo athletes had normal lymphocyte
levels. However, at the end of the training
session, only two athletes had lymphocytosis
(lymphocyte counts above normal values) half
on each condition. Lymphocytes are the main
cells responsible for adaptive immunity, and a
decrease in the number of these cells affects
the body’s ability to respond to complex pathogens.10, 24 In this study, we did not observe
a pronounced increase in the number of lymphocytes in the athletes. In contrast, Sureda et
al.38 reported that one hour of football practice
significantly increased the numbers of circulating lymphocytes.
The normal range for monocytes is between
300 and 900 cells/mm.3, 30 At baseline and after training, all the judo athletes had normal
monocyte levels. Monocytes play an important
role in the phagocytosis of pathogens. Thus, a
decrease in these cells can affect the innate immune system and the communication between
innate and adaptive immune cells.16 The studies on the influence of exercise on monocytes
are controversial. Unlike in the present study,
Green et al.10 found that, in well-trained cyclists
who could cover a distance of 40 km in 60
min, the numbers of monocytes in the blood
increased over the course of one year, and
CHO supplementation did not attenuate this
increase. In contrast, Lancaster et al.39 reported
a significant increase in monocytes after 150
min of cycling, which was prevented by consumption of a solution of 6.4% or 12.8% CHO
during the activity.
The results described here need to be confirmed by additional studies. In addition, it is
important to consider some of the limitations
of the present study. One such limitation is the
absence of monitoring variables that directly
affect the immune response (e.g., epinephrine
and cortisol). Another limitation involves the inherent characteristics of judo, a sport where it is
difficult to quantify the effort of the athletes.3 In
406
aumento del 19,6%. Va considerato che gli atleti
che parteciparono a queste ricerche appartenevano ad un livello competitivo più elevato rispetto
agli atleti che hanno partecipato al presente studio. Atleti di judo molto allenati probabilmente
sono soggetti ad adattamenti che sono stati acquisiti attraverso la pratica. Sono pertanto in grado di
produrre minori concentrazioni di enzimi, quali
la creatina chinasi e il lattato deidrogenasi, e di
conseguenza sono soggetti a un danno muscolare
minore durante l’allenamento13. Ciononostante,
Wolack et al.34 hanno scoperto che gli atleti di judo
e gli individui sedentari mostrano una riduzione
simile dell’attività dei neutrofili dopo un’attività
fisica intensa.
L’intervallo normale per i linfociti varia tra 900
e 2900 globuli/mm3 30. All’inizio, tutti gli atleti di
judo mostravano valori normali dei linfociti. Tuttavia, al termine della sessione di allenamento solo
due atleti avevano linfocitosi (valore dei linfociti
superiore al normale) in ogni condizione. I linfociti sono le principali cellule responsabili dell’immunità adattativa; una diminuzione del numero
di questi globuli influisce sulla capacità del corpo
di reagire a patogeni complessi10, 24. In questo studio non è stato osservato uno spiccato aumento del
numero di linfociti negli atleti. Al contrario, Sureda et al.38 riferiscono che un’ora di allenamento
di calcio ha portato all’aumento significativo del
numero di linfociti circolanti.
L’intervallo normale per quanto riguarda i monociti varia tra 300 e 900 globuli/mm3 30. All’inizio e dopo l’allenamento, tutti gli atleti di judo
avevano valori dei monociti normali. I monociti
svolgono un ruolo importante nella fagocitosi dei
patogeni. Pertanto, una diminuzione di queste
cellule può influire sul sistema immunitario congenito e sulla comunicazione tra cellule immunitarie innate e adattative 16. Gli studi sull’influenza
dell’esercizio fisico sui monociti sono controversi.
Discostandosi dal presente studio, Green et al.10
hanno scoperto che, nei ciclisti ben allenati in grado di coprire distanza di 40 km in 60 min, il numero di monociti nel sangue aumentava nel corso
di un anno, e la supplementazione di CHO non
attenuava questo incremento. Al contrario, Lancaster et al.39 riferiscono un sensibile incremento
di monociti dopo 150 min di pedalata, che veniva
evitato assumendo una soluzione al di CHO 6,4 o
12,8% durante l’attività fisica.
I risultati descritti in questo lavoro devono essere confermati da ulteriori studi. È inoltre importante considerare la presenza di alcuni limiti in
questa ricerca. Un limite è rappresentato dall’assenza di monitoraggio di variabili che influiscono
direttamente sulla risposta immunitaria (ad es,
epinefrina e cortisolo). Un altro limite riguarda le
Dicembre 2011
BRITO
addition, several factors, such as temperature,
the intensity of training and dehydration, may
have contributed to the immunosuppression
observed.
The present study examined the acute influence of judo training on the immune system.
Given our results, we suggest that the consumption of CHO during exercise is beneficial
to judo athletes because CHO helps to maintain
adequate blood glucose levels and lower concentrations of neutrophils and leukocytes after
training.
caratteristiche del judo, uno sport in cui è difficile
quantificare lo sforzo degli atleti 3. Anche altri fattori quali temperatura, intensità dell’allenamento
e disidratazione, possono aver contribuito all’immunosoppressione riscontrata.
Il presente studio ha preso in esame la forte influenza dell’allenamento di judo sul sistema immunitario. In base ai risultati ottenuti, si può suggerire che l’assunzione di CHO durante l’esercizio
fisico è positiva per gli atleti di judo in quanto i
CHO aiutano a mantenere adeguati valori ematici di glucosio e ad abbassare le concentrazioni di
neutrofili e leucociti dopo l’allenamento.
Conclusions
Conclusioni
These results can be used by coaches and
judo athletes to establish strategies to improve
athletic performance during training. We recommended that a liquid CHO solution be consumed during and after training (1-1.5 g/kg
BM) to quickly restore hydro-energy homeostasis. To do this, the judokas must be weighed
before and after training so that athletes can
drink an amount of CHO equivalent to the net
difference between their initial and final BM.
Following these recommendations, judokas can
reduce the adverse effects of intense exercise
on their immune systems and can compete at a
higher fitness level.
Questi risultati possono essere utilizzati da allenatori e atleti di judo per determinare le loro strategie volte a migliorare il rendimento degli atleti
durante l’allenamento. Si consiglia di assumere
una soluzione liquida di CHO durante e dopo l’allenamento (1-1,5 g/kg MC) per reintegrare rapidamente l’omeostasi idro-energetica. A questo scopo,
il judoka deve essere pesato prima e dopo l’allenamento in modo da somministrargli una quantità
di CHO equivalente alla differenza netta tra MC
iniziale e finale. Seguendo questi consigli, il judoka può ridurre gli effetti negativi dell’attività fisica
intensa sul suo sistema immunitario e competere
con una maggiore forma fisica.
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Funding.—CAPES – Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Nº de registro: 40503353168 and
Gatorade Sports Science Institute
Received on February 28, 2011 - Accepted for publication on December 7, 2011.
Corresponding author: E. Franchini, Martial Arts and Combat Sports Research Group, School of Physical Education and
Sport, University of Sao Paulo, Brazil. E-mail: [email protected]
408
Dicembre 2011
MED SPORT 2011;64:409-22
Oculomotor training
and driving performance
Training oculomotorio
e performance di guida
G. GUIDETTI 1, S. RIGO 2, S. LIVIO 3, M. ZASA
4, 5
1Service of Audiovestibology
Azienda USL Modena, Ramazzini Hospital, Carpi, Modena, Italy
2ENT Department
Azienda ASS n° 1 Trieste, Maggiore Hospital, Trieste, Italy
3Professional driver
4Associazione Medico Sportiva FMSI di Parma, Parma, Italy
5Department of Anesthesiology, Critical Care and Pain Medicine
University of Parma, Parma, Italy
SUMMARY
Aim. While driving it is very important to identify objects in the scene and to plan eyes movements able to maintain
the fixation on the right targets. We verified if a new specific oculomotor training is able to improve both the drivers’
performances and their safety.
Methods. Twenty non-professional drivers were divided into two groups and were evaluated in a safe driving circuit.
Group 1 was evaluated in two different laps of the track, before and after a driving course based on oculomotor
control, focused on saccadic movements. Group 2 was evaluated in two different laps of the track, without having
undergone any course. Eye movements were recorded by Tobii glasses eye tracker.
Results. Drivers from group 1 reduced both the time per lap and the number of saccadic movements more consistently
than drivers from group 2. This study showed that an adequate training is able to reduce the number of saccades with
cognitive control and to improve driving performance compared to the better knowledge of the route obtained by the
simple repetition of laps on the same circuit.
Conclusion. This multidisciplinary course based on the control of saccadic movements seems to facilitate predictive
and memory guided saccades and to limit the voluntary saccadic exploration. In this way the cognitive component of
contextual cueing is facilitated. Visual attention can be guided by acquired knowledge about spatial variables; thus,
attention decides to select or ignore specific visual targets.
Key words: Safety - Automobile driving - Saccades - Oculomotor nerve diseases.
RIASSUNTO
Obiettivo. Durante la guida, è fondamentale identificare gli oggetti sulla scena e pianificare i movimenti oculari atti a
mantenere lo sguardo fisso sugli obiettivi importanti. Abbiamo studiato un nuovo training oculomotorio specifico per
migliorare sia le performance di guida che la sicurezza dei conducenti.
Metodi. Venti conducenti non professionisti sono stati suddivisi in due gruppi e sono stati valutati su un circuito di
guida sicura. I soggetti del gruppo 1 sono stati analizzati in due giri del tracciato differenti, prima e dopo un corso di
guida basato sul controllo oculomotorio, con particolare attenzione ai movimenti saccadici. I soggetti del gruppo 2
sono stati studiati in due giri del tracciato differenti, senza esser stati sottoposti ad alcun corso. I movimenti oculari
sono stati registrati mediante occhiali Tobii.
Vol. 64 - No. 4
409
GUIDETTI
Risultati. I conducenti del gruppo 1 hanno riportato una riduzione sia del tempo sul giro sia dei movimenti saccadici
in maniera più consistente dei conducenti del gruppo 2. Questo studio dimostra che un training adeguato è in grado
di ridurre il numero dei movimenti saccadici mediante il controllo cognitivo e di migliorare la performance di guida
rispetto alla miglior conoscenza del tracciato ottenuta con la semplice ripetizione di giri sullo stesso circuito.
Conclusione. Questo corso multidisciplinare basato sul controllo dei movimenti saccadici sembrerebbe incrementare i movimenti saccadici e guidati dalla memoria e limitare l’esplorazione saccadica periferica. In questo modo, la
componente cognitiva del “cueing” contestuale è facilitata. L’attenzione visiva può essere guidata dalla conoscenza
acquisita circa le variabili spaziali; pertanto, l’attenzione è in grado di di selezionare o ignorare specifici bersagli visivi.
Parole chiave: Sicurezza - Guida automobilistica - Saccade - Nervo oculomotore, disturbo.
W
e live in a multi-sensorial environment
which sends many information from various peripheral receptors (as visual, vestibular
and proprioceptive ones) to our brain, in order to guarantee a perfect balance between our
body and the environment itself. Our behavior
while driving depends on various factors: external non-modifiable elements (as the weather),
external modifiable elements (as the mechanical equipment) and those depending on our
body (that are physical characteristics, psychological and adaptive abilities). Visual information (objects, persons, animals, buildings, locations…), acoustic information (sounds, voices,
noises…), vestibular information from the labyrinths (linear and angular acceleration, head
position), proprioceptive information (body
position) and tactile information (skin perception of the posture and the movement) are fundamental for adaptive programs in every kind
of environment. However, the cognitive system
has a resources to avoid a situation of overload;
therefore, only a small amount of information
becomes conscious, to elaborate voluntary and
automatic motor strategies and to store automatic adaptive motor programs. Selective attention is very important in this neuronal activity
and it is modifiable by experience and training. Moreover many subjective cognitive processes like attention, memory, learning, motivation, decision and psychological factors are able
to influence the information processing. The
brain percepts at first the objects to which we
pay attention; this also applies to people driving on daily bases.1-4 For this reason fixation
and re-fixation mechanisms are very important
while driving, but many factors may modify eye
movements and visual control. The main goal
of eye movements is to maintain the foveal control of the most important visual target in every
static or dynamic condition.
Eye movements are controlled by various
410
N
oi viviamo in un ambiente multi-sensoriale
che invia moltissime informazioni dai diversi recettori periferici (visivi, vestibolari e propriocettivi) al nostro cervello, al fine di garantire un
perfetto equilibrio tra il nostro organismo e l’ambiente stesso. Il nostro comportamento alla guida
dipende da diversi fattori: elementi esterni non
modificabili (come le condizioni meteorologiche),
elementi esterni modificabili (come lo stato meccanico) e quelli dipendenti dal nostro organismo
(caratteristiche fisiche, psicologiche e capacità
adattative). Le informazioni visive (oggetti, persone, animali, edifici, località, …), le informazioni
acustiche (suoni, voci, rumori, …), le informazioni vestibolari dalle strutture del labirinto (accelerazione lineare ed angolare, posizione del capo),
le informazioni propriocettive (posizione del corpo) e le informazioni tattili (percezione cutanea
della postura e dei movimenti) sono fondamentali
per la programmazione adattativa in qualsiasi situazione ambientale. Tuttavia, il sistema cognitivo ci obbliga ad evitare una situazione di sovraccarico; pertanto, soltanto una piccolo parte delle
informazioni raggiunge il livello della coscienza,
per essere elaborate in strategie motorie volontarie ed automatiche e per memorizzare programmi
motori adattativi automatici. L’attenzione selettiva è fondamentale in questa attività neuronale
ed è modificabile dall’esperienza e dal training.
Inoltre, numerosi processi cognitivi soggettivi
come l’attenzione, la memoria, l’apprendimento,
la motivazione, la decisione e fattori psicologici
possono influenzare l’elaborazione delle informazioni. Il cervello percepisce dapprima gli oggetti ai
quali prestiamo attenzione; ciò si verifica anche
nelle persone che guidano nella vita quotidiana
1-4. Per questo motivo i meccanismi di fissazione
e re-fissazione sono molto importanti mentre si
guida, ma numerosi fattori possono modificare i
movimenti oculari e il controllo visivo. L’obiettivo
principale del movimento oculare è di mantenere
sulla fovea il bersaglio visivo più importante in
qualsiasi condizione statica o dinamica.
Dicembre 2011
mechanisms: saccades movements, microsaccades, smooth pursuit, opticokinetic reflex, vestibulo-oculomotor reflex and vergence movements. These systems are closely linked the
head control (eye-head co-ordination mechanism) and body movements (posture and gait
control).
Saccades are optimized for speed and there
is inevitable blurring of the image on the retina
as the retina is sweeping the visual field. Brain
selectively stops visual processing with a mechanism that cuts off the processing of retinal images when it becomes blurred; thus, saccades
are associated with blindness. This phenomenon is called saccadic masking or saccadic suppression 5-7 and it is characterized by the inability to detect changes in the location of a target
when the change occurs immediately before,
during, or shortly after the saccade. Suppression anticipates saccades by 50 ms, is maximal
at the moment of saccadic onset, and outlasts
saccades by 50 ms, totally also 120 ms. In everyday life, we usually make around 3 saccadic eye
movements per second; consequently, we spent
about 4 hours a day in the dark, but the cognitive reconstruction makes us unaware of it.
An important characteristic of saccadic movements is the possibility to convert, through an
appropriate training, peripherally-visually guided saccades quick, reflex involuntary movements - in memory guided saccades (or centrally guided saccades) in which the eyes move
towards a remembered point without visual
stimulus or in antisaccades in which the eyes
move away from the visual onset. Antisaccades
are more delayed than visually guided ones,
and observers often make erroneous saccades
in the wrong direction. A successful antisaccade requires inhibiting a reflexive saccade to
the onset location, and voluntarily moving the
eye in the opposite direction.
Driving is a special form of locomotion. Most
probably, it relies on those basic mechanisms
that govern the perception of self-motion, such
as the perception of the velocity flow field. However, driving has some particular constraints
that make it very different from walking. When
walking towards a target, people tend to turn
onto a straight path in order to align the direction of heading and the retinal focus of expansion with the target,8 on the other hand, a car
can only adopt a curved trajectory. Roads are
designed to reflect this constraint and are also
delimited in width. Thus, drivers are required
not only to match the road curvature but also
Vol. 64 - No. 4
GUIDETTI
I movimenti oculari sono controllati da diversi meccanismi: movimenti saccadici, microsaccadici, “smooth pursuit”, riflesso ottico-cinetico,
riflesso vestibulo-oculomotorio e i movimenti di
vergenza. Questi sistemi sono strettamente collegati al controllo del capo (meccanismo di coordinazione occhio-testa) e ai movimenti del corpo
(controllo della postura e dell’andatura).
I movimenti saccadici sono rapidissimi e per
evitare quel fastidiosissimo fenomeno dello scivolamento dell’immagine chiamato oscillopsia,
il cervello interrompe selettivamente l’elaborazione visiva con un meccanismo che taglia
l’acquisizione delle immagini retiniche quando
esse diventano mosse; pertanto, ad ogni saccade
corrisponde cecità. Questo fenomeno è chiamato
mascheramento saccadico o soppressione saccadica 5-7 ed è caratterizzato dall’impossibilità di
identificare cambiamenti del campo visivo da
immediatamente prima a subito dopo il saccadico stesso. La soppressione anticipa i movimenti
saccadici di 50 ms, è massimale durante tutto il
movimento, e può durare anche 120 ms. Nella
vita quotidiana, eseguiamo solitamente circa 3
movimenti oculari saccadici al secondo; di conseguenza, trascorriamo circa 4 ore al giorno al
buio, ma la ricostruzione cognitiva ci rende inconsapevoli di ciò.
Una caratteristica importante dei movimenti
saccadici è la possibilità di convertire, mediante un training appropriato, le saccadi originate
perifericamente – movimenti involontari rapidi e
riflessi in saccadi originate dal s.n.c. (o movimenti saccadici centrali) in cui gli occhi si muovono
verso un punto memorizzato, anche in assenza
di stimolo visivo, o in movimenti antisaccadici,
con movimento oculare opposto allo stimolo visivo periferico. Le antisaccadi centrali sono più
lente rispetto a quelle periferiche “visual-guided”
e nella prestazione sportiva si compiono saccadi
errate nella direzione sbagliata. Il corretto movimento antisaccadico richiede l’inibizione di un
movimento saccadico riflesso e la esecuzione di
un movimento volontario degli occhi nella direzione opposta.
La guida è una forma particolare di movimento. Molto probabilmente essa si basa su quei
meccanismi che governano la percezione del proprio movimento, come pure la percezione della
velocità. Tuttavia, la guida ha alcune restrizioni particolari, che la rendono molto diversa dal
cammino. Quando si cammina verso un target,
si tende a seguire un percorso diritto al fine di
allineare la direzione della testa e della posizione
degli occhi con il bersaglio 8; d’altra parte, una
macchina si trova in condizioni eterogenee, con
411
GUIDETTI
to keep a proper distance from the lane edges.
Lane markers act not only as spatial constraints
but also provide some useful visual cues for directional control and lateral motion; this is particularly evident when driving at night. These
peculiarities justify the need for specific models
of visual steering control. Successful driving of
a car, especially in a bend, requires a combination of speed, steering and position in the lane,
with speed and steering being the controllable
actions and the position on the lane the resultant variable. Previewing the road curvature by
tracking a distant point contributes to the stability of steering.9
In order to control the steering, the two major strategies currently discussed are gaze sampling and orientation to the tangent point. Gaze
sampling is a method relying on retinal flow
information.10-12 The exact flow of each object
depends on a number of parameters like the
momentary heading direction and speed of the
driver (i.e. his car), the depth structure of the
environment and whether objects are static or
move themselves (independently).
Many researchers agree that driving experience is one of the key predictors of crash
rates,13, 14 with young novice drivers being particularly at risk.15, 16 An important factor linking
the potential increased crash risk of low visibility conditions with driving experience is the
deployment of visual attention. This includes
both foveal and peripheral attention, which
have been shown to change with increased
task experience. For instance, it has been suggested that the Useful Field of View (UFoV) is
a better predictor of accidents in older drivers
than the typical acuity tests.17 Also the extent
of peripheral attention has been shown to be
dependent on cognitive factors, such as processing load, which can be moderated by driving experience.18, 19 If night and rain driving increases cognitive demand then this may reduce
the useful field of view in these conditions. It
has been suggested that the efficiency of visual search strategies is one of the fundamental
changes that marks the transition from novice
to experienced driver.20 In addition, visual attention has been considered as a contributing
factor for traffic crashes.21
Eye tracking is the process of measuring either the point of gaze and the motion of an eye.
In 1983 Cohen 22 studied the eye movements
of two groups of drivers, filming them with a
special head camera: novice and experienced
drivers had their eyes movement recorded while
412
rettilinei e molteplici curve. Le strade sono disegnate nell’ottica di questa restrizione e sono anche limitate in larghezza. Pertanto, i conducenti
non solo devono impostare una corretta curvatura della traiettoria ma devono mantenere anche
un’adeguata distanza dai bordi della corsia. I
bordi delle corsie non solo costituiscono un limite
spaziale, ma forniscono anche alcuni importanti
dettagli visivi per il controllo direzionale e il movimento laterale; ciò è in special modo evidente
nella guida notturna. Queste particolarità portano alla necessità di modelli specifici di controllo visivo della sterzata. Una guida sicura della
macchina, soprattutto in curva, richiede una
combinazione di velocità, sterzata e posizione
nella corsia, essendo la velocità e la sterzata le
azioni controllabili e la posizione nella corsia la
variabile. Anticipare la curva seguendo un target alla fine della stessa contribuisce alla stabilità
della guida in curva 9.
Al fine di controllare la sterzata, le due principali strategie attualmente discusse sono il
campionamento dei target visivi e l’orientamento verso un punto prememorizzato. Il campionamento del campo visivo è un metodo che si
basa sul flusso di informazioni alla retina 10-12.
Il numero dei vari target visivi che compaiono
sulla retina dipende da vari parametri, come la
direzione istantanea e la velocità del pilota (ossia della sua macchina), la conformazione del
tracciato e la staticità o meno degli oggetti che
cadono nel campo visivo.
Numerosi ricercatori concordano che l’esperienza di guida rappresenta uno dei fattori predittivi chiave dei tassi di incidenti 13, 14, essendo
i giovani conducenti novizi particolarmente a
rischio 15, 16. Un importante fattore che collega
il potenziale aumentato rischio di incidenti in
condizioni di scarsa visibilità con l’esperienza
di guida è rappresentato dall’implementazione
dell’attenzione visiva. Essa include sia l’attenzione foveale sia quella periferica, che si modificano
con l’aumentare dell’esperienza. Per esempio, è
stato proposto che più ampio sia il “Campo Visivo
Utile” (UFoV) minore è il numero di incidenti in
conducenti anziani rispetto ai tipici tests di acuità 17. Anche l’ampiezza dell’attenzione periferica
si è dimostrata essere dipendente da fattori cognitivi, come il carico di elaborazione, che può essere moderato dall’esperienza di guida 18, 19. Se la
guida di notte o sotto la pioggia aumenta il carico
cognitivo, quest’ultimo riduce progressivamente le
informazioni impoverendole e fornendo solo pochi elementi discriminanti. È stato suggerito che
il rendimento delle strategie di ricerca visiva sia
uno dei cambiamenti fondamentali che segna la
Dicembre 2011
approaching a bend of a narrow road. Comparison of the images showed that experienced
driver checks the curve and even has fixation to
right targets while novice driver needs to check
the road and estimate uninfluenced targets.
Kito et al. showed that, when approaching
an intersection, drivers make repeated saccadic
gaze movements; after entering the intersection,
saccadic gaze movements are directed ahead.
The number of gaze movements are significantly greater in large vehicles drivers.23
When a subject is asked to shift gaze as
quickly as possible, the eye and head motorsystems both receive gaze-change commands,
although they execute them in rather different
ways.
During the large gaze changes made at road
junctions the pattern of eye and head movements is highly predictable, given only the sequence of gaze targets.24
The reflexions in the outside rear view mirror images, passing through double-gazed windows of the car, may provoke misperceptions.25
Low dose ethanol influences saccadic eye
movements while driving.26
One of the most complex visual tasks when
driving is exiting a multistory car park, which
involves the scanning of hundreds of parked
vehicles with an average fixation time of approximately 100 ms.27
The training and the experience are able to
improve the role of the oculomotor system in
drivers.
Actually novice drivers were found to have
higher processing time and less horizontal
spread of search than experienced drivers as
measured by the recording of eye movements
while participants were driving a real car 28 or
in a driving simulator 29 and experienced drivers had shorter fixation durations than novice
drivers during the presentation of dangerous
driving conditions.13
In addition it has been demonstrated that environmental factors such as driving during night
and rain increases the risk of a crash. Both of
these factors may be related to drivers’ visual
search strategies that become more efficient
with increased experience, first thanks to the
ability in modifying eye movement strategies.
The trained drivers were significantly more
likely to gaze at areas of the roadway that contained information relevant to the reduction of
risks (64.4%) than were the untrained drivers
(37.4%) 30 and a recent analysis of 2000 police
reports of crashes that involved licensed young-
Vol. 64 - No. 4
GUIDETTI
trasformazione da conducente novizio a quello
esperto 20. Inoltre, l’attenzione visiva è considerata uno dei fattori che contribuiscono agli incidenti automobilistici 21.
L’eye tracking è il processo di misurazione sia
del punto di sguardo sia del movimento oculare.
Nel 1983 Cohen 22 studiò i movimenti oculari
in due gruppi di conducenti, filmandoli con una
speciale telecamera: in questo modo vennero registrati i movimenti oculari di conducenti novizi
e di quelli esperti mentre stavano approcciando
una curva in una strada stretta. Il confronto delle
immagini dimostrò che il conducente esperto valuta la curva e fissa i bersagli corretti, mentre il
conducente novizio deve controllare la strada e
valuta bersagli inutili.
Kito et al. dimostrò che, ad un incrocio stradale, i conducenti eseguono numerosissimi saccadici in tutte le direzioni; dopo aver impegnato
l’incrocio, i movimenti saccadici dello sguardo
ritornano ad essere orientati in avanti. Il numero
di movimenti dello sguardo è significativamente
maggiore nei conducenti di veicoli voluminosi 23.
Quando si chiede ad una persona di spostare
lo sguardo il più velocemente possibile, entrambi
gli occhi e il capo ricevono i comandi, sebbene
essi siano in grado di attuarli con strategie molto
diverse.
Durante gli ampi cambiamenti di sguardo agli
incroci stradali, il pattern dei movimenti degli occhi e della testa è altamente prevedibile 24.
I riflessi nelle immagini negli specchietti retrovisori, passando attraverso i vetri della macchina,
possono determinare mispercezioni 25.
Anche bassi livelli di etanolo influenzano i movimenti oculari saccadici durante la guida 26.
Una delle strategie oculomotorie più complesse
durante la guida è messa in atto nella ricerca di
un parcheggio in un grosso parking multipiano
poiché si osservano rapidamente centinaia di veicoli parcheggiati con un tempo di fissazione medio di circa 100 ms 27.
Il training e l’esperienza permettono di migliorare il ruolo del sistema oculomotorio nei conducenti.
I conducenti novizi hanno tempi di elaborazione più lunghi e minor ampiezza orizzontale
di ricerca rispetto ai conducenti esperti, come
emerge dalla registrazione dei movimenti oculari
durante la guida di una macchina reale 28 o in
un simulatore di guida 29 e i conducenti esperti
hanno durate di fissazione più brevi rispetto ai
conducenti novizi durante la presentazione di
condizioni pericolose di guida 13.
Inoltre, è stato dimostrato che fattori ambientali come la guida notturna o sotto la pioggia
413
GUIDETTI
er drivers between the ages of 16 and 19 years
indicates that the major contributor to crashes
is the driver’s failure to scan the roadway for
information that can reduce the driver’s risks.31
In general experienced drivers seemed to
collect more information of the scene through
a greater number of frequent shorter fixations
distributed more widely across the driving
scene 13, 28 and to be able to move their locus of
attention quicker than novices.
This strategy can be considered crucial in
hazardous situations when the driver has to be
able to anticipate dangerous on-road behaviours by maintaining awareness of many potential sources of hazard without becoming overly
focused in any one source.
It can easily be argued that not looking in the
right place almost certainly guarantees that the
drivers will not react to the risk appropriately.
Car drivers can employ a number of strategies. The “tangent point strategy” proposes the
use of the angle between the tangent point of
the inner lane markings and the car’s current
heading direction, which is proportional to the
required steering angle. The “gaze-sampling
strategy” proposes to fixate points on the future
path and measure the curvature of optic flow
vectors which can inform the drivers whether
they over- or under-steer.
Subjects normally look at the tangent point
whereas they do not use gaze sampling of
their own accord. Further, subjects drive more
smoothly in terms of position on the lane and
steering stability in the tangent-point condition.
In general the tangent point condition is preferred 32 and previewing the road curvature by
tracking a distant point contributes to the stability of steering.9
Actually when only the distant part of the
road is visible, the curvature of the road is globally respected and driving is smooth, although
some large lateral excursions from the centre
of the road are observed.33 Conversely, when
only the near part of the road is seen, the trajectory is jerkier. The driver succeeds, however,
in keeping the vehicle close to the road centre.
When both a near and a distant section are visible, driving performance is equivalent to a control condition where the whole road is visible.
The conclusion is that, in the auto sports
field, it is important to train what and where to
look in order to reduce saccadic movements as
much as possible, in particular the useless, misleading and destabilizing “parasites”, to eventually improve driving performance.34, 35
414
aumentino il rischio di un incidente. Entrambi
questi fattori sono correlati alle strategie di ricerca visiva del conducente che diventa più efficiente
con l’aumentare dell’esperienza, soprattutto grazie alla capacità di modificare le strategie di movimento oculare.
I conducenti allenati puntavano lo sguardo
più frequentemente verso aree della strada che
contenevano informazioni rilevanti per la riduzione dei rischi (64,4%) rispetto ai conducenti
non allenati (37,4%) 30 e una recente analisi di
2000 rapporti della polizia su incidenti stradali
che hanno coinvolto conducenti patentati di età
compresa tra 16 e 19 anni indica che il fattore
principale che contribuisce agli incidenti è l’incapacità di esaminare la strada alla ricerca delle
informazioni utili e determinanti per la sicurezza 31.
In generale, i conducenti esperti sembrerebbero raccogliere più informazioni utili tramite un
maggior numero di rifissazioni saccadiche, rapide, distribuite più ampiamente su tutto lo scenario di guida 13, 28 ed essere in grado di spostare il
punto di attenzione più rapidamente rispetto ai
novizi.
Questa strategia è considerata indispensabile in situazioni pericolose quando il conducente
deve essere in grado di anticipare comportamenti
pericolosi sulla strada mantenendo la percezione delle numerose sorgenti potenziali di pericolo,
senza focalizzarsi su una soltanto di queste.
Si può facilmente sostenere che non guardare
nel posto giusto implica quasi certamente che il
guidatore non reagirà con rapidità ad un evento
di rischio improvviso.
I conducenti delle macchine possono utilizzare
diverse strategie. La “tangent point strategy” propone l’utilizzo dell’angolo tra il punto di tangenza
all’arco interno della curva e la direzione di corsa della macchina, che è proporzionale all’angolo
di sterzatura richiesto. La “gaze-sampling strategy” propone di eseguire la curva fissando punti
progressivi della curva per acquisire informazioni
necessarie a sovrasterzare o sottosterzare.
I soggetti normalmente guardano il punto di
tangenza mentre non utilizzano lo sguardo di
campionamento per propria ammissione. Inoltre,
i soggetti guidano più agevolmente mantenendo
una posizione centrale nella propria corsia, senza ricercare il punto di tangenza se non in condizione di emergenza.
In generale, la condizione del punto di tangenza è preferita 32 e prevedere la curvatura della
strada osservando un punto distante contribuisce
alla stabilità della sterzata 9.
Quando nella guida è visibile solo la parte fi-
Dicembre 2011
However, Lavie 36 has recently suggested a
theory called “Cognitive load Hypothesis”. It
suggests that a resolution to the early and late
selection debate may be found if a hybrid model of attention that combines aspects from both
views. According to this model, distractors can
be excluded from perception when the level
of “cognitive load” in processing task-relevant
stimuli is sufficiently high to exhaust perceptual
capacity, leaving none of this capacity available
for distractor processing. However, in situations
of “low cognitive load”, any spare capacity left
over from the less demanding relevant processing will spill over to the processing of irrelevant
distractors. Thus, in this model, early selection
is predicted for situations of “high cognitive
load”, whereas late selection is predicted for
situations of “low cognitive load”. To transform
the high cognitive load in low cognitive load
it’s necessary to use the maximum eye tracking
training to reduce the saccades number and to
develop a voluntarily system of motor saccades
execution, not modifiable by external useless
events.
Contextual cueing is a concept in psychology
that refers to the manner in which the human
brain gathers information from visual elements
and their surroundings. Contextual cueing is
defined as an attentional guidance or facilitation effect derived from past experiences of
regularities of the world. In other words, visual attention can be guided by incidentally acquired knowledge about spatial invariants. The
attention decides to select or ignore the visual
targets.
Anxiety produces a number of destabilizing factors, also with trained drivers. Howevwr,
they increase visual, reflexive and unconscious
saccades in a consistent manner while central
voluntary saccades reduce significantly, based
on training and cognitive processes.37
A recent study 38 demonstrated the influence of cognitive processes: a model comprising selected constructs from the TPB (affective
attitude and perceived controllability), supplemented with cognitive variables derived from
identity theory (self-identity) and social identity
theory (perceived group norm and group identification) possesses good predictive validity in
relation to speeding intentions.
As a result, this eventually creates a situation
in which the number of saccades is of a major
part, there is major visual inhibition, major loss
of details and thus reduces safe driving performance.
Vol. 64 - No. 4
GUIDETTI
nale della curva, la curvatura della vettura viene
mantenuta con andatura moderata, anche con
escursioni consistenti anche nell’ambito della
propria corsia.
Al contrario, quando è visibile solo il primo raggio di curva, la traiettoria della vettura è a scatti.
Il driver, comunque, mantiene sempre la vettura il
più vicino possibile alla linea di mezzeria.
Quando sono visibili sia la parte prossimale sia
quella distale della strada, la performance di guida è equivalente ad una condizione di controllo
in cui l’intera strada è visibile.
In conclusione, nell’ambito degli sports automobilistici, è fondamentale imparare cosa e dove
guardare, in modo da ridurre i movimenti saccadici al minimo, in particolare quelli inutili, ingannevoli e destabilizzanti, e quindi per migliorare la performance di guida 34, 35.
Tuttavia, Lavie 36 ha recentemente proposto
una teoria chiamata “Ipotesi del carico cognitivo”. Secondo questa teoria, una risoluzione per il
dibattito della selezione precoce o tardiva potrebbe essere trovata se un modello ibrido di attenzione che combina gli aspetti di entrambe le visioni.
Secondo questo modello, gli elementi distraenti
possono essere esclusi dalla percezione quando il
livello di “carico cognitivo” nell’elaborazione di
stimoli rilevanti è sufficientemente alto da esaurire la capacità percettiva, non permettendo alcuna
elaborazione di nuovi segnali.
Il contrario avviene se il “carico cognitivo”
è ridotto, perciò c’è maggiore disponibilità del
sistema ad elaborare nuove informazioni rilevanti. Perciò maggiore sarà il carico cognitivo,
maggiore sarà la difficoltà individuale ad individuare nuovi elementi rilevanti nel campo visivo. Per trasformare l’elevato carico cognitivo in
basso carico cognitivo è necessario utilizzare il
massimo training nell’“eye tracking” per ridurre il numero dei movimenti saccadici e per sviluppare un sistema volontario di esecuzione dei
movimenti saccadici, non modificabile da eventi
esterni irrilevanti.
Il contestual cueing o “attenzione di contesto”
è un concetto della psicologia che si riferisce al
modo in cui il cervello umano raccoglie le informazioni da elementi visivi e dall’ambiente. Il
“cueing” contestuale è definito come una guida
attenzionale o una strategia di selezione di moltitudini di target visivi basata su esperienze passate. In altre parole, esiste una selezione attentiva
solo su determinati oggetti che si è sviluppata con
l’acquisizione di precedenti esperienze che formano una consapevolezza di orientamento. L’attenzione decide di selezionare o ignorare i bersagli
visivi.
415
GUIDETTI
Twenty non-professional drivers, who were
informed of the goal of this study and who gave
their consent, were divided into two homogeneous groups by age and sex (Table I) and
were evaluated in a 1650 meters long circuit of
safe driving:
—— group 1: 10 subjects (drivers 1-10), 8 men
and 2 women (age: average 50.4, min 40, max
56) were evaluated in two different laps of the
track, before and after a driving course;
—— group 2: 10 subjects (drivers 1W-10W), 8
men and 2 women (age: average 51.2, min 41,
max 57) were evaluated in two different laps of
the track, without any course
The car was Giulietta Alfa Romeo 1900cc TD.
The training for drivers was based on the experience of the professional driver Stefano Livio
- winner in many Italian, European and World
championships 39-42 and professional teacher of
safe driving - in collaboration with the Autodromo of Modena.
All cases were evaluated in the same day and
in the same circuit of safe driving.
Eye movements were recorded by Tobii
glasses eye tracker from SR Labs (Figure 1),
robust IR-based track technology able to accurately and objectively map eye tracking data to
real-world objects. Automatic data aggregation
removes need for manual coding and leads directly to statistical analysis.
The phases of the training were:
—— two “exploration laps” in order to know
the circuit characteristics;
—— one lap recording the ocular movements
by eye tracker;
—— 10 minutes of fixation and re-fixation exercises based on saccadic movements;
—— 30 minutes of theoretical course;
L’ansia produce diversi fattori destabilizzanti,
anche in piloti allenati. Tuttavia, essa aumenta
in maniera significativa i movimenti saccadici visivi, riflessi e inconsci mentre i movimenti saccadici centrali volontari sono significativamente ridotti, sulla base di training e processi cognitivi 37.
Un recente studio 38 ha dimostrato l’influenza dei processi cognitivi studiando attraverso il
modello TBP - affective attitude and perceived
controllability (che si basa sulla percezione del
controllo comportamentale legato ad atteggiamenti affettivi) le interazioni con variabili cognitive riguardanti comportamenti singoli ed in
gruppo.
Lo studio ha rilevato che in relazione alla velocità vi sono un relativo aumento di saccadi e, di
conseguenza, una cecità alla visione maggiore,
con inevitabile perdita di dettagli e ridotta sicurezza di guida.
Materiali e metodi
Venti conducenti non professionisti, che sono
stati informati sullo scopo del presente studio e
hanno dato il loro consenso, sono stati suddivisi
in due gruppi omogenei per età e sesso (Tabella I)
e sono stati valutati su un circuito di guida sicura
lungo 1650 metri:
— gruppo 1: 10 soggetti (piloti 1-10), 8 uomini e 2 donne (età: media 50,4, min 40, max 56)
sono stati valutati in due giri differenti del tracciato, prima e dopo un corso di guida
— gruppo 2: 10 soggetti (piloti 1W-10W), 8 uomini e 2 donne (età: media 51,2, min 41, max
57) sono stati valutati in due giri differenti del
tracciato, senza alcun corso.
La macchina utilizzata era una Giulietta Alfa
Romeo 1900cc TD.
250
Table I.—The groups of drivers.
Tabella I. — I gruppi di conducenti.
Group 1: Drivers with course
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
416
Group 2: Drivers without course
Age
Gender
55
40
43
56
54
56
44
44
56
56
M
F
M
M
M
M
F
M
M
M
1w
2w
3w
4w
5w
6w
7w
8w
9w
10w
Age
Gender
53
43
41
57
55
55
48
52
55
54
M
F
M
M
M
M
F
M
M
M
Dicembre 2011
Figure 1.—Tobii glasses eye tracker.
Figura 1. — Occhiali Tobii.
—— three laps of practical course;
—— final lap with ocular movements recording.
The visual strategy of the course was a “look
at most useful point” strategy, based on the
identification of few selected target points both
in bend and in straight.
During the theoretical course the teacher educated the drivers about the right oculomotor
control while driving:
1. where are the most important targetpoints in the scene and in the circuit;
2. which object and which target-points to
look at;
3. which object not to look at;
4. how to maintain the visual fixation on selected target.
During the fixation and re-fixation exercises
we did not use a drive simulator.
The driver learns to memorize aspecific target-points on a screen and to make predictive
and precise saccadic movements able to reach
them even when moving the head.
The objective of the training is to decrease
the number of SM, in order to reduce the risk of
blindness, and to improve the control of the car
in all conditions.
Results
The number of saccadic movements and the
time per lap for each driver are shown in Tables
II, III.
Drivers from group 1 reduced both the time
Vol. 64 - No. 4
GUIDETTI
Tutti i soggetti sono stati valutati nello stesso
giorno e sullo stesso circuito di guida sicura.
I movimenti oculari verso i target circostanti
sono stati registrati in maniera accurata ed oggettiva mediante occhiali Tobii commercializzati da
SR Labs (Figura 1), basati su avanzata tecnologia ad infrarossi. L’aggregazione automatica dei
dati rimuove la necessità della codifica manuale
e permette la diretta analisi statistica.
Le fasi del training sono state:
— due “giri esplorativi” al fine di conoscere le
caratteristiche del circuito;
— un giro di registrazione dei movimenti oculari con gli occhiali;
— 10 minuti di esercizi di fissazione e re-fissazione basata sui movimenti saccadici;
— 30 minuti di corso teorico;
— tre giri di corso pratico;
— giro finale con registrazione dei movimenti
oculari.
La strategia visiva del corso era una strategia
focalizzata sulla ricerca del target visivo più utile
basata sull’identificazione di pochi obiettivi selezionati sia in curva sia in rettilineo.
Durante il corso teorico, il docente ha insegnato ai piloti il corretto controllo oculomotorio durante la guida:
1. dove sono i punti-bersaglio più importanti
sulla scena e sul circuito;
2. quali sono gli oggetti e quali i punti-bersaglio da osservare;
3. quali oggetti da non osservare;
4. come mantenere la fissazione visiva sul
punto-bersaglio selezionato.
Durante gli esercizi di fissazione e re-fissazione, non è stato utilizzato un simulatore di guida.
Il pilota impara a memorizzare punti-bersaglio
aspecifici su uno schermo e a fare movimenti saccadici predittivi e precisi al fine di raggiungerli
anche muovendo la testa.
L’obiettivo del training è di ridurre il numero di
saccadi (SM), al fine di ridurre il rischio di cecità,
e di migliorare il controllo della macchina in tutte
le condizioni.
Risultati
Il numero di movimenti saccadici e il tempo sul
giro di ciascun conducente sono riportati nelle
Tabelle II, III.
I conducenti del gruppo 1 hanno ridotto sia il
tempo sul giro sia il numero di movimenti saccadici in maniera più consistente rispetto ai conducenti del gruppo 2. In particolare sono stati ridotti
gli SM con la massima ampiezza, più correlati
con l’esplorazione dell’ambiente.
417
GUIDETTI
Table II.—Group 1: number and amplitude of the saccades recorded in the lap. for each subject. before and
after the course. and compared to the time per lap.
Tabella II. — Gruppo 1: numero ed ampiezza dei movimenti saccadici registrati durante il giro, per ciascun
soggetto, prima e dopo il corso, confrontati con il tempo sul giro.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Before
Before
Before
Before
Before
5°-10°
11°-20°
>20°
Total
Time (sec)
29
35
37
47
34
33
31
27
29
33
36
22
46
38
10
38
36
41
35
33
17
5
14
7
3
15
10
13
14
17
82
62
97
92
47
86
77
81
78
83
After
115
115
114
98
89
104
94
96
102
97
5°-10°
11°-20°
>20°
Total
Time (s)
29
37
35
30
31
24
21
18
20
23
33
31
38
25
8
27
24
29
24
21
7
6
14
3
0
4
3
4
5
5
69
74
87
58
39
55
48
51
49
49
92
92
91
85
81
89
85
84
86
84
Table III.—Group 2: number and amplitude of the saccades recorded in two different lap. for each subject.
without any course. and compared to the time per lap.
Tabella III. — Gruppo 2: numero e ampiezza dei movimenti saccadici registrati in due giri differenti, per
ciascun soggetto, senza alcun corso, e confrontati con il tempo sul giro.
First lap
1W
2W
3W
4W
5W
6W
7W
8W
9W
10W
Second lap
5°-10°
11°-20°
> 20°
Total
Time
5°-10°
11°-20°
>20°
Total
Time (sec)
26
34
35
34
29
34
33
36
41
39
35
32
43
34
35
37
28
35
37
36
8
9
17
12
10
14
15
16
18
21
69
75
95
80
74
85
76
87
96
96
81
113
118
104
99
98
102
112
118
118
29
32
33
34
28
32
33
34
44
41
36
27
42
30
33
37
28
33
38
36
17
11
19
15
11
13
13
16
22
25
82
70
94
79
72
82
74
83
104
102
73
100
114
97
92
95
98
107
122
125
per lap and the number of saccadic movements
more consistently than drivers from group 2. In
particular SM with the greatest amplitude, more
related to the exploration of the environment,
were reduced.
Therefore, oculomotor training allows both a
greater security and a significant improvement
of performance.
In only one case of group 1 and 2 cases of
group 2 time reduction was associated with an
increase in the number of saccades.
In these cases, the improvement of performance was not accompanied by an increase in
security.
According to present results, an adequate training reduces the number of saccades with cogni-
418
Pertanto, il training oculomotorio permette di
raggiungere sia una maggior sicurezza sia un
significativo miglioramento della performance di
guida.
In solo un caso nel gruppo 1 e in 2 casi nel
gruppo 2 la riduzione del tempo è risultata associata ad un aumento del numero dei movimenti
saccadici.
In questi casi, il miglioramento della performance non si è accompagnato con un aumento
della sicurezza.
Discussione e conclusioni
Sulla base dei risultati riportati, un adeguato
training riduce il numero di movimenti saccadici con il controllo cognitivo e migliora la performance di guida in maniera più consistente
rispetto alla semplice ripetizione di giri di uno
Dicembre 2011
GUIDETTI
Figure 2.—Learning of the right strategy for the selection
of the most correct target-points.
Figura 2. — Insegnamento della corretta strategia per la
selezione dei bersagli più importati.
Figure 3.—Visual fixation of target points.
Figura 3. — Fissazione visiva.
tive control and improves driving performance
more consistently than the better knowledge of
the route obtained by the simple repetition of
laps on the same circuit. A proper learning of the
right strategy for the selection of the most correct
target-points and their visual fixation allow novice drivers to acquire a behavior similar to more
experienced pilots’ one (Figures 2, 3).
During the theoretical course and the training of fixation based on SM the driver learns
to use predictive and memory guided saccades
and to limit the voluntary saccadic exploration; consequently, the cognitive component
of contextual cueing is facilitated. The training
increases the attentional guidance or facilitation effect derived from past experiences. In
other words, visual attention can be guided
by acquired knowledge about spatial variables
and the attention decides to select or ignore
specific visual targets. By increasing the level
of attention toward selected targets you can
reduce 43 the number of peripherally-visually
guided SM and centrally guided saccades. Sac-
stesso circuito. Un adeguato insegnamento della
corretta strategia per la selezione dei bersagli più
importati e la loro fissazione visiva permettono ai
conducenti principianti di acquisire un comportamento simile a quello dei conducenti più esperti
(Figure 2, 3).
Durante il corso teorico e il training di fissazione basato su SM, il conducente impara ad usare i
movimenti saccadici predittivi e guidati dalla memoria e a limitare l’esplorazione saccadica periferica; di conseguenza, la componente cognitiva del
“cueing” contestuale è facilitata. Il training aumenta l’attenzione alla guida o l’effetto di facilitazione derivato dalle pregresse esperienze. In altre
parole, l’attenzione visiva può essere guidata dalla
conoscenza acquisita circa le variabili spaziali e
l’attenzione decide di selezionare o ignorare specifici bersagli visivi. Aumentando il livello di attenzione verso bersagli selezionati, si può ridurre 43 il
numero di SM guidati perifericamente. Gli esercizi
di fissazione e re-fissazione saccadica durante i
movimenti del capo permettono l’adattamento della strategia oculomotoria anche durante le stimo-
Table IV.—t-test: number of saccadic movements and time per lap in group 1 and group 2 in the first lap.
Tabella IV. — t-test: numero di movimenti saccadici e tempo sul giro nel gruppo 1 e nel gruppo 2 nel secondo
giro.
Variable
Number saccades 5°-10°
Number saccades > 20°
Total number saccades
Time per lap (sec)
Vol. 64 - No. 4
Group
N.
Mean
With course
Without course
With course
Without course
With course
Without course
With course
Without course
With course
Without course
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
33.5
34.1
33.5
35.2
11.5
14
78.5
83.3
102.4
106.3
Std Deviation
5.64
4.33
10.29
3.82
4.99
4.22
14.48
10
9.4
11.9
Sig. (2-tailed)
0.793
0.630
0.242
0.400
0.427
419
GUIDETTI
Table VI.—t-test: number of saccadic movements and time per lap in group 1 before and after the course.
Tabella VI. — t-test: numero di movimenti saccadici e tempo sul giro nel gruppo 1 prima e dopo il corso.
Variable
Group 1
n
before
after
before
after
before
after
before
after
before
after
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
Time per lap (sec)
Mean
33.5
26.8
33.5
26
11.5
5.1
78.5
57.9
102.4
86.9
SD
Sig (2-tailed)
5.64
6.53
10.29
8.07
4.99
3.67
14.48
14.53
9.4
3.84
0.005
0.008
0.002
0.002
0.000
Table VII.—t-test: number of saccadic movements and time per lap in group 2 in the first and in second lap
without course.
Tabella VII. — t-test: numero di movimenti saccadici e tempo sul giro nel gruppo 2 nel primo e nel secondo
giro senza corso.
Variable
Time per lap (sec)
Group 2
n
Mean
first lap
second lap
first lap
second lap
first lap
second lap
first lap
second lap
first lap
second lap
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
34.1
34
35.2
34
14
16.2
83.3
84.2
106.3
104.8
cadic fixation and re-fixation exercises during
head movements allow the adaptation of oculomotor strategy also during vestibular stimulations characterizing the driving conditions.
Indeed in this way you get a better visual control and you can choose the best trajectory and
reduce the risk of saccadic suppression with
blindness.
In some cases the decrease of the time per
lap seemed to be followed by an increase in
the number of saccades. We speculated that this
increase was probably due to greater performance anxiety, so that the improvement of performance was not associated to an increase in
terms of safety.
The experience of a professional driver is
critical to identify the ideal targets in different
driving conditions and the oto-neurological
knowledge is also crucial to develop the oculomotor training and to correct any problems
learning the new oculomotor strategy.
Therefore this kind of multidisciplinary
420
SD
4.33
4.94
3.82
4.71
4.22
4.66
10
12.01
11.9
11.69
Sig (2-tailed)
0.882
0.096
0.053
0.645
0.594
lazioni vestibolari che caratterizzano le condizioni di guida. Difatti, grazie all’interazione dei due
sistemi, si può ottenere un miglior controllo visivo
e si può scegliere la miglior traiettoria e ridurre il
rischio di soppressione saccadica con cecità.
In alcuni casi, la riduzione del tempo sul giro
si è associata ad un aumentato numero di movimenti saccadici. Tale aumento è stato dovuto
probabilmente ad una maggior ansia da prestazione, cosicché i miglioramenti della performance non si sono associati ad un aumento della sicurezza.
L’esperienza di un pilota professionista è fondamentale per identificare i bersagli ideali in differenti condizioni di guida e la conoscenza e la
conoscenza oto-neurologica è cruciale per lo sviluppo del training oculomotorio e per correggere
qualsiasi problema imparando la nuova strategia
oculomotoria.
Pertanto, questa tipologia di corso multidisciplinare sembrerebbe in grado di modificare in
breve tempo la strategia visiva dei conducenti e di
Dicembre 2011
course seems to be able to modify in a short
time the visual strategy of the drivers and to
increase both their safety and performances.
However, the present study presents some
limitations. The study population was small, so
that a larger number of cases is necessary to
confirm these promising results. Moreover, the
study was led on a population of non-professional drivers and tests were performed on a
sedan; therefore results are not applicable in
the motorsport field. In fact, although present
data suggest a possible positive influence of
an oculomotor training on professional driving
performances, the technique should be studied
on professional drivers while driving race cars
under competition.
Nonetheless, present data represent an important finding, suggesting that a proper oculomotor training among common drivers could
result in an improved road safety through a
refinement of visual control, as previously discussed.
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Vol. 64 - No. 4
GUIDETTI
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Tuttavia, questo studio presenza alcune limitazioni. Il campione della popolazione in studio è ridotto, pertanto è necessario arruolare un maggior
numero di casi per confermare questi promettenti
risultati. Inoltre, lo studio è stato condotto su una
popolazione di conducenti non professionisti e i
tests sono stati effettuati su una berlina; pertanto
i risultati non sono applicabili in ambito sportivo.
Infatti, sebbene questi dati suggeriscano una possibile influenza positiva del training oculomotorio
sulle performances di guida dei conducenti professionisti, tale training dovrà essere studiato su piloti
professionisti durante competizioni con macchine
da corsa.
Tuttavia, i dati riportati in questo studio sono
importanti poiché indicano come un training
oculomotorio adeguato tra conducenti non professionisti possa determinare una maggior sicurezza sulla strada raffinando il controllo visivo,
come precedentemente discusso.
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GUIDETTI
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Received on May 9, 2011.
Accepted for publication on December 7, 2011.
Corresponding author: Dr. G. Guidetti, Service of di Audiovestibology and Vestibular Rieducation, Azienda USL Modena,
Ramazzini Hospital, Carpi, Modena, Italy. E-mail: [email protected]
422
Dicembre 2011
Medical area
Area medica
MED SPORT 2011;64:423-34
Negative T waves in right precordial
leads in pre-adolescent subjects.
A personal experience
Onde T negative precordiali destre nei prepuberi:
frequenza ed evoluzione nel tempo.
Un’esperienza personale
G. ATTISANI
2Department
1, 2 ,
F. FAIOLA 1,2, U. LUCIANI 1, 2, G. BIANCHI 1, 2,
ARSENIO VEICSTENAS 2, 3, M. CASASCO 2, 4, 5
1PANATHLETICON, Sports Medicine, FMSI Operative Unit, Brescia, Italy
of Health, Nutrition and Sports Sciences, University of Milan, Milan, Italy
3Specializing School Sports Medicine, University of Brescia, Brescia, Italy
4Federazione Medico Sportiva Italiana – FMSI
5University of Pavia, Pavia, Italy
SUMMARY
Aim. Negative T waves in right precordial leads in young subjects is regarded as normal. T-wave inversion gradually
declines parallel with age, and the persistence of negative T waves V1 throughV3 after adolescence should arouse
suspicion of underlying heart disease. The aim of this study was to determine the prevalence of T-wave inversion
in subjects aged from 6 to 18 years, the changes in T-wave patterns with growth and development, and the clinical
relevance of T-wave inversion after adolescence.
Methods. Basal electrocardiography (ECG) tracings of 1858 subjects, subdivided by age group (6-8, 9-10, 11-13, 1415, 16-18 years), were reviewed to evaluate changes over a 6-year follow-up period.
Results. T-wave inversion V1-V3 was observed in 132 (7.1%) subjects. The incidence of T-wave inversion in V1-V2 diminished from 32.2 to 3.3% of subjects, from 11 to 2.4% in V1-V3, and from 1.3 to 0.6% in V1-V4. Analysis of changes
after 6 years showed the persistence T-wave inversion in only a modest percentage of subjects: children aged 6-8
years with T-wave inversion V1-V3 and V1-V4 (11 and 16%, respectively) at initial basal ECG were found to have the
same pattern at 6-year follow-up assessment (1.7 and 0.8%, respectively). T-wave inversion in right precordial leads
persisted in only a modest percentage of subjects during growth and development; in very few cases, persistence of Twave inversion suggested an underlying heart condition (1 case of noncompactation of the ventricular myocardium).
Conclusions. The persistence of T-wave inversion in right precordial leads in young postadolescent athletes should
prompt second level diagnostic examination and annual monitoring. The criteria should be based on anthropometric
measurements and not on chronological age alone.
Key words: Electrocardiography - Isolated noncompaction of the ventricular myocardium - Physical fitness.
RIASSUNTO
Obiettivo. La presenza di onde T negative sulle derivazioni elettrocardiografiche precordiali destre in soggetti in età
prepubere è considerata una variante “normale”. La negatività si riduce gradualmente con l’avanzare dell’età e solo la
persistenza di negatività dell’onda T tra V1-V3 dopo l’adolescenza è da ritenersi sospetta. Scopo del presente lavoro
è stato determinare la prevalenza dell’onda T negativa nelle precordiali destre in soggetti di età tra 6 e 18 anni, variazione in funzione della crescita e suo significato dopo lo sviluppo adolescenziale.
Metodi. Sono stati analizzati i tracciati ECG di base di 1858 giovani atleti, suddivisi per classi di età (6-8, 9-10, 11-13,
14-15 e 16-18 anni), valutandone le variazioni nell’arco di 6 anni.
Risultati. Sono state osservate onde T negative tra V1-V3 in 132 soggetti (7,1%). L’incidenza delle onde T negative
diminuisce con l’età, sia in V1-V2 (da 32,2% a 3,3%), sia in V1-V3 (da 11% a 2,4%), e sia in V1-V4 (da 1,3% a 0,6%).
Vol. 64 - No. 4
423
ATTISANI
Negative T waves in right precordial leads in pre-adolescent subjects
A distanza di 6 anni solo una modesta percentuale di soggetti presenta la persistenza del reperto: i bambini di 6-8 anni
con negatività dell’onda T tra V1-V3 (11%) e V1-V4 (1,6) mantenevano dopo 6 anni tale negatività rispettivamente
nel 1,7% e nello 0,8%. Nel tempo e con la crescita corporea adolescenziale solo una modesta percentuale di soggetti
presenta la persistenza della negatività delle onde T precordiali destre. Solo in rari soggetti tale persistenza si è rivelata
indice di patologia cardiaca (per es. 1 caso di miocardio non compattato).
Conclusioni. La persistenza di negatività dell’onda T sulle precordiali destre dopo lo sviluppo adolescenziale in giovani atleti deve indurre ad un approfondimento diagnostico di secondo livello e ad un monitoraggio periodico, almeno
annuale. La scelta di effettuare tale approfondimento deve essere basata soprattutto sulla base dei parametri antropometrici e non solo sull’età anagrafica.
Parole chiave: Elettrocardiografia - Non compattazione del miocardio ventricolare sinistro isolata – Forma fisica.
N
umerous epidemiological studies have
underscored the importance of regular physical activity appropriate for age and
psychophysical condition, balanced diet and
healthy lifestyle in the primary health prevention of many diseases, especially cardiovascular
and dysmetabolic disorders. However, sports,
whether for recreation or competition, can pose
a major risk of even serious adverse events if
the person has not undergone a legally required
physical fitness examination. The physical fitness examination for competitive sports is regulated by Ministerial Decree (18/02/1982) and
involves careful history taking, physical examination specific for the sport the person intends
to engage in, as well as rest and 3-minute stress
(step test) electrocardiography (ECG). Following the implementation of these directives, the
occurrence of athlete deaths during and after
sports events drop sharply, demonstrating the
effectiveness of preparticipation physical fitness
examination in preventing sudden athlete death
and in detecting heart diseases that would otherwise have gone unnoticed.1
Preparticipation certification of physical fitness for competitive sports is not yet required
of children and adolescents wanting to participate in recreational sports or physical activity.
For these age groups, all that is needed is a
certificate of good health which involves only
history taking and a physical examination.
In a previous study we found that basal ECG
in young and prepubertal children proved a
useful cardiac screening test particularly among
young subjects.2 Performing basal ECG early is
warranted by the fact that primary prevention
of serious cardiac events and sudden death is
a priority prevention measure.1, 3-5 In 81.5% of
cases of sudden death in young athletes (<35
years of age) the cause was related to cardiovascular factors.6, 7 In the majority of young
athletes, lethal events are caused by serious arrhythmias,8-10 often due to an underlying condi-
424
È ormai assodato da numerose ricerche epidemiologiche che l’attività fisica praticata con regolarità e commisurata all’età ed alle caratteristiche
psicofisiche del soggetto, insieme ad una dieta
equilibrata, alla astensione da abitudini di vita e
comportamenti scorretti, rappresenti il pilastro fondamentale della prevenzione primaria nell’ambito
di molte malattie quali, in primo luogo le cardiovasculopatie e i dismetabolismi. Al contrario l’attività
sportiva, sia ludica che agonistica, può rappresentare un maggior rischio di eventi patologici anche
severi, se non si è provveduto ad una attenta visita
medico sportiva, così come la normativa vigente
impone.
La visita di idoneità sportiva agonistica è regolamentata dal Decreto Ministeriale (DM) del
18/02/1982 e prevede una attenta anamnesi, un
esame obiettivo accurato e specifico per lo sport che
si intende praticare ed inoltre in tutti la registrazione di un tracciato elettrocardiografico (ECG) sia
a riposo che dopo breve sforzo di tre minuti (Step
Test). Dopo l’introduzione nella legislazione italiana di queste direttive si è osservata una riduzione
drastica della mortalità negli atleti durante e dopo
l’evento sportivo, in quanto tale visita di idoneità si
è dimostrata efficace nella prevenzione della morte
improvvisa negli sportivi, permettendo l’individuazioni di patologie cardiache altrimenti non evidenziabili 1.
Per attività sportiva di tipo ludico o praticata da
bambini e ragazzi di età infantile per la quale non
è richiesta ancora la certificazione di idoneità a
svolgere attività sportiva agonistica, è prescritta la
cosiddetta “certificazione di stato di buona salute”
che, invece, prevede la raccolta della sola anamnesi
e dell’esame obiettivo e, su tali elementi, viene stilato
il giudizio dello stato di buona salute del soggetto.
In un precedente nostro contributo noi abbiamo
osservato che l’esecuzione anche del solo ECG basale in bambini e in prepuberi si è rivelato un utile
screening cardiaco soprattutto nei più giovani 2.
Quest’indicazione sull’utilità dell’ECG di base
eseguito il più precocemente possibile è dovuta al
fatto che la prevenzione primaria di gravi eventi
cardiaci e della morte improvvisa rappresenta uno
dei principali obiettivi da attuare 1, 3-5. La morte im-
Dicembre 2011
tion which could be revealed through proper
screening. Numbering among the disorders
that can be detected or suspected by basal
ECG alone are arrhythmogenic right ventricular
dysplasia, hypertrophic cardiomyopathology,
dilated cardiomyopathy, congenital anatomic
abnormalities of the coronary arteries, WolffParkinson-White and Brugada syndromes, and
catecolanic ventricular tachycardia.5, 7, 11, 12 More
recently, isolated noncompaction myocardium
has been indicated as a potentially lethal disorder because it involves arrhythmias, cardiac
insufficiency and thromboembolism.13, 14
For these reasons it is essential that sports
physicians know how to interpret ECG findings
in relation to the athlete’s age and development.
Among the many variables that may be encountered at rest ECG are negative T waves in right
precordial leads (V1 through V3 and sometimes
to V4).13-15 While this ECG finding is regarded
as abnormal in adults,13-15 it is universally recognized as a normal variant in young and prepubertal children.13-15 The presence of a normal
variant is linked to the persistence of right-sided prevalence in the young heart.16 Negative
T waves gradually diminish with age until puberty when they acquire an adult pattern.13-15
The persistence of negative T waves V1 through
V3 after adolescence should arouse suspicion
17 as its natural history remains unclear. Some
published studies have reported that a delayed
decline in T waves could signal the initial expression of heart disease such as septal hypertrophy.18
The aim of this study was two-fold. First, the
prevalence of negative T waves was investigated in a statistically significant number of amateur athletes aged from 6 to 18 years until they
had completed puberty. Second, we examined
the clinical relevance this finding could have after puberty, with a view to aid sports physicians
in establishing correct diagnosis and indications
for further testing.
The study population was 1858 males (age
range, 6-18 years) undergoing rest ECG for
preparticipation certification of good health
prior to engaging in artistic gymnastics or other sports (6-8-year-old group) or in soccer or
other sports (6-12-year-old group). All subjects
were consecutively examined and followed for
at least 6 years to determine ECG changes over
Vol. 64 - No. 4
ATTISANI
provvisa in giovani atleti (di età inferiore a 35 anni)
infatti è imputabile nell’81,5% dei casi a fattori
cardiovascolari 6, 7. Nella maggioranza dei soggetti giovani tale emergenza è causata da un’aritmia
importante 8-10, la quale molte volte interviene su
un substrato patologico rilevabile tramite un idoneo
screening. Tra le patologie che possono essere evidenziate o sospettate anche solo all’ECG basale nei
giovani sportivi emergono alcune di notevole importanza quali la displasia aritmogena del ventricolo
destro, la miocardiopatia ipertrofica, la miocardiopatia dilatativa, le anomalie anatomiche congenite del circolo arterioso coronarico, le sindromi di
Wolff-Parkinson-White e di Brugada, la tachicardia
ventricolare catecolaminica 5, 7, 11, 12. Più recentemente anche il miocardio non compattato isolato è
indicato quale patologia potenzialmente letale sia
perché gravata da aritmie, ma anche da insufficienza cardiaca e di trombo embolia 13, 14.
Per tali ragioni è indispensabile, per lo Specialista in Medicina dello Sport, saper interpretare
l’ECG anche in funzione dell’età e dello stato evolutivo dell’atleta. Infatti, tra le tante variabili che
si possono incontrare a questo livello, possiamo
evidenziare come una di queste sia la presenza,
all’ECG a riposo, di onde T a polarità negativa
sulle precordiali destre (da V1 a V3, talora fino a
V4) 13-15. Tale aspetto elettrocardiografico se presente in adulti è considerato un reperto anomalo
13-15, mentre se presente in soggetti nell’età infantile e in età prepubere è universalmente accettato
come una variante “normale” 13-15. Tale variante
“normale” è ritenuta legata alla persistenza della
“prevalenza destra” del cuore giovanile 16. La negatività delle onde T tende a ridursi gradualmente
con l’avanzare dell’età fino ad assumere un aspetto
“adulto” con la pubertà 13-15. La persistenza di negatività dell’onda T da V1 a V3 dopo l’adolescenza è da ritenersi sospetta 17 in quanto ancora non
sono perfettamente indagate le tempistiche di tale
evoluzione. Secondo alcuni dati in letteratura, tale
ritardo di evoluzione delle onde T potrebbe essere la
prima espressione di una patologia organica cardiaca, come ad esempio una ipertrofia settale 18.
L’obiettivo del presente lavoro è duplice. Innanzitutto, in un campione statisticamente significativo di giovani atleti amatoriali di età compresa tra
i 6 e i 18 anni è stata determinata la prevalenza
dell’onda T negativa fino al completo sviluppo puberale. Secondariamente, si è esaminato quale significato attribuire a tale riscontro dopo tale periodo, con l’obiettivo finale di fornire al medico dello
sport linee di comportamento di facile applicazione
per una corretta diagnosi e per ulteriori accertamenti integrativi.
Materiali e metodi
Sono stati valutati gli ECG a riposo, di 1858
soggetti di età compresa tra 6 e 18 anni, tutti di
425
ATTISANI
time and on repeated physical examination for
permission to participate in competitive sports.
Exclusion criteria were history of heart disease
revealed on physical examination as murmurs
or other signs of heart disease or alterations in
rhythm or conductance (e.g., Wolff-ParkinsonWhite syndrome, long QT, right or left branch
bundle block or other disorders) on basal ECG
or the 3-minute step test.
The study population was stratified by age
group: 6-8 years (N.=668); 9-10 years (N.=625);
11-13 years (N.=290); 14-15 years (N.=120); 1618 years (N.=155). In accordance with current
norms and 2010 COCIS recommendations, subjects 14 years of age or older with negative T
waves V1 through V3-V4 underwent second level testing (transthoracic echocardiography and
incremental maximal stress test) to determine
the presence of possible heart disease.
In a sample of 20 subjects (age <12 years)
with negative T waves V1-V3 to V1-V4 on chest
leads a transthoracic echocardiography was
performed to measure left ventricular systolic
and diastolic diameter and thickness of the interventricular septum and posterior wall. These
measurements were then compared to the normal limits in relation to body weight and/or
Body Mass Index (BMI, weight in kg divided by
the square of height in cm). The purpose of this
control examination was to determine whether
there were variables outside the normal limits
potentially suggestive of initial expression of
heart disease.
Results
The ECG findings in this study sample
(N.=1858) (Figure 1) were:
—— Negative T waves V1 to V2 in 457 (25.5%)
subjects stratified by age group as follows:
−− 6-8 years: 247/668 (32.2%)
−− 9-10 years: 161/625 (25.7%)
−− 11-13 years: 58/290 (20%)
−− 14-15 years: 4/120 (3.3%)
−− 16-18 years: 5/155 (3.2%)
—— Negative T waves V1 through V3 in 134
(7.1%) subjects stratified by age group as follows:
−− 6-8 years: 74/668 (11%)
−− 9-10 years: 41/625 (6.6%)
−− 11-13 years: 13/290 (4.5%)
−− 14-15 years: 2/120 (1.6%)
−− 16-18 years: 4/155 (2.4%)
—— Negative T waves V1 through V4 in 17
426
sesso maschile, consecutivamente considerati,
giunti alla nostra osservazione per la certificazione di stato di buona salute, nel caso dei più
giovani (6-8 anni per alcune specialità come la
ginnastica artistica o 6-12 anni ad esempio per
il calcio). Tutti i soggetti sono stati seguiti per un
periodo temporale consecutivo di almeno 6 anni
valutando le eventuali variazioni degli ECG nel
tempo ed in occasione di successiva visita medico
sportiva per attività agonistica. Sono stati esclusi
da questa ricerca coloro che in anamnesi presentavano notizie di cardiopatia, che all’esame obiettivo presentavano soffi o altri segni suscettibili di
patologia cardiaca o, infine, che presentavano
all’ECG basale o dopo step test, quando richiesto,
disturbi del ritmo o della conduzione cardiaca
come la sindrome di Wolff-Parkinson-White, QT
lungo, Blocchi di branca destra o sinistra, o altre
alterazioni patologiche.
I soggetti studiati sono stati così distribuiti per
gruppi di età: 668 soggetti di età compresa tra i
6 e gli 8 anni (6-8 anni), 625 soggetti tra i 9 e i
10 anni (9-10 anni), 290 soggetti tra gli 11 e i 13
anni (11-13 anni), 120 soggetti tra 14 e i 15 anni
(14-15 anni) e 155 soggetti tra i 16 e i 18 anni
(16-18 anni).
Sulla base della vigente normativa e dei suggerimenti del COCIS 2010, negli atleti di età superiore ai 14 anni che presentavano la persistenza di
negatività dell’onda T da V1 a V3-V4 sono state
eseguite indagini di secondo livello, quali Ecocardiogramma transtoracico (ECOCG) e Test ergometrico massimale incrementale (TEM), per verificare la presenza di una eventuale cardiomiopatia.
Anche in un campione di 20 soggetti di età inferiore a 12 anni che presentavano onda T negativa da V1-V3 a V1-V4 sulle derivazioni toraciche
si è registrato un ECOCG con particolare attenzione ai diametri sistolici e diastolici del ventricolo sinistro e allo spessore del setto interventricolare (SIV) e della parete posteriore. I valori osservati
sono stati confrontati con i valori di normalità
presenti in letteratura 19 in relazione al peso corporeo del soggetto e/o all’indice di massa corporea
(IMC).
Scopo del controllo è stato quello di verificare se
vi fossero parametri che si discostassero in qualche
modo dai valori di riferimento e fossero quindi indicativi di una cardiopatia in fase iniziale.
Risultati
Sul totale della popolazione esaminata (1858
soggetti, Figura 1) si è rilevato:
— onda T negativa da V1 a V2 in 457 soggetti,
pari al 25.5 % del totale, così distribuiti per gruppi
di età:
− 247 bambini, 32,2% dei 668 bambini di
età compresa tra i 6-8 anni;
Dicembre 2011
35
ATTISANI
32.2
Percentage (%)
30
25.7
25
20
20
15
10
11
6.6
5
0
1.3
6-8
4.5
0.6
3.2
0.7
9-10
11-13
1.6
3.3
0.8
14-15
2.4
0.6
16-18
Age group (years)
Negative T waves V1-V2
y=-19,362 Ln(x) + 35,419
y=-5,8134 Ln(x) + 10,786
y=-0,353 Ln(x) + 1,1381
R2=0,8729
R2=0,9597
R2=0,5923
Figure 1.—Histogram showing the incidence of negative T waves in right precordial leads (expressed as percentage
of each age group).
Figura 1. — Istogramna che mostra l’incidenza delle onde T negative precordiali (espresse come percentuale per ogni
gruppo).
(0.97%) subjects stratified by age group as follows
−− 6-8 years: 9/668 (1.3%)
−− 9-10 years: 4/625 (0.6%)
−− 11-13 years: 2/290 (0.7%)
−− 14-15 years: 1/120 (0.8%)
−− 16-18 years: 1/155 (0.6%)
The curve in the histogram (Figure 1) shows a
reduction in negative T waves parallel with age
in this population (statistically significant logarithmic trend for negative T waves V1-V2 [R2 =
0,8729], for negative T waves V1-V3 [R2 = 0,9597],
for negative T waves V1-V4 [R2 = 0,5923]). Figure 2 shows the correlation between the mean
body mass of the 5 age groups and negative
T waves in precordial leads V1 to V2, and V3 V4. Figure 3 shows the correlation between the
mean stature (height in cm) of the 5 age groups
and negative T waves in precordial leads V1 - V2
and V3 - V4. Figure 4 the correlation between
the BMI of the 5 age groups and negative T
waves in precordial leads V1 - V2 and V3 - V4.
Taken together, the four figures clearly demonstrate a decrease in the percentage of subjects
with negative T waves V1 through V4 parallel
with the increase in height, body weight and
BMI, and between the younger (11-13-yearolds) and older (14-16-year-olds) age groups.
The persistence of negative T waves in the two
older age groups was not related to an increase
in body mass, as the body weight and height
Vol. 64 - No. 4
− 161 soggetti, 25,7% dei 625 soggetti del
gruppo di età di 9-10 anni;
− 58 soggetti, 20% dei 290 soggetti del gruppo di età di 11 e 13 anni;
− 4 soggetti, 3,3% dei 120 soggetti del gruppo di età tra i 14 e 15 anni;
− 5 soggetti, 3,2% dei 155 soggetti del gruppo di età tra i 16 e 18 anni.
— onda T negativa da V1 a V3 in 134 soggetti,
pari al 7.1%:
− 74 bambini, 11% dei 668 bambini di età
compresa tra i 6-8 anni;
gruppo di età di 9-10 anni;
gruppo di età di 11 e 13 anni;
− 2 soggetti, 1,6% dei 120 soggetti del gruppo di età tra i 14 e 15 anni;
— La presenza un’onda T negativa da V1 a V4
è stata osservata in 17 soggetti, pari allo 0.97 %
dei soggetti:
− 9 bambini, 1,3% dei 668 bambini di età
compresa tra i 6-8 anni;
− 4 soggetti, 0,6% dei 625 soggetti del gruppo di età di 9-10 anni;
− 2 soggetti, 0,7% dei 290 soggetti del gruppo di età di 11 e 13 anni;
− 1 soggetto, 0,8% dei 120 soggetti del gruppo di età tra i 14 e 15 anni;
427
ATTISANI
generally overlapped with those of the entire
respective age group.
Among the subjects aged 6-8 years initially
40
35
Negative T waves (%)
30
25
20
15
10
5
0
20
30
40
50
60
70
Body mass (kg)
Figure 2.—Correlation between body mass and negative
T waves.
Figura 2. — Correlazione tra massa corporea e onde T
negative.
Dall’analisi del grafico ad istogrammi mostrato in figura 1 si può notare come la riduzione
della presenza di onde T negative segua in relazione curvilinea con l’aumentare dell’età (andamento logaritmico statisticamente significativo R2
pari a 0,8729 per la presenza di onde T negative
tra V1-V2, R2 pari a 0,9597 per la presenza di
onde T negative tra V1-V3 e R2 pari a 0,5923 per
la presenza di onde T negative tra V1-V4). Nella
Figura 2 si evidenzia la correlazione tra massa corporea media delle 5 classi di età prese in
considerazione e la presenza di onde T negative
sulle precordiali da V1 rispettivamente fino a V2,
V3 e V4. La figura 3 mette in relazione la stessa
suddivisione delle onde T negative con la statura
media dei soggetti delle 5 classi di età. La figura
4 relaziona con gli stessi criteri delle precedenti il
BMI con le onde T negative. La lettura d’insieme
delle 4 figure rende chiaro come la percentuale di
atleti che presentano una onda T da V1 a V2, V3
o V4 si riduce con l’aumentare della statura, del
peso e del BMI e quindi con l’età tra la classe di
età 11-13 anni e quella 14-16 anni. La persistenza di onda T negativa nelle due classi di età più
avanzate non è in relazione alla crescita corporea essendo i valori di peso ed altezza mediamente sovrapponibili a quelli dell’intero gruppo di età
di appartenenza.
Tra i soggetti esaminati che all’epoca della prima visita avevano 6-8 anni presentavano all’ECG
di base una incidenza di negatività dell’onda T tra
V1-V3 e V1-V4, pari rispettivamente al 11% e al
35
40
30
35
30
25
20
15
10
25
20
15
10
5
5
0
100
120
140
160
180
0
16
18
19
20
21
22
23
BMI (kg/m2)
Height (cm)
Figure 3.—Correlation between height and negative T
waves.
Figura 3. — Correlazione tra altezza e onde T negative.
428
17
Figure 4.—Correlation between body-mass index and
negative T waves.
Figura 4. — Correlazione tra indice di massa corporea e
onde T negative.
Dicembre 2011
presenting with negative T waves V1-V3 and V1V4 on basal ECG (11 and 1.6%, respectively),
at follow-up ECG 6 years later, 1.7 and 0.8% of
the same subjects now in the 12-14 year age
group presented with negative T waves V1-V3
and V1-V4, respectively. One case of complete
right branch bundle block was noted. Among
the subjects aged 9-10 years initially presenting
with negative T waves V1-V3 and V1-V4 on basal
ECG, at follow-up ECG 6 years later, only 0.32
and 0.16% presented with negative T waves V1V3 and V1-V4, respectively. Among the subjects
aged 11-13 years initially presenting with negative T waves V1-V3 and V1-V4 on basal ECG, at
follow-up ECG 6 years later, 1.4 and 0.70% of
the same subjects now in the 12-14 year age
group presented with negative T waves V1-V3
and V1-V4, respectively.
Second level studies in subjects with persistent negative T waves V1-V3 revealed:
—— in a 14-year-old boy: negative test results,
but history taking disclosed an episode interpreted as stress syncope; further tests were unremarkable;
—— in a 13-year-old boy: echo ECG detected
papillary muscle hypertrophy (12 mm in diastole).
Second level studies in subjects with persistent negative T waves V1-V4 revealed:
—— in a 15-year-old boy: initial asymmetric
septal hypertrophy; echo ECG detected thickening of the interventricular septum (13 mm);
—— in a 16-year-old boy: initial concentric left
ventricular hypertrophy; echo ECG detected
thickening of the left ventricular wall (14-16
mm);
—— in a 20-year-old man (at 6-year followup): basal ECG detected negative T waves V1-V4
and stress testing showed pseudonormalization
of T waves; echo ECG showed concentric parietal hypertrophy (interventricular septum, 13
mm, posterior wall, 14 mm) predominantly at
the distal half of the latero-apical wall, lateroapical wall trabeculae compatible with isolated
noncompactation myocardium; normal cavitary
dimensions, normal systole; mild tricuspid failure (PAP 40/5-10 mmHg).
In the subject with negative T waves extending to the left sections, echo EG showed left
ventricular hypertrophy of the free wall and the
left ventricular papillary muscles.
Control echo ECG in preadolescent subjects
(8-12 years), taken as the control group, showed
values outside the normal limits for weight and
body mass.
Vol. 64 - No. 4
ATTISANI
1,6%, a distanza di sei anni (quindi 12-14 anni)
mantenevano tale negatività da V1 a V3 nel 1,7%
e da V1 a V4 nello 0,8%. Da segnalare un caso isolato di comparsa di blocco di branca destro completo.
Nei bambini del secondo gruppo, di età 9-10
anni all’epoca della prima visita, dopo 6 anni
persisteva un’onda T negativa in V1-V3 solo nello
0,32% e da V1 a V4 nello 0,16% dei casi.
Nel gruppo di soggetti che alla prima visita avevano 11-13 anni, a sei anni di distanza l’ECG basale presentava un’onda T ancora negativa da V1
a V3 nel 1,4% dei casi e nello 0,70% dei soggetti
da V1 a V4.
Gli esami di secondo livello praticati nei soggetti
con persistenza di negatività dell’onda T da V1 a
V3 hanno evidenziato:
— in un giovane maschio di 14 anni completa
negatività degli esami effettuati, ma in anamnesi veniva segnalato un episodio interpretato come
sincope da sforzo, senza che i successivi esami mostrassero alcuna patologia evidente;
— in un secondo caso, un ragazzo di 13 anni,
all’ECOCG si evidenziava una ipertrofia dei muscoli papillari (12 mm in fase diastolica).
Nei casi di persistenza dell’onda T negativa da
V1 a V4 gli esami di secondo livello hanno evidenziato:
— in un ragazzo di 15 anni iniziale ipertrofia settale asimmetrica (all’ECOCG si evidenziava spessore del Setto Inter-Ventricolare pari a 13
mm);
— in un secondo soggetto, un ragazzo di 16
anni, ipertrofia concentrica ventricolare sinistra
iniziale (all’ecocardiogramma si evidenziava
spessore della parete ventricolare sinistra tra 14 e
16 mm).
— in un giovane, che all’età del controllo dopo
sei anni aveva 20 anni e mostrava persistenza di
negatività dell’onda T da V1 a V4 all’ECG basale
e pseudonormalizzazione delle T dopo sforzo,
l’ECOCG metteva in evidenza “ipertrofia parietale
concentrica (SIV 13 mm, PP 14 mm) prevalente
a carico delle metà distale della parete laterale–
apice, trabecolatura della parete lateralo-apicale
compatibile con non compattazione miocardica
isolata; normali dimensioni cavitarie, normale
funzione sistolica; lieve insufficienza tricuspidale
con PAP 40/ 5-10 mmHg”.
Nel soggetto con estensione della negatività delle onde T anche alle sezioni di sinistra l’ECOCG
ha mostrato la presenza di ipertrofia ventricolare
sinistra della parete libera e dei muscoli papillari
ventricolari di sinistra.
Il controllo ECOCG praticato su soggetti di età
preadolescenziale, 8-12 anni, e considerati come
gruppo di controllo, non ha evidenziato valori che
si discostassero da quelli considerati normali per
peso e massa corporea presenti in letteratura.
429
ATTISANI
Discussion
Discussione
Negative T waves in right precordial leads
(V1 or V2 through V3) in prepubescent subjects (age groups 6-8 years and 9-10 years in
this study population) are fairly common and
should be regarded as a normal variant.17 With
increasing age there is a decline in negative
T waves. We observed a logarithmic trend in
decline in relation to age, a novel finding. Also
evident was that the prevalence of negative
T waves decreased parallel with body growth
(height, mass, and BMI). This is consistent with
published data and underlines the observation
that with age and growth during adolescence
T wave reversion is a physiological process
linked to normal development. Following this
stage and with the attainment of adult physical characteristics, a moderate percentage of
subjects will show negative T waves on right
precordial leads. When extending from V1 to
V3/V4, further diagnostic tests should be obtained. Such ECG findings, without signs of
valvulopathies or systemic hypertension,
could be suggestive of a misrecognized or a
missed diagnosis of cardiomyopathy because
its early phases were not detectable even with
second level testing (echo ECG and maximum
stress testing). The natural history of hypertrophic cardiomyopathy is highly variable,
with some cases remaining nearly asymptomatic until adulthood. Furthermore, hypertrophy of the left ventricular septum and free
walls tends to increase during growth, with
rapid progression during puberty, whereas in
adults it tends to progress slowly, with a gradual increase in myocardial fibrosis leading to a
decline in systolic and diasystolic function of
the ventricle.20 The faster progression during
adolescence is thought to be due to genetic
factors and hormonal changes typical of adolescence.17
Single case. As concerns the single case in
this study population in which echo ECG detected isolated noncompactation myocardium,
the literature describes numerous cases of
this disorder in adults in whom it was long
misrecognized, as in the present instance.21,
22 Isolated noncompactation myocardium is
a severe cardiomyopathy; in advanced cases
the prognosis is poor due to worsening heart
failure and to severe arrhythmias and thromboembolism – and it is primarily a childhood
condition. In the case series reported by Chin
et al.23 the mean age at diagnosis was 7 years,
La presenza di onde T a polarità negativa sulle
precordiali elettrocardiografiche destre (in V1 o tra
V1 e V3) in soggetti in età prepubere (gruppi di età
6-8 anni e 9-10 anni da noi studiati) è abbastanza frequente e va intesa come una variante “normale”, in accordo con la letteratura corrente 17. È
noto che tale negatività si riduce gradualmente con
l’avanzare dell’età e tale riscontro è mostrato anche
dai nostri dati, dove in particolare si nota che tale
fenomeno, in relazione all’età dei soggetti, segue
un andamento logaritmico, non osservato finora
in letteratura. È risultato evidente come la prevalenza di onde T negative si riduca con l’aumentare
delle dimensioni corporee, come evidenziato dalle
relazioni con altezza, massa e BMI mostrate nei
risultati. Ciò concorda con i dati precedenti della
letteratura, ma accentuando il riscontro che con
il crescere dell’età e della massa corporea adolescenziale la positivizzazione delle onde T sia un
processo fisiologico collegato allo sviluppo. Solo una
modesta percentuale di soggetti dopo lo sviluppo
adolescenziale e il raggiungimento di caratteristiche fisiche da adulto presenta la persistenza della
negatività delle onde T negative sulle precordiali
destre. In tal caso, estesa da V1 a V3/V4, si deve a
nostro giudizio procedere ad un approfondimento diagnostico. Infatti, questo riscontro elettrocardiografico, in assenza di segni di valvulopatia o
ipertensione arteriosa severa, potrebbe essere indicativo di una cardiomiopatia misconosciuta e precedentemente non riconosciuta perché in fase così
precoce da non essere evidenziabile neanche con
esami di secondo livello (ECOCG e TEM). È infatti
noto come nella miocardiopatia ipertrofica, la storia naturale sia assai varia con casi che restano
pressoché asintomatici fino all’età adulta. È peraltro noto come l’ipertrofia, sia settale che delle pareti
libere del ventricolo sinistro, tenda ad aumentare
progressivamente nella fase evolutiva del soggetto,
ma con una particolare accelerazione durante la
pubertà, mentre nell’età adulta invece si osserva
uno sviluppo della massa ventricolare sinistra più
lento, con progressivo aumento della fibrosi miocardica, responsabile questa del logoramento della
funzione sistolica e diastolica del ventricolo stesso
20. Nell’accelerazione adolescenziale dell’ipertrofia
si ritiene che, oltre a fattori genetici, interferiscano
fattori ormonali tipici di questa fase dello sviluppo
adolescenziale (17).
Caso unico. Analogamente in riferimento al
soggetto, peraltro unico, in cui all’ECOCG è stata
riscontrata la presenza di “miocardio non compattato isolato” (IVNC), in letteratura sono descritti numerosi casi di soggetti adulti in cui la cardiopatia è
stata a lungo misconosciuta, come nel caso presente 21, 22. È questa una miocardiopatia gravata, nei
casi conclamati da una prognosi infausta sia per
scompenso cardiaco ingravescente, sia per aritmie
430
Dicembre 2011
with a net prevalence among males (56-88% in
various series). Zambrano et al.24 reported an
incidence of 0.014%. The disease of genetic origin is linked to the arrest of the endocardium
and the myocardium during normal embryogenesis. It is now considered a rare disease;
its real incidence in the population, including
children, is unknown. It may manifest itself
over a lengthy preclinical stage, which is why
it is incidentally discovered at echo ECG performed for other reasons. It is accompanied by
very severe arrhythmias, including ventricular tachycardia in 47% of cases, and sudden
death, accounting for 50% of causes of sudden
death, and it could be the first and lethal event
when the disease manifests itself. Only recently recognized as a clinical entity, it poses a
considerable challenge for differential diagnosis. Moreover, echo ECG often demonstrates
abnormal structures interpreted as spurious
tendon cords, especially in the apical regions
of the ventricles; owing to the appearance of
these features it is considered as a “paraphysiological” presentation.
As in adults, the constellation of symptoms
is variegated: some subjects may be nearly
asymptomatic and diagnostic suspicion is
aroused generally on echo ECG performed
for other reasons. In others, symptoms may be
pronounced. Studies report that diagnosis is
based on echocardiographic evidence, 21-24 but
the diagnosis is seldom easy to establish and
may only be suspected at echo ECG; therefore,
further imaging studies (echocontrastography
or magnetic resonance) in doubtful cases are
needed. The ECG tracing in these patients
presents alterations varying from repolarization abnormalities, especially with negative T
waves V1 through V4, as in our case, to signs of
left ventricular hypertrophy, left branch bundle block and atrioventricular block.
The persistence of negative T waves in right
precordial leads after puberty should be accurately evaluated, taking into account more
recent data on echo ECG findings in rare
disease. Their extension to all left precordial
leads including V6 warrants further diagnostic
testing particularly to investigate for left ventricular hypertrophy.
In the case of the 13-year-old boy presenting with negative T waves in precordial leads
V1 through V3 and with moderate hypertrophy of left ventricular papillary muscles on
transthoracic echocardiography, the echo ECG
finding could be evidence for initial stage
Vol. 64 - No. 4
ATTISANI
severe e tromboembolismo, ed è una patologia prevalentemente pediatrica. Nella casistica presentata
da Chin et al.23 l’età media al primo riscontro della
miocardiopatia è stata di 7 anni e colpisce prevalentemente il sesso maschile (dal 56% al 88% dei
casi nelle diverse casistiche). L’incidenza nell’adulto secondo Zambrano et al.24 è dello 0,014%. La
malattia è legata ad arresto della normale embriogenesi dell’endocardio e del miocardico ed è di
origine genetica. La IVNC è ora considerata una
miocardiopatia, peraltro estremamente rara, di cui
poco conosciamo della sua reale incidenza nella
popolazione anche infantile. Può presentare una
fase preclinica anche di lunga durata, tanto che
il suo riscontro talora è del tutto occasionale nel
corso di un ECOCG eseguito per altra causa. La
malattia è gravata da aritmie molto severe, quali
la tachicardia ventricolare (TV), presente in alcune
casistiche nel 47% dei pazienti, e la morte improvvisa, che rappresenta il 50% delle morti improvvise
e potrebbe essere il primo e fatale evento del manifestarsi della malattia. Questa particolare patologia
miocardica, peraltro di recente individuazione,
pone non facili problemi di diagnosi differenziale.
Va inoltre considerato che in molti casi di miocardico non compattato isolato l’ECOCG mostra
strutture abnormi interpretate come corde tendinee
spurie, particolarmente alle regioni apicali dei ventricoli, aspetto che induce a ritenere il quadro come
“parafisiologico”.
Analogamente nell’adulto la sintomatologia
è assai varia: vi sono casi pressoché asintomatici
in cui il sospetto diagnostico è suggerito prevalentemente da un esame ecocardiografico, richiesto
per altra causa. In altri la sintomatologia è conclamata. In letteratura è riportato che la diagnosi
è ecocardiografica 21, 22-24, ma tale diagnosi non
è sempre agevole e talora può essere solo sospettata all’ECOCG, quindi nei casi dubbi è necessario
approfondire con un eco-contrastografia o la risonanza magnetica. L’ECG di questi pazienti presenta alterazioni che vanno dalle anomalie della ripolarizzazione, specialmente con onde T negative da
V1 a V4, come nel caso da noi osservato, a segni
di ipertrofia ventricolare sinistra, blocco di branca
sinistro, blocchi atrioventricolari.
La persistenza di onde T negative sulle precordiali destre dopo lo sviluppo puberale, quindi, deve
essere valutato con maggior rigore, tenendo conto
anche delle più recenti acquisizioni ecocardiografiche relative a patologie per fortuna rare. La loro
estensione a tutte le precordiali sinistre fino a V6
ancor più necessita di un approfondimento diagnostico soprattutto per l’ipertrofia ventricolare sinistra.
Nel caso del ragazzo di 13 anni che mostrava
persistenza dell’onda T negativa nelle derivazioni
precordiali da V1 a V3 e che all’ecocardiogramma
transtoracico evidenziava moderata ipertrofia dei
muscoli papillari del ventricolo sinistro, il risultato
431
ATTISANI
hypertrophy of the left ventricle, as suggested
by some authors.25, 26
Similarly, the finding of septal hypertrophy
with negative T waves V1 through V3 (1 case)
and that of concentric left ventricular hypertrophy with negative T waves V1 through V4
(1 case) should prompt caution insofar as
these findings could be an early sign of initial
hypertrophic cardiopathy.27 In these 2 patients
control echo ECG should be repeated at least
yearly to monitor possible progression of the
disorder.
ecocardiografico potrebbe essere indice di iniziale
malattia ipertrofica del ventricolo sinistro, come
ipotizzato da alcuni autori 25, 26.
Analogamente la presenza di ipertrofia settale in
un caso di persistenza all’ECG basale di negatività
dell’onda T da V1 a V3 e di un’ipertrofia ventricolare sinistra concentrica accompagnata da negatività dell’onda T da V1 a V4 in un altro caso, induce ad un atteggiamento di prudenza in quanto
tali aspetti strumentali potrebbero essere un indice
di cardiopatia ipertrofica iniziale 27. In questi pazienti riteniamo che un controllo ecocardiografico,
almeno annuale, debba essere consigliato per valutare una eventuale evoluzione nel tempo.
Conclusions
Conclusioni
The finding of negative T waves in right precordial leads (V1 through V3/4) after adolescence
in young athletes and in the young population
in general should be followed up with second
level diagnostic studies and regular monitoring at least yearly. Assessment should include
transthoracic echocardiography and stress echo
ECG, if needed, especially when clinical and
ECG findings arouse suspicion of cardiomyopathy, particularly hypertrophic cardiomyopathy
in its spectrum of clinical expressions.
Currently, a finding of negative T waves
in right precordial leads V1 through V3/4 in
young and prepubertal children can be regarded as normal, especially if the T waves
revert after exertion or submaximal exertion.
Nevertheless, the relatively recent observation
of altered repolarization (negative T waves V1
through V4) in a setting of asymptomatic isolated noncompactation myocardium also in
children poses a challenge for correct interpretation and differential diagnosis. In many
cases, the diagnosis was not established at the
first echo ECG but only at subsequent examinations performed years later; furthermore, in
the early stages of the condition, the morphological appearance on the echo electrocardiogram was interpreted as false tendon cords of
the distal-apical regions of the left ventricle.
Taken together, these observations indicate
the need to accurately examine repolarization
abnormalities in prepubertal children, which
are often hastily interpreted as a juvenile Twave pattern also in children with evident preadolescent body development (10-11 years of
age). A juvenile T-wave pattern may be considered in prepubertal children according to age
and to anthropometric characteristics (height,
weight, BMI). When anthropometric character-
432
La persistenza di negatività dell’onda T sulle precordiali destre (da V1 a V3/V4) dopo lo sviluppo
adolescenziale non solo in giovani atleti, ma anche nella popolazione giovanile in generale, deve
indurre ad un approfondimento diagnostico di
secondo livello e ad un monitoraggio periodico, almeno con cadenza annuale. In particolare si dovranno controllare l’ecocardiogramma trastoracico e, se necessario, un ecocardiogramma da sforzo
soprattutto se vi sono indici clinici ed elettrocardiografici che indirizzano verso alcune miocardiopatie, prima di fra tutte la miocardiopatia ipertrofica
nelle sue diverse espressioni cliniche
Attualmente la presenza di onde T sulle precordiali elettrocardiografiche di destra, da V1 a V3/V4,
in età infantile e preadolescenziale è ritenuta ”fisiologica”, soprattutto se le onde T si positivizzano
dopo sforzo anche sottomassimale. Pur tuttavia, la
relativamente recente osservazione di alterazioni
della ripolarizzazione (T negative) da V1 a V4 in
presenza del miocardio non compattato isolato ed
asintomatico (IVNC) anche in età infantile, pone
non pochi problemi di interpretazione e di diagnosi
differenziale. È segnalato che la diagnosi di IVNC
in molti casi è stata formulata non al primo esame
ecocardiografico, ma in esami successivi eseguiti anche dopo alcuni anni e che talora gli aspetti
morfologici ecocardiografici di questa particolare
forma di miocardiopatia, soprattutto in fase iniziale, sono stati interpretati come “false corde tendinee
delle regioni distali-apicali del ventricolo sinistro”.
Tutto questo induce a considerare con più severità le alterazioni della ripolarizzazione presenti
in età prepubere e solitamente giudicati frettolosamente come “pattern juvalinis” anche in giovani
con sviluppo corporeo pre-adolescenziale evidente
(intorno ai 10-11 anni di età).
Il quadro di “pattern juvalinis” può essere considerato in presenza di un soggetto prepubere non
solo sotto il punto di vista anagrafico, ma soprattutto sotto il punto di vista antropometrico (alteza,
peso, BMI). Quando sono presenti parametri antro-
Dicembre 2011
istics are more typical of adolescence, even if
the child is of prepubertal age, and in light of
the new disease discussed above, we believe
that at least transthoracic echocardiography
should be obtained, specifying the diagnostic
doubt (interventricular septum hypertrophy,
isolated ventricular noncompactation or other)
to call attention to the morphologic features
on echo ECG typical of these diseases.
Ordering an echo ECG on finding negative
T waves in right precordial leads in young
subjects without evidence of any other correlated condition appears to be of little use
as a mass screening intervention to discover
alterations which are difficult to detect in prepubertal children. It is extremely difficult to
delineate diagnostic and ECG interpretation
guidelines for sports physicians and sports
cardiologists. Instead, thorough history taking
investigating for sudden death among family
members and in early age could aid in the
identification of subjects at higher cardiovascular risk. Larger published case series and
further research could help in better defining
the clinical history and real epidemiology of
this rare condition (noncompactation myocardium) and other conditions which may orient
the suspicion of clinical presentation (e.g.,
hypertrophic cardiomyopathy).
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Vol. 64 - No. 4
ATTISANI
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prepuberale, anche alla luce delle nuove patologie
in precedenza evidenziate, pensiamo sia doveroso
richiedere almeno un ecocardiogramma transtoracico, specificando il dubbio diagnostico (IVS, IVNC,
ecc…) in modo che venga posta una particolare
attenzione alle espressioni morfologiche ecocardiografiche tipiche di queste patologie.
Il prescrivere anche nei più giovani un ecocardiogramma in presenza di onde T negative sulle precordiali destre, in assenza di alcuna altra
condizione correlata, appare poco applicabile in
quanto sarebbe una indagine troppo “di massa”
nella popolazione con lo scopo di ricercare alterazioni anche difficilmente evidenziabili in soggetti
prepuberi. Vi è quindi una estrema difficoltà circa
il comportamento più corretto da parte del Medico
sportivo e del Cardiologo dello sport nei riguardi
di questo aspetto diagnostico ed interpretativo elettrocardiografico. Una attenta anamnesi familiare
riguardante casi di morte improvvisa in familiari
ed in età anche infantile probabilmente potrebbe
permettere una selezione di soggetti più esposti al
rischio cardiovascolare. Probabilmente una casistica più ampia presente in letteratura ed una ricerca
puntuale sull’argomento potrà in futuro aiutare a
meglio puntualizzare la storia clinica e la reale epidemiologia di questa rara malattia (miocardio non
compattato) e di tutte le altre condizioni che possono indirizzare verso quadri clinici sospetti (come
ad esempio la cardiomiopatia ipertrofica).
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Received on October 13, 2011 - Accepted for publication on NOvember 25, 2011.
Conflict of interest.—None.
Corresponding author: M. Casasco, PANATHLETICON – Sports Medicine, FMSI Operative Unit, Via Aldo Moro 14, 25124
Brescia, Italy. E-mail: [email protected]
434
Dicembre 2011
MED SPORT 2011;64:435-48
Electromyographic fatigue
evaluation of back and hip extensor
muscles and its relationship with
anthropometric characteristic of
athletes with chronic low back pain
Valutazione elettromiografica della fatica dei
muscoli estensori del rachide e dell’anca e
relazione con le caratteristiche antropometriche
in atleti con dolore lombare cronico
M. KHORSANDI KOLUR, A. A. NORASTEH, H. DANESHMANDI
Department of Physical Education and Sport Sciences
Guilan University, Rasht, Iran
SUMMARY
Aim. The aim of the study was to measure back and hip extensor muscle fatigue during Sorensen back endurance test
in chronic low back pain (CLBP) athletes and healthy controls, and investigation of relationship between the back and
hip extensor muscle fatigability and subject›s anthropometric characteristics.
Methods. Thirty male wrestlers (N.=15 per group) participated in this study in two groups as athletes with chronic
low back pain (mean age 24.06 yrs) and healthy athletes (mean age 24.04 yrs) after giving their written informed
consent. Subjects performed Sorensen back endurance test until exhaustion, while electromyographic (EMG) power
spectrum median frequency compression over time (MF slope) as indicator of the erector spinae muscle fatigability,
and endurance time were recorded.
Results. The results showed that the endurance time was shorter (P<0.05) in CLBP athletes compared to the healthy
subjects. EMG power spectrum MF slope was higher (P<0.05) in CLBP group than in healthy subjects. Correlation
analysis showed significant positive relation between BMI and endurance time in CLBP athletes (r=0.61) Body mass
and BMI correlated moderate positively with MF slope of erector spinae muscles (r=0.62-0.76) in both groups.
Discussion. The chronic low back pain athletes were weaker and fatigued faster than the healthy controls. The EMG
fatigue analysis results suggest that the gluteus maximus muscles are more fatigable in chronic low back pain athlete
than in healthy control subjects during a sustained back extension endurance test., Conclusion. Therefore, it should
be emphasized in rehabilitation strategies to improve the endurance of back and hip extensor and reduce muscle
fatigability and low back pain in athlete with CLBP. The possible association between BMI and body mass may suggest
need for education regarding weight reduction as useful implement in chronic low back pain prevention.
Key words: Athletes - Low back pain - Physical endurance.
RIASSUNTO
Obiettivo. Gli obiettivi dello studio sono la misurazione della fatica dei muscoli estensori del rachide e dell’anca
durante il test di resistenza del rachide di Sørensen in atleti con dolore lombare cronico (CLBP) e in atleti sani del
gruppo di controllo e l’indagine sulla relazione tra l’affaticamento muscolare degli estensori di rachide e anca e sulle
caratteristiche antropometriche del soggetto.
Metodi. Trenta wrestler di sesso maschile (N.=15 per gruppo), dopo aver consegnato il proprio consenso informato,
hanno partecipato a questo studio divisi in due gruppi, gruppo di atleti con dolore lombare cronico (età media 24,06
anni) e gruppo di atleti sani (età media 24,04 anni). I soggetti hanno eseguito il test di resistenza del rachide di Sø-
Vol. 64 - No. 4
435
KHORSANDI KOLUR
Electromyographic fatigue evaluation of back and hip extensor muscles
rensen fino ad esaurimento, nel contempo è stata registrata la compressione della frequenza mediana dello spettro
di potenza dell’elettromiografia (EMG) nel tempo (pendenza MF), come indicatore dell’affaticamento del muscolo
sacrospinale, insieme alla registrazione della resistenza.
Risultati. I risultati hanno mostrato che il tempo di resistenza è stato più breve (P<0,05) negli atleti con CLBP rispetto
ai soggetti sani. La pendenza MF dello spettro di potenza dell’EMG è risultata maggiore (P<0,05) nel gruppo CLBP
rispetto al gruppo con atleti sani. L’analisi di correlazione ha mostrato una significativa relazione positiva tra BMI e
tempo di resistenza negli atleti CLBP (r = 0,61). In entrambi i gruppi la massa corporea e il BMI sono correlati in modo
positivo con la pendenza MF dei muscoli sacrospinali (r=0,62-0,76).
Discussione. Gli atleti con dolore lombare cronico sono risultati più deboli e si sono affaticati prima rispetto ai soggetti
sani. I risultati dell’analisi elettromiografica della fatica suggeriscono che la muscolatura dei grandi glutei, durante un
test di resistenza di estensione del rachide a ritmo sostenuto, è più soggetta ad affaticamento nell’atleta con dolore
lombare cronico rispetto ai soggetti sani di controllo.
Conclusioni. Dovrebbe quindi essere posto l’accento sulle strategie di riabilitazione, sul miglioramento della resistenza degli estensori del rachide e dell’anca e sulla riduzione dell’affaticamento muscolare e del dolore lombare negli
atleti con CLBP. La probabile associazione tra BMI e massa corporea può suggerire la necessità di informazione sulla
riduzione del peso come strumento utile per la prevenzione del dolore lombare.
Parole chiave: Atleti - Dolore lombare - Resistenza fisica.
L
ow back pain (LBP) is a common musculoskeletal disorder affecting the general population as well as athletes.1-3 Billions of dollars
are spent annually on the treatment of LBP and
low back injuries, which are also one of the
major causes of lost work time in industry.4, 5
It is more common in some athletes than in
others. In a prospective study, Lundin et al.
(2001) found that wrestlers had the highest rate
of severe LBP (54%, fifteen of twenty-eight),
while rates were lower for tennis and soccer
players (32%, nine of twenty-eight, and 37%,
eleven of thirty, respectively).2 Granhed and
Morelli (1988) found the lifetime prevalence
of LBP to be 59% (nineteen of thirty two) in
wrestlers compared with 23% (three of thirteen) in heavyweight lifters.6 Moreover, these
injuries in amateur athletes often start a vicious
cycle of chronic low back disorders which for
the most part mean an end to those sporting
activities and a prolonged disability to work.7
The association between back endurance and
LBP has been a frequent subject of clinical research. Simple static endurance tasks such as
the Biering-Sørensen test 8 have been useful in
discriminating between patients with LBP and
healthy subjects.9, 10 A history of LBP has been
associated with shorter endurance times during exercises that challenge the back extensors.
More elaborate tests using electromyographic
(EMG) analyses of the back extensors have
also been developed to assess muscle fatigue.
In these studies shorter endurance times were
closely related to a more rapid decrease in the
EMG median frequency (MF), confirming a
higher fatigability of the back extensors in study
participants with LBP.9-12 The rate of fatigue
436
Il dolore lombare (LBP) è un comune disturbo
muscoloscheletrico che interessa sia la popolazione
generale che gli atleti 1-3. Miliardi di dollari vengono
spesi ogni anno per il trattamento del dolore e delle
lesioni lombari, che rappresentano inoltre una delle cause principali di assenza dal lavoro 4, 5. Questo disturbo è più comune in atleti di determinate
discipline. In uno studio prospettico, Lundin et al
(2001) hanno rilevato che i wrestler avevano una
maggiore incidenza di dolore lombare acuto (54%,
quindici su ventotto), mentre tali percentuali erano inferiori nei tennisti e nel calciatori (rispettivamente 32%, nove su ventotto e 37%, undici su trenta) 2. Granhed e Morelli (1988) hanno rilevato che
nel corso della vita di un wrestler la prevalenza del
dolore lombare era del 59% (diciannove su trentadue) rispetto al 23% (tre su tredici) riscontrata
negli atleti di sollevamento pesi 6. Inoltre tali lesioni negli atleti amatoriali danno spesso il via a un
circolo vizioso per la lombalgia, che nella maggior
parte dei casi significa l’abbandono di queste attività sportive e la prolungata astensione dal lavoro
7. L’associazione tra la resistenza del rachide e il
dolore lombare (LBP) è stata spesso oggetto della
ricerca clinica. L’esecuzione di semplici attività statiche di resistenza come il test di Biering-Sørensen 8
è stata utile nella distinzione tra pazienti con LBP
e soggetti sani 9, 10. La storia di dolore lombare è
stata associata a ridotti tempi di resistenza durante
gli esercizi che sollecitano gli estensori del rachide.
Per la valutazione della fatica muscolare sono stati
inoltre sviluppati test più elaborati che utilizzano le
analisi elettromiografiche (EMG) degli estensori del
rachide. In questi studi i ridotti tempi di resistenza
sono strettamente correlati a una più rapida diminuzione della frequenza mediana (MF) dell’EMG,
fatto che conferma il maggiore affaticamento degli
estensori del rachide nei partecipanti allo studio affetti da dolore lombare 9-12. L’incidenza della fatica
Dicembre 2011
depended on the spinal level measured. Poor
back endurance, measured as holding time or
decline in EMG MF, was also able to predict
future incidence of LBP in healthy subjects.9, 13
Administration of the Biering–Sørensen test
is inconsistently practiced in the literature, including differences in arm position, number of
straps (or no straps) and conclusion criteria.
These variations have been grouped together
as modified Biering-Sørensen tests.14 This test is
generally considered safe for both healthy and
clinical populations.8, 15, 16 While forces required
to maintain a horizontal position are well below
forces of maximal voluntary isometric activations (MVIA) in healthy populations, 17,18, they
may rise to as much as 85% of a MVIA in a patient with chronic LBP. 19 It has been suggested
that performance of maximal activations in patients with LBP could compromise safety. 18 The
evaluation of the back extensor muscle fatigability has important applications in ergonomics
as well as in assessment of patients with LBP
during rehabilitation. It has been observed that
body weight 8,16,20 and body mass index 21 have
a significant influence on lumbar back muscle
fatigability in Sørensen endurance test. Body
Mass Index (BMI), which is the ratio of body
weight in kilograms to height in meters squared
(Kg.m–2), gives a quantified answer to the question whether an individual is underweight, of
normal weight, or overweight. Increased BMI is
positively associated with chronic LBP.22, 23 Despite the wide-spread use of Sørensen back endurance test to monitor the low back muscle fatigue, the relationship between the EMG power
spectrum compression during sustained isometric contractions and anthropometric characteristics in athletic subjects with CLBP and healthy
individuals are not well understood.
The aims of this study were 1) to correlate
objective patterns of the lumbar and hip extensor muscle fatigability with subject’s anthropometric parameters; and 2) to compare low
back and hip extensor muscle fatigability during Sørensen back isometric endurance test in
athletes with non-specific CLBP and age- and
weight-matched healthy control subjects. The
erector spinae (ES), gluteus maximus (GM) and
biceps femoris (BF) muscles fatigability during
Sørensen back isometric endurance test was
objectively assessed by EMG power spectrum
MF slope. We hypothesized that athletes with
higher body mass and BMI have a greater MF
slope during Sørensen back isometric endurance test, i.e. will fatigue faster.
Vol. 64 - No. 4
KHORSANDI KOLUR
dipendeva dal livello spinale misurato. La scarsa
resistenza, misurata come tempo di resistenza o
come declino della frequenza mediana dell’EMG, è
stata anche predittrice di una futura incidenza di
dolore lombare in soggetti sani 9, 13.
L’esecuzione del test di Biering-Sørensen è praticata in modo incoerente nella letteratura, compreso
le discrepanze nella posizione del braccio, il numero di cinghie (o senza cinghia) e il criterio di conclusione. Queste varianti sono state raggruppate e
denominate come test di Biering-Sørensen modificati 14. Questo test viene generalmente considerato
sicuro sia per i soggetti sani che per la popolazione
clinica 8, 15, 16. Mentre le forze richieste per mantenere la posizione orizzontale sono nettamente al
di sotto dell’attivazione delle forze massime volontarie isometriche (MVIA) nella popolazione sana
17, 18, tali forze possono aumentare fino all’85%
di MVIA nel paziente con dolore lombare cronico
19. È stato suggerito che l’esecuzione di attivazioni
massimali in pazienti con dolore lombare potrebbe compromettere la sicurezza 18. La valutazione
dell’affaticamento del muscolo estensore del rachide, durante la riabilitazione, trova importanti applicazioni in ergonometria e nella valutazione dei
pazienti con dolore lombare. È stato osservato che
il peso corporeo 8,16,20 e l’indice di massa corporea
21 esercitano un’influenza significativa sull’affaticamento del muscolo lombare nel test di resistenza
di Sørensen. L’indice di massa corporea (BMI), che
rappresenta il rapporto tra peso corporeo espresso
in kg e altezza in metri quadrati (Kg.m–2), quantifica la risposta rispetto alla domanda su un individuo, sottopeso, normopeso o sovrappeso. Un BMI
aumentato è associato in modo positivo a dolore
lombare 22, 23. Nonostante l’ampio ricorso al test di
resistenza del rachide di Sørensen per il monitoraggio della fatica muscolare del rachide lombare, non è ancora ben compresa la relazione tra la
compressione dello spettro di potenza dell’EMG durante le contrazioni isometriche sostenute e le caratteristiche antropometriche degli atleti affetti da
CLBP rispetto ai soggetti sani.
Gli obiettivi del presente studio sono 1) correlare
i modelli obiettivi dell’affaticamento del muscolo
del rachide lombare e dell’estensore dell’anca con i
parametri antropometrici dei soggetti e 2) comparare l’affaticamento del muscolo del rachide lombare e dell’estensore dell’anca durante l’esecuzione
del test isometrico di resistenza del rachide di Sørensen in atleti con CLBP aspecifica e in soggetti
sani di controllo di pari età e peso. L’affaticamento
dei muscoli sacrospinale (ES), grande gluteo (GM)
e bicipite femorale (BF) durante il test isometrico di
resistenza del rachide di Sørensen è stato valutato
in modo obiettivo con la pendenza MF dello spettro di potenza dell’EMG. Abbiamo ipotizzato che
gli atleti con più alti indici di massa corporea e di
437
KHORSANDI KOLUR
BMI abbiano una maggiore pendenza MF durante
il test isometrico di resistenza del rachide di Sørensen, ad es. affaticamento più veloce.
Subjects
Thirty young athletes voluntary participated
in this study from wrestling. These subjects
were grouped into low back group (N.=15,
mean age= 24.06±2.68 years) and control
groups (N.=15, mean age=24.06±2.15 years).
Athletes were included in the LBP group based
on a self-report of currently having LBP or having a history of chronic or recurrent LBP that
limited activity. One of the researchers was a
certified and practicing chiropractor who examined the subjects to ensure there was some
degree of disability or pain and that conversely
the controls did not have significant disability or
pain. All subjects completed an Oswestry LBP
Disability Questionnaire 24, 25 as well as Quebec LBP Questionnaire.26 The anthropometric
parameters of the subjects are presented in
Table I. Athletes with nerve root compression
or disc prolapse, severe scoliosis, spondyloarthrosis, previous back surgery, and other serious and specific causes of LBP were excluded.
All patients completed questionnaires concerning their LBP history. In addition, subjects were
excluded if they had cardiovascular, respiratory, orthopedic, neurological, endocrine, or
renal conditions that were contradictions to a
sustained isometric exercise. The LBP group
had an Oswestry mean score of 18.2% (±8.6),
which is clinically categorized as “without disability” as compared to control group that had
an Oswestry of 0%, which is considered “mild
disability”. The mean Quebec score from the
LBP group was 16.5 (±7.8) as compared to that
of zero for controls. Using the Mann- Whittney Test, significant differences were found
between Oswestry Low Back Disability Index
and Quebec scores between LBP and Control
groups and significant differences (P≤0.001) in
pain levels between LBP and Control groups.
At the arrival in the laboratory subject›s anthropometric measures (height, body mass) were
collected and BMI (kg.m-2) was calculated. Subjects who had BMI of greater than 40 (morbidly
obese) were also excluded. The experiment was
explained to the subject and any questions or
concerns were addressed and the subjects were
informed that they could withdraw from the experiment at any time. Written informed consent
was obtained from all subjects. The study carried the approval of the Health and Sport Medicine Department, University of Guilan.
438
Materiali e metodi
Soggetti
Hanno partecipato a questo studio trenta giovani wrestler volontari. I soggetti sono stati divisi
in due gruppi: gruppo lombare (n = 15, età media
24,06±2,68 anni) e gruppo di controllo (N.=15, età
media 24,06±2,15 anni). Gli atleti sono stati inclusi nel gruppo con dolore lombare in base alla
loro descrizione di dolore lombare attuale, o di
anamnesi di dolore lombare o di dolore lombare
ricorrente limitante l’attività. Uno dei ricercatori
era un chiropratico certificato e in attività che ha
esaminato i soggetti per riscontrare la presenza di
un certo grado di disabilità o di dolore e per riscontrare che i soggetti del gruppo di controllo non
avessero disabilità significative o dolore. Tutti i
soggetti hanno compilato il questionario Oswestry
sulla disabilità da dolore lombare 24, 25 e il Questionario del Quebec sul dolore lombare 26. I parametri antropometrici dei soggetti sono presentati
in Tabella I. Sono stati esclusi dallo studio gli atleti con compressione della radice nervosa o con
protrusione discale, severa scoliosi, spondiloartrosi, pregresso intervento alla colonna e altre gravi o
particolari cause di dolore lombare. Tutti i pazienti hanno completato i questionari riguardanti la
loro storia di lombalgia. Sono stati inoltre esclusi i
soggetti con patologie cardiovascolari, respiratorie,
ortopediche, neurologiche, endocrine o renali tali
da precludere l’esecuzione dell’esercizio isometrico
sostenuto. Il gruppo del dolore lombare ha ottenuto
un punteggio Oswestry medio del 18,2% (±8,6), che
è clinicamente considerato da “disabilità moderata” rispetto al gruppo di controllo che ha ottenuto
un punteggio Oswestry medio dello 0%, considerato anch’esso da “disabilità moderata”. La media del
punteggio Quebec del gruppo del dolore lombare
è stata 16,5 (±7.8) paragonata a 0 del gruppo di
controllo. Con il test Mann-Whittney sono emerse
differenze significative tra l’indice di disabilità del
dolore lombare di Oswestry e i punteggi Quebec
nei gruppi del dolore lombare e di controllo e differenze significative (P≤0,001) nei livelli di dolore tra i due gruppi. All’arrivo in laboratorio sono
stati raccolti i dati dei soggetti relativi alle misure antropometriche (altezza, massa corporea) ed
è stato calcolato il BMI (kg.m-2). Sono stati esclusi
dallo studio anche i soggetti con BMI superiore a 40
(obesità patologica). È stato illustrato l’esperimento
ai soggetti e risposto a dubbi e domande. I soggetti
sono stati informati sulla possibilità di abbandonare l’esperimento in qualunque momento. Tutti i
Dicembre 2011
KHORSANDI KOLUR
soggetti hanno fornito il consenso scritto. Lo studio
è stato approvato dal Dipartimento di Salute e Medicina dello Sport dell’Università di Guilan.
Test di estensione del rachide di Sørensen
Figure 1.—Modified Sorensen endurance test for fatigue
measurements. Each subject, with electromyographic
electrodes attached over the muscles of the low back
and hip, lays prone while lifting and holding his torso
off the table
Figura 1. — Test di resistenza di Sørensen modificato per
la misurazione della fatica. I soggetti in posizione prona
sollevavano e trattenevano il busto dal tavolo. Sui muscoli del rachide lombare e dell’anca sono stati posizionati
elettrodi elettromiografici
Sørensen back extension test
Back extensor muscle isometric endurance
was evaluated using Sørensen test (Figure 1).
The subject lay in a prone position on a treatment couch with the lower half of the body
below the level of the anterior superior iliac
spines strapped to the couch at three positions:
at the ankles as close to the malleoli as possible, at the knee creases, and at the level of
the greater trochanter of the femur. The seat
belts were tightened as firmly as possible while
considering the subject›s level of comfort. The
subject›s hands were placed at the sides of the
trunk, and the chest was supported at a 45°
angle downward from the horizontal position.
While the subjects performed Sørensen back
endurance test, they were instructed at the beginning of the test to lift the upper trunk clear
of the chair and maintain unsupported upper
body in the horizontal plane as long as possible (until exhaustion). The horizontal position
during the test was controlled by a small sack
(hanging from the ceiling), which was placed
between the scapulae. The test was terminated
when the subject could no longer maintain upper body in the horizontal plane (defined as >2
cm reduction in height for 2 seconds) despite
strong verbal encouragement. The endurance
time was recorded using a stopwatch and was
taken as indicator of back extensor muscle isometric endurance.
Vol. 64 - No. 4
È stata valutata con il test di Sørensen la resistenza isometrica del muscolo estensore del rachide
(Figura 1). Il soggetto, sdraiato in posizione prona
su un lettino, con la parte inferiore del corpo posta
sotto il livello della spina iliaca anteriore superiore,
è stato legato al lettino in tre punti: alle caviglie il
più vicino possibile ai malleoli, al cavo popliteo e a
livello del grande trocantere. Le cinghie sono state strette il più possibile tenendo in considerazione
la comodità del soggetto. Le mani dei partecipanti
erano in posizione distesa lungo il tronco e il torace
sostenuto a un angolo di 45° verso il basso dalla
posizione orizzontale. Durante l’esecuzione del
test di resistenza del rachide di Sørensen, all’inizio
dell’esercizio era stato detto ai soggetti di sollevare in modo evidente la parte superiore del tronco
dalla sedia e di mantenere sul piano orizzontale
la parte superiore del corpo il più a lungo possibile
(fino all’esaurimento). La posizione orizzontale è
stata controllata durante il test da un piccolo sacco
(appeso al soffitto), posto tra le scapole. Il test si è
concluso nel momento in cui il soggetto non è stato
più in grado di mantenere la parte superiore del
corpo sul piano orizzontale (riduzione dell’altezza >2 cm per 2 sec) nonostante l’incoraggiamento
verbale. Il tempo di resistenza è stato registrato mediante l’utilizzo di un cronometro ed è stato preso come indicatore della resistenza isometrica del
muscolo estensore del rachide.
Strumentazione
Durante l’esecuzione del test isometrico di resistenza del rachide di Sørensen è stato rilevato
l’EMG di superficie utilizzando un sistema di raccolta differenziale bipolare dei segnali (ME3000P8;
Mega Electronics Ltd, Kuopio, Finlandia) utilizzando elettrodi argento/argento dal diametro di
1cm con distanza <2 cm. Questo è stato utilizzato
per la rilevazione delle attività elettriche di 4 muscoli del tronco e della coscia. I canali sono stati campionati a 1000 Hz, con filtro passa-banda
20-500 Hz e amplificati (differenziale amplificatore: guadagno differenziale di 1000, rapporto di
reiezione del modo comune 130 dB, distorsione 1
μV). Sono stati convertiti da analogico a digitale
(12 bit) e salvati sul computer per l’analisi. L’amplificazione del segnale è stata effettuata nel sito
dell’elettrodo di riferimento per ridurre al minimo
gli artefatti del segnale causati dai movimenti e
da disturbi esterni. Dopo depilazione, detersione e
disinfezione con alcool, sono stati posti unilateral-
439
KHORSANDI KOLUR
Instrumentation
mente gli elettrodi sul lato dominate, al di sopra
del sacrospinale lombosacrale (LSES), 2 cm lateralmente ai processi spinosi L5-S1 e al di sopra del sacrospinale lombare superiore (ULES), 6 cm lateralmente ai processi spinosi L1-L2. Nonostante alcuni
studi abbiano utilizzato la configurazione L5/S1
per gli elettrodi dell’EMG di superficie per l’esame
del multifido 27, 28, altri studi reputano gli elettrodi
intramuscolari ad ago necessari per un’accurata
valutazione 29. Per il presente studio è stata rilevata
l’attività dell’EMG con il posizionamento di elettrodo al sacrospinale lombosacrale poiché si prevede
di poter rilevare l’attività da più muscoli rispetto al
solo multifido. Nello stesso modo si prevede di porre
l’accento sulla misurazione del multifido al livello
del passaggio lombosacrale con il posizionamento
del nostro elettrodo stretto; riteniamo di evidenziare il lunghissimo del torace con il posizionamento
degli elettrodi più lateralmente rispetto ai processi
spinosi L1-L2. Siamo consapevoli di poter inoltre interpretare i segnali dell’ileo-costale dei lombi e del
multifido. In questo lavoro descriviamo l’attività
EMG osservata come sacrospinale lombare superiore. Gli elettrodi sono anche stati sistemati unilateralmente nel centro del tessuto adiposo del bicipite
femorale; gli elettrodi del grande gluteo sono stati
posizionati al centro della retta tra l’angolo laterale
inferiore del sacro e il grande trocantere (Figura
2). Gli elettrodi di riferimento sono stati posizionati
a 5-10 cm dagli elettrodi di rilevazione in tutte le
rilevazioni. Per applicare gli elettrodi nello stesso
sito sono stati utilizzati punti di riferimento ossei e
un’attenta palpazione. L’MF dello spettro di potenza dell’EMG è stata calcolata mediante algoritmo
Fast Fourier Transform (18), in cui una finestra
dati (1 s) di 1024 punti scorre su tutta l’area del
segnale con una traslazione di 512 punti (oltre
50%). Durante l’esecuzione del test isometrico di
resistenza di Sørensen è stata determinata l’MF ed
è stata calcolata la media di ogni periodo di 5 sec.
Sono state valutate le seguenti caratteristiche: MF
iniziale come la media dei primi 5 sec. e pendenza
MF come la percentuale di scostamento dal valore
iniziale (% min-1). La pendenza MF è stata utilizzata come indicatore dell’affaticamento del muscolo sacro spinale (Figura 3).
While the Sørensen back isometric endurance test was performed, Surface EMG was collected using a bipolar differential collection system (ME3000P8; Mega Electronics Ltd, Kuopio,
Finland] utilizing 1 cm diameter silver/silver
electrodes spaced lower than 2 cm apart. This
was used to collect the electrical activities of 4
muscles in the trunk and thigh. Channels were
sampled at 1000 Hz, band-pass filtered between
20 Hz and 500 Hz and amplified (differential
amplifier: differential gain of 1000, common
mode rejection ratio 130 dB, noise 1 μV). They
were converted from analogue-to-digital (12bit), and stored on computer for analysis. Signal
amplification was done at the reference electrode site to minimize signal artifacts caused by
movements and external noise. After the skin
was shaved, abraded, and then cleaned with
alcohol, electrodes were placed unilaterally on
the dominant side over the lumbosacral erector
spinae (LSES) 2 cm lateral to the L5-S1spinous
processes and over the upper lumbar erector
spinae (ULES) 6 cm lateral to the L1-L2, spinous
processes. While a number of studies have used
the L5/S1 configuration of surface EMG electrodes for examination of multifidus, 27,28, others suggest the intramuscular needle electrodes
are necessary for accurate assessment 29 For
the present study, the EMG activity collected
by the electrode arrangement is referred to as
LSES as we expect we may have activity from
more than just the multifidus. In the same way
it is expected to emphasize the measurement
of the multifidus at the lumbosacral junction
with our narrow electrode placement, we expect to emphasize the longissimus thoracis with
our placement of electrodes more lateral to the
L1-L2 spinous processes. We are aware that we
may also be interpreting signals from iliocostalis lumborum and multifidus and in this paper refer to the observed EMG activity as ULES.
Electrodes were also placed unilaterally in the
mid-belly of the Biceps Femoris and Gluteus
Maximus muscle electrodes were placed at the
midpoint of a line running from the inferior lateral angle of the sacrum to the greater trochanter (Figure 2). Reference electrodes were placed
5-10 cm away from the collecting electrodes for
all collection arrays. Bony landmarks and careful palpation was used to place electrodes in
the same location. EMG power spectrum MF
was calculated by using Fast Fourier Transform
Algorithms (18), where a 1024 data point win-
440
Analisi statistica
Per il calcolo delle medie e degli errori standard
delle medie (±SE) sono stati utilizzati i metodi statistici standard. Sono state rilevate statistiche descrittive del tempo di fatica e il cambiamento della
frequenza mediana. Queste misure sono state comparate su due gruppi utilizzando un campione ttest (programma SPSS 16 per Windows, SPSS Inc.,
US). La significatività è stata stabilita con P<0,05
in tutti i test. È stato eseguito il test dell’omogeneità
Dicembre 2011
KHORSANDI KOLUR
Endurance time
200
153.53
150
100
105.8
50
0
LBP
Healthy
Figure 3.—Endurance time of LBP and healthy athletes.
Figura 3. — Tempo di resistenza degli atleti con LBP e
degli atleti sani.
della varianza di Levene sulla potenza e sull’EMG
per garantire l’affidabilità del posizionamento degli elettrodi dell’EMG. Il coefficiente di correlazione
di Pearson è stato utilizzato per la stima delle relazioni lineari tra le caratteristiche antropometriche
del soggetto, il tempo di resistenza e i parametri dello spettro di potenza dell’EMG.
Risultati
Figure 2.—The bipolar EMG electrode arrangement over
the ULES, LLES, GM and BF Muscles.
Figura 2. — Sistemazione dell’elettrodo elettromiografico
bipolare sui muscoli sacrospinale lombare superiore,
sacrospinale lombare inferiore, grande gluteo e bicipite
femorale.
dow (1 s) slides over the whole recorded signal area with a 512 point shift (50% overlap).
During Sørensen back isometric endurance test
the MF was determined and averaged over each
period of 5 S, whereas the following characteristics were calculated: initial MF as the mean of
the first 5 s and MF slope as the percent change
from initial value (%.min-1). MF slope was taken
as indicator of the erector spinae muscle fatigability (Figure 3).
Standard statistical methods were used for
the calculation of means and standard errors of
the means (±SE). Descriptive statistics were re-
Vol. 64 - No. 4
Gli atleti con dolore lombare cronico hanno un
minore tempo di resistenza (P<0,05) con il test di
Sørensen rispetto al gruppo degli atleti sani (Tabelle
II, III). Non sono state osservate differenze significative (P<0,05) nell’MF iniziale durante i primi 5
sec del test isometrico di resistenza del rachide di
Sørensen tra i gruppi valutati (Tabella II). L’MF è diminuita in modo significativo con la progressione
della contrazione isometrica. La Figura 4 mostra le
riduzioni dell’MF (inclinazione dell’MF, % di cambiamento/min) nel sacrospinale lombare superiore, sacrospinale lombare inferiore, grande gluteo
e bicipite femorale durante il test di resistenza dei
gruppi CLBP e di controllo. Gli atleti con CLBP avevano una maggiore inclinazione dell’MF (P<0,050,01) dei quattro muscoli rispetto ai soggetti sani
(Tabella III); tale risultato indica un maggiore affaticamento di questi muscoli nel gruppo CLBP.
La Tabella IV mostra i coefficienti di correlazione tra i parametri antrometrici e le caratteristiche
della fatica del muscolo del rachide lombare negli
atleti CLBP e in quelli sani. In entrambi i gruppi
il tempo di resistenza è correlato in modo negativo da moderato a forte (r=da -0,54 a -0,68) con
l’inclinazione dell’MF dei muscoli sacrospinale
lombare superiore e sacrospinale lombare inferiore. Nel gruppo CLBP il BMI è correlato in modo
moderatamente negativo con il tempo di resistenza
(r=-0,61). In entrambi i gruppi il BMI è correlato
in modo decisamente positivo con l’inclinazione
441
KHORSANDI KOLUR
Table I.—Descriptive statistics.
Tabella I. — Statistica descrittiva.
LBP athlete
Mean
Age
Height
Weight
BMI
Sport experience
Healthy athlete
Std. Deviation
24.06
177.33
76.26
24.26
9.20
Mean
2.68
5.55
9.23
2.10
3.70
SD
24.06
177.4
74.60
23.67
7.46
2.15
5.66
6.2
1.49
2.26
Table II.—Independent samples test for IMF.
Tabella II. — Test dei campioni indipendenti per iMF.
Levene’s test for equality of
variances
ULES
LLES
GM
BF
LBP
Healthy
LBP
Healthy
LBP
Healthy
LBP
Healthy
F
Sig.
14.123
0.001
0.298
0.590
0.484
0.493
0.606
0.443
Mean
t-test for equality of means
SD
t
73.93
67.73
104.60
111.40
47.86
46.66
91.33
93.53
8.54
5.17
7.45
8.68
8.16
6.65
9.92
10.08
df
1.247
Sig. (2-tailed)
28
0.223
-1.030
27.87
0.312
0.441
26.89
0.663
-0.443
26.58
0.661
Table III.—Independent samples test for MF slope and endurance time.
Tabella III. — Test dei campioni indipendenti per pendenza MF e tempo di resistenza.
Levene’s Test for equality of
variances
ULES
LLES
GM
BF
Endur time
LBP
Healthy
LBP
Healthy
LBP
Healthy
LBP
Healthy
LBP
Healthy
F
Sig.
1.880
0.181
4.326
0.047
8.370
0.007
6.416
0.017
3.178
0.085
Mean
t
24.88
14.45
33.04
20.89
10.14
5.62
11.65
6.70
105.80
152.53
ported for fatigue time and change in median
frequency. These measures were compared two
groups using an one sample t-test (SPSS 16 for
windows, SPSS Inc., US). Significance was set
at P<0.05 for all tests. Levene’s Test of Homogeneity was performed on force and EMG, to
ensure reliability in EMG electrode placement.
Pearson›s correlation coefficient was used to
estimate linear relationships between subject›s
anthropometric characteristics, endurance time
and EMG power spectrum parameters.
442
t-test for equality of means
SD
5.52
4.15
11.48
6.34
5.47
2.12
4.84
2.60
21.65
35.88
df
Sig. (2-tailed)
5.847
28
0.001
3.588
21.81
0.002
2.975
18.11
0.008
3.489
21.45
0.002
4.318
23.004
0.001
dell’MF dei muscoli sacrospinale lombare superiore e sacrospinale lombare inferiore (r=da 0,62
a 0,76). Nelle donne sane la pendenza dell’MF è
correlata in modo moderatamente positivo con
l’MF iniziale (r=0,45-0,61). I soggetti CLBP hanno
una forte correlazione positiva tra massa corporea
e inclinazione dell’MF dei muscoli sacrospinale
lombare superiore, sacrospinale lombare inferiore e bicipite femorale durante il test di Sørensen
(r=da 0,64 a 0,70). Negli atleti sani l’MF iniziale
rispettivamente del sacrospinale lombare superiore
Dicembre 2011
Results
KHORSANDI KOLUR
MF slope %/min)
40
CLBP athletes had shorter (P<0.05) endurance
time in Sørensen test compared to the healthy
group (Tables II, III). No significant differences
(P<0.05) in initial MF during first 5 s of the Sørensen back isometric endurance test between
the measured groups were observed (Table II).
The MF significantly declined as time of isometric contraction progressed. Figure 4 shows
relative MF decreases (MFslope, % change/
min) in ULES, LLES, GM and BF muscles during the endurance test in the CLBP and control
groups. CLBP athletes had higher (P<0.05-0.01)
MF slope of four muscles than healthy subjects
(Table III) indicating greater fatigability of these
muscles in the CLBP group.
Tables IV provide the correlation coefficients
between anthropometric parameters and low
back muscle fatigue characteristics in CLBP
athletes and Healthy athletes. In both groups
the endurance time correlated moderately to
strongly negatively (r=-0.54 to -0.68) with MF
slope of ULES and LLES muscles. In CLBP
group BMI correlated moderately negatively
with endurance time (r=-0.61). BMI correlated
strongly positively with MF slope of ULES and
LLES (r=0.62 to 0.76) in both subject groups.
In healthy female subjects MF slope correlated
moderately positively with initial MF (r=0.450.61). CLBP subjects had strong positive correlation between BM and MF slope of ULES, LLES
and BF muscles during Sørensen test (r=0.64 to
0.70). In healthy athletes initial MF of ULES and
LLES correlated strongly positively with BMI
(r=0.68 and 0.79) respectively.
20
0
LBP
ULES
Healthy
LLES
GM
BF
Figure 4.—Mf slope of 4 muscles in LBP and healthy
athletes.
Figura 4. — Pendenza dell’MF dei 4 muscoli in atleti con
LBP e in atleti sani.
e del sacrospinale lombare inferiore sono correlati
in modo decisamente positivo con il BMI (r=0,68
e 0,79).
Discussione
La scelta di aver utilizzato atleti per questo studio presenta alcuni vantaggi. I segnali dell’EMG di
superficie sono influenzati dalle proprietà di spessore ed elettriche del tessuto sottocutaneo 30. La variabilità mioelettrica della registrazione dell’EMG
di superficie e l’interferenza del segnale diminuiscono con la riduzione dello spessore adiposo sottocutaneo 31. Tutti gli atleti sono stati trovati attivi,
ciò denota una ridotta quantità di tessuto adiposo
sottocutaneo. Molti autori hanno rilevato diversi
modelli di attività elettromiografica del sacrospina-
Table IV.—Correlations between anthropometric parameters and low hack muscle fatigue characteristics during Sørensen back endurance test in CLBP and healthy athletes.
Tabella IV. — Correlazioni tra parametri antropometrici e caratteristiche della fatica del muscolo lombare
durante il test di resistenza del rachide di Sørensen in atleti affetti CLBP e in atleti sani.
Parameters
LBP group
Age
Height
BM
BMI
Endurance
Healthy group
Age
Height
BM
BMI
Endurance
Vol. 64 - No. 4
ULES
MFslope
LLES
MFslope
GM
MFslope
BF
MFslope
0.47
0.16
0.18
-0.61
#
-0.16
0.20
0.64
0.62
-0.54
0.20
0.34
0.70
0.76
-0.68
-0.14
-0.07
0.30
0.17
-0.24
-0.03
0.26
0.28
0.21
#
0.39
0.26
-0.12
0.76
-0.58
0.40
0.71
-0.02
0.69
-0.67
0.29
0.36
0.25
0.16
0.33
BMI
Endurance
0.21
0.73
0.83
#
#
0.33
-0.48
0.35
#
#
ULES
iMF
LLES
iMF
GM
iMF
BF
iMF
-0.25
0.25
0.69
0.52
-0.59
-0.28
-0.47
-0.44
-0.44
-0.09
-0.21
-0.14
-0/14
-0.49
-0.01
0.35
0.59
0.35
-0.27
-0.01
0.41
-0.47
0.35
-0.45
-0.08
0.20
-0.04
0.26
0.32
0.26
0.05
0.37
0.52
0.68
0.31
0.10
-0.01
0.68
0.79
-0.64
0.04
-0.28
-0.017
0.13
0.46
-0.07
0.26
0.56
0.55
-0.09
443
KHORSANDI KOLUR
Discussion
Choosing an athlete population for this study
had several advantages. Surface EMG signals are
affected by thickness and electrical properties of
subcutaneous tissue.30 Myoelectrical variability
in surface EMG recording and signal cross-talk
decrease with a reduction in subcutaneous fat
thickness.31 All athletes were active, suggesting a
reduced amount in subcutaneous fat tissue. Various authors found different electromyographic
activity patterns of erector spinae among patients
with chronic LBP when compared with healthy
control subjects 11,32, whereas others did not find
such differences.33
The lumbar erector spinae muscle MF decreases observed in the present study during
Sørensen back isometric endurance test are in
agreement with the results of previous studies
of back extensor muscle isometric contractions.9,
21 This EMG spectrum shift has been attributed
to changed muscle metabolism during fatiguing contractions: intracellular pH decrease due
to lactate accumulation and H+ concentration
or extracellular K+ accumulation.34 In moderate
contractions investigated, lactate production was
expected to be minimal, especially in view of
the high percentage of type I (slow twitch) muscle fibers shown to be present in erector spinae
muscle.35
Extracellular K+ accumulation might, therefore,
be the important factor limiting erector spinae
muscle endurance at moderate contraction levels. The exact physiological mechanisms behind
the EMG spectral changes are believed to be multifactorial, where a number of factors have been
suggested to influence the rate of EMG spectral
shifts toward lower frequencies during fatiguing
contractions. These factors include: slowing of
action potential velocity, synchronization of motor units, slowing of firing frequency, recruitment
of new motor units during the fatiguing contraction.36 The initial MF of the target muscles during
the first 5 s of the Sørensen back endurance test
did not differed significantly between the groups
of CNLBP athletes and healthy controls, which
indicates the similar back and hip extensor muscle loading in both subject groups in pre-fatigue
condition. This confirms the group differences in
fatigability to be real and not caused by group
differences in muscle loading.
Also, the results of the present study suggested that CLBP athletes had a reduced back
extensor muscle isometric endurance compared
to the healthy control subjects when performed
444
le tra pazienti con dolore lombare cronico rispetto
ai soggetti del gruppo di controllo 11, 32, mentre altri
autori non hanno riscontrato alcuna differenza 33.
Le diminuzioni dell’MF del muscolo sacrospinale lombare osservate nel presente studio durante il
test isometrico di resistenza del rachide di Sørensen sono concordi con i risultati degli studi precedenti delle contrazioni isometriche del muscolo
estensore del rachide 9, 21. Questa traslazione dello spettro dell’EMG è stata attribuita a un mutato
metabolismo muscolare durante le contrazioni affaticanti: il pH intracellulare diminuisce a causa
dell’accumulo di acido lattico e di concentrazione
di H+ o di accumulo extracellulare di K+ 34. Nelle
moderate contrazioni analizzate era attesa una
minima produzione di acido lattico, soprattutto in
vista dell’alta percentuale di fibre muscolari di tipo
I (bassa contrazione) mostrate per essere presenti
nel muscolo sacrospinale 35.
L’accumulo di K+ extracellulare potrebbe quindi
essere un ‘importante fattore che limita la resistenza del muscolo sacrospinale a moderati livelli di
contrazione. Si pensa che esistano esatti meccanismi fisiologici multifattoriali dietro i cambiamenti
spettrali dell’EMG, in cui si suggerisce che diversi
fattori influenzino il tasso delle traslazioni spettrali
dell’EMG verso frequenze più basse durante le contrazioni affaticanti. Questi fattori comprendono:
rallentamento della velocità potenziale di azione,
sincronizzazione delle unità motorie, rallentamento della frequenza in attività, reclutamento di
nuove unità motorie durante la contrazione affaticante 36. L’MF iniziale dei muscoli bersaglio, durante i primi 5 sec del test di resistenza del rachide
di Sørensen, non è differita in modo significativo
tra i gruppi di atleti con CLBP e di atleti di controllo; ciò indica in entrambi i gruppi, in condizioni di
pre-fatica, lo stesso carico dell’estensore del rachide
e dell’anca. Questo conferma che le differenze di
affaticamento dei gruppi sono reali e non causate
dalle differenze dei gruppo nel carico muscolare.
Inoltre i risultati del presente studio hanno suggerito che gli atleti con CLBP hanno subito una
ridotta resistenza isometrica del muscolo estensore del rachide rispetto ai soggetti del gruppo di
controllo quando si esegue il test di resistenza del
rachide di Sørensen, fino all’esaurimento. Gli atleti con CLBP hanno evidenziato un tempo di resistenza più breve, ad es.affaticamento precoce, rispetto ai soggetti di controllo, nonostante gli stimoli
verbali per proseguire la contrazione isometrica
sostenuta. Le differenze tra gli atleti CLBP e quelli
di controllo nell’affaticamento del muscolo estensore del rachide durante il test di Sørensen possono essere giustificate da alcuni fattori. I soggetti
con dolore lombare spesso evitano di utilizzare il
loro rachide nelle situazioni della vita quotidiana
a causa della paura del dolore e delle sue conse-
Dicembre 2011
Sørensen back endurance test until exhaustion.
CLBP athletes had shorter endurance time, i.e.
fatigued faster than healthy control subjects
despite the subjects having been strongly verbally encouraged to continue throughout the
sustained isometric contraction. The differences
between CLBP athletes and controls in back extensor muscle fatigability during the Sørensen
test can be explained by several factors. Subjects
with LBP often avoid using their back in everyday situations, because of fear of pain and its
consequences.37 A decrease in lumbar extensor
activity can result in reduced lumbar mobility
and loss of back extensor muscle strength because of muscle atrophy.38, 39 It has been shown
that lumbar back muscle fatigue leads to abnormal spinal movements due to loss of precise
muscle co-ordination which increase mechanical
loading of passive elements, such as ligaments
and intervertebral discs, and may cause back injury and pain.40 This leads to the atrophy of the
back muscles, especially lumbar multifidus muscles 38, 39 and will eventually lead to more pain
and enhance the avoidance cycle. Initially, our
hypothesis was that other muscle groups that are
functionally coupled with lumbar Erector Spinae
muscles, such as Gluteus Maximus, also would
be affected by deconditioning. Poor back muscle endurance may predict future occurrence of
LBP.8, 16
Although the modified Biering–Sørensen test
is generally considered a measure of low back
function measuring overall lower back fatigue,
activity of the biceps femoris and hip extensors
have been argued to substantially contribute to
fatigue times. 21 Significant correlation has been
observed between Biering–Sørensen fatigue
times and EMG median frequency slopes of the
biceps femoris. 10,15 It would seem that more than
just the erector spinae are involved in back fatigue. The results of individual electrode location
MF slope suggest Gluteus Maximus muscle fatigue in the CLBP subjects. This indicates that the
Gluteus Maximus was the limiting factor for the
back extension endurance (endurance time) in
the CLBP group. The Gluteus Maximus is a strong
hip extensor and tightly coupled with lumbar
paraspinal muscles via the thoracolumbar fascia,
which allows the load transfer from the lumbar
spine to lower extremities. The thoracolumbar
fascia together with the attached muscles play an
important role in supporting the back during forward flexion and extension movements.41 In sagittal forward bending, the pelvis and spine flex
almost simultaneously, but in extension the pel-
Vol. 64 - No. 4
KHORSANDI KOLUR
guenze 37. Una riduzione dell’attività dell’estensore
lombare può generare ridotta mobilità lombare e
perdita della forza del muscolo lombare estensore
a causa dell’atrofia muscolare 38, 39. È stato dimostrato che la fatica del muscolo lombare genera movimenti spinali per la perdita della coordinazione
muscolare fine che aumenta il carico meccanico
degli elementi passivi, come i legamenti e i dischi
intravertebrali; può causare lesione del rachide e
dolore 40. Questo causa atrofia dei muscoli del rachide, soprattutto dei muscoli multifido lombari 38,
39 e infine genererà maggiore dolore e promuoverà
l’interruzione del ciclo. La nostra ipotesi iniziale
era che gli altri gruppi muscolari che sono abbinati in modo funzionale ai sacrospinali,, come il
grande gluteo, potrebbero essere interessati al decondizionamento. La scarsa resistenza del muscolo del rachide può essere predittrice di futuro dolore
lombare 8, 16.
Sebbene il test di Biering-Sørensen modificato
venga generalmente considerato una misura della funzione lombare che valuta la fatica lombare
complessiva, si è discusso sul sostanziale contributo dell’attività del bicipite femorale e degli estensori dell’anca ai tempi di fatica 21. È stata osservata
una correlazione significativa tra i tempi di fatica
di Biering-Sørensen e la pendenza della frequenza mediana dell’EMG del bicipite femorale 10, 15.
Sembrerebbe che alla fatica del rachide vengano
interessati più muscoli rispetto al solo sacrospinale. I risultati della pendenza della MF dal posizionamento del singolo elettrodo suggeriscono
la fatica del grande gluteo nei soggetti con CLBP.
Questo indica che il grande gluteo è stato il fattore
di limitazione della resistenza (tempo di resistenza) dell’estensione del rachide nel gruppo CLBP. Il
grande gluteo è un potente estensore dell’anca e
fortemente legato alla muscolatura paravertebrale
lombare per mezzo della fascia toracolombare che
permette il trasferimento del carico dalla colonna
lombare agli arti inferiori. La fascia toracolombare con i muscoli inseriti gioca un ruolo importante nel sostegno del rachide durante la flessione in
avanti e i movimenti di estensione 41. Nella flessione in avanti sul piano sagittale la pelvi e la colonna
flettono quasi simultaneamente, ma in estensione
la pelvi incomincia il movimento e si estende relativamente più velocemente rispetto alla colonna
lombare durante la prima metà dell’estensione. 42 È
stato inoltre dimostrato che i muscoli ischio crurali sopportano un maggiore carico relativo rispetto
ai muscoli paravertebrali durante le fasi iniziali
dell’estensione da una posizione completamente
flessa 43. Sembra quindi razionale che i muscoli
estensori dell’anca siano soggetti a decondizionamento nei soggetti con CLBP se viene evitato l’uso
di tali muscoli.
I dati attuali suggeriscono che il BMI esercita
445
KHORSANDI KOLUR
vis initiates the movement and extends relatively
faster than lumbar spine throughout the first half
of the extension.42 It has also been shown that
the hamstring muscles bear more relative load
than lumbar paraspinal muscles during initial
phases of extension from full flexed position. 43
Therefore, it seems rational that the hip extensor
muscles are subjected to deconditioning in CLBP
subjects if the use of these muscles is avoided.
The present data suggest that BMI has a significant influence on back extensor muscle fatigability in the Sørensen isometric endurance test.
The correlation analysis indicated that in CLBP
athletes with high BMI the endurance time was
shorter than in athletes with low BMI (Table
4). Healthy control subjects with high BMI had
greater lumbar erector spinae muscle initial MF as
well as MF slope for ULES and LLES muscles (Table IV). This suggest that subjects with high BMI
had greater back extensor muscle loading and
fatigued faster during Sørensen test than subjects
with low BMI. In literature, there are some suggestions, that subject body mass (weight) may
influence the Sørensen isometric endurance test
result.12, 20 Kankaanpää et al. investigated the influence of BMI on paraspinal muscle fatigability
(endurance time, EMG spectral indices) by using
Sørensen test and found a strong influence of
this factor. BMI showed a strong negative correlation, and endurance time a strong positive correlation with paraspinal muscle fatigability (MF
slope). Multiple regression analysis indicated that
MF slope (fatigue) during the test was dependent
on BMI in both sexes, but the effect of BMI was
more pronounced in women than men.21 Several
previous studies showed rising of LBP prevalence with increasing BMI.19, 44 This association
may suggest a role of body weight and height
in the pathogenesis of LBP. These findings support the previously reported need for education
regarding weight reduction as useful implement
in LBP prevention.45
In this study, endurance time of the Sørensen
test correlated negatively with MF slopes of
the erector spinae muscle in CLBP athletes and
healthy controls. High correlations have been reported between MPF or MF slopes during fatiguing contractions of the back extensor muscles
and endurance time by several authors.16, 46
un’influenza significativa sull’affaticamento del
muscolo estensore del rachide nel test isometrico
di resistenza di Sørensen. L’analisi di correlazione
ha indicato che, negli atleti con CLBP con un alto
BMI, il tempo di resistenza è stato più breve rispetto
agli atleti con un basso BMI (tabella 4). I soggetti
sani del gruppo di controllo con alto BMI hanno
una maggiore MF iniziale del muscolo sacrospinale lombare come l’inclinazione dell’MF dei muscoli
sacrospinale lombare superiore e sacrospinale lombare inferiore (Tabella IV). Questo suggerisce che
i soggetti con alto BMI hanno un maggiore carico
del muscolo estensore del rachide e si affaticano
più rapidamente durante il test di Sørensen rispetto
ai soggetti con basso BMI. La letteratura presenta
alcuni spunti sulla possibile influenza della massa corporea (peso) del soggetto sul risultato del test
isometrico di resistenza di Sørensen 12, 20. Kankaanpää et al. hanno indagato l’influenza del BMI
sull’affaticamento del muscolo paravertebrale
(tempo di resistenza, indice spettrale di EMG) utilizzanto il test di Sørensen e hanno rilevato una
forte un’influenza di qusto fattore. Il BMI ha mostrato una decisa correlazione negativa con l’affaticamento della muscolatura paravertebrale (pendenza dell’MF), mentre il tempo di resistenza ha
mostrato una correlazione decisamente positiva
con l’affaticamento della muscolatura paravertebrale. L’analisi di regressione multipla ha indicato che la pendenza dell’MF (fatica) durante il test,
in entrambi i sessi è stata dipendente dal BMI, ma
l’effetto del BMI è risultato più pronunciato nelle
donne rispetto agli uomini 21. Alcuni studi precedenti hanno dimostrato l’insorgenza del dolore
lombare principalmente con l’aumento del BMI 19,
44. Questa associazione può suggerire un ruolo del
peso corporeo e dell’altezza nella patogenesi del dolore lombare. Questi risultati sono a sostegno della
necessità, discussa in precedenza, di educare sulla
riduzione di peso considerata come strumento utile
nella prevenzione del dolore lombare 45.
In questo studio il tempo di resistenza del test
di Sørensen era correlato in modo negativo con
le pendenze dell’MF del muscolo sacrospinale negli atleti con CLBP e nel gruppo di controllo. Alcuni autori hanno riferito elevate correlazioni tra
le pendenze della media dello spettro di potenza o
della frequenza media durante le contrazioni affaticanti dei muscoli estensori del rachide e il tempo
di resistenza 16, 46.
Conclusions
In conclusione, i risultati del presente studio
hanno dimostrato che, durante il test isometrico
di resistenza del rachide di Sørensen, gli atleti con
CLBP si sono affaticati più velocemente rispetto
In conclusion, the results of the current study
have shown that during the Sørensen back
446
Conclusioni
Dicembre 2011
isometric endurance test the CLBP athletes fatigued faster than healthy controls. Back extensor muscle fatigability in CLBP patients and
age- and weight-matched controls is influenced
by BMI. The greater progressive decrease in
MPF (slope) of the EMG power spectrum of
the erector spinae muscle during endurance
test in CNLBP athletes than control subjects is
not caused by group differences in pre-fatigue
muscle loading. Further, the hip extensor muscles contribute strongly in the process of fatigue, indicating load sharing between back
and hip extensor muscles during the test. Correlation analysis revealed that erector spinae
muscle fatigability in CLBP patients and healthy
subjects was associated with anthropometric
characteristics: subjects with higher body mass
and BMI fatigued faster.
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Vol. 64 - No. 4
KHORSANDI KOLUR
agli atleti del gruppo di controllo. L’affaticamento del muscolo estensore del rachide nei pazienti,
con pari età e peso del controllo, è influenzato dal
BMI. Durante il test di resistenza negli atleti con
CLBP rispetto ai soggetti di controllo, la maggiore
riduzione progressiva dell’MPF (pendenza) dello
spettro di potenza dell’EMG del muscolo sacrospinale non è stata causata dalle differenze del gruppo nel carico muscolare prima della fatica. Inoltre
i muscoli estensori dell’anca contribuiscono in
modo significativo al processo di fatica, indicando la distribuzione del carico durante il test, tra i
muscoli estensori del rachide e dell’anca. L’analisi
di correlazione ha mostrato che l’affaticamento
del muscolo sacrospinale nei pazienti con CLBP
e nei soggetti sani è stata associata alle caratteristiche antropometriche: i soggetti con maggiore
massa corporea e BMI si sono affaticati più velocemente.
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KHORSANDI KOLUR
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Received on May 9, 2011. - Accepted for publication on December 7, 2011.
Conflict of interest.—None.
Corresponding author: M. Khorsandi, Department of Physical Education and Sport Sciences, Faculty of Physical Education
and Sport Science,University of Guilan, Rasht, Iran. E-mail: [email protected]
448
Dicembre 2011
MED SPORT 2011;64:449-57
Erythropoiesis stimulating agents
and sport: from the theoretical
oxigen delivery enhancement to
possible clinical cardiac issues
Agenti stimolanti l’eritropoiesi e sport:
dall’incremento teorico del trasporto di ossigeno
alle possibili implicazioni cardiologiche
P. BORRIONE, Z. LA ZAREVIC, V. DI SALVO, F. PIGOZZI
Department of Health Sciences, University of Rome “Foro Italico”, Rome, Italy
SUMMARY
In many sport disciplines the delivery of oxygen to muscles plays a critical role. In late 1980s recombinant Erythropoietin became available for the treatment of anaemia and the first studies showed that this hormone was able to
induce an increase in the total body hemoglobin with a coupled profound effect on exercise tolerance. Ten years
later it became clear that recombinant erythropoietin was the preferred drug for those athletes seeking to artificially
enhance their endurance performances. The use of this hormone causes many very well documented side effects. Additional clinical issues should be raised when considering the potential cardiac side effects of the use of erythropoiesis
stimulating agents. With this regard, an increasing number of cardiovascular deaths in athletes have been reported by
different authors. However, information about the cardiovascular risk profile of competitive athletes are still poor, in
particular when considering a concomitant use of erythropoiesis stimulating agents.
Key words: Erythropoietin - Oxygen - Cardiovascular diseases.
RIASSUNTO
In molte discipline sportive, il rilascio di ossigeno al tessuto muscolare gioca un ruolo fondamentale. Alla fine degli
anni ’80, l’eritropoietina ricombinante è stata resa disponibile per il trattamento dell’anemia e i primi studi hanno dimostrato come questo ormone fosse in grado di indurre un aumento del contenuto totale di emoglobina corporea con
un profondo effetto sulla tolleranza all’esercizio fisico. Dieci anni più tardi è diventato chiaro come l’eritropoietina
ricombinante fosse divenuta il farmaco preferito dagli atleti che cercano di migliorare in maniera artificiale le proprie
prestazioni di resistenza. L’utilizzo di tale ormone è causa di ben noti effetti collaterali. Ulteriori implicazioni cliniche
dovrebbero altresì essere prese in considerazione nella valutazione dei potenziali effetti collaterali cardiaci derivanti
dall’utilizzo di sostanze stimolanti l’eritropoiesi. In questo contesto deve essere considerato il fatto che numerosi
autori abbiano riportato nel tempo un numero crescente di eventi cardiovascolari avversi, negli atleti e negli ex-atleti.
Tuttavia, le informazioni sul profilo di rischio cardiovascolare degli atleti agonistici sono ancora scarse, in particolare
quando viene preso in considerazione il concomitante utilizzo di agenti stimolanti l’eritropoiesi.
Parole chiave: Eritropoietina - Ossigeno - Malattie cardiovascolari.
I
n many sport disciplines the delivery of oxygen to muscles plays a critical role. Indeed,
muscle performance declines during prolonged
and intense activity as a consequence of the
shift from the aerobic to the anaerobic metabo-
Vol. 64 - No. 4
I
n molte discipline sportive il rilascio di ossigeno ai muscoli riveste un ruolo fondamentale.
In effetti, la performance muscolare subisce una
riduzione durante l’attività prolungata intensa
come conseguenza del cambiamento del metabo-
449
Erythropoiesis stimulating agents and sport
BORRIONE
lism with a coupled increase of lactate. With
this regard, the role of the maximal cardiac output as well as the role of the blood volume and
the total hemoglobin were, long ago, clearly
identified as maximal oxygen uptake (VO2max)
determinants.1, 2 Indeed, it is well known that
VO2max is directly related to the total body hemoglobin but not to the hematocrit value.2 In
late 1980s recombinant erythropoietin (rHuEPO) became available for the treatment of
anaemia and the first studies, conducted on
end stage renal disease patients, showed that
this hormone was able to induce an increase
in the total body haemoglobin with a coupled
profound effect on exercise tolerance.3 At the
beginning of 1990s it became clear that rHuEPO was the preferred drug for those athletes
seeking to artificially enhance their endurance
performances. In fact, under a practical point
of view, rHuEPO had several advantages when
compared to blood transfusions, including
no need for blood withdrawal, storage, transport and re-infusion. With those premises, it is
clear that the use of erythropoiesis stimulating
agents as blood doping is finalized to increase
the amount of oxygen (O2) that the blood can
carry and/or deliver to the muscle tissues. In
order to accomplish this objective, the following molecules were adopted and/or maybe
adopted in a near future.
Erythropoietin
Erythropoietin (EPO) is a glycoprotein hormone whose production is solely regulated by
tissue oxygenation. The discovery of the family
of proteins called hypoxia-inducible transcription factors (HIF) has improved the understanding of the mechanisms of the response to hypoxia. Indeed, EPO gene expression is induced
by HIF. The main representative of the HIFfamily is HIF-1, which is composed of an O2labile α-subunit and a constant β-subunit. During normoxia, the HIF-1α subunit is degraded
via the ubiquitin-proteasome pathway. On the
contrary, during hypoxia, the HIF-1α subunit
becomes stable and interacts with the HIF-1β
subunit regulating and promoting the expression of the EPO gene.4-6 In addition to the well
known effects on the homodimeric EPO receptor,7 it has been demonstrated that EPO can
also exert the effect of lowering plasma volume, probably by inducing a down-regulation
of the renin-angiotensin-aldosterone axis.8 This
mechanism of concomitant increased avail-
450
lismo da aerobico ad anaerobico, con un notevole aumento della quantità di acido lattico. A tale
proposito, attualmente il ruolo della gittata cardiaca massima, così come un tempo avveniva per il
ruolo del volume ematico e dell’emoglobina totale,
viene identificato come determinante il massimo
consumo di ossigeno (VO2max).1, 2 In effetti, è ben
noto che il VO2max è collegato direttamente al contenuto totale di emoglobina corporea, ma non al
valore dell’ematocrito 2. Alla fine degli anni ’80
l’eritropoietina ricombinante (rHuEPO) è stata
resa disponibile per il trattamento dell’anemia e
i primi studi, condotti su pazienti con insufficienza renale allo stadio terminale, avevano dimostrato che questo ormone era in grado di indurre
un aumento del contenuto totale di emoglobina
corporea, con un evidente effetto associato alla
tolleranza all’esercizio 3. All’inizio degli anni ’90
è risultato evidente che l’rHuEPO era divenuta il
farmaco preferito da quegli atleti in cerca di un
modo artificiale per migliorare le proprie prestazioni di resistenza. Effettivamente, da un certo
punto di vista pratico, l’rHuEPO mostrava alcuni
vantaggi rispetto alle trasfusioni di sangue, tra cui
l’assenza della necessità di prelievo del sangue, la
sua conservazione, il trasporto e la re-infusione.
Risulta evidente che con tali premesse l’utilizzo di
agenti stimolanti l’eritropoiesi, come l’emodoping,
sia finalizzato all’aumento della quantità di ossigeno (O2) che il sangue può trasportare e/o portare
ai tessuti muscolari. Al fine di raggiungere questo
obiettivo, sono state adottate le seguenti molecole
e/o probabilmente saranno adottate in un prossimo futuro.
Eritropoietina
L’eritropoietina è un ormone glicoproteico la
cui produzione è regolata unicamente dall’ossigenazione tissutale. La scoperta della famiglia di
proteine chiamate fattori di trascrizione inducibile dell’ipossia (HIF) ha migliorato la comprensione
del meccanismo di risposta all’ipossia. Certamente
l’espressione del gene dell’EPO è indotta dall’HIF. Il
principale rappresentante della famiglia dell’HIF
è HIF-1, composto da una subunità α ossigenolabile e una subunità β costitutiva. Durante la
normossia, la subunità HIF-1α è degradata per
mezzo della via mediata dal sistema ubiquitinproteasoma. Al contrario, durante l’ipossia, la
subunità HIF-1α si stabilizza e interagisce con la
subunità HIF-1β che regola e promuove l’espressione del gene EPO 4-6.
In aggiunta ai ben noti effetti sul recettore omodimerico dell’EPO 7, è stato dimostrato che l’EPO
può anche esercitare l’effetto di ridurre il volume
Dicembre 2011
ability of red blood cells and lowered plasma
volume seems to be crucial in determining the
final EPO effect, which results in an increase of
the oxygencarrying capacity of blood.
Darbepoietin
When compared to rHuEPO, darbepoietin-α
has increased sialylated carbohydrate content
which is associated with a prolonged serum
half-life and an increased in vivo biologic activity. Darbepoietin binds to the erythropoietin receptor in an identical manner as the native EPO,
thus inducing the same intracellular signalling.
The average terminal half life for darbepioetin
is three times longer than for rHuEPO (25.3 h
vs. 8.5 h), the clearance of darbepioetin is significantly lower than that of rHuEPO (1.6±0.3
mL/h/kg vs. 4±0.3 mL/h/kg), while the volumes
of distribution for darbepoietin and rHuEPO
are equivalent (52.4±2 mL/kg vs. 48.7±2.1 mL/
kg).9
Continuous erythropoietin receptor activator
The so called third-generation molecule is
represented by the continuous erythropoietin
receptor activator (CERA). This molecule differs
from EPO and darbepoietin through its integration of amide bonds between amino groups and
a single methoxy polyethylene glycolsuccinimidyl butanoic acid polymer. This bond leads to
prolonged plasma half life of the molecule and
to a superior in vivo potency. The increased
activity of this molecule, when compared to
other rHuEPOs, is not only due to the extended
plasma half life, but also to a different erythropoietin receptor activation kinetics. Indeed,
CERA is able to rapidly repeat the attachment
to and the dissociation from the erythropoietin
receptor, resulting in a prolonged repetition
of its activation. This mechanism results in a
more potent stimulation of erythropoiesis, both
in magnitude and duration when compared to
standard rHuEPOs.10
Hematide
Hematide is a dimeric peptide unrelated in
sequence to either native or recombinant EPOs,
which binds to the erythropoietin receptor. Results from preregistrative studies indicate that
hematide produces clinically meaningful and
lasting increases in haemoglobin levels when
dosed once a month without the risk of pure
Vol. 64 - No. 4
BORRIONE
plasmatico, probabilmente mediante l’induzione di una sotto-regolazione dell’asse renina-angiotensina-aldosterone 8. Questo meccanismo di
concomitante aumentata disponibilità dei globuli
rossi e di ridotto volume plasmatico sembra essere
fondamentale nella determinazione dell’effetto finale dell’EPO, che genera un aumento di capacità
di trasporto di ossigeno da parte del sangue.
Darbepoietina
Paragonata all’rHuEPO, la darbepoietina-α ha
aumentato il contenuto di carboidrato sialilato
che è associato a una prolungata emivita nel siero e a un’aumentata attività biologica in vivo. La
darbepoietina si lega al recettore dell’eritropoietina allo stesso modo dell’EPO endogena, sebbene
inducendo lo stesso segnale intracellulare. L’emivita terminale media della darbepoietina è tre volte
più lunga di quella dell’rHuEPO (25,3 h vs. 8,5
h), la clearance della darbepoietina è nettamente
inferiore di quella dell’rHuEPO (1,6±0,3 ml/h/kg
vs. 4±0,3 ml/h/kg), mentre sono equivalenti i volumi di distribuzione di darbepoietina e rHuEPO
(52,4±2 ml/kg vs. 48,7±2,1 mL/kg) 9.
Attivatore continuo del recettore dell’eritropoietina
La cosiddetta molecola di terza generazione è
rappresentata dall’attivatore continuo del recettore dell’eritropoietina (CERA). Questa molecola
differisce dall’EPO e dalla darbepoietina per mezzo della sua integrazione di legami ammidici tra
aminogruppi e un polimero di acido metossi-polietilen-glicolsuccimidil-butanoico. Questo legame
genera una prolungata emivita plasmatica della
molecola e una maggiore potenza in vivo. L’aumentata attività di questa molecola, se paragonata
alle altre rHuEPO, non è dovuta solo all’aumentata emivita plasmatica, ma anche alla cinetica
dell’attivazione del diverso recettore dell’eritropoietina. Il CERA è sicuramente in grado di ripetere
rapidamente l’unione e la dissociazione dal recettore dell’eritropoietina, dando luogo a prolungate
ripetizioni della sua attivazione. Questo meccanismo determina una più potente stimolazione
dell’eritropoiesi, sia in termini di quantità che di
durata, se paragonati alle rHuEPOs standard 10.
Ematide
L’ematide è un peptide dimerico, non legato in sequenza né al ricombinante endogeno né
al ricombinante dell’EPO, che si lega al recettore
dell’eritropoietina. Risultati da studi pre-registrativi
indicano che l’ematide produce significativi e du-
451
BORRIONE
red cell aplasia (PRCA). Another appealing
property of this molecule, in particular when
considering the sport environment, is its stability at room temperature.11, 12
Prolyl-hydroxilases inhibitors
Small molecules inhibiting prolyl-hydroxylases are under development. Two of them (FG2216 and FG-4592) seemed well tolerated in
phase I studies and produced robust increases
in hemoglobin levels. These molecules could
theoretically offer not only the convenience of
oral administration, but also an improved efficacy due to their capacity to stimulate complete
erythropoiesis, including iron mobilisation and
suppression of negative effects of proinflammatory cytokines.13
Ergogenic benefits sought by the
treatment with erythropoiesis
stimulating agents
Several authors have demonstrated the ergogenic properties of rHuEPO administration.
Studies performed on animal models
showed that following rHuEPO administration
exercised rats had higher muscle glycogen,
higher free fatty acids, and lower lactate levels
when compared with the untreated controls.14,
15 Those results suggested that the muscle increased oxygen availability may significantly
affect the energy substrate used during exercise, thus increasing the ability to perform an
aerobic workout for extended periods. This
implies that rHuEPO administration may result
in a lower contribution of anaerobic metabolism to fulfil the energy requirements during
exercise. Although few studies on humans
have been performed, available data indicate
that the haemoglobin increases induced by
rHuEPO administration on athletes may increase the VO2max and the time to exhaustion
at 95%VO2max. Moreover it has been described
an improvement in run time performances to
significant levels proportionally to the haemoglobin increase.16
Since erythropoietin receptors are present
in endothelium, in smooth muscle cells, and
in fractions of the sarcolemma of the skeletal
muscle fibres, many scientists suggested that
rHuEPO administration may have a number of
additional benefits beyond its role of increasing the concentration of the circulating red
452
raturi aumenti dei livelli emoglobinici, se dosato
una volta al mese, senza il rischio di un’aplasia
pura dei globuli rossi (PRCA). Altra attrattiva di
questa molecola, in modo particolare quando si
prende in considerazione l’ambito sportivo, consiste nella sua stabilità a temperatura ambiente 11, 12.
Inibitori della prolil-idrossilasi
Sono in fase di sviluppo piccole molecole che inibiscono la prolil-idrossilasi. Due di queste molecole
(FG-2216 ed FG-4592), durante la fase I degli studi, sembravano ben tollerate e hanno prodotto notevoli aumenti dei livelli di emoglobina. Tali molecole, in via teorica, potrebbero offrire non solo la
comodità della somministrazione orale, ma anche
il miglioramento dell’efficacia per la loro capacità di stimolare la completa eritropoiesi, comprese
la mobilizzazione del ferro e la soppressione degli
effetti avversi delle citochine proinfiammatorie 13.
Benefici ergogeni desiderati dal trattamento
con sostanze stimolanti l’eritropoiesi
Alcuni autori hanno dimostrato le proprietà
ergogeniche della somministrazione dell’rHuEPO.
Studi eseguiti su modelli animali hanno mostrato che la somministrazione ripetuta di rHuEPO su
ratti allenati determinava un più elevato glicogeno
muscolare, una maggiore quantità di acidi grassi
e minori livelli di acido lattico rispetto ai controlli non trattati 14, 15. Tali risultati hanno suggerito
che l’aumentata disponibilità di ossigeno a livello
muscolare può influenzare in modo significativo il
substrato energetico utilizzato durante l’esercizio,
aumentando però la capacità di allenamento aerobico per periodi prolungati. Questo implica che
la somministrazione di rHuEPO può generare un
minor contributo di metabolismo anaerobico per
soddisfare le richieste di energia durante l’esercizio. Sebbene siano stati condotti pochi studi sugli
uomini, i dati disponibili indicano che gli aumenti di emoglobina indotti dalla somministrazione
ad atleti di rHuEPO possono aumentare il VO2max
e il tempo fino all’esaurimento del 95% di VO2max.
È stato inoltre descritto un aumento delle performance fino a livelli significativi, proporzionali
all’aumento dell’emoglobina 16. Poiché i recettori
dell’eritropoietina sono presenti nell’endotelio, nelle cellule muscolari lisce e nelle frazioni di sarcolemma delle fibre muscolari dello scheletro, molti
studiosi hanno suggerito che la somministrazione
di rHuEPO può avere alcuni benefici, in aggiunta
alla sua funzione di aumento della concentrazione dei globuli rossi circolanti 17. Attualmente la
Dicembre 2011
BORRIONE
blood cells.17 At present, rHuEPO administration seems not to have any apparent effect on
both the capillarisation and the muscle fibre
hypertrophy.18
Therefore, rHuEPO administration on healthy
humans is considered to enhance athletic performances by means of augmenting O2 transport and increasing maximal oxygen consumption as a result of the increased systemic and
muscular peak of oxygen delivery.
somministrazione di rHuEPO sembra non avere
alcun effetto apparente sia sulla capillarizzazione che sull’ipertrofia della fibra muscolare 18. Pertanto, la somministrazione di rHuEPO su soggetti
umani sani è presa in considerazione per aumentare le prestazioni atletiche per mezzo dell’aumento del trasporto di O2 e dell’aumento del massimo
consumo di ossigeno come risultato dell’aumento
del picco sistemico e muscolare del trasporto di ossigeno.
Disadvantages and side effects
Svantaggi ed effetti collaterali
Very well documented side effects of rHuEPO include muscle cramps, upper respiratory
infections, headache, hyperviscosity, thrombosis, and hypertension.19 Long-term rHuEPO
use can also lead to the development of PRCA
which is caused by the generation of antibodies against rHuEPO that are able to neutralise
the native EPO.20, 21 The development of this
life threatening disorder in patients with chronic kidney diseases receiving rHuEPO seems to
be associated with the subcutaneous route of
rHuEPO administration.22 With regard to the
risk of thromboembolic events, it has been
shown that the treatment with rHuEPO significantly increased those events with a relative
risk of 1.67.23 Conceivably, a variety of underlying mechanisms have been postulated, including increased blood viscosity, increased platelet
count and/or adhesion, decreased concentrations of protein S and protein C, and endothelial activation.24 Moreover, safety concerns have
been raised for the clinical use of EPO-related
erythropoiesis stimulating agents, with a particular emphasis for CERA. These concerns
pertain to the possibility that sustained EPO-R
activation could be associated with increased
tumor growth and a worse survival in some
cancer patients.25
A clinical trial of CERA in patients with
non-small cell lung cancer who were receiving chemotherapy was suspended because of
unexpected number of deaths in the treatment
arm.26
This observation confirmed and expanded
previous studies reporting similar outcomes in
patients with head and neck and breast cancer
given EPO or darbepoetin.27, 28 In light of these
results, the Oncology Drugs Advisory Committee in 2004 has recommended label changes
for rHuEPOs that give alarm for excessive rises
in hemoglobin concentrations.
Gli effetti collaterali dell’rHuEPO sono ben documentati e comprendono crampi muscolari, infezioni delle alte vie respiratorie, cefalea, iperviscosità, trombosi e ipertensione 19. L’utilizzo di rHuEPO
a lungo termine può inoltre sviluppare PRCA che
è causata dalla generazione di anticorpi contro
rHuEPO, che sono in grado di neutralizzare l’EPO
endogena 20, 21. Lo sviluppo di questo disturbo, potenzialmente letale in pazienti con patologie renali croniche che assumono rHuEPO, sembra essere
associato alla sua somministrazione per via sottocutanea 22. Per quanto riguarda il rischio di eventi
tromboembolici, è stato mostrato che il trattamento
con rHuEPO ha notevolmente aumentato il manifestarsi di eventi con un rischio relativo di 1,67 23.
È verosimile che siano stati presi in considerazione alcuni meccanismi di base, compresi l’aumentata viscosità ematica, l’aumentato numero
delle piastrine e/o dell’adesione piastrinica, le ridotte concentrazioni delle proteine S e C e l’attivazione endoteliale 24. Sono inoltre stati posti problemi di sicurezza sull’utilizzo clinico delle sostanze
stimolanti l’eritropoiesi relativa all’EPO con un accento particolare sul CERA. Detti problemi riguardano la possibilità che l’attivazione sostenuta di
EPO-R potrebbe essere associata a un’aumentata
crescita tumorale e a peggiori condizioni di vita
in alcuni pazienti oncologici 25. Un’esperienza
clinica con il CERA su pazienti con tumore polmonare non a piccole cellule, in trattamento con
chemioterapia, è stata sospesa per un inaspettato
numero di decessi nel braccio di trattamento 26.
Questa osservazione ha confermato e supportato
gli studi precedenti che rilevavano esiti simili in
pazienti con tumore della testa e del collo e con tumore alla mammella a cui veniva somministrata
EPO o darbepoietina 27, 28.
Alla luce di questi risultati, nel 2004 il comitato consultivo sui farmaci oncologici ha raccomandato la modifica dell’etichetta degli rHuEPO
che allarma sugli eccessivi aumenti delle concentrazioni di emoglobina. Inoltre nel marzo 2007
Vol. 64 - No. 4
453
BORRIONE
Moreover, the Food and Drug Administration
in March 2007 issued an update alert to provide new safety information for erythropoiesis
stimulating agents after four new studies in patients with cancer noticing a higher chance of
serious and life threatening side effects linked
to this treatment.29 The mechanisms subserving cancer progression in some patients given erythropoiesis stimulating agents is still a
matter of debate and the list of the possible
mechanisms includes neoangiogenesis, alterations in microvasculature and rheology, as well
as direct effects on neoplastic cells if they express functional erythropoietin receptors.30 The
results of these observations gain even more
strength when considering the sport environment where healthy subjects are involved.
l’FDA ha emesso una comunicazione aggiornata
per fornire nuove informazioni sulla sicurezza per
le sostanze stimolanti l’eritropoiesi, dopo quattro
nuovi studi su pazienti affetti da tumore che hanno mostrato un’aumentata incidenza di gravi effetti collaterali pericolosi per la vita legati a questo
trattamento 29. Restano ancora da discutere i meccanismi subordinati alla progressione del tumore
in alcuni pazienti trattati con sostanze stimolanti l’eritropoiesi e l’elenco dei possibili meccanismi
che comprendono la neoangiogenesi, le alterazioni miscovascolari e reologiche e gli effetti diretti
sulle cellule neoplastiche, se esprimono recettori
funzionali dell’eritropoietina 30. I risultati di queste osservazioni hanno sempre più importanza se
si prende in considerazione l’ambito sportivo in
cui vengono interessati soggetti sani.
Erytropoiesis stimulating
agents and heart
Sostanze stimolanti l’eritropoiesi e cuore
Additional clinical issues should be raised
when considering the potential side effects of
the use of erythropoiesis stimulating agents on
the heart. With this regard it has to be underlined that an increasing number of cardiovascular deaths in athletes have been reported by
different authors.31, 32 However, while a lot of
data regarding the causes and the mechanisms
of the exercise-related sudden cardiac death
are available, information about the cardiovascular risk profile of competitive athletes are
still poor,33 in particular when considering a
concomitant use of erythropoiesis stimulating
agents.
In physiological conditions, blood pressure,
flow and resistance are related as expressed by
the Poiseuille equation, where the resistance
(R) to flow in a cylinder is proportional to the
length (L) of the tube and the viscosity (n) of
the fluid, and is inversely proportional to the
radius of the tube raised to the fourth power
(r4). These variables are expressed as follows:
R=r4 8nL/π. Moreover, vascular resistance and
blood flow could be defined by a simple equation analogue to the Ohm’s law for the flow of
electrons, where the flow=perfusion pressure/
resistance. The complete formula includes the
basic determinants of resistance (defined before in the Poiseuille formula) and is called the
law of Poiseuille: Q=(PP) π r4/8nL. Where Q is
the flow, PP is the perfusion pressure with determinants of resistance defined as in the previous formula. Although the resistance to blood
454
Dovrebbero essere discussi ulteriori problemi
clinici se si prendono in considerazione i potenziali effetti secondari sul cuore dell’utilizzo di sostanze stimolanti l’eritropoiesi. A questo proposito
è stato sottolineato che un aumento del numero
dei decessi per cause cardiovascolari in atleti è stato documentato da diversi autori 31, 32. Tuttavia,
mentre sono disponibili molti dati sulle cause e i
meccanismi dei decessi improvvisi per problemi
cardiaci legati all’esercizio fisico, restano tuttora
scarse le informazioni sul profilo di rischio cardiovascolare degli atleti agonistici 33, soprattutto
quando si considera l’uso concomitante di sostanze stimolanti l’eritropoiesi.
In condizioni fisiologiche, la pressione sanguigna, il flusso e la resistenza sono collegati, come
espresso dall’equazione di Poiseuille, in cui la
resistenza (R) del flusso in un cilindro è proporzionale alla lunghezza (L) del condotto cilindrico
e alla viscosità (n) del fluido, mentre è inversamente proporzionale al raggio del condotto elevato alla quarta potenza (r4). Queste variabili
sono espresse come segue: R=r4 8nL/π. Inoltre la
resistenza vascolare e il flusso ematico potrebbero
essere definiti da una semplice equazione, analoga alla legge di Ohm sul flusso degli elettroni, in
cui flusso=pressione di perfusione/resistenza. La
formula completa comprende le determinanti di
base della resistenza (definite in precedenza nella
formula Poiseuille) ed è chiamata legge di Poiseuille: Q=(PP) π r4/8nL. Q è determinato dal flusso,
PP rappresenta la pressione di perfuzione con le
determinanti di resistenza definite nella formula
precedente. Sebbene la resistenza al flusso ematico possa anche essere influenzata dalla viscosità
Dicembre 2011
flow can also be influenced by blood viscosity
(n) and the length of the vessel, as required by
the Poiseuille formula, it should be underlined
that these parameters are usually constant in
the cardiovascular system.34
With those premises, it is clear that the use
of erythropoiesis stimulating agents, increasing the haematocrit value, enhances the blood
viscosity. In this setting, one of the previously
described constant parameter became variable.
Theoretically, in a cardiac circulation, this
modification may have profound consequences
in two different conditions: the lower myocardial performance by lower preload and a slow
coronary flow. The coronary circulation could
be evaluated by (TIMI) score index, generally
used in the evaluation of the coronary flow in
myocardial ischemic pathologies.35 The slow
coronary flow linked to the increased haematocrit value could be compared with a low (TIMI)
score in myocardial ischemic pathologies (e.g.,
coronary diseases) or congenital malformations
(e.g., myocardial bridge). Situations in which
the slow coronary flow is the result of different
para-physiological and pathological conditions.
In this setting, although the greater oxygen
supply ensured by higher hematocrit values, a
long time persistence of blood in low flow vessels as coronary arteries district, could shift the
curve to a slower flow, further increasing the
thromboembolic action.36
Another interesting speculation maybe carried out when considering the negative inotropic effect of erythropoiesis stimulating agents.
Indeed, the slow motion flow causes a reduction of the cardiac preload. Conceivably, in accordance to the Starling’s law, the decreased
stretching of the cardiac fibers causes a reduction of the contractile force. In summary,
although a greater blood volume, the use of
erythropoiesis stimulating agents may induce a
reduction of the end diastolic volume.
This situation is not only detrimental for athletic performances, reducing the VO2max, but
also potentially dangerous when considering
all of the possible clinical consequences related
to the described negative inotropic effects of
erythropoiesis stimulating agents.
Finally, it has to be taken into consideration the multiple mechanisms implicated in
the pathogenesis of erythropoiesis stimulating
agents-induced hypertension. These include
an increase in erythrocyte mass, alterations in
neuro-hormonal factors, such as norepinephrine, endothelin, angiotensin II, alterations in
Vol. 64 - No. 4
BORRIONE
del siero (n) e dalla lunghezza del vaso, come richiesto dalla formula di Poiseuille, dovrebbe essere
sottolineato che questi parametri sono solitamente
costanti nel sistema cardiovascolare 34. Con queste premesse è evidente che l’utilizzo di sostanze
che stimolino l’eritropoiesi, aumentando il valore dell’ematocrito, incrementano la viscosità del
siero. In questo panorama, uno dei parametri
costanti descritti in precedenza è diventato una
variabile.
In via teorica, nella circolazione cardiaca, tale
cambiamento può avere importanti conseguenze
in due diverse condizioni: la ridotta performance
miocardica da parte del più basso precarico e un
lento flusso coronarico. La circolazione coronarica
potrebbe essere valutata dall’indice TIMI, generalmente utilizzato per la valutazione del flusso coronarico nelle patologie ischemiche miocardiche 35.
Il lento flusso coronarico legato all’aumentato valore dell’ematocrito potrebbe essere comparato con
un basso punteggio TIMI nelle patologie ischemiche miocardiche (per es. disturbi coronari) o nelle
malformazioni congenite (per es., ponte miocardico); situazioni in cui il lento flusso coronarico è
il risultato di diverse condizioni para-fisiologiche
e patologiche. In questo quadro, sebbene la maggior parte del trasporto di ossigeno sia garantito da
più elevati valori dell’ematocrito, un lungo tempo
di permanenza del sangue nei vasi a basso flusso,
come il distretto circolatorio coronarico, potrebbe
spostare la curva a un flusso minore, aumentando
ulteriormente l’azione tromboembolica 36.
Un’altra interessante osservazione può essere
fatta prendendo in considerazione l’effetto inotropico negativo dell’uso di sostanze stimolanti
l’eritropoiesi. È evidente che lo scarso movimento
del flusso causa una riduzione del precarico cardiaco. È plausibile che, in accordo con la legge di
Starlingfs, la riduzione dell’estensione delle fibre
cardiache provochi una riduzione della forza
contrattile. Riassumendo, nonostante un maggiore volume ematico, l’utilizzo delle sostanze stimolanti l’eritropoiesi può indurre una riduzione
del volume diastolico finale. Questa condizione
non è pericolosa solo per le prestazioni atletiche,
riducendo il VO2max, ma è anche potenzialmente
dannosa quando vengono prese in considerazione tutte le possibili conseguenze cliniche collegate
ai descritti effetti inotropici negativi delle sostanze
stimolanti l’eritropoiesi.
Devono infine essere presi in considerazione i
molteplici meccanismi coinvolti nella patogenesi
dell’ipertensione indotta dalle sostanze stimolanti
l’eritropoiesi. Detti meccanismi comprendono aumento della massa eritrocitaria, alterazione dei
fattori neuro-ormonali, come norepinefrina, en-
455
BORRIONE
nitric oxide and prostaglandin system as well
as direct effects on vascular smooth muscle
cells.37, 38
dotelina, angiotensina II, alterazioni del sistema
dell’ossido nitrico e prostaglandinico ed effetti diretti sulle cellule muscolari lisce 37, 38.
Conclusions
Conclusioni
Based on the ongoing developments of hematological research, several alternatives are
now available for increasing the aerobic capacity of the athletes. Unfortunately, the costs,
in term of future well being of those subjects,
seems to be very high. Both health care providers and researches should be aware of the fact
that some blood doping procedures or drugs
cannot be detected by any analytical methods.
Moreover, the improvement in the knowledge
of HIF might open further illicit use of erythropoiesis stimulating agents. With those premises,
it is clear that the immediate and long term side
effects should be strongly emphasized in order
to ensure that ”old” athletes will not become
“new” patients.
Attualmente sono disponibili alcune alternative, basate sugli sviluppi in corso della ricerca ematologica, per l’aumento della capacità aerobica
degli atleti. Purtroppo i costi, in termini di benessere futuro di tali soggetti, sembrano essere molto
elevati. Sia i sanitari che i ricercatori dovrebbero
essere consapevoli del fatto che alcune procedure
di emodoping e alcuni farmaci non possano essere
individuati dai metodi analitici. Inoltre l’aumento
della conoscenza dell’HIF potrebbe dare luogo a
ulteriori utilizzi non consentiti delle sostanze stimolanti l’eritropoiesi. Risulta evidente che con tali
premesse dovrebbero essere sottolineati gli effetti
collaterali immediati e a lungo termine, al fine di
garantire che atleti di fama non divengano nuovi
pazienti.
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Corresponding author: P. Borrione, Department of Health Sciences, University of Rome “Foro Italico”, piazza Lauro de Bosis
15, 00194 Rome, Italy. E-mail:
Vol. 64 - No. 4
457
MED SPORT 2011;64:459-71
Comparative study of the relationship
between physical exercise and
personality traits in male students of
Tabriz University of Medical Sciences
Studio comparativo del rapporto tra esercizio
fisico e tratti di personalità negli studenti maschi
dell’Università di Scienze Mediche di Tabriz
M. GAROOCI FARSHI 1, A. MASOOMI 2, N. MASHINCHI ABBASI 1, A. YAVARI
2Department
2
1Faculty of Psychology, Tabriz University, Tabriz, Iran
of Physical Education, Tabriz University of Medical Sciences, Tabriz, Iran
SUMMARY
Aim. The present study aimed to examine the relationship between physical exercise and personality traits among the
male students of Tabriz University of Medical Sciences.
Methods. In this study, using systematic sampling, 200 students of Tabriz University of Medical Sciences were selected. They were assessed by the NEO-Five Factor Inventory (NEO-FFI). The results were analyzed using descriptive
statistics and analytical methods (t-test).
Results. The study examining the five personality factors suggested no significant difference by traits such as neuroticism between both athletic and non-athletic subjects (P=0.02). In terms of extraversion, subjects of both groups did
not show any significant difference. However, concerning openness, there was a significant difference between both
groups (P=0.005), in that the athletes revealed high level of openness. Furthermore, both groups proved differently
on the agreeableness factor (P=0.02), in other words; non-athletes scored higher on this factor. In addition, regarding
conscientiousness, they were also different, as the athlete group scored higher than the non-athletes were.
Conclusion. The present study suggests that on the five-factor model traits of NEO Personality Inventory, compared
with non-athletes, athletes indicate better performance on openness and conscientiousness dimensions and physical
exercise is associated with appropriate personality traits.
Key words: Motor activity - Personality - Personality tests.
RIASSUNTO
Obiettivo. Lo scopo di questo studio era di esaminare la correlazione tra esercizio fisico e tratti di personalità tra gli
studenti maschi dell’Università di Scienze Mediche di Tabriz.
Metodi. In questo studio sono stati arruolati 200 studenti dell’Università di scienze mediche di Tabriz, utilizzando un
campionamento sistematico. I soggetti sono stati valutati con la NEO-Five Factor Inventory (NEO-FFI). I risultati sono
stati analizzati utilizzando i metodi di statistica descrittivo e analitico (t-test).
Risultati. Lo studio ha analizzato i cinque fattori dalla personalità, non rilevando differenze significative nei tratti come
il nevrotismo tra soggetti atletici e non-atletici (P=0,02). In termini di estroversione, i soggetti di entrambi i gruppi non
hanno mostrato differenze significative. Tuttavia, riguardo all’apertura, questa presentava una differenza significativa tra i
gruppi (P=0,005), per cui gli atleti dimostravano un livello di apertura maggiore. Inoltre, i gruppi si sono dimostrati differenti rispetto al fattore affabilità (P=0,02), con i non-atleti che hanno ottenuto un punteggio superiore. Infine, sono state rilevate differenze anche riguardo la coscienziosità, con gli atleti che hanno ottenuto risultati maggiori rispetto ai non-atleti.
Conclusioni. Questo studio suggerisce che confrontando soggetti atletici e non-atletici riguardo ai cinque fattori modello dei tratti di personalità secondo la NEO Personality Inventory, gli atleti ottengono una performance migliore sulle
dimensioni della apertura e coscienziosità e l’esercizio fisico è associato a tratti di personalità appropriati.
Parole chiave: Attività fisica - Personalità - Test della personalità.
Vol. 64 - No. 4
459
PHYSICAL EXERCISE AND PERSONALITY TRAITS
GAROOCI FARSHI
I
n the present time, the complexities of human
relationships, industrial development, and the
effects of modern technology on daily life, as
well as inactivity due to mechanization, result in
some psycho-behavioral disorders such as depression, anxiety, fear, etc. Although over the
past decades, behavioral disorders have been
known as one of the personality complications,
in recent years, the relation of personality traits
with social behaviors has been aimed in many
studies. The word “personality” originates from
the word “persona”, which refers to the mask
used by actors in the theatre. Personality is the
sum total of all behavioral and mental characteristics that make an individual unique and
includes the social, perceptual, and cognitive
characteristics. Personal factors such as intelligence and heredity as well as familial factors
like economic status of the parents, and social
factors such as educational situation play an important role in the development of each individual’s personality.1
Rogers suggests that “personality is the organized self, which directs the individual activities” and according to Frued personality is
composed by Id, Ego, and Superego. In Allport’s point of view (1937), “personality is the
dynamic organization within the individual of
those psychophysical systems that determine
his/her unique adjustments to his/her environment”, while according to Hollander (1971)
“the total sum of an individual’s characteristics,
which make him/her unique, is personality”.1
According to Hillgard and Atkinson “personality is the specific patterns of thoughts, emotions,
and behaviors, which form individual’s interaction with the environment”, so personality may
play an important role in health maintenance
and promotion.2
Understanding of personality traits is fundamental for the studies about the association
between personality and health. Those studies were devoted to determine whether people
with healthy behaviors have common personality traits that are not observed in unhealthy
people. Physical exercise is one of the healthy
behaviors; its association with specific personality dimensions has been the topic of many studies in recent years.
Over the past years, the physical benefits
of exercise have been well documented and
include a reduced risk of and a facilitation of
treatment of diabetes, heart diseases, high blood
pressure, a reinforcement of the immune system, the prevention of bone density loss as well
460
A
l giorno d’oggi, la complessità delle relazioni umane, lo sviluppo industriale, l’effetto
della tecnologia moderna sulla vita quotidiana,
e l’inattività dovuta alla meccanizzazione, risultano in alcuni disordini di personalità psicocomportamentali come la depressione, l’ansia, la
paura, ecc.
Benché negli scorsi decenni i disordini comportamentali siano stati riconosciuti come complicanze della personalità, solo negli anni recenti la
correlazione tra tratti di personalità e comportamenti sociali è stata oggetto di studio. Il termine
“personalità” origina dalla parola “persona”, che
si riferisce alla maschera utilizzata dagli attori in
teatro. La personalità è la somma totale di tutte
le caratteristiche comportamentali mentali che
rendono un individuo unico e comprende le caratteristiche sociali, percettive, e cognitive. Alcuni
fattori personali come l’intelligenza e il patrimonio genetico come anche fattori familiari quali
lo status economico dei genitori, e fattori sociali
come la situazione educativa rivestono un ruolo
importante nello sviluppo della personalità di ogni
individuo 1.
Rogers suggerisce che “la personalità è il sé
organizzato, che guida le attività individuali” e
Frued riteneva che la personalità fosse composta
da Id, Ego, e Superego. Secondo il punto di vista di
Allport (1937), “la personalità è l’organizzazione
dinamica all’interno dell’individuo di quei sistemi psicofisici che determinano il suo adattamento
unico all’ambiente”, mentre secondo Hollander
(1971), “la personalità è la somma totale delle caratteristiche individuali, che lo rendono unico” 1.
Hillgard e Atkinson ritengono che “la personalità
è il quadro specifico di pensieri, emozioni e comportamenti, che determinano l’interazione dell’individuo con l’ambiente”, così che la personalità
potrebbe avere un ruolo importante nel mantenimento e nella promozione dello stato di salute 2.
La comprensione dei tratti della personalità costituisce la base degli studi sull’associazione tra
personalità e salute. Alcuni studi sono stati rivolti
a determinare se soggetti con comportamenti salutari presentino tratti di personalità comuni che
non si osservano nelle persone meno sane. L’esercizio fisico è uno dei comportamenti salutari: la
sua associazione con dimensioni specifiche di
personalità è stato l’argomento di molti studi negli
ultimi anni.
Negli anni passati è stato ben documentato il
beneficio fisico dell’esercizio, compresa la riduzione del rischio di diabete e il miglioramento del suo
trattamento, la riduzione del rischio di malattie
cardiologiche, dell’ipertensione, il rinforzo del si-
Dicembre 2011
GAROOCI FARSHI
as an improvement in weight management, and
overall fitness.3
Beneficial effects of physical exercise in mental health, cognition, and emotions have also
been well documented. It has been suggested
that physical exercise not only improves the
cognitive functions and facilitates the improvement of brain damages, but also decreases the
risk of age-related cognitive impairments, furthermore it contains antidepressant effects. The
findings of another study revealed that in addition to enhancement of the “endorphin” secretion, it increases the “brain neurotrophic
factor”, both of which not only improve mood
and sensation of well-being, but also play a key
role in the positive cognitive effects of exercise.4
Therefore, physical exercise can be effective in
the reduction of psychological and behavioral
disorders, and persistence of personality factors.
The association between exercise and personality has been examined for over 50 years and
has resulted in different studies using different
theories and questionnaires on the human personality aspects.5 There is extensive evidence
that personality traits are associated with healthrelated behaviors; however, findings have not
always proved it.6
Among the first studies about the relationship
between exercise and personality, which later
caused the acknowledgment of personality theories, are Allport’s studies. He recognized two
kinds of central and environmental traits for personality. Later researchers such as Cattell (194665) propagated 16 primary factors and five secondary factors. Guilford (1959), Cooper (1969),
and Ogilvie (1968-79) concluded certain characteristics in athletes and the latter presented the
AMI (Athletic Motivation Inventory) for identifying the characteristics of successful athletes.7-9
Eysenck (1966-70) believed that three traits
neuroticism, extraversion, and psychoticism
were sufficient to describe human personality.10
Other reports in those years regarding personality differences between athletes and non-athletes are those by Kane and Berger (1970) and
Rushall (1972).
The contemporary interaction model to sport
was first applied by Carron (1975) and encompassed both performer characteristics and situational demands as determinants of behavior.
According to McKelvie et al. (1981) athletes
were evaluated as being more dominant than
non-athletes, as well as less imaginative, but
were more self-sufficient, which is a key to success and goals for achievement. Later studies
Vol. 64 - No. 4
stema immunitario, la prevenzione dell’osteoporosi, il miglioramento della gestione del peso corpo, e
lo stato generale di salute 3.
Sono stati ben documentati anche gli effetti benefici dell’esercizio fisico sullo stato di salute, cognitivo ed emotivo. Si pensa che l’esercizio fisico
non solo migliori le funzioni cognitive e faciliti la
guarigione dalle lesioni cerebrali, ma che riduca
anche il rischio di peggioramento dello stato cognitivo correlato all’età, e che abbia anche effetti antidepressivi. Un altro studio ha rilevato che, oltre ad
aumentare la secrezione di “endorfine”, aumenta anche il “fattore neurotrofico cerebrale, brain
neurotrophic factor”. Entrambi questi fattori non
solo migliorano l’atmosfera della sensazione di benessere, ma giocano anche un ruolo chiave nell’effetto cognitivo positivo dell’esercizio 4. Pertanto,
l’esercizio fisico può essere efficace nella riduzione
dei disordini psicologici e comportamentali, e nella persistenza di fattori della personalità. Di fronte a questa visione dell’associazione tra esercizio
personalità, cinquant’anni di valutazioni hanno
prodotto numerosi studi basati su teorie diverse
utilizzando diversi questionari sugli aspetti della
personalità umana 5. Esiste una corposa evidenza
che i tratti della personalità siano associati a comportamenti di salute; tuttavia questo non è stato
sempre dimostrato 6.
Tra i primi studi sulla correlazione tra esercizio
personalità, che hanno successivamente portato
al riconoscimento delle teorie della personalità,
ci sono gli studi di Allport. Questi ha riconosciuto
due tipi di tratti di personalità, centrale e comportamentali. Studi successivi come quelli di Cattell
(1946-65) hanno individuato 16 fattori primari e
cinque secondari. Guilford (1959), Cooper (1969)
e Ogilvie (1968-79) hanno individuato certe caratteristiche tra gli atleti, in particolare l’ultimo
autore ha ideato l’AMI (Athletic Motivation Inventory) per identificare le caratteristiche degli atleti
di successo 7-9.
Eysenck (1966-70) ritiene che tre tratti – nevrotismo, estroversione, e psicoticismo siano sufficienti per descrivere la personalità umana 10. Altri
studi di quegli anni riguardo le differenze di personalità tra atleti e non-atleti sono quelli di Kane
e Berger (1970) e Rushall (1972).
Il modello di interazione contemporanea è stato applicato per la prima volta allo sport da Carron (1975) e individua sia le caratteristiche del
soggetto che le richieste situazionali come determinanti per il comportamento. Secondo McKelvie et al. (1981), gli atleti vengono considerati
più dominanti rispetto ai non-atleti, hanno miglior immaginazione, sono meno autosufficien-
461
GAROOCI FARSHI
found that athletes experienced higher levels
of self-confidence than non-athletes.11 Little research has been devoted to the psychological
mechanisms by which personality traits affect
health-related behaviors, but one of the proposed mechanisms is motivation. The motivational processes control exercise initiation and
persistence,3, 5 but the presentation of a consistent pattern about the association between traits
and exercise participation is difficult.12
In a research where Eysenck’s model of personality was used, the association between exercise participation and low level of neuroticism
and psychoticism as well as high level of extraversion has been reported. During a two-stage
study in Finland (1985, 1995) on middle-aged
and old people that were former athletes, it was
shown that athletes who had participated in
power sports and team sports were more extroverted, while endurance and shooting sports
athletes had lower neuroticism. Both groups
had a lower rate of depression and were more
life-satisfied; however, no group differences in
anxiety scores were found.13
In 1981, Goldberg proposed a five-dimension
personality model nicknamed the “Big Five”,14
which involved 100 descriptive traits and Saucier decreased it to 48 big five mini-markers.
In fact, the five-factor model was derived
from Cattell’s works. He was one of the initiators
of modern personality description.15 In 1985,
McCrae and Costa developed the NEO personality five-factor inventory. NEO-PI had 181 selfreported items consisting of three components
neuroticism (N), extraversion (E), and openness (O) but had general scores for two traits
of agreeableness (A) and conscientiousness (C).
In 1989, some other items were proposed for
this test. Eysenck had introduced these two latter traits as the only basic characteristics of psychoticism (1992), while in that year, McCrae and
Costa introduced these two traits as the basic
separate personality dimensions.6
In the revised version inventory (NEO-PI-R),
other scales were suggested for the sub-traits
of C and A, then increased up to 240 items. In
1992, McCrae and Costa developed a shortened
version of 60 items (12 by scale named NEO-FFI
as well) that was constructed with the best items
after a factor analysis.16 By assessing and controlling its validity and reliability, it was widely
used in all areas of the psychological research
such as the relationship between personality
traits and physical exercise; however, in some
cases the results have been contradictory.
462
ti, il che rappresenta la chiave per il successo e
il raggiungimento degli obiettivi. Studi successivi
hanno dimostrato che gli atleti raggiungono livelli superiori di autostima rispetto ai non-atleti 11.
Solo una piccola parte della ricerca è stata rivolta
ai meccanismi psicologici con i quali i tratti di
personalità influiscono sul comportamento correlato alla salute, ma uno dei meccanismi proposti
è la motivazione. È il processo motivazionale che
controlla l’avvio e la resistenza all’esercizio 3, 5,
ma risulta difficile la presentazione di un quadro
consistente sulla correlazione tra tratti e partecipazione all’esercizio 12.
In una ricerca che utilizzava il modello di personalità di Eysenck, è stata dimostrata un’associazione tra partecipazione all’esercizio e basso
livello di nevroticismo e psicoticismo e alti livelli di
estroversione. In uno studio finlandese two-stage
(1985, 1995) su persone di media età e anziane
che erano state precedentemente atleti, si è visto
che gli atleti di sport di potenza e di sport di squadra erano più estroversi, mentre gli atleti di resistenza e tiro presentavano un minor nevroticismo.
Entrambi i gruppi erano meno affetti dalla depressione ed erano maggiormente soddisfatti della
vita; tuttavia non sono state rilevate differenze tra
i gruppi rispetto ai punteggi di ansietà 13.
Nel 1981 Goldberg ha proposto un modello di
personalità a cinque dimensioni soprannominato
“Big Five” 14, che comprendeva 100 tratti descrittivi, e Saucier lo ha ridotto a 48 mini-marker dei
Big Five.
In effetti, il modello cinque fattori deriva dal lavoro di Cattell. Egli è uno degli iniziatori dei pionieri della moderna descrizione di personalità 15.
Nel 1985 McCrae e Costa hanno sviluppato la inventory NEO a cinque fattori. La NEO-PI presenta
181 item auto riportati riferiti ai componenti nevroticismo (N), estroversione (E) e apertura (O) ma
rappresentano punteggi generali per l’affabilità
(A) e la coscienza (C). Nel 1989 Eysenck introdusse questi due ultimi ritratti come le sole caratteristiche di base dello psicoticismo (1992), mentre in
quell’anno McCrae e Costa introdussero questi due
tratti come dimensioni separate di personalità 6.
Nella versione revisionata dell’inventory (NEOPI-R), sono stati suggeriti altri punteggi per i sotto
tratti di C e A, aumentando fino a 240 item. Nel
1992 McCrae e Costa hanno sviluppato una versione abbreviata di 60 item (12 per punteggio; nominato NEO-FFI) costruito con i migliori item dopo
un’analisi fattoriale 16. Dopo la sua definizione e
una volta valutatane la validità di affidabilità, è
stato utilizzato ampiamente in tutti i campi della
ricerca psicologica come nelle relazioni tra tratti
Dicembre 2011
GAROOCI FARSHI
The study by Courneya et al. using the fivefactor model of personality, demonstrated exercise participation to be associated with lower
neuroticism, higher extraversion and higher conscientiousness and also related with improvement of mental well-being and quality of life.3,
6 Another study on 182 athletes, indicated neuroticism was associated with more interjected
regulation, while openness and conscientiousness were related with less external regulation.6
Giacobbi’s study on students showed that an
increased frequency of exercise was associated
with significant increases in the positive mood
states and reductions in the negative mood.
However, exercise’s relationship with aspects
of personality was not so much significant.17
Findings of a meta-analysis of the researches
on 1969-2006, excepting some of the differences suggested by traits as extraversion were
not associated with absolute opinion about the
relationship of physical exercise and personality
dimensions.18
The results of a research on high-risk sports
athletes carried out using the “Big Five”, showed
that compared with non-athletes and non-risk
sports athletes, high-risk sports athletes scored
the highest point in emotional stability (neuroticism) and conscientiousness, respectively,
while they got the lowest score in openness and
non-risk sports athletes achieved the highest
score.15 Whereas the Balch’s comparative study
on the personality traits of officials in volleyball,
hockey and wrestling sports using the NEO-FFI,
shows that they have a high score only on extraversion and not differ from regular people on
the other personality traits.19
Personality traits obviously influence athletes’
competitive performance, for example, in a
study regarding personality variables and competitive skills for determining the differences between tennis players, it was proved that, compared with the control group, they exhibited
higher extraversion and lower neuroticism. In
many studies, athletes’ scores of agreeableness
reported lower than average due to their will to
compete.20
di personalità e l’esercizio fisico; tuttavia, in alcuni casi, il risultato è stato contraddittorio.
La ricerca di Courneya et al. che utilizzava il
modello di personalità a cinque fattori, ha dimostrato che la partecipazione all’esercizio è associata con un minor nevroticismo, maggior estroversione, è maggior coscienza ed è anche correlata
con un miglioramento del benessere mentale e
della qualità di vita 3, 6.
Un altro studio su 182 atleti ha dimostrato che il
nevroticismo è associato con una regolazione più
esclamativa, mentre l’apertura della coscienza
sono correlati con una regolazione più esterna 6.
Lo studio di Giacobbi sugli studenti ha dimostrato che un’aumentata frequenza dell’esercizio
si associa a un aumento significativo degli stati
d’umore positivi e una riduzione degli umori negativi 17. Tuttavia la correlazione con gli aspetti
della personalità non era così significativa. I risultati di una metanalisi delle ricerche tra il 1969
e 2006 non esprimevano un’opinione assoluta
sulla correlazione tra esercizio fisico e dimensioni
di personalità, ad eccezione di alcune differenze
suggerite dai tratti come l’estroversione 18.
I risultati di una ricerca sugli atleti di sport ad
alto rischio utilizzando i “Big Five” ha dimostrato che, rispetto ai non-atleti e agli atleti di sport
non a rischio, ottenevano punteggi maggiori nella
stabilità emozionale (nevroticismo) e coscienza,
mentre ottenevano risultati più bassi nell’apertura, mentre gli atleti di sport non a rischio ottenevano risultati più alti 15. Lo studio comparativo di
Balch sui tratti di personalità dei dirigenti nella
pallavolo, hockey e wrestling utilizzando il NEOFFI, riporta che ottenevano un punteggio alto solo
nell’estroversione mentre non differivano dalle
persone comuni per gli altri tratti di personalità 19.
I tratti di personalità ovviamente influenzano
la performance competitiva degli atleti: per esempio, in uno studio sulle variabili di personalità e le
capacità competitive dei tennisti, è stato dimostrato che rispetto al gruppo di controllo presentano
una maggior estroversione e un minor nevroticismo. In molti studi, i punteggi di amabilità degli
atleti risultano inferiori rispetto alla media a causa della loro competitività 20.
Materiali e metodi
Soggetti
Participants
The target population of the present study
included male students of Tabriz University of
Medical Sciences, ranging in age from 19 to 26
Vol. 64 - No. 4
La popolazione campione di questo studio comprendeva studenti maschi dell’Università di scienze mediche di Tabriz, di età compresa tra i 19-26
anni, per lo più single. Utilizzando un sistema di
463
GAROOCI FARSHI
Table I.—General characteristics of the two groups.
Tabella I. — Caratteristiche generali dei due gruppi.
Subjects
Athletes
Non-athletes
100
100
Sport background
(in years)
Age
N.
M
SD
M
SD
2.89
18.77
4.18
1.83
4.22
-
3.20
-
years, mostly single. Overall, using random systematic sampling, 200 people were chosen, and
they were assigned in two subgroups of 100
people each. The first group consisted of athletes who were memberships of the university
sport teams and the subjects of the second group
had no sport background. General characteristics of the subjects are shown in Table I. All
participants were informed about the aim of the
present study and gave their informed consent.
The university exercise group performed all
of the tests and gathering the answers, the raw
data were recorded. Using descriptive statistics
(mean and standard deviation) and analytical
methods (t-test) results were analyzed. T-test
was used for comparison and statistical evaluation of the differences between athlete and
non-athlete groups. In this study, for analyzing
the collected data SPSS software was also used.
campionamento casuale sono state selezionate
200 persone, suddivise in due sottogruppi di 100
persone ciascuno. Il primo gruppo consisteva di
atleti membri delle squadre sportive universitarie,
mentre i soggetti del secondo gruppo non avevano
un background sportivo. Le caratteristiche generali dei soggetti sono riportate nella Tabella I. Tutti
i partecipanti sono stati informati dello scopo di
questo studio e hanno espresso un consenso informato.
Il gruppo di ricerca universitario sull’esercizio
ha eseguito tutti i test e raccolto le risposte, registrando i dati puri. I risultati sono stati analizzati
utilizzando metodi di statistica descrittivi (media
e deviazione standard) e metodi analitici (t-test).
Il t-test è stato utilizzato per la valutazione statistica delle differenze tra i gruppi di atleti e non-atleti. In questo studio, per analizzare i dati raccolti,
è stato anche utilizzato il software SPSS.
Instruments
Strumenti
The research instrument was the 60-item
NEO-FFI (the short version of NEO Five Factor Inventory). As was mentioned before, it was
constructed for the application of the personality five-factor model, and gives a framework of
the principal personality traits that have been
developed during the four past decades. It is
a brief, comprehensive, and quick self-report
that accurately measures the five domains and
maintains strong reliability and validity. NEOFFI items were selected from the NEO-PI items
that demonstrated the strongest correlation
with their respective domain factor score, regardless of the item’s intended facet. Each of
the five domains of NEO-FFI possess adequate
internal consistency and temporal stability. Furthermore, the completion of this instrument requires only 10-15 minutes,16, 21 reported that the
NEO-60 would present a better fit and higher
coefficients than NEO-PI-R. It has been tested
internationally and has shown high domain level reliability. This questionnaire has been translated into most of the world’s languages such as
Lo strumento di ricerca utilizzato era il NEO-FFI
a 60 item (la versione abbreviata della NEO Five
Factor Inventory). Come riportato in precedenza,
questo strumento è stato costruito per l’applicazione del modello e cinque fattori della personalità, e
fornisce un quadro di lavoro per i principali tratti
di personalità che sono stati sviluppati negli ultimi
quarant’anni. È un questionario breve, completo
e rapido, auto-somministrato, che misura accuratamente i cinque domini e mantiene una forte affidabilità e validità. Gli item NEO-FFI sono
stati selezionati tra gli item NEO-PI essendo quelli
che correlano maggiormente con i punteggi dei
loro rispettivi domini, senza considerare l’aspetto intenzionale dell’item. È stato dimostrato che
ognuno dei cinque domini del NEO-FFI presenta
un’adeguata consistenza interna e stabilità temporale. Inoltre il completamento di questo questionario richiede solo 10-15 minuti 16, 21; è stato
riportato che il NEO-60 presenterebbe una maggior aderenza ai coefficienti maggiori rispetto al
NEO-PI-R. È stato testato internazionalmente e ha
mostrato un alto livello di affidabilità dei domini.
464
Dicembre 2011
GAROOCI FARSHI
French, Swedish, German, Japanese, Chinese,
Arabic, Norwegian, Polish, Portuguese, Indian,
Turkish, Spanish, Russian, Malaysian, etc. Furthermore, its validity has been evaluated.14
Garoosi et al. in Iran have also translated this
questionnaire into Persian; they evaluated its
validity and reliability. They found that 38% of
scores were on average, where 24% of scores
were high or low and 7% of scores were very
high or very low. As results were recognized
constant with our culture, the questionnaire
was used in this study.22 This questionnaire is
a comprehensive tool and can explain individuals’ personality in different ways. The overall
measures of a group of related traits referred
as the facets or scales, form the measure of a
factor, and in general show a comprehensive
description of the affective, social, experimental, attitudinal, and motivational state of an individual. This questionnaire assessed Openness,
Conscientiousness, Extraversion, Agreeableness, and Neuroticism (OCEAN) as follows:
1. openness indicates level of curiosity, independent judgment, and conservativeness. It is
also referred to as “intellect”, is associated with
a general appreciation for art, active imagination, unusual ideas, novelty seeking, risk-taking,
intellectual curiosity, beauty sensation, variety
of experience, and creativity.23, 24 Following a
healthy diet as vegetarianism was proved to be
a high score on openness;25
2. conscientiousness: is a tendency to show
self-discipline, act dutifully and direct impulses,
purposeful planning and persistence and aim
for achievement. It is the level of self-control
in planning and organization.21 Moreover it includes the factor known as “Need for Achievement (NAch)”. Others regard conscientious individuals as intelligent, reliable, and compulsive
in their behavior;14
3. extraversion: is characterized by positive
emotions, courageous, surgency, tendency to
seek out stimulation, and the company of others as well as engagement with the external
world, enjoying being with people, enthusiasm,
exuberance, being energetic, active, talkative,
and asserting oneself.3, 14 Most of the researchers agree that compared with non-athletes, athletes have high scores on extraversion;5
4. agreeableness: is defined as humanitarian,
sympathy, usefulness, being compassionate,
modest, and respectful to others. Individuals
with high scores on agreeableness believe that
others are honest, confident, trustworthy, and
qualified. Agreeable people are compassionate
Vol. 64 - No. 4
Il questionario è stato tradotto in molte lingue del
mondo come francese, svedese, tedesco, giapponese, cinese, arabo, norvegese, polacco, portoghese,
indiano, turco, spagnolo, russo, malese, ecc. Inoltre, non è stata valutata la validità 14.
Garoosi et al. in Iran hanno anche tradotto il
questionario in persiano; ne hanno valutato la
validità e affidabilità. Hanno dimostrato che il
38% dei punteggi era di livello medio, 28% era di
livello alto o basso e 7% dei punteggi apparteneva
ai livelli molto alto o molto basso. Essendo stato
riconosciuto in accordo con la nostra cultura, il
questionario è stato utilizzato per questo studio 22.
Questo questionario è uno strumento completo e
può spiegare la personalità individuale in modi
diversi. Le misure generali di un gruppo di tratti
correlati, definiti come aspetti o punteggi, formano la misura di un fattore, e in generale dimostrano una descrizione completa dello stato affettivo,
sociale, sperimentale, attitudinale e motivazionale di un individuo. Si sono valutate apertura, coscienza, estroversione, amabilità, e nevroticismo
come segue:
1) apertura: è il livello di curiosità, giudizio
indipendente, e conservatorismo. Viene anche
definita “intelletto”, è associata a un apprezzamento generale dell’arte, immaginazione attiva,
idee inusuali, ricerca della novità, assunzione di
rischi, curiosità intellettuale, sensazione di bellezza, varietà di esperienza, e creatività 23, 24. Nelle
persone caratterizzate da alti punteggi di apertura è stata dimostrata la preferenza per una dieta
salutare come il vegetarianesimo 25;
2) coscienza: è la tendenza a dimostrare autodisciplina, agire rigorosamente e dirigere gli
impulsi, pianificare con attenzione, persistere
e ricercare i risultati. È il livello di autocontrollo nella pianificazione e organizzazione. Inoltre
comprende il fattore noto come “ ricerca dei risultati”. Alcuni definiscono gli individui caratterizzati dalla coscienza come intelligenti, affidabili, e
compulsivi nel loro comportamento 14;
3) estroversione: è caratterizzata da emozioni
positive, coraggio, impeto, tendenza alla ricerca
di stimoli e della compagnia di altri, come anche
attenzione al mondo esterno, piacere nell’essere
in compagnia, entusiasmo, esuberanza, energia,
attività, loquacità, e imposizione 3, 14. Molti ricercatori concordano che confrontati ai non-atleti,
gli atleti risultano più propensi all’estroversione 5;
4) affabilità: è la capacità di essere caritatevoli,
simpatici, utili, compassionevoli, modesti e rispettosi degli altri. Gli individui con alti punteggi di affabilità sono convinti che gli altri siano onesti, affidabili, capaci e qualificati. Le persone affabili sono
465
GAROOCI FARSHI
and cooperative rather than being suspicious
and antagonistic towards others;24
5. neuroticism: shows the general tendency
to experience negative emotions such as fear,
grief, anger, guilty sense, disgust, depression,
vulnerability, and hopelessness and psychological distress in response to stressors. It is associated with a negative mood, usually persists for a
long time.14 This factor is also called “emotional
stability”. High scores of neuroticism have been
reported in relation with high risk of cardiovascular diseases.26 Furthermore, during a six-year
study it was proved that a high level of neuroticism and low scores of extraversion were
associated with a significant increase in death
rates. Physical activity was one of the examined variables in this research.27 In addition, the
possibility of a negative relationship between
adrenal-cortical arousal and low scores of neuroticism has been reported.28
Genetic factors such as variations related to
serotonin, the CYP2A6 gene polymorphism,
may be involved in varied incident of these
traits such as openness.29 Moreover, gender differences such as high levels of neuroticism and
agreeableness were more frequent in young
and old women than in young and old men.30
Studies that used several different inventories
(among them NEO-PI-R) found that conscientiousness, and emotional stability increased
with age, especially between 20 and 40 years.
Furthermore, cultural differences have been
demonstrated in several different nations.14 The
list of domains and facets measured by NEOFFI is shown in Table II.
compassionevoli e cooperative piuttosto che essere
sospettose e antagonistiche rispetto agli altri 24;
5) nevroticismo: dimostra la tendenza generale
a provare emozioni negative come paura, afflizione, collera, senso di colpa, disgusto, depressione,
vulnerabilità, disperazione e stress psicologico in
risposta a stimoli stressogeni. È associato a un
umore negativo, spesso persistente per un lungo
tempo 14. Questo fattore e anche chiamato “stabilità emozionale”. Alti punteggi di nevroticismo
sono associati a un alto rischio di patologie cardiovascolari 26. Inoltre, in uno studio di sei anni è
stato dimostrato che un alto livello di nevroticismo
e bassi punteggi di estroversione sono associati a
un significativo aumento del rischio di morte.
L’attività fisica è stata una delle variabili esaminate in questa ricerca 27. Inoltre, è stata riportata la possibilità di una correlazione negativa tra
l’aumento di secrezione adreno-corticale e bassi
punteggi di nevroticismo 28.
Fattori generali come variazioni correlate alla
serotonina e il polimorfismo del gene CYP2A6 potrebbero essere coinvolti nell’incidenza variabile
di questi tratti come l’apertura 29. Inoltre sono
state riportate differenze di sesso, con un’alta incidenza di nevroticismo e affabilità tra le donne,
giovani e anziane, rispetto agli uomini giovani e
anziani 30. Studi che hanno utilizzato differenti
questionari (tra cui il NEO-PI-R) hanno dimostrato che la coscienza e la stabilità emotiva aumentano con l’età, specialmente tra i 20 e i 40 anni.
Inoltre sono state dimostrate differenze culturali
in nazioni diverse 14. La lista dei domini e aspetti
misurati dal NEO-FFI è riportato in Tabella II.
Risultati
Results
After describing the project to all participants,
in order to avoid any unreal and insincere answer, the two groups completed the questionnaires in similar conditions and the results were
Dopo aver presentato il progetto a tutti partecipanti, al fine di evitare risposte false o poco sincere, i due gruppi hanno completato i questionari in
condizioni simili, e i risultati sono stati raccolti.
Poi, per entrambi i gruppi di atleti e non-atleti,
Table II.—Domains and facets of NEO-EEI.
Tabella II. — Domini e aspetti del NEO-EEI.
Domain
Facets
466
Openness
Fantasy Esthetics
Feelings
Actions
Ideas
Values
Conscientiousness
Competence
Order
Dutifulness
Achievement
Striving
Self-discipline
Deliberation
Extraversion
Agreeableness
Warmth
Gregariousness
Assertiveness
Activity
Excitement Seeking
Positive Emotion
Trust
Straightforwardness
Altruism
Compliance
Modesty
Tendermindedness
Neuroticism
Anxiety
Hostility
Depression
Self-consciousness
Impulsiveness
Vulnerability to
stress
Dicembre 2011
GAROOCI FARSHI
gathered. Then, for both groups of athletes and
non-athletes, we descriptively calculated the
mean and standard deviation on the five-factors
of personality (including neuroticism, extraversion, openness, agreeableness, and conscientiousness).
We found that the highest score, which was
observed in the athlete group, was conscientiousness; however, this group acquired a low
score on neuroticism that was the lowest score
in the domains. Both groups had the same
score on extraversion, but the standard deviation of the non-athletes was higher than in the
other group. Although the athletes were high
in openness, compared with non-athletes, they
got a lower score on agreeableness. These results are presented in Table III.
Then, we analyzed data related to the five
traits of both groups. In other words, we examined whether they had a significant difference
on these factors. The results are presented in
Table IV.
The results suggested no significant difference between the two groups on neuroticism
as the obtained t (1.28) was lower than the critical value of t (1.96). Furthermore, we did not
find any significant difference between both
groups on extraversion since the obtained t
(1.83) was lower than critical value of t (1.96).
However, both groups had a significant difference on openness, since the obtained t (2.81)
abbiamo calcolato descrittivamente la media e
deviazione standard dei cinque fattori di personalità (nevroticismo, estroversione, apertura, affabilità, e coscienziosità).
Il punteggio più alto che abbiamo rilevato nel
gruppo di atleti era quello della coscienziosità; tuttavia questo gruppo ha ottenuto un basso punteggio di nevroticismo, che rappresentava il punteggio più basso in tutti i domini. I due gruppi hanno
riportato lo stesso punteggio di estroversione, ma
la deviazione standard dei non-atleti era superiore all’altro gruppo. Benché gli atleti avessero un
alto punteggio di apertura rispetto ai non-atleti,
mostravano un punteggio più basso di affabilità.
Questi risultati sono riportati nella Tabella III.
Poi abbiamo analizzato i dati correlati ai cinque tratti per entrambi i gruppi. In altre parole,
abbiamo esaminato se presentavano differenze significative rispetto a questi fattori. I risultati sono
riportati nella Tabella IV.
I risultati non riferiscono differenze significative tra i due gruppi sul nevroticismo, visto che il
t osservato (1,28) è inferiore al valore critico di t
(1,96). Inoltre, non abbiamo rilevato differenze
significative tra i gruppi riguardo l’estroversione
poiché il t osservato (1,83) è inferiore al valore
critico di t (1,96). Tuttavia i due gruppi presentavano differenze significative di apertura, poiché
il t osservato (2,81) è superiore al valore critico
(2,32); questo significa che, rispetto ai non-atleti,
il gruppo degli atleti presenta una maggiore aper-
Table III.—Mean and standard deviation of the scores of both groups of athletes and non-athletes on the
five-factors of personality.
Tabella III. — Media e deviazione standard dei punteggi dei due gruppi di atleti non-atleti nei cinque fattori
di personalità.
Subjects
Athletes
Non-athletes
Mean and
standard Conscientiousness
deviation
M
SD
M
SD
Agreeableness
36.49
5.73
34.72
5.28
31.54
4.77
31.33
5.52
Openness
Extraversion
27.56
4.21
25.73
4.97
Neuroticism
29.47
5.65
30.98
36.0
20.61
6.84
21.9
7.36
Table IV.—Data analysis of the personality traits of both groups.
Tabella IV. — Analisi dei dati dei tratti di personalità dei due gruppi.
Personality
trait
O
C
E
A
N
Vol. 64 - No. 4
Athletes
M
27.56
36.49
29.47
31.54
20.61
SD
4.21
5.73
5.65
4.77
6.84
Non-athletes
t
2.81
2.27
1.83
2.43
1.28
Sig
0.005
0.02
0.07
0.02
0.2
M
25.73
34.72
30.98
33.31
21.9
SD
4.97
5.28
6.03
5.52
7.36
t
2.81
2.27
1.83
2.43
1.28
Sig
0.005
0.02
0.07
0.02
0.2
467
GAROOCI FARSHI
was higher than critical value of t (2.32); that is,
compared with non-athletes, the athletic group
was high in openness. On the other hand, the
non-athletes had higher agreeableness. Regarding the conscientiousness domain, both groups
exhibited a significant difference since the obtained t (2.27) was higher than critical value of t
(1.96), so we concluded that the athletic group
proved higher in conscientiousness than the
non-athletic one.
tura. D’altro canto, i non-atleti hanno dimostrato
una maggior affabilità. Rispetto al dominio della
coscienziosità, i gruppi hanno dimostrato differenze significative, visto che il t osservato (2,27)
è superiore al valore critico (1,96), per cui abbiamo concluso che il gruppo di atleti si è dimostrato
superiore a quello di non-atleti nel campo della
coscienziosità.
Discussion
La teoria dei tratti è stata introdotta nelle teorie
psicologiche negli anni ’30; ognuno dei teorici ha
definito la personalità con alcuni fattori, come il
modello di personalità a tre fattori di Eysenck che
comprendeva estroversione, nevroticismo e psicoticismo. Successivamente, gli psicologi hanno manifestato la necessità di introdurre nuovi fattori, e
il modello a cinque fattori è stato sperimentato su
argomenti psicologici, e si ritiene che, in contrasto
con il modello tre fattori, possa anche predire i disordini psicologici.
Visto il ruolo dei fattori genetici e ambientali
sulla personalità, l’associazione tratta che di personalità ed esercizio fisico è stato argomento di
molti studi. Pertanto, sono stati fatti molti tentativi
per definire le differenze di personalità tra atleti
e non-atleti; tuttavia sono stati riportati risultati
contraddittori.
Una meta-analisi condotta da Rhodes su studi
effettuati tra il 1969 e il 2006 non ha rilevato correlazioni tra esercizio fisico e domini di personalità, eccetto che per l’estroversione 18. Nella maggior
parte degli studi, l’estroversione presentava una
correlazione positiva con l’esercizio, specialmente negli atleti di sport di squadra, verosimilmente
come risultato di un alto numero di contatti sociali 1, 31.
Kajihara et al. (2001) hanno dimostrato che gli
atleti tendono a essere più estroversi e coscienziosi
ma meno aperti all’esperienza e affabili rispetto
ai non-atleti 32.
Il modello cinque fattori è stato utilizzato ampiamente per analizzare le diverse caratteristiche
di personalità tra atleti di alto livello e basso livello, tra atleti maschi e femmine, e tra atleti di
sport individuali e di squadra. Può anche servire
a distinguere diversi livelli di coinvolgimento del
gesto atletico e può aiutare a identificare le strategie di adattamento da adottare durante la pratica
sportiva 33.
In questo studio, la varianza dei punteggi era
superiore nel gruppo dei non-atleti. Nella maggior
parte degli studi, l’estroversione è stata caratterizzata come predittore del comportamento sportivo
Since 1930s, the trait theory entered the
psychological theories; each of the theorists
has defined personality with some factors, as
the Eysenck’s three-factor model of personality that was involved extraversion, neuroticism,
and psychoticism. Later as the psychologists
needed more factors, the “Five Factor” model
was proved in psychological arguments and it
is believed that in contrast with the three-factor
model, it can even predict the psychological
disorders.
Due to the role of genetic and environmental factors on personality, the association between personality traits and physical exercise
has been the topic of many studies. Therefore,
many attempts have been performed to define
personality differences between athletes and
non-athletes, however, contradictory results
have been offered.
A meta-analysis performed by Rhodes on
studies ranging from 1969-2006 found no relationship between physical exercise and personality domains with the exception of extraversion.18 In most reports, extraversion had a
positive relation with exercise, especially in
team sport athletes that seem to be a result of a
high number of social contacts.1, 31
Kajihara et al. (2001) found that athletes tend
to be more extraverted and conscientious but
less open to experience and agreeable than
non-athletes.32
Five-Factor model has been widely used to
investigate the different personality characteristics between higher-level and lower-level athletes, between male and female athletes and between individual and team sport athletes. It also
can help distinguish various levels of athletic
involvement and can help identify the coping
strategies to adopt during participation.33
In the present study, scores variance was
higher in the non-athlete group. In most stud-
468
Discussione
Dicembre 2011
GAROOCI FARSHI
ies, extraversion has been characterized as a
predictor of the exercise behavior and interest
for doing physical exercises.5, 34 Our finding is
correlated with study of Back Maud and Burgess that have not found any significant difference between athletes and non-athletes on extraversion.1 However, it is in contrast with the
Rasmus who reported higher extraversion and
lower neuroticism in tennis players. This condition has attributed these two traits, at the same
time to high-level athletes, which can justify the
contradiction with our conclusion.20
Our conclusion is consistent with the results
of the meta-analysis by Auweele demonstrated
that athletes are not different from non-athletes
with regard to extraversion. Three kinds of
questionnaires were used in these studies.1 The
other personality trait in athletes proved to be
low, is neuroticism or emotional stability with
the exception of high-risk sports athletes scored
high in neuroticism.15 Physical exercise is associated with reductions in negative mood and
depression.13, 17, 34
According to the reports of Beaty and Dobosz, team athletes were less neurotic than
endurance athletes were, but were more extroverted. In addition, in other comparative studies
compared with non-athletes, runners had lower
anger level and volleyball players distinguished
by higher self-regulatory level. Our results also
contradict the findings of Bachmand and Gould
suggest that team athletes have lower anxiety
levels and higher objectivity and extraversion
levels, however, differentiate characteristics of
different sport groups. There are other studies
reported higher scores for emotional stability,
extraversion, self-confidence and lower scores
for tension, depression, anger, and mental confusion for athletes compared with non-athletes.1
Low scores of agreeableness in athletes and
its higher levels in non-athletes, confirmed in
our study, are in consistent with several previous studies that have reported lower agreeableness in athletes. This issue can be attributed to
their will to compete, and sometimes to their
young age,20 but this reasoning cannot be generalized to our subjects. According to Diener
and Lucas, conscientiousness interacts with
environment more than the other personality
traits.35 In our study, we assessed conscientiousness in athletes higher than non-athletes
did. In other words, it is consistent with Bara
Filho’s research findings that evaluated this factor in relation with less external regulation and
more internal regulation and as well as a factor
Vol. 64 - No. 4
e dell’interesse nella pratica di esercizio fisico 5, 34.
I nostri risultati correlano con quelli dello studio
di Back, Maud e Burgess che non hanno rilevato
differenze significative tra atleti e non-atleti nel
campo dell’estroversione 1. Tuttavia, è in contrasto con lo studio di Rasmus che riportava una
maggiore estroversione e minor nevroticismo nei
giocatori di tennis. Questa situazione può essere
attribuita ai due tratti, e al tempo stesso agli atleti
di alto livello, il che può giustificare la contraddizione con le nostre conclusioni 20.
Le nostre conclusioni concordano con quelle
della metanalisi di Auweele che dimostrava che gli
atleti non presentano differenze di estroversione
rispetto ai non-atleti. Nello studio sono stati utilizzati tre questionari 1. Gli altri tratti di personalità
si sono rivelati più bassi negli atleti, sia nevroticismo che stabilità emozionale, ad eccezione degli
atleti di sport ad alto rischio che hanno riportato
un punteggio alto di nevroticismo. L’esercizio fisico è associato a una riduzione dell’umore negativo e della depressione 13, 17, 34.
Secondo gli studi di Beaty e Dobosz di atleti di
squadra sono meno nevrotici rispetto agli atleti di
resistenza, ma sono più estroversi. Inoltre, in altri
studi comparativi è stato rilevato come rispetto ai
non-atleti i corridori presentano una minor irritabilità e i pallavolisti si distinguono per un alto
livello di autoregolazione. I nostri risultati contraddicono anche quelli di Bachmand e Gould
che suggeriscono che gli atleti di sport di squadra
presentino minore ansietà e maggior obiettività e
di estroversione; tuttavia differenti gruppi di sport
presentano differenti caratteristiche. Altri studi
riportano punteggi più alti di stabilità emotiva,
estroversione, autostima e punteggi minori di tensione, depressione, irritabilità, confusione mentale nei non-atleti 1.
I bassi livelli di affabilità degli atleti e gli alti
livelli dei non-atleti, confermate nel nostro studio, concordano con diversi studi precedenti che
hanno descritto una bassa affabilità tra gli atleti.
Questo aspetto può essere attribuito alla loro volontà di competizione, e talvolta alla loro giovane
età 20, ma questo ragionamento non può essere
generalizzato ai nostri soggetti. Secondo Diener e
Lucas, la coscienziosità interagisce con l’ambiente
più di ogni altro tratto di personalità 35. Nel nostro
studio abbiamo rilevato una maggior coscienziosità negli atleti rispetto ai non-atleti. In altre parole, è in accordo con la ricerca di Bara Filho che
ha definito questo fattore in correlazione con una
minor regolazione esterna e una maggiore regolazione interna, e come fattore legato alla sperimentazione positiva e al raggiungimento di obiettivi
469
GAROOCI FARSHI
of positive experiments or gain achievement.1
However, he reported that extraversion and
agreeableness were higher in team sport athletes than individual sport athletes were.31
These conclusions are also consistent with
the results attained by Hara Kei. He assessed
this factor in three comparative studies — long
time experienced athletes, short time experienced athletes, and athletes who had experienced leadership role — and showed that concerning this factor athletes were higher than
non-athletes, while there were some variations
in the other traits. For example, he indicated
that athletes, who had experienced leadership
role, were more extroverted and emotionally
stable than the others. Because of indicating
lower agreeableness scores for athletes than
non-athletes, it is also consistent with our findings. However, since it proved high level of
openness in athletes, contradicts our findings.
Furthermore, our results confirm the findings
of Courneya et al., in that suggest a positive relationship between high conscientiousness and
openness with exercise behavior, but in terms of
negative relationship between neuroticism and
exercise behavior, disagree with their results.5
Kajtna has also demonstrated the highest
openness scores in non-risk sports athletes, followed by non-athletes and high-risk sports athletes, respectively. These findings are consistent
with his reported data that indicated the highest
conscientiousness scores achieved by high-risk
sports athletes.15
The results of the present study suggest that
physical exercise affects individuals’ personality
and physical activities are associated with appropriate personality traits. The extent to which
they can influence or change individuals’ personality traits, as well as personality traits can
direct the individuals towards the interest to
physical exercise or exercise behaviors, is not
clear. Overall, our findings suggest that athletes
are high in conscientiousness and openness
than non-athletes. This can put forward sport
as a therapeutic method for reinforcing self-discipline, conscientiousness, self-control, beauty
sense, and novelty seeking.
1) Bara Filho MG, Scipiao Ribeiro LC,
Garcia FG. Comparison of personality
characteristics between high-level Brazil-
470
Tuttavia, lo studio riporta che l’estroversione e
la stabilità sono maggiori negli atleti di sport di
squadra rispetto agli atleti di sport individuali 31.
Queste conclusioni concordano anche con i risultati ottenuti da Hara Kei. Questi ha valutato
questo fattore in tre studi comparativi — atleti con
esperienza di lungo termine, atleti con esperienza
di breve termine e atleti che hanno ricoperto ruoli
di comando — e ha dimostrato che rispetto a questo fattore gli atleti ottenevano risultati maggiori
rispetto ai non-atleti, mentre presentavano alcune
variazioni negli altri tratti. Per esempio, riporta
che gli atleti che hanno avuto esperienze di comando sono più estroversi ed emozionalmente
stabili rispetto agli altri. Questi studi concordano
con i nostri dati anche nell’indicare una minor
affabilità per gli atleti rispetto ai non-atleti. Tuttavia, contraddicono i nostri risultati riportando un
maggior livello di apertura tra gli atleti.
Inoltre, i nostri risultati confermano quelli di
Courneya et al., che descrivono una correlazione
positiva tra esercizio fisico e alta coscienziosità e
apertura, mentre non concordano con la rilevazione di una correlazione negativa tra nevroticismo ed esercizio fisico 5.
Kajtna ha anche dimostrato la maggior apertura degli atleti di sport non a rischio, seguiti dai
non-atleti e dagli atleti ad alto rischio, rispettivamente. I nostri risultati concordano con i dati riportati in questo studio, che descrivono maggiori
punteggi di coscienziosità per gli atleti di sport ad
alto rischio 15.
Conclusioni
Conclusions
1.
I risultati di questo studio suggeriscono che l’attività fisica influenza la personalità individuale
e che l’attività fisica sia associata ai tratti di personalità appropriati. Non è chiaro quanto l’attività fisica possa influenzare o modificare i tratti
di personalità dell’individuo, e quanto i tratti di
personalità possano indirizzare l’interesse dell’individuo verso l’esercizio fisico o i comportamenti
di esercizio. In generale, i nostri dati suggeriscono che gli atleti presentano una maggior coscienziosità e apertura rispetto ai non-atleti. Questo
può porre lo sport come un metodo terapeutico
per rinforzare l’autodisciplina, la coscienziosità,
l’autocontrollo, il senso del bello e la ricerca della
novità.
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Funding.—This research was supported by the Department of Physical Education, Tabriz University of Medical Sciences,
Tabriz, Iran. Grant number: 9057.
Received on January 1, 2011 - Accepted for publication on December 15, 2011.
Corresponding author: A. Yavari, Department of Physical Education, Tabriz University of Medical Sciences.
Email: [email protected]
Vol. 64 - No. 4
471
Orthopedic area
Area ortopedica
MED SPORT 2011;64:473-83
Analysis of a risk factor in school age:
temporary variation in the cervical spine
determined by the weight of a backpack
Analisi di un fattore di rischio nell’età
scolare: la variazione temporanea della freccia
cervicale determinata dal peso dello zaino
S. D’OTTAVIO 1, M. ESPOSITO 1, L. PANTANELLA 1, E. PADUA 1, G. ANNINO 1, V. MANZI 1,
C. TONELLI 1, C. CANDELORO 2, C. FOTI 2
1Corso
di Laurea in Scienze Motorie, Facoltà di Medicina e Chirurgia
Università degli Studi di Roma Tor Vergata, Roma, Italia
2Cattedra e Scuola di Specializzazione in Medicina Fisica e Riabilitativa
Università degli Studi di Roma Tor Vergata, Roma, Italia
SUMMARY
Aim. The present study, carried out on a sample of 25 subjects (male and female) aged 9-10, analyses the data from an
investigation on the correlation between the weight of a school backpack and temporary modifications to the cervical
spine in subjects of development age.
Methods. The following data were collected: weight and height; baropodometric evaluation under static natural load
and carrying a backpack weighing 4 kg, 6.5 kg and 9.0 kg; body analysis kapture (BAK) investigation with a postural
analyser.
Results. The most significant aspect to emerge from data processing is the temporary increase in the cervical spine
curve in all subjects in relation to increased schoolbag weight. The backpack load involved a temporary change in
posture in all subjects in the sample.
Conclusion. This factor highlights the importance of motor and sporting activity in development age and special,
constant attention should be dedicated to performance of exercises of a postural, mobilisation and trophism nature.
Key words: Cervical spine - Students - Growth and development.
RIASSUNTO
Obiettivo. Il presente studio, effettuato su un campione di 25 soggetti (maschi e femmine) di 9-10 anni, analizza i
dati di un’indagine svolta sulla correlazione tra il peso dello zaino (scolastico) ed eventuali modificazioni temporanee
della freccia cervicale in soggetti in età evolutiva.
Metodo. Le rilevazioni effettuate sono: peso e altezza; valutazione baropodometrica in statica a carico naturale e con
lo zaino a 4 kg, 6,5 kg e 9 kg; indagine Body Analysis Kapture (BAK) in analizzatore posturale.
Risultati. Dall’elaborazione dei dati l’aspetto più significativo emerso è l’aumento temporaneo, in maniera evidente in
tutti i soggetti, della freccia cervicale in relazione all’incremento del peso dello zaino. Il carico dello zaino comporta
un cambiamento temporaneo dell’atteggiamento posturale in tutti i soggetti del campione.
Conclusioni. Questo dato rende evidente l’importanza dell’attività motoria e sportiva nell’età evolutiva dedicando
particolare e costante attenzione all’esecuzione di esercizi di tipo posturale, di mobilizzazione e di trofismo.
Parola chiave: Freccia cervicale - Studenti - Crescita e sviluppo.
I
n determining the posture a subject assumes,
numerous structural factors 1-3 come into
play but factors of metabolic,4 mental and en-
Vol. 64 - No. 4
N
ella determinazione della postura che il soggetto assume, entrano in gioco numerosi fattori di tipo strutturale 1-3, ma rivestono una gros-
473
D’OTTAVIO
Temporary variation in the cervical spine in school age
vironmental type are also of great importance.
In studying posture, therefore, a subject has to
be considered from a global point of view.5, 6
“Posture can be considered as the sum of the
relationships in play between the organism as
a whole, the various parts of the body and the
environment that surrounds it”.7
In a global clinical examination of posture in
subjects of development age, Italian-validated
evaluation scales are employed (Scoliosis Research Society-22 Patient Questionnaire and
Oswestry Disability Index).8, 9
One of the recurrent external factors that determine temporary changes in the posture of
young people today is the excessive weight of
the school backpack. Numerous researches have
highlighted the changes to the physiological and
postural set-up and the possible consequences
this can involve in development age.10-13 The results that emerge from the literature suggest that
carrying a backpack could also cause permanent changes in the posture of schoolchildren.14
We should reflect on the fact that studies reveal
that 43.8% of Italian students carry a backpack
weighing the equivalent or more than 39% of
their body weight at least once a week.15 More
and more frequently young people complain
about back pain and have to undergo specialist
examinations even at a tender age. These examinations often reveal an incorrect posture.16, 17
Incorrect carriage of a school backpack caused
problems in all subjects, but specifically in those
young people where back pain or typical spinal alterations are present this phenomenon
can only have a negative effect.18, 19 One of the
backpack-induced long-term effects is a permanent postural change caused by the forces that
act on the spinal column.5, 20, 21
Studies on the matter have triggered great
interest in all students of vertebral pathology
in the young.22 Increasing attention is recorded
on the part of physicians and parents as well
as of the institutions regarding the carrying of
backpacks and schoolbags by schoolchildren.19
In the literature we find many studies that stress
the fact that the posture and gait of students
depend on the weight of the backpack and the
position in which it is carried.23, 24 For example,
analysis of pelvic tilt shows that this is better
with bilateral rather than unilateral carriage of
the backpack.25-27 Other studies have focused
attention on the pressure the shoulders are
subjected to in relation to the position, weight
and use of the pelvic belt and the length of the
backpack strap.28
474
sa importanza anche fattori di tipo metabolico 4,
psichico e ambientale, pertanto nello studio della
postura bisogna considerare il soggetto da un punto di vista globale 5, 6. “La postura può essere considerata l’insieme dei rapporti esistenti tra l’intero
organismo, le varie parti del corpo e l’ambiente che
lo circonda” 7.
Nell’esame clinico globale della postura nel soggetto in età evolutiva vengono utilizzate delle scale
di valutazione validate in lingua italiana (Scoliosis
Research Society-22 Patient Questionnaire e Oswestry Disability Index) 8, 9.
Uno dei ricorrenti fattori esterni che determinano modificazioni temporanee della postura nei
giovani di oggi è l’eccessivo peso dello zaino scolastico. Numerose ricerche hanno evidenziato, da
tempo, i mutamenti dell’assetto fisiologico-posturale e le possibili conseguenze che ciò può comportare nell’età evolutiva 10-13. I risultati che emergono dalla letteratura suggeriscono che il trasporto
dello zaino potrebbe anche causare cambiamenti permanenti della postura nei giovani studenti
14. Si rifletta sul fatto che gli studi rivelano che il
43,8% degli studenti italiani trasporta uno zaino
con un peso pari a più del 39% del suo peso corporeo almeno una volta alla settimana 15. Sempre
più spesso i giovani lamentano dolori alla schiena
e sono costretti a ricorrere anche in tenera età a
visite specialistiche, che svelano di frequente uno
scorretto assetto posturale 16, 17. In tutti i soggetti un
peso eccessivo e un trasporto scorretto dello zaino
scolastico determinano dei problemi, ma nello specifico proprio in quei ragazzi dove il mal di schiena o le alterazioni tipiche del rachide sono presenti
tale fenomeno non fa che incidere negativamente
18, 19. Uno degli effetti a lungo termine dovuto al
trasporto dello zaino è un cambiamento posturale
permanente causato dalle forze che agiscono sulla
colonna vertebrale 5, 20, 21.
Gli studi sull’argomento hanno determinato
grande interesse in tutti coloro che si occupano di
patologia vertebrale giovanile 22. Una sempre più
diffusa attenzione si registra da parte dei medici,
dei genitori oltre che delle istituzioni a proposito
dell’utilizzo di zaini e cartelle da parte di ragazzi
in età scolare 19. In letteratura troviamo molti studi che sottolineano come l’andamento e la postura
dello studente dipendano dal peso e dalla posizione
nella quale lo zaino è indossato 23, 24. Ad esempio,
analizzando l’inclinazione angolare pelvica risulta come questa sia migliore con lo zaino bilaterale rispetto al trasporto unilaterale 25-27. Altri studi
hanno focalizzato l’attenzione sulla pressione cui
le spalle sono sottoposte in relazione alla posizione,
al peso, all’uso della cintura pelvica e alla lunghezza della bretella dello zaino 28.
Dicembre 2011
Studies reported in the literature show clearly
that on average schoolchildren carry backpacks
that are equal to 22% of their body weight,19
namely a load that is considered excessive by
work safety legislation; furthermore, the Italian
Health Council in 1995 set up a special Commission that set a backpack weight range from
10% to 15% of body weight. Studies on the
weight of school bags in middle school children 19 have shown that the average weight of
the bag is 8.6 kg. It should be emphasised that
a substantial percentage of the average weights
of schoolbags consists of unuseful material for
daily didactic activities.29 Literature studies report that the students themselves notice that
their bag is too heavy.30
The aim of the present paper was to analyse
changes to the cervical spine due to variation
in the weight of schoolbags. In detail, a study
was carried out of the variation in the distance
from the plumbline to the cervical curve with
the different schoolbag loads: 4 kg, 6.5 kg e
9 kg. Variation in the barycentre was also observed by baropodometric analysis in relation
to the different loads.
Analysing the sample with reference to the
physiological parameters relative to the cervical distance present in the literature 31 the different variations of this distance in subjects carrying growing schoolbag loads are highlighted.
According to the literature the distance from
the plumb line in a subject in a balanced position is between 6 cm and 8 cm.31 The variation
in this finding is therefore taken as the starting
point with respect to the different weights of
the backpack. Backpack weights were selected in relation to the average weight emerging
from scientific researches.15, 19
Gli studi presenti in letteratura mostrano chiaramente che in media i ragazzi portano zaini pari
al 22% del loro peso corporeo 19 cioè un carico ritenuto eccessivo dalla legislazione sulla sicurezza
sul lavoro; inoltre il Consiglio Superiore della Sanità ha istituito nel 1995 una apposita Commissione che ha fissato un range del peso dello zaino
che va dal 10% al 15% del peso corporeo. Studi sul
peso degli zainetti nei ragazzi delle scuole medie 19
hanno rilevato che il peso medio dello zainetto è di
8,6 kg. Da sottolineare come una cospicua percentuale dei pesi medi degli zaini scolastici sia costituita da materiale vario non utile alle giornaliere
attività didattiche 29. Studi presenti in letteratura
evidenziano come gli scolari stessi percepiscano un
eccessivo peso dello zainetto 30. Il presente lavoro è
finalizzato ad analizzare le eventuali modificazioni della freccia cervicale dovuta alla variazione di
peso dello zaino scolastico.
Nel dettaglio è stata studiata la variazione della
distanza dal filo a piombo alla curva cervicale con
i diversi carichi dello zaino scolastico: 4 kg, 6,5 kg
e 9 kg. È stata inoltre osservata la variazione del
baricentro attraverso l’analisi baropodometrica in
relazione ai diversi carichi dello zaino.
Analizzando il campione in riferimento ai parametri fisiologici relativi alla distanza cervicale
presenti in letteratura 31 si evidenziano le differenti
variazioni della distanza cervicale in soggetti sottoposti a carichi crescenti dello zaino scolastico.
In letteratura si può riscontrare che in un
soggetto, in posizione di equilibrio, la distanza
dal filo a piombo è compresa tra i 6 cm e gli 8
cm 31 pertanto viene analizzata la variazione
di tale misura presa come punto di partenza in
relazione ai diversi pesi dello zaino scolastico. I
pesi dello zaino sono stati scelti in relazione al
peso medio dello stesso emerso in alcune ricerche
scientifiche 15, 19.
Materials e methods
Materiali e metodi
The study was carried out in primary
schools in Rome and the provinces. Twentyfive subjects aged 9-10±0.49 years,13 females
and 12 males, were randomized. At the moment of the study they did not present any
change to the locomotor system and they performed regular scholastic motor activity. The
subjects took part voluntarily in the experiment with the consent of their parents. The
protocol was approved by the Ethics Committee of the Tor Vergata University of Rome. The
anthropometric data of the sample examined
are shown in Table I.
Vol. 64 - No. 4
D’OTTAVIO
L’indagine viene svolta nelle scuole elementari di
Roma e provincia di cui a random sono stati scelti
25 soggetti di età compresa tra i 9-10±0,49 anni, di
cui 13 femmine e 12 maschi, che non presentano al
momento dello studio nessuna alterazione dell’apparato locomotore e che svolgono regolare attività
motoria scolastica. I soggetti hanno partecipato volontariamente alla sperimentazione previo consenso dei genitori. Il protocollo è stato approvato dal
Comitato Etico dell’Università degli Studi di Roma
Tor Vergata. I dati antropometrici del campione
preso in esame sono espressi in Tabella I.
475
D’OTTAVIO
Table I.—Anthropometric data of the sample examined.
Tabella I. — Dati antropometrici del campione preso in esame.
Parameters
total sample
Mean age
(years)
Mean weight
(kg)
Mean height
(cm)
Females
Males
Total sample
9.45±0.51
9.25±0.46
9.35±0.49
32.18±10.52
39.13±3.83
35.65±7.13
136.12±9.71
141.88±4.88
139.11±7.21
Instrumentation
Strumentazione
The instruments used were the Walk version of the Modular Electronic Baropodometer
multiple pressure platform (Diagnostic Support
Spa), consisting of a platform 160 cm long with
25600 active sensors. With this instrument it is
possible to measure the numeric values of global load pressures on each foot and partial pressures with respect to the hindfoot, the midfoot
and the forefoot, statically and dynamically;32
it also measures the ground projection of the
body barycentre and the two lower extremities.
Subjects are observed in erect position, barechested, and in as natural a position as possible
so that they do not take on positions of defence
or modesty. Assessment of the cervical spine
curve is done by placing the plumbline at the
nape and measuring the distance in centimetres on the sagittal plane between the vertical
plumbline tangential to the dorsal curve and the
spinous apophysis of vertebra C7 (Figure 1).
The Body Analysis Kapture optic system (Diagnostic Support Spa) was employed for postural analysis. Using a system of simultaneous
TV shots with several telecameras this makes
it possible to capture images of the subject
and process measurements of body segment
lengths, joint angles and the cervical and lumbar spine curves.
In the anthropometric evaluations of height
and weight a stature statimeter (Seca) and a
weighing machine (Seca) were used.
The backpack used in the experiment corresponded to the models in routine use among
young students, like the Invicta model with
semi-rigid back-padded support and adjustable
straps.
The variations in weights 4 kg, 6.5 kg and
9 kg were achieved by adding normal school
books to the bag.
Gli strumenti utilizzati sono il sistema a pedana multipla di pressione Baropodometro Elettronico Modulare in versione Walk (Diagnostic Support
Spa), composto da una piattaforma lunga 160 cm
con 25600 sensori attivi. Tale strumento permette
la rilevazione, in valori numerici, delle pressioni di
carico, globali di ciascun piede e parziali relative
al retropiede, al mesopiede e all’avampiede, in statica e in dinamica 32; della proiezione a terra del
baricentro corporeo e dei due arti inferiori.
Il soggetto che si presenta all’esame clinico viene
osservato in stazione eretta, a torace nudo, e necessariamente nell’atteggiamento più naturale possibile,
in modo che non assuma posizioni di difesa o di pu-
Protocol
The study involved various sessions of observation:
476
Figure 1.—Measuring cervical spine curve in orthostatic
position with a plumbline and ruler.
Figura 1. — Misurazione della freccia cervicale in posizione ortostatica tramite filo a piombo e righello centimetrato.
Dicembre 2011
—— first session: linear anthropometric measurements expressed in cm (stature) and kg
(weight);
—— second session: baropodometric analysis
in static condition to analyse the ground projection of the barycentre and the load ratio between forefoot and hindfoot with the different
loads of the backpack established;
—— third experimental session: sagittal plan
images were captured using BAK instrumentation.
The analysis in the second and third sessions
was carried out with the subject in orthostatic
position first with free body and then with the
backpack worn on both shoulders and its upper edge positioned at the level of vertebra D6.
This analysis was repeated following progressive increase in the load: from 4 kg, to 6.5 kg
and finally to 9 kg.
The results were expressed as the mean ±
standard deviation (SD). Before using the parametric tests the state of normality was verified
using the Shapiro-Wilk W test.
The Pearson moment-product correlation
coefficient and linear regression analysis were
used to determine the existence of a significant relationship between the different variables under study. Significance was set at 0.05
(P≤0.05).
Results
The mean value of the cervical spine curve
of the sample under natural load falls within
the interval indicated in the literature with the
value of 6.21 cm.
From the data obtained from the BAK image
it is observed (Table II) that by progressively
increasing the weight of the school bag there
is an increase in the curve throughout the sample, in both females and males.
The graph (Figure 2) highlights a linear type
statistically significant correlation (R2=0.99 and
P≤0.0009) between the backpack load and cervical spine curve increase.
Analysing the comparison between the
mean values of the curves in terms of centimeters and percentage variation (Table III) we
noticed that already at 4 kg backpack weight
there is an increase in the spine curve of 3.8
cm (61.19%). Even more significant is the fact
Vol. 64 - No. 4
D’OTTAVIO
dore. La valutazione della freccia cervicale si ottiene
avvicinando il filo a piombo all’occipite e rilevando
sul piano sagittale la distanza centimetrica tra la
verticale del filo a piombo tangente la curva dorsale
e l’apofisi spinosa della vertebra C7 (Figura 1).
Per l’analisi posturale è stato utilizzato il sistema
ottico Body Analysis Kapture (Diagnostic Support
Spa) che consente, attraverso un sistema di videoripresa simultanea con più telecamere, l’acquisizione di immagini del soggetto e l’elaborazione
informatica delle misurazioni di lunghezze dei
segmenti corporei, degli angoli articolari e della
freccia sia cervicale che lombare.
Nelle valutazioni antropometriche di altezza e
peso si è fatto uso di statimetro per la statura (Seca)
e di una bilancia pesa persone (Seca).
Lo zaino usato nella sperimentazione corrisponde ai modelli comunemente scelti tra i giovani scolari tipo modello Invicta con supporto semi-rigido
imbottito per la schiena e bretelle regolabili.
Le variazioni dei pesi 4 kg, 6,5 kg e 9 kg sono
state realizzate con l’introduzione all’interno dello
zaino di comune materiale didattico.
Protocollo
Il lavoro è diviso in sessioni osservative:
— prima sessione: misure antropometriche lineari espresse in cm (statura) e in kg (peso);
— seconda sessione: analisi baropodometrica
in statica per analizzare la proiezione del baricentro a terra e il rapporto di carico tra avampiede e
retropiede, con i diversi carichi dello zaino stabiliti;
— terza sessione sperimentale: con la strumentazione BAK si acquisiscono immagini sul piano
sagittale.
L’analisi nella seconda e terza sessione si è svolta
con il soggetto in posizione ortostatica prima a corpo libero e poi con lo zaino indossato su entrambe
le spalle e con il margine superiore dello stesso posizionato all’altezza della vertebra D6. Tale analisi
viene ripetuta con l’aumento progressivo del carico:
da 4 kg, a 6,5 kg e, infine, a 9 kg.
Analisi statistica
I risultati sono stati espressi come media ± deviazione standard (SD). Prima di utilizzare i test
parametrici l’assunzione di normalità è stata verificata usando il W test di Shapiro-Wilk.
Il coefficiente di correlazione momento-prodotto
di Pearson e l’analisi di regressione lineare sono
stati impiegati per determinare l’esistenza di una
relazione significativa tra le diverse variabili oggetto dello studio. La significatività è stata fissata a
0,05 (P≤0,05).
477
D’OTTAVIO
Table II.—Mean increase of cervical spine curve in the whole sample.
Tabella II. — Aumento medio della freccia cervicale in tutto il campione.
Distance (cm)
Mean of total sample (cm)
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
-1
Natural load
4 kg
6.5 kg
9 kg
6.21±1.51
10.01±1.88
12.36±1.20
14.32±1.64
Risultati
y=0.908x + 6.298
R2=0.99
P=0.0009
1
Il valore medio della freccia cervicale del campione a carico naturale rientra nell’intervallo indicato dalla letteratura, con il valore di 6,21 cm.
Dalla raccolta dei dati ottenuti dall’immagine
BAK, si osserva (Tabella II) che aumentando progressivamente il peso dello zaino si ha un aumento
della freccia cervicale in tutto il campione, sia per
le femmine che per i maschi.
Il grafico (Figura 2) evidenzia una correlazione statisticamente significativa di tipo lineare
(R2=0,99 e P≤0,0009) tra il carico dello zaino e
l’aumento della freccia cervicale.
Analizzando il confronto tra i valori medi delle
frecce in termini di centimetri e di variazione percentuale (Tabella III) possiamo notare come già a 4
kg di carico dello zaino si evidenzi un incremento
della freccia di 3,8 cm, pari al 61,19%. Ancora più
significativo è il fatto che già al di sopra dei 6,5 kg
di carico si raggiunga rapidamente un incremento
pari al 100%. Riferendosi ai valori medi relativi al
peso degli zaini degli studenti italiani (peso medio
8,5 kg) salta subito agli occhi che i ragazzi quotidianamente sopportano una variazione della freccia cervicale molto vicina al 130,59% evidenziato
sperimentalmente dai test con un carico di 9 kg.
Passando ad analizzare l’andamento delle variazioni della freccia cervicale tra il campione
femminile e quello maschile (Figura 3), oltre al prevedibile risultato che sia nelle femmine che nei maschi la media dell’aumento della freccia cervicale
cresce con l’incremento del carico dello zaino, si
può notare, anche, che i valori ottenuti sono pres-
3
5
7
9
11
Load (kg)
Figure 2.—Correlation between backpack load and increase in cervical spine curve.
Figura 2. — Correlazione tra il carico dello zaino e
l’aumento della freccia cervicale.
that already over 6.5 kg load an increase of
100% is quickly reached. With reference to the
mean values relative to the weight of school
bags of Italian students (average weight 8.5
kg) it is immediately obvious that the school
population support a variation of the cervical
spine curve very close to 130.59% on a daily
basis, evidenced experimentally by the 9 kg
load tests.
Moving on to analyse the trend in the variations of the cervical spine curve between the
female and male sample (Figure 3), apart from
the predictable result that in both the average
increase in the cervical spine curve grows with
the increase in the backpack load, it can also
Table III.—Comparison between cervical spine curves.
Tabella III. — Confronto tra frecce cervicali.
Comparison between cervical spine curves
Natural load vs. 4 kg
Natural load vs. 6.5 kg
Natural load vs. 9 kg
4 kg vs. 6.5 kg
4 kg vs. 9 kg
6.5 kg vs. 9 kg
478
Variation in cervical spine curve
(cm)
3.81
6.15
8.11
2.35
4.31
1.96
Variation in cervical spine curve
(%)
+61.19
+99.03
+130.59
+23.47
+43.05
+15.85
Dicembre 2011
16
14
12
10
8
6
4
2
0
12.57
6.27
12
10
9.56
6.13
Natural
load
14
14.15
12.49
9.99
4
Mean total male
D’OTTAVIO
16
14.39
cm
cm
6.5
8
6
6.7
4
4.7
0
Load (kg)
Mean total female
be noted that the values obtained are practically comparable when shown in a graph. The
trend in the variation of the spine curve would
therefore seem not to be a function of the gender of the students.
Figure 4 and Table IV show the changes in
the cervical distance in subjects from the sample who present a distance under natural load
between 6 and 8 cm; <6 cm; >8 cm. This study
allows us to analyse the variations in the cervical distance of our sample compared to the
physiological values of the cervical segment
present in the literature. Our sample was therefore subdivided into three subgroups based on
the variation to the cervical spine curve.
Analysing Figure 4 it can be seen that all
three subgroups tend to a spine curve value a
little above 14 cm for a load of 9 kg. In spite
of the starting value of the naturally loaded
cervical spine varying by fully 3.7 cm between
the mean of the “<6 cm” group and the “>8
cm” group, the graph shows a flattening of the
curve.
The maximum distance of the spine is therefore equal for subjects with a starting condi-
10.6
9.9
9.6
2
9
Figure 3.—Variations in the cervical spine curve between
female and male samples.
Figura 3. — Andamento delle variazioni della freccia
cervicale tra il campione femminile e quello maschile.
8.4
14.3
14.3
14.1
13.3
12.5
12.3
Natural
load
6<distance>8
4
6.5
9
Load (kg)
Distance <6
Distance <6
Figure 4.—Variations in cervical distance in subjects from
the sample presenting a cervical distance under natural
load between 6 and 8 cm; <6 cm; >8 cm.
Figura 4. — Variazioni della distanza cervicale in soggetti del campione che presentano una distanza cervicale
a carico naturale compresa tra 6 e 8 cm; <6 cm; >8 cm.
soché sovrapponibili quando rappresentati graficamente. L’andamento della variazione della freccia
sembrerebbe perciò non essere in funzione del sesso
degli studenti.
La Figura 4 e la Tabella IV riportano le variazioni
della distanza cervicale in soggetti del campione che
presentano una distanza cervicale a carico naturale compresa tra 6 e 8 cm; <6 cm; >8 cm. Tale studio
ci permette di analizzare le variazioni della distanza cervicale del nostro campione rispetto ai valori
fisiologici del tratto cervicale presenti in letteratura.
Pertanto il nostro campione è stato suddiviso in
tre sottogruppi di studio in relazione alla variazione della freccia cervicale.
Dall’analisi del grafico (Figura 4) si può osservare che tutti e tre i sottogruppi tendono a un valore
della freccia di poco superiore ai 14 cm per un carico pari a 9 kg. Nonostante un valore di partenza
della freccia cervicale a carico naturale che varia
di ben 3,7 cm tra la media del gruppo “minore di
6 cm” e il gruppo “maggiore di 8 cm”, il grafico
evidenzia un appiattimento della curva.
Table IV.—Comparison of the sample with the literature data on the cervical spine curve.
Tabella IV. — Comparazione del campione con i dati in letteratura relativi alla freccia cervicale.
Comparison of the sample
with the literature data on the
cervical spine curve
Distance <6 cm
6 cm< distance <8 cm
Distance >8 cm
Vol. 64 - No. 4
Natural load
4 kg
6.5 kg
9 kg
4.7±1.2
6.7±0.5
8.4±0.2
9.6±1.9
9.9±0.9
10.6±1.0
12.5±1.5
12.3±1.0
13.3±2.8
14.1±1.3
14.3±1.9
14.3±1.5
479
D’OTTAVIO
tion of accentuated cervical spine curve and for
subjects with a reduced curve.
Noteworthy also is that subjects with a reduced cervical spine curve under natural load
therefore need greater cervical spine accentuation when they are subjected to high loads
compared to those subjects who start with a
higher cervical spine curve under natural load.
Analysis of the barycenter
In static condition baropodometry of the
subjects doing the examination, taking as a reference point the central axis, namely the line
passing through the midfoot that divides the
forefoot from the hindfoot, it can be observed
in the different backpack loading phases variations in the ground projection of the barycentre. It should be recalled that the barycentre is
the point where the force of gravity is applied,
so its modification could involve postural type
adaptation to the locomotor apparatus.
In the case in point our sample in the analysis relative to the study of the barycentre responded as follows:
—— 15 subjects under natural load presented
a posteriorised barycentre. The changes recorded starting from this condition tend to shift
the barycentre with the progressive increase in
backpack loads, towards greater posteriorisation;
—— eight subjects under natural load presented an anteriorised barycenter. The changes recorded starting from this condition tend to shift
the barycenter, with the progressive increase
in backpack loads, towards greater anteriorisation;
—— two subjects presented an anteriorised
barycentre under natural load. From this basic
condition and with behaviour diametrically opposed to the two previous groups, as the load
increased their barycentre position changed to
posteriorisation.
Figures 5 and 6 show images relative to
baropodometry in static condition of two subjects presenting respectively the reversal of the
barycentre (Figure 5) and the accentuation of
its anteriorisation (Figure 6).
From Figure 5 relative to the baropodometry
in static condition it can be deduced that the
subject of the sample wearing the backpack
shows a surprising reversal of the barycentre
measured under natural load.
From Figure 6 regarding baropodometry in
static condition it is deduced that the subject
480
La distanza massima della freccia risulta quindi
di pari valore per soggetti con una condizione di
partenza di freccia cervicale accentuata e per soggetti con freccia cervicale ridotta.
Si denota anche che i soggetti aventi una freccia cervicale ridotta, nel carico naturale, hanno
perciò necessità di una maggiore accentuazione
della freccia cervicale quando sono sottoposti a
carichi elevati rispetto a quei soggetti che partono con una freccia cervicale maggiore a carico
naturale.
Analisi del baricentro
Nella baropodometria in statica dei soggetti presi in esame, prendendo come punto di riferimento
l’asse centrale, ovvero la linea passante per il mesopiede e che divide l’avampiede dal retropiede, si
possono osservare, nelle diverse fasi di carico dello zaino, delle variazioni della proiezione a terra
del baricentro. Bisogna ricordare che il baricentro
è il punto di applicazione della forza di gravità,
quindi una sua modificazione potrebbe comportare adattamenti di carattere posturale dell’apparato
locomotore.
Nello specifico il nostro campione nell’analisi
relativa allo studio del baricentro ha così risposto:
— 15 soggetti presentano a carico naturale un
baricentro posteriorizzato. I mutamenti che si registrano a partire da tale condizione tendono allo
spostamento del baricentro, con il progressivo aumento dei carichi dello zaino, verso una maggiore
posteriorizzazione;
— otto soggetti presentano a carico naturale un
baricentro anteriorizzato. I mutamenti che si registrano a partire da tale condizione tendono allo
spostamento del baricentro, con il progressivo aumento dei carichi dello zaino, verso una maggiore
anteriorizzazione.
— due soggetti presentano a carico naturale un
baricentro anteriorizzato. Da tale condizione, evidenziando un comportamento diametralmente opposto rispetto ai due gruppi precedenti, al crescere
del carico invertono la posizione del loro baricentro passando ad una sua posteriorizzazione.
Le Figure 5 e 6 mostrano le immagini relative
alla baropodometria in statica di due soggetti che
presentano rispettivamente l’inversione del baricentro (Figura 5) e l’accentuazione della sua anteriorizzazione (Figura 6).
Dalla Figura 5, relativa alla baropodometria in
statica, si evince che il soggetto del campione indossando lo zaino manifesta una sorprendente inversione del baricentro rilevato a carico naturale.
Dalla Figura 6, relativa alla baropodometria in
statica, si evince che il soggetto del campione indos-
Dicembre 2011
Natural load
D’OTTAVIO
4 kg
6.5 kg
9 kg
Figure 5.—Baropodometry in static condition case 1.
Figura 5. — Baropodometria in statica caso 1.
Natural load
4 kg
6.5 kg
9 kg
Figure 6.—Baropodometry in static condition case 2.
Figura 6. — Baropodometria in statica caso 2.
carrying the backpack shows a significant accentuation of the anteriorisation of his barycenter.
sando lo zaino evidenzia in maniera significativa
un’accentuazione dell’anteriorizzazione del proprio baricentro.
Discussione e conclusioni
Backpack load implies a temporary change
in posture in all subjects of the sample.
In both males and females the BAK images
show an increasingly evident accentuation of
the cervical spine curve, correlated with the increase in backpack loading.
Statistical analysis shows that the correlation
between backpack load and the increase in the
cervical spine is statistically significant (R2=0.99
and P≤0.0009) and of linear type.
Analysis of variations in the cervical spine in
relation to the weight of the school bag immediately shows that schoolchildren daily undergo
a variation in the cervical spine curve very close
to 130.59%, evidenced experimentally by the
tests with a load of 9 kg, compared to the mean
values of the school bags of Italian students reported in the literature.
Analysing schoolchildren who carry back-
Il carico dello zaino comporta un cambiamento
temporaneo dell’atteggiamento posturale in tutti i
soggetti del campione.
Attraverso le immagini BAK sia nei maschi che
nelle femmine si denota un’accentuazione sempre
più evidente della freccia cervicale, in correlazione all’aumento del carico dello zaino.
Dalle analisi statistiche effettuate si evince come
la correlazione tra il carico dello zaino e l’aumento della freccia cervicale sia statisticamente significativa (R2=0,99 e P≤0,0009) e di tipo lineare.
Analizzando le variazioni della freccia cervicale, in relazione al peso dello zaino, salta subito
agli occhi che i ragazzi quotidianamente sopportano una variazione della freccia cervicale molto
vicina al 130,59%, evidenziato sperimentalmente
dai test con un carico di 9 kg, rispetto ai valori
medi dello zaino degli studenti italiani presente in
letteratura.
Analizzando i ragazzi che indossano lo zaino
Vol. 64 - No. 4
481
D’OTTAVIO
packs we note that they alter their posture as
a result of the weight their backs are called on
to bear. This adaptation, as we have seen, leads
to modifications in the physiological position
of the individual with evident changes in the
barycentre.
The locomotor system of every individual is
the fundamental and distinguishing element for
postural modifications; it is clear, in fact, that at
equal backpack loading a frail bone and muscular structure will be less able to cope with external factors that produce postural alterations.
If experimental results show that interventions
aiming to reduce the weight of schoolbags are
clearly necessary, it is equally evident that the
most important variable to bear in mind in subjects in development age is the structuring of
an adequate muscular system ready to counter
all those external factors that often threaten the
correct posture of schoolchildren.
Motor activity, self-control and the assumption of a correct starting posture would therefore appear to be the factors required to cope
adequately with loads and postural attitudes
that act significantly on the vertebral column.
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analysis, reliability, and validity. Spine
(Phila Pa 1976) 35: 24. E1412-E1417
482
scolastico possiamo notare come questi modifichino la postura in relazione al peso che la loro schiena è chiamata a sopportare. Tale adattamento,
come abbiamo visto, porta a delle modificazioni
della posizione fisiologica del singolo, con evidenti
cambiamenti del baricentro.
L’apparato locomotore di ogni individuo risulta essere l’elemento fondamentale e discriminante
per le eventuali modificazioni posturali; è ovvio,
infatti, che a parità di carico dello zaino una
struttura ossea e muscolare gracile saprà sopperire
meno a tutti quei fattori esterni che portano all’alterazione della postura. Se dai risultati sperimentali risulta chiaro che gli interventi che mirano
alla diminuzione del peso dello zaino scolastico
sembrano essere necessari, altrettanto evidente è
il fatto che la variabile più importante da tenere
in considerazione in soggetti nell’età evolutiva è la
strutturazione di un adeguato sistema muscolare
pronto a contrastare tutti quei fattori esterni che
spesso minacciano la corretta postura dei ragazzi.
La pratica di attività motoria, l’autocontrollo e
l’assunzione di una corretta postura di partenza
appaiono perciò come elementi necessari per fronteggiare carichi e atteggiamenti posturali che incidono in modo significativo sulla colonna vertebrale.
9) PMID Marco Monticone, Paola Baiardi, Silvano Ferrari, Calogero Foti, Raffaele Mugnai, Paolo Pillastrini, Carla
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D’OTTAVIO
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Corresponding author: C. Foti, Università degli Studi di Roma Tor Vergata, Roma, Italia. E-mail: [email protected]
Vol. 64 - No. 4
483
Case reports
Casi clinici
MED SPORT 2011;64:485-90
Hypoglicemic coma in
bodybuilder: case report
Coma ipoglicemico
in body builder: case report
C. SINNO
Associazione Medico Sportiva Matera
First Aid, Madonna delle Grazie Hospital, Matera, Italy
SUMMARY
We describe a clinical case of hypoglycaemic coma due to insulin in a young bodybuilder. We first analyze the reasons why insulin has been used to improve sport performance; afterwards, we address the attention on suspecting,
from the very initial assessment phase, drug poisoning in young individuals in a coma, especially in the presence of
unclear clinical scene.
Key words: Hypoglicemia - Coma - Insulin.
RIASSUNTO
Si descrive un caso clinico di coma ipoglicemico da insulina in un giovane bodybuilder.
Dopo un’analisi del perché l’insulina è utilizzata con lo scopo di aumentare le prestazioni sportive, si richiama l’attenzione a sospettare, già in fase di valutazione iniziale, sempre l’intossicazione da farmaci nei soggetti in coma nelle
fasce d’età giovanili.
Parole chiave: Ipoglicemia - Coma - Insulina.
T
he glucose content in the blood of an adult
who has fasted for at least 12 hours is between 60 and 110 mg/dL. This value reflects the
production and uptake of glucose. After taking
in food blood sugar increases without exceeding the levels of 110-120 mg/dL. In fasting conditions (8-12 hours), the liver and kidney introduce glucose constantly into the blood stream
to prevent blood sugar falling below 60-90 mg/
dL.1 The normal blood concentration of glucose
is regulated by the hypoglycaemic action of insulin produced by the Langherans cells of the
pancreas and by the counter-regulatory action
of glucagon, cortisol, adrenalin and growth hormone (GH) which determine the degradation of
Vol. 64 - No. 4
I
l contenuto di glucosio nel sangue dell’individuo adulto, a digiuno da almeno 12 ore, risulta essere compreso tra 60 e 110 mg/dl di sangue.
Tale valore è il riflesso tra produzione ed utilizzazione del glucosio. Dopo assunzione di cibo
la glicemia aumenta senza superare i livelli di
110-120 mg/dl. In condizioni di digiuno (8-12
ore) il fegato e il rene immettono continuamente
glucosio nel torrente circolatorio per evitare che
la glicemia scenda al di sotto di 60-90 mg/dl 1.
La normale concentrazione ematica del glucosio
è regolata dall’azione ipoglicemizzante dell’insulina, prodotta dalle cellule di Langherans del
pancreas, e dall’azione di controregolazione del
glucagone, cortisolo, adrenalina, ormone della
485
Hypoglicemic coma in bodybuilder: case report
SINNO
glycogen and so tend to raise the level of glucose in the blood.
By hypoglycaemia is meant a reduction in
blood sugar to values lower than 50 mg/dL,
which brings about the onset of symptoms that
resolve quickly with the normalisation of sugar
levels.2 In diabetics, hypoglycaemia may occur
with blood sugar values higher than 50 mg/dL.
Hypoglycaemia is characterised by the onset
of adrenergic symptoms (anxiety, restlessness,
palpitations, trembling, sweating) and neuroglucopenic symptoms such as difficulty in concentration, dizziness, restlessness, convulsions,
changes in the state of consciousness and coma.2
Hypoglycemia can have numerous causes resulting from hypoproduction (hormone or enzyme deficiencies, intake of drugs, substrate deficiency, liver diseases etc.) or causes resulting
from over-consumption of glucose (insulinoma,
shock, tumours, hypoglycaemic drugs).
The commonest causes of hypoglycaemia
are due to the failure to intake sugars, excessive
consumption of sugar due to strenuous effort or
iatrogenous causes due to an overdose of hypoglycaemic drugs (sulphanylureas, biguanides)
or insulin in diabetics. It is less well known
that insulin is used by sportsmen for anabolising purposes and can therefore be the cause of
severe hypoglycaemia that is hard to diagnose.
Here we report a clinical case of hypoglycaemic
coma in the first aid deparment caused by the
use and abuse of insulin.
crescita (GH) che, determinando la degradazione del glicogeno, tendono ad innalzare il glucosio
nel sangue.
Per ipoglicemia s’intende una riduzione della
glicemia a valori inferiori a 50 mg/dl, tali da determinare la comparsa di sintomi che si risolvono
prontamente con la normalizzazione dei livelli glicemici 2. Nei soggetti diabetici l’ipoglicemia
può manifestarsi con valori di glicemia superiori
a 50 mg/dl.
L’ipoglicemia è caratterizzata dalla comparsa
di sintomi adrenergici (ansietà, irrequietezza,
palpitazioni, tremori, sudorazione) e sintomi
neuroglucopenici come difficoltà alla concentrazione, stordimento, irrequietezza, convulsioni,
alterazioni dello stato di coscienza fino al coma 2.
Numerose sono le cause che possono determinare ipoglicemia e sono distinte in cause da ipoproduzione (deficit ormonali, deficit enzimatici,
assunzione di farmaci, deficit di substrati, epatopatie ect) e cause da iperconsumo di glucosio
(insulinoma, shock, tumori, farmaci ipoglicemizzanti).
Le cause più comuni di ipoglicemia sono dovute alla mancata assunzione di zuccheri, eccessivo
consumo degli stessi per sforzi strenui o da cause
iatrogene per sovradosaggio di farmaci ipoglicemizzanti (sulfaniluree, biguanidi) o di insulina
nei diabetici. Meno noto è che l’insulina è usata
dagli sportivi con scopi anabolizzanti e che pertanto può essere causa di severe ipoglicemie difficili da diagnosticare. Si descrive un caso clinico
di coma ipoglicemico giunto in pronto soccorso
(P.S.) determinato dall’uso e abuso di insulina.
Case report
A young man aged 29 was brought to our
first-aid department by friends. He was in a
drowsy state following a fainting fit with sphincter release. Vital parameters on admission were:
Arterial pressure (AP) 120/80 mmHg, Cardiac
frequency (CF) 105/min, satO2 95%, Glasgow
Coma Scale (GCS) 11. Electrocardiogram: sinus
tachycardia: CF 105/min.
Instrumental clinical monitoring was instituted, a peripheral venous route assured, routine
blood sample taken and the infusion of crystalloids begun.
Objective examination: moderate nuchal stiffness, no side deficiency, tachycardic and rhythmic heart tones, vesicular murmur transmitted
normally throughout the lung field. Drug abuse
(opiates, cannabinoids, cocaine, methadone,
benzodiazepine, amphetamine) was suspected
but not confirmed by urinary toxicology ex-
486
Caso clinico
Un giovane di 29 anni viene portato da alcuni
amici in PS in stato soporoso dopo episodio di sincope con rilascio degli sfinteri. All’ingresso i parametri vitali sono: Pressione Arteriosa (PA) 120/80
mmHg, Frequenza Cardiaca (FC) 105/min, satO2
95%, Come Glascow Scale (CGS) 11. Elettrocardiogramma: tachicardia sinusale FC105/min.
Impostate le misure di monitoraggio clinico
strumentale, si assicura una via venosa periferica, si esegue prelievo ematico di routine e si inizia
infusione di cristalloidi.
All’esame obiettivo: modesta rigidità nucale,
non deficit di lato, toni cardiaci tachicardici e
ritmici, murmure vescicolare normotrasmesso su
tutto l’ambito polmonare. Viene sospettato l’abuso di droghe (oppiacei, cannnabinoidi, cocaina,
metadone, benzodiazepine, amfetamine) non
confermato dall’esame tossicologico urinario. Il
Dicembre 2011
amination. The patient was submitted to cranial
imaging with computerised axial tomography
(CAT) which was completely negative. Following the CAT scan the patient presented a
convulsive episode treated with 5 mg ipnovel;
hemogas analysis (HGA) evidenced slight respiratory alkalosis (PH 7.41; PCO2 38.6, PO2 92.9,
HCO3 24.3) potassium and sodium normal and
severe hypoglycaemia: 33mg/dL.
The patient was treated with 10cc of 33% glucosate followed by an infusion of 10% glucosate. A state of consciousness returned as soon
as blood sugar exceeded 75 mg/dL.
We investigated the cause of hypoglycaemia
and only after much insistence one of the patient’s companions told us he was a bodybuilder
and took unspecified doses of insulin twice a
day. The patient was admitted to an internal
medicine department and discharged after three
days because during the first two days of hospitialisation he again presented episodes of nonsymptomatic hypoglycaemia and a moderate
rise in CPK (624 U.I/L n.v. <150) and myoglobin
(421 ng/mL n.v.< 64).
SINNO
paziente viene sottoposto ad imaging del cranio
con Tomografia Assiale Computerizzata (TAC)
che risulta del tutto negativa. Dopo l’indagine
TAC il paziente presenta un episodio convulsivo
trattato con ipnovel 5mg; si esegue emogas (EGA)
che evidenzia lieve alcalosi respiratoria (PH 7.41;
PCO2 38.6, PO2 92.9, HCO3 24.3) potassio e sodio
nella norma e una grave ipoglicemia: 33 mg/dl.
Il paziente viene trattato con 10cc. di glucosata
al 33% seguita da infusione di glucosata al 10%
con ritorno allo stato di coscienza appena la glicemia superava i valori di 75 mg/dl.
S’indagava sulla causa dell’ipoglicemia e solo
dopo molte insistenze un accompagnatore del
giovane comunicava che il paziente praticava
body building e era solito assumere due volte al
giorno dosi imprecisate di insulina. Il paziente
veniva ricoverato in ambiente internistico e dimesso dopo tre giorni poiché nei primi due giorni di ricovero presentava ancora degli episodi di
ipoglicemia non sintomatici e un modesto rialzo
del CPK (624 U.I/L v.n.<150) e della Mioglobina
(421ng/ml v.n.< 64).
Discussione
Discussion
Hypoglycemic coma is a well-known and frequent event in insulin-treated diabetics, but it is
difficult to suspect it in other situations when
the collection of historic data is hindered by the
clinical picture and the reticence of the people
admitting the patient. In a patient with a depressed mental state blood sugar should always
be monitored and glucose administered before
undertaking any diagnostic procedure.3 Analysis
of the literature shows cases of hypoglycaemic
coma in bodybuilders of both sexes.4, 5 Various
papers point to the use of insulin and insulinlike substances to improve sporting performance whether the activity regards strength or
stamina.6, 7
Why is insulin, the principal culprit in the onset of diabetes and obesity, used as a performance enhancer?
Insulin is a protein consisting of two linear
chains (A and B) joined by two disulphide bridges which are essential for the hormone’s biological activity. Insulin performs a wide range of actions on the metabolism particularly of the liver,
muscular-skeletal and adipose tissues which
perform an energy and plastic material storage
function. The hypoglycaemic effect of insulin
comes from stimulating the uptake of blood glu-
Vol. 64 - No. 4
Il coma ipoglicemico è un evento noto e frequente nei pazienti diabetici in trattamento con
insulina, ma difficile da sospettare in altre situazioni quando la raccolta dei dati anamnestici
è ostacolata dal quadro clinico e dalla reticenza degli accompagnatori. In un paziente con
depressione dello stato mentale si deve sempre
controllare la glicemia e somministrare glucosio
prima di intraprendere qualsiasi iter diagnostico
3. Dall’analisi della letteratura emergono casi di
coma ipoglicemico in bodybuilders di entrambi i
sessi 4, 5. Diversi lavori indicano l’uso dell’insulina e di sostanze insulino-simili per migliorare le
prestazioni sportive sia nelle attività di potenza
che di resistenza 6, 7.
Perché l’insulina, imputata numero uno nella
comparsa del diabete e dell’obesità, viene utilizzata come sostanza dopante?
L’insulina è una proteina costituita da due catene lineari (catena A e B) unite da due ponti
disolfuri essenziali per l’attività biologica dell’ormone. L’insulina svolge una ampia gamma di
azioni sul metabolismo particolarmente del tessuto epatico, muscolo-scheletrico e adiposo, predisposti a svolgere funzioni di deposito di materiale
energetico e plastico. L’effetto ipoglicemizzante
dell’insulina è ottenuto attraverso la stimolazione
della captazione di glucosio ematico all’interno
delle cellule dei tessuti insulino dipendenti, la sua
487
SINNO
cose within the cells of insulin-dependent tissues, its use for energy purposes (glycolysis) or
in the synthesis and deposit of glycogen in the
liver and muscle tissues, while in these same
tissues glycogenolysis is inhibited. In the liver
tissue gluconeogenesis is also inhibited. Insulin
favours the entry of amino acids and NEFA respectively to the skeletal muscle and the adipose tissue where it promotes the synthesis of
proteins and lipides (triglycerides) and, at the
same time, inhibits proteolysis and lipolysis.1
Owing to these actions on the metabolism,
insulin in the sporting world is considered to
be an anabolising hormone because of its anticatabolic action on proteins. Its end purpose is
to improve sporting performance and stamina
through increasing the muscular mass, physical
strength and glycogen deposits. As an anaboliser, insulin is taken in doses of 10 I.U. (rapid
insulin) twice a day or 20-40 minutes after every
training session.8 For every unit of insulin administered it is recommended to take in 10 g of
sugar within thirty minutes to prevent hypoglycaemic phenomena. As insulin tends to form fat
deposits, it is often associated with the intake of
lipolytic drugs as anabolisers.
Various studies have highlighted its simultaneous use with other anabolising substances
such as IGF-1, Growth Hormone (GH), thyroid
hormones, erythropoietin and food integrators.9
Another reason for the success of insulin
among competitive athletes is that it is hard to
identify through antidoping checks, although
recent spectrometry and chromotography investigations have made it possible to detect the
presence of some types of insulin and degradation products.6, 10 The use of insulin in sport has
been banned since 1999.5 It was included in the
class of peptidic hormones, growth factors and
correlated substances on the list of banned substances and methods of the world antidoping
agency which is updated every 1 January.11 In
spite of information campaigns and projects like
“I don’t risk my health” proposed by CONI and
the National Sports Federatioins for clean, riskfree sport, the use of doping substances, namely
substances included in the list of banned classes, but also of those that may not be included
in that list but are capable of enhancing athletic
performance, is constantly increasing among
both professional and amateur athletes.12 The
data indicate that the use of performance-enhancing substances is particularly alarming
among people who go to gymns. Abuse of
such substances is also on the increase among
488
utilizzazione a scopo energetico (glicolisi) o nella
sintesi e nel deposito del glicogeno nei tessuti epatico e muscolare, mentre negli stessi tessuti è inibita la glicogenolisi. Nel tessuto epatico è inibita
anche la gluconeogenesi. L’insulina favorisce l’ingresso degli aminoacidi e dei NEFA rispettivamente nel muscolo scheletrico e nel tessuto adiposo,
dove promuove la sintesi delle proteine e dei lipidi
(trigliceridi) e, contemporaneamente, inibisce la
proteolisi e la lipolisi 1.
Per queste sue azioni sul metabolismo l’insulina è considerata nel mondo sportivo un ormone
anabolizzante, grazie alla sua azione anticatabolica sulle proteine. Il suo impiego è finalizzato a migliorare la performance sportiva e la
resistenza alla fatica attraverso l’aumento della
massa muscolare, della forza e dei depositi di glicogeno. Come anabolizzante, l’insulina viene assunta alle dosi di 10 U.I.(insulina rapida) 2 volte
al giorno oppure 20-40 minuti dopo ogni sessione di allenamento 8. Per ogni unità di insulina
somministrata viene consigliata l’assunzione di
10 grammi di zuccheri entro trenta minuti, per
evitare fenomeni ipoglicemici. Poiché l’insulina
tende a formare grassi di deposito, spesso è associata all’assunzione di farmaci lipolitici come gli
anabolizzanti.
Diversi studi hanno evidenziato il suo contemporaneo uso con altre sostanze ad azione anabolizzante come IGF-I, Grawth Hormon (GH),
ormoni tiroidei, eritropoietina, integratori alimentari 9.
Un altro motivo di “successo” dell’insulina tra
gli sportivi agonistici è la difficoltà ad identificare la sostanza attraverso i controlli antidoping,
anche se recenti indagini di spettrometria e cromotografia hanno permesso di determinare la
presenza di alcuni tipi di insulina e dei prodotti
di degradazione 6, 10. L’utilizzo dell’insulina nello
sport è stato proibito fin dal 1999 5. Essa è stata
inserita nella classe degli ormoni peptidici, fattori di crescita e sostanze correlate della lista delle
sostanze e metodi proibiti della agenzia mondiale
antidoping che viene aggiornata ogni 1°gennaio
11. Nonostante campagne d’informazione e progetti come “io non rischio la salute”, proposte dal
CONI e dalle Federazioni Sportive Nazionali per
uno sport pulito e senza rischi, l’uso di sostanze
doping, cioè delle sostanze che sono inserite nella lista delle classi proibite, ma anche di quelle
che pur non essendo comprese in tale lista, sono
in grado di incrementare la prestazione atletica,
sono in costante aumento sia tra gli atleti professionisti che amatoriali 12. I dati indicano che l’uso
di sostanze dopanti è particolarmente allarmante
tra i frequentatori delle palestre. L’abuso di tali
Dicembre 2011
SINNO
adolescents. It is estimated that 4-7% are looking for specific substances to improve athletic
performance 13 and 20% of adolescents say that
they would take drugs to win and improve their
performance;14 this confirms how important the
psychological characteristics are that favour the
use of banned substances.14 The increased use
of these substances indicates how easy it is to
engage in illicit doping activities.
The drugs are mainly obtained on the black
market or through compliant chemists and physicians who have a rather limited knowledge
of the doping phenomenon.15 These products,
which include preparations that are not guaranteed purity and safety-wise,16 supply a flourishing clandestine market which in the United
States alone exceeds 100 million dollars.17 Doping therefore no longer represents a problem
linked to the world of sport but is an authentic
public health emergency.
Technical and health operatives point out that
while doping substances are listed with the aim
of acting as a repressive deterrent for their use,
in reality the listt can represent a subconscious
incentive in the search for exogenous means
(pharmacological or otherwise) for performance enhancement.18 In fact to list a more or
less credible series of medicines would indirectly confirm that performance can be enhanced
by exogenous factors. In other words the list
would assert the validity of doping even though
it is compiled in order to repress it; moreover,
it could also provide a practical guide to such
substances in so far as it is easy to apply such
a system in particular situations or in any case
away from the few competitions with antidoping controls.18
sostanze è in aumento anche tra le fasce adolescenziali. Si stima che il 4-7% cercano sostanze
specifiche per aumentare le prestazioni atletiche
13 e il 20% degli adolescenti dichiara che assumerebbe farmaci per vincere e migliorare le proprie
prestazioni 14; ciò conferma di quanto siano importanti le caratteristiche psicologiche che favoriscono l’uso di sostanze proibite 14. L’aumentato
uso di queste sostanze indica quanto sia facile accedere alle pratiche illecite del doping. I farmaci
vengono procurati soprattutto nel mercato nero o
tramite la compiacenza di farmacisti e medici, i
quali hanno una conoscenza piuttosto scarsa del
fenomeno doping 15. Tali prodotti, comprendenti
anche preparati non garantiti dal punto di vista
della purezza e sicurezza 16, alimentano un fiorente mercato clandestino che nei soli Stati Uniti
supera i 100 milioni di dollari 17. Il doping, pertanto, non rappresenta più un problema legato
al mondo dello sport ma costituisce una vera e
propria emergenza di sanità pubblica.
Operatori tecnici e sanitari fanno rilevare che,
se apparentemente una lista delle sostanze dopanti vuole costituire un deterrente repressivo per
l’utilizzo delle stesse, in realtà essa può rappresentare un subconscio incentivo alla ricerca di
mezzi esogeni (farmacologici o meno) per il miglioramento della performance 18. Infatti raccogliere in una lista una serie più o meno credibile
di medicamenti, affermerebbe indirettamente la
potenziale esistenza dell’evento migliorativo stesso a mezzo di fattori esogeni. In altre parole la
lista asserirebbe la validità del doping anche se lo
fa per reprimerlo; non solo, ma potrebbe fornire
una “guida pratica” in quanto diventa pilotato e
facile l’utilizzo di tale sistema in situazioni particolari o comunque fuori dalle poche competizioni
con controllo antidoping 18.
Conclusions
Conclusioni
The case described calls the attention of the
emergency and sports physician to the possibility that clinical pictures similar to the one
observed may be caused directly by the use or
abuse of drugs used for doping purposes among
sportspersons. As at the outset the clinical signs
are similar to other pathologies, it is of fundamental importance that in the case of patients in
a coma initial assessments should always take
into consideration the hypothesis of drug intoxication, especially when we are faced with unclear clinical pictures involving the younger age
groups. The gathering and discussion of clinical
cases and a review of the literature contribute
Il caso descritto richiama all’attenzione del
medico dell’emergenza e dello sport, sulla possibilità che quadri clinici simili a quello osservato
possano essere causati direttamente dall’uso o
abuso di farmaci a scopo dopante tra gli sportivi.
Poiché le manifestazioni cliniche, in fase di esordio, sono simili ad altre patologie è fondamentale
che tra le ipotesi dei soggetti in coma si prendano,
già in fase di valutazione iniziale, sempre in considerazione le intossicazioni da farmaci, soprattutto quando ci si trova di fronte a quadri clinici
non chiari che interessano le fasce d’età più giovani. La rilevazione e la discussione di casi clinici e la revisione della letteratura contribuiscono
Vol. 64 - No. 4
489
SINNO
to establishing a number of key points in the
diagnosis, treatment and aetiological research
involving drug-induced intoxication.
1) Autori Vari: Fisiologia dell’uomo. Milan: Edi-Ermes; 2002
2) Garetto G. La nuova Medicina
d’Urgenza. Turin: Edizioni Medico Scientifiche s.r.l.; 1994.
3) Erickson TB, Aks SE, Gussow L et
al. Aggiornamento in tossicologia: un
approccio razionale al trattamento del
paziente intossicato. Emerg Med Prac ed.
Ital 2001;11:1-27.
4) Sein Anand J, Chodorowski Z, Wisniewski M. Multifactorial hypoglicaemic
coma in female bodybuilder. Przegl Lek
2005;62:520-1.
5) Konrad C, Schupfer G, Wietlisbach
M et al. Insulin as an anabolic: hypoglicemia in the bodybuilding world. Anasthesiol Inten Med Notfallmed Schmerzther 1998;33:461-3.
6) Thevis M, Thomas A, Schanzer W. Insulin. Handb Exp Pharmacol 2010;209-26.
a fissare alcuni punti chiave sulla diagnosi, trattamento e ricerca eziologica delle intossicazioni
da farmaci.
7) Erotokritou-Mulligan I, Holt Ri. Insulin-like growth factor I and insulin and
their abuse in sport. Endocrinol Metab
Clin North Am 2010;39:33-43.
8) Wellnes Top. Homepage [Internet].
Available from http://www.wellnessstop.
it/ins.htm [Internet]. cited 2011, Dec 8.
9) Chan JC, Cockram CS, Critchley JA.
Drug–induced disorders of glucose metabolism. Mechanism and management.
Drug Saf 1996;15:135-57.
10) Thevis M, Thomas A, Delahaut P
et al. Doping control analysis of intactacting insulin analogues in human urine
by liquid chromatography- tandem mass
spectrometry. Annal Chem 2006;78:1897903
11) WADA. World Antidoping Agency.
Homepage [Internet]. Available from
www.wada-ama.org [cited 2011, Dec 7].
12) Gulinelli M, Bellotti P, Massaccesi R.
“Io non rischio la salute!” SdS Rivista di
Cultura Sportiva 1998;41-42:2-9.
13) Rosano A. Il doping nello sport amatoriale. Roma: Istituto Italiano di Medicina Sociale; 2004.
14) Latorre G, Limongelli F, Masala D et
al. Conoscenze attitudini e comportamenti nei confronti del doping e degli
integratori alimentari in un campione
di atleti del CentroSud Italia. Med Sport
2001;54:229-33.
15) Rosano A, Carletti M, Donini M et al.
Consapevolezza e conoscenza sul doping e integratori tra i medici di base italiani. Med Sport 2005;58:265-72.
16) Boel J, Anderson LB, Rasmussen B et
al. Hepatic drug metabolism and physical fitness. Clin Pharm Ther 1984;35:1216.
17) Giada F, Conte R, Palatini P. Effetti
farmacologici e tossicità degli steroidi
anabolizzanti Med Sport 1999;52:61-71.
18) Benzi G, Bellotti P. Farmaci, allenamento e sport. Roma: Il Pensiero Scientifico Editore; 1990.
Corresponding author: Dr. C. Sinno, Via P. Nenni 56, 75100, Matera, Italy. E-mail [email protected]
490
Dicembre 2011

La Medicina dello Sport ... per Sport
MED SPORT 2011;64:491-505
In questo numero la rubrica “La Medicina dello Sport ... per Sport” è dedicata alla disciplina del motociclismo che non era ancora comparsa nella ormai ultradecennale storia di questa rubrica.
Grazie al determinante contributo delle strutture sanitarie federali, la Rivista si augura di rendere un
servizio utile ai lettori, alternando, anche nei prossimi numeri, argomenti di aggiornamento e lavori
sulle discipline ancora non trattate.
Il MOTOCICLISMO
G. CAROLI 1, G. F. BOSCO 2, A. GIANFELICI 2, G. GUERRINI 2, M. SCEVOLA
2
1Medico
2Membri
Federale Federazione Motociclistica Italiana, Roma, Italia
Commissione Medica Federazione Motociclistica Italiana, Roma, Italia
Uso della moto in Italia
Storia
’uso della moto in Italia è molto diffuso, prevalentemente nel nord e nel centro, anche se
per le condizioni climatiche sarebbe pensabile
una più ampia diffusione al sud. Il numero di
moto circolanti in Italia, costituito da scooter,
motociclette, moto a tre ruote, quad e motoslitte, è maggiore di 12 milioni. L’uso prevalente che si fa della moto è a scopo lavorativo e
ludico come recarsi al lavoro, circolare nelle
grandi e “vecchie” città, uscire fuori porta per
passeggiate. Poi c’è l’uso sportivo che va dalle
uscite organizzate in gruppo (turistica) alle gare
minori agonistiche (regionali e nazionali con licenza nazionale) fino alle grandi manifestazioni
motoristiche internazionali (con licenza internazionale). Le gare di tipo agonistico interessano
una fascia di età che va dagli 8 anni (gare riservate) ai 70 anni. Il motociclismo agonistico si
divide nei diversi settori specialistici che sono
la velocità, il motocross, l’enduro, il supermoto,
il trial, lo speedway, i motorally, le motoslitte. Il
numero di tesserati (2011) in Italia è di 14760
piloti divisi nelle varie specialità. Fra le gare ve
ne sono dedicate ai bambini con moto adeguate (motocross) e altre con grandi e piccoli su
minimoto, altre alle donne. Diverse sono le caratteristiche delle moto e dei campi di gara per
le specialità su accennate.
La storia del motociclismo è la storia della
moto, ovvero del mezzo a due ruote che in
duecento anni diventa la moto attuale. Il primo
abbozzo di mezzo a due ruote è quello scoperto da A. Marinoni in un disegno probabilmente
opera di un allievo di Leonardo; si trovano comunque riferimenti cinesi nel 9000 a.C, sumeri nell’8000 a.C., egizi nel 4000 a.C. Il primo
veicolo chiamato “celerifero”, si racconta fosse
sviluppato dal giovane conte Mede de Sivrac
e presentato a Parigi al Palais Royal nel 1791.
Il primo mezzo a due ruote era composto da
due ruote collegate fra loro, cavalcato e spinto
con i piedi (Figura 1). Il Barone Karl von Drais
inventò e presentò nel 1817 la sua Laufmachine o “macchina da corsa”; la stampa la chiamò
draisine e successivamente velocipede. Rispetto
al precedente celerifero era stato aggiunto un
abbozzo di sterzo. La scarsa capacità di mantenere il biciclo in equilibrio ne ritardò la diffusione. L’aggiunta dello sterzo inizia la vestizione
del mezzo a due ruote che comincia a essere
integrato con pedali, freni e quant’altro solo
dopo 50 anni divenendo il “biciclo” che inizia a
entrare lentamente nell’uso comune. Di qui in
avanti si ha un più rapido sviluppo tecnologico
che porta alla bicicletta attuale.
Si cominciava a sentire la necessità di trovare
L
Vol. 64 - N. 4
491
CAROLI
Figura 1. — Celerifero. L’origine.
Figura 2. — La moto dopo 200 anni.
un propulsore che sostituisse le gambe. Leonardo nel 1500 aveva intuito la potenza del vapore
e ne studiò le applicazioni; Papin nel 1600 iniziò a utilizzarla per la famosa pentola; ci volle
James Watt nel 1775 ad avviare le prime reali
applicazioni del vapore (pompe a vapore, caldaie a vapore poi treni a vapore). Il propulsore
a vapore poteva essere giusto, anche perché
avrebbe avuto bassi costi di gestione. Nel 1869
l’ingegnere francese Louis-Guillaume Perreaux
depositò il brevetto di un veicolo a due ruote
funzionante a vapore.
Intanto dopo una serie di esperimenti anche
italiani da parte di Borzanti (1843) e poi di Borzanti e Matteucci nel 1863, comparve un brevetto
di motore a scoppio. Più che un inventore unico
vi fu un attivo movimento europeo dal quale verso gli anni ’80 uscì un propulsore a combustione
interna potente per i tempi. Il propulsore venne posto su quattro ruote e iniziò l’era dell’auto.
Per motivi economici si provò ad applicarlo su
un mezzo povero come il veicolo a due ruote.
Permaneva la difficoltà di mantenere in equilibrio
un mezzo a due ruote e si pensò di utilizzarne
uno a tre (triciclo a motore). Fra gli anni 18801890 si diffonde l’uso di mezzi a tre ruote con
motore a benzina. Dopo il 1990 i fratelli Werner
(russi) aboliscono una ruota, mettono il sedile sulla ruota posteriore e creano il biciclo a motore.
Inizialmente si facevano molti ruzzoloni, ma poi
s’imparò a equilibrare il corpo con impercettibili
movimenti che consentono di gestire l’instabile
biciclo a motore. A fine secolo si ha diffusione
di mezzi a due ruote a motore e i fratelli Werner
chiamano il mezzo motociclo o motocicletta, al
femminile perché ormai sta diventando “l’amante”
più desiderata dagli uomini di ogni ceto. Nel 1894
la Hildebrand and Wolfmuller mette in vendita i
primi esemplari di motocicletta.
Iniziano subito le sfide: la prima manifestazione di moto che si conosce è la Parigi-Bordeaux del 1895. La prima gara con motocicletta si
svolse in Inghilterra a Richmond il 29 novembre
1897; vinse tale Jarriot su Fournier. Nel 1897
vi fu anche un campionato femminile francese
con tricicli a motore vinto da Lea Lamoine.
In quel periodo un’élite tronfia, elegante e
impettita privilegiava l’auto, stabile e più facile
da guidare; l’uomo “selvatico”, dotato di molta perizia e di coraggio, aspirava a cavalcare la
motocicletta fondendosi con lei in un unico corpo per un piacere orgasmico di guida. Facendo
riferimento ai mitici figli del re Issione i piloti
delle due ruote presero il nome, tuttora corrente, di “centauri”. Iniziarono le sfide sportive
fra Francia e Inghilterra per definire le migliori
moto. Nel 1904 fu fondata la Federazione Motociclistica Internazionale e gli amanti delle moto
iniziarono a gareggiare a livello nazionale e internazionale. Nel 1907 fu organizzato all’isola
di Man il primo Tourist Trophy. Nel 1912 inizia
il primo campionato italiano di motociclismo.
Nel 1919 nasce la Milano-Taranto, nel 1922 il
Gran Premio delle Nazioni a Monza, nel 1911
nasce il Motoclub d’Italia che poi diventa “Reale Motoclub d’Italia”, poi “Reale Federazione
Motociclistica Italiana” e nel 1946 “Federazione
Motociclistica Italiana”. Nel 1949 inizia il Campionato Mondiale di Motociclismo con cinque
classi (125, 250, 350, 500, sydecar). Per i primi
20 anni le gare vengono dominate dalle moto
italiane, poi compaiono le giapponesi.
Le prime moto italiane sono la Gilera nel
1909, la Benelli nel 1911, la Guzzi nel 1921,
e poi Morini, Ducati, Laverda, Garelli, Motobi,
Mondial e tanti altri. Nel dopoguerra la Agusta
produce la MV e la Aermacchi costruisce su licenza americana la Harley-Davidson.
492
Dicembre 2011

CAROLI
Tabella I. — Visite per ottenere il certificato di idoneità specifica.
FMI
Tipo visita
Scad. anni
Età minima
Età massima
A2
B1
1
1
8
8
70
70
Velocità
M. Cross Enduro Trial
Al completamento, per ora, della vestizione
delle due ruote si è arrivati dopo due secoli alle
eleganti moto attuali (Figura 2).
La moto
Il motociclismo si differenzia dagli altri sport
per l’attrezzo sportivo necessario a praticarlo,
cioè la moto. La moto è molto diversa dagli attrezzi passivi e dominabili che l’atleta utilizza
nei vari sport; la moto non è affatto passiva ed
è lei che porta il pilota, che la controlla con i
comandi, un po’ come il cavaliere con il cavallo, ma con una potenza che oggi supera i
100-200 cavalli (i cosiddetti Hp). Nel corso degli
anni vi è stato un contemporaneo crescendo
di potenza, di controllo, di maneggevolezza, di
sicurezza. Sono stati usati motori a due e quattro tempi, cilindrate fino a mille e oltre, vari
materiali nei telai, nuovi tipi di gomme, di freni, di cambi, di frizione e quant’altro. Le moto
richiedono una messa a punto continua, che
oggi si controlla prevalentemente con sistemi
informatici ed è effettuata dai piloti e dai team
di meccanici. Il pilota adatta la posizione del
suo corpo alla moto in modo da diventare un
insieme funzionale per mantenere il mezzo in
equilibrio e aggredire alla maggior velocità possibile i percorsi assegnati dalle varie specialità.
Le due ruote consentono un equilibrio instabile
della moto ferma; ma appena si muove si ha
una sensazione di stabilità che cresce aumentando la velocità. Ciò rende facile l’iniziale apprendimento della guida anche per chi non ha
mai usato la bicicletta. Varie situazioni possono far perdere d’improvviso l’equilibrio sia nel
normale traffico stradale che in pista. L’abilità
del pilota in gara è saper controllare la moto
al massimo carico di energia cinetica per sfruttarne appieno le potenzialità. Controllo e spostamenti sulla moto divengono più impegnativi
e difficili quanto più il pilota sfrutta la potenza
del motore per aumentare la velocità. La carica
di energia cinetica di moto e pilota può crescere fino a superare la possibilità di mantenere
l’equilibrio. La conseguente perdita di stabili-
Vol. 64 - N. 4
tà della moto può determinare la caduta della
moto e del pilota. La caduta in pista, anche ad
alta velocità, dati gli ampi spazi di fuga imposti,
comporta una scivolata più o meno lunga con
conseguenze in genere modeste; diversa è invece una caduta su strada, dove è difficile trovare
spazi di fuga sufficienti e le conseguenze possono essere gravi.
Pilota e moto sono ugualmente determinanti
per il risultato delle gare.
Il pilota
Il motociclista agonista è chiamato pilota.
Per adire alla licenza agonistica il pilota deve
presentare un certificato di idoneità specifica
per lo sport motociclistico, diverso per velocità e motocross-enduro, trial, rilasciata dal SSN
o da centri o privati accreditati. Le numerose
specialità non citate seguono la linea strada e
fuoristrada. A queste due categorie ne viene aggiunta una terza riferita a piloti che partecipano
a manifestazioni considerate di basso contenuto
agonistico, per le quali basta un certificato di
“idoneità non agonistica”. I piloti che devono
ottenere una licenza internazionale per Cross
Country Rally (tipo Parigi-Dakar) devono sottoporsi a ecocardiogramma alla prima visita e
a un test da sforzo massimale da ripetere poi
ogni tre anni. Il test da sforzo massimale ogni
tre anni è imposto anche ai licenziati dopo il
compimento del 50° anno di età (Tabella I).
Il CONI, con delibera CONI n. 469 del 2
marzo 1988, aveva inserito la Federazione Motociclistica fra quelle che svolgevano attività
sportiva professionistica. A seguito di ricorso il
Consiglio Nazionale CONI del 7 giugno 2011,
con delibera n. 341/2011, stabilisce che la FMI
non rientra fra le federazioni sportive che praticano sport professionistico e il motociclismo
ritorna a tutti gli effetti sport dilettantistico.
I piloti licenziati per agonismo sono maschi e
femmine di diverse età.
L’uomo è stato sicuramente dominatore e
protagonista rispetto alle donne nelle gare in
moto e i pochi studi condotti riguardano esclu-
493
CAROLI
Figura 3. — Valori di massimo consumo d’ossigeno
misurati in piloti di diverse discipline.
Figura 4. — Valori di forza massimale isometrica di ciascun arto e tempo di reclutamento (t50) nei piloti di trial
ed enduro. Non si notano differenze significative nelle
discipline.
sivamente lui soggetti maschili, come anche
quello di seguito riferito. Sarà compito di un futuro più o meno immediato definire studi diretti
al genere: maschi, femmine, età diverse.
Pilota maschio
Aspetti
fisiologici
La destrezza e la capacità tecnica svolgono
un ruolo centrale nella caratterizzazione dei piloti di motociclismo, in tutte le sue specialità.
Le competizioni, organizzate a livello locale,
nazionale e internazionale, si svolgono principalmente su prove ripetute o comunque impegnano diverse ore della giornata e diversi giorni
consecutivamente. Diversi studi 1-3 hanno già
evidenziato in parte l’importanza e l’impegno
delle capacità condizionali in competizione.
Inoltre, come già evidenziato in una preceden-
494
Figura 5. — Valori di potenza esplosiva degli arti inferiori nei piloti di trial, enduro e cross. Si evidenzia il
marcato incremento dell’altezza di salto tra contromovimento a braccia libere e bloccate, suggestivo di miglior
capacità coordinative.
te pubblicazione di Caroli, le diverse specialità
richiedono capacità diversamente estrinsecate.
Scarsissimi invece sono i dati in letteratura
che riguardano il profilo fisiologico dei piloti,
indispensabile per offrire un’attenta e corretta
programmazione dell’allenamento fisico e utile,
inoltre, nella pianificazione della ricerca del talento sportivo.
Da alcuni anni la collaborazione tra la Federazione Motociclistica Italiana e il Dipartimento
di Scienza dello Sport dell’Istituto di Medicina
e Scienza dello Sport del CONI ha permesso di
ottenere importanti dati fisiologici dei piloti di
diverse specialità. Sono stati interessati al progetto i piloti élite delle specialità cross, enduro
e trial, mentre non sono fino ad ora valutate le
caratteristiche di piloti del settore velocità.
Le valutazioni hanno riguardato la misura di
alcuni parametri condizionali come il massimo
consumo d’ossigeno (VO2max), misurato durante
un test massimale incrementale continuo a rampa al nastro trasportatore (o al cicloergometro
qualora il pilota presentava problematiche mediche); la forza muscolare, in particolare mediante test al dinamometro isometrico, e la potenza
esplosiva degli estensori degli arti inferiori.
I dati raccolti, seppur preliminari, offrono
degli spunti di riflessione e permettono di descrivere più precisamente il modello funzionale
delle diverse discipline:
1) i dati antropometrici suggeriscono che
le caratteristiche dei piloti delle tre discipline
esaminate siano quelle di giovani con un buon
rapporto peso/statura e soprattutto percentuale
di massa grassa assai contenuta, tipica di atleti
con buona fitness globale;
Dicembre 2011

CAROLI
Figura 6. — Campionato femminile.
2) i dati medi delle caratteristiche condizionali riportati suggeriscono che, in tutte e tre le
discipline esaminate, le capacità di resistenza
aerobica e di potenza muscolare, massimale
isometrica ed esplosiva, sono ragionevolmente sviluppate, al pari di altre discipline sportive
come gli sport a impegno metabolico alternato aerobico/anaerobico, con media richiesta di
forza (Figure 3-5);
3) una nota particolare la merita senza dubbio il fatto che i piloti della specialità del trial
abbiano un incremento del dato medio nel test
avendo movimento e braccia libere maggiore
degli altri piloti, probabilmente a enfatizzare le
capacità di coordinazione che questa disciplina
richiede rispetto alle altre, seppure sembrerebbero meno “esplosivi” ma più “forti” e “flessibili”
rispetto agli enduristi.
Pilota femmina
Le donne si interessarono alle moto sin
dal loro apparire. Nel 1897 Lea Lamoine vinse il campionato francese femminile; nel 1897
Renée Divenne si classifica 4° nella Parigi-Nizza mettendosi alle spalle sei piloti maschi. L’Italia ebbe una pilota di un certo valore,Vittoria
Sambri, che gareggiò alla pari con gli uomini
e nel 1922 vinse una prova di campionato italiano su pista della classe 500. Nel 1962 Beryl
Swain si classificò 22° al Tourist Trophy su 25
arrivati al traguardo. Gina Bovaird nel 198182 gareggiò in 125 e 500. Poi vanno segnalate Taru Rinne (1989), Daniela Tognoli (19931994), Tomoki Igata (1995), Katja Poengen
nel 2001. Da vari anni si organizzano gare per
motocicliste, ma alcune vorrebbero gareggiare
con gli uomini. La moto, fattore determinante
per ogni specialità del motociclismo, è ugua-
Vol. 64 - N. 4
Figura 7. — Padre che allena il figlio.
le per uomo e donna; ciò potrebbe consentire
alla donna di gareggiare alla pari. Varie volte le
donne hanno gareggiato con gli uomini, ma i
risultati di rilievo sono stati rarissimi ed eccezionali. Probabilmente vari fattori contribuiscono alla mancata realizzazione di un confronto alla pari con risultato. La condizione fisica
(minore statura, peso e massa muscolare), le
caratteristiche psicologiche femminili (prudenza, senso della conservazione più spinto), il
retaggio della propria responsabilità nella maternità, fanno sì che permanga a tuttora per le
donne il cosiddetto “tetto di cristallo”. In questi
anni di figli unici il loro indirizzo allo sport
pare non tenere più conto del sesso e il padre
può indirizzare la ragazza anche verso la moto.
Questo potrebbe far sì che la ragazza che ha
entusiasmo, che sa concentrarsi, che si allena,
che non ha “tabù”, possa superare le differenze
fin qui rilevate e gareggiare alla pari con l’uomo, almeno fin dove la moto non superi certi
pesi, superando finalmente il “tetto di cristallo”
(Figura 6).
Pilota bambina/o-ragazzo/a
I bambini (maschi e femmine) dagli otto anni
possono partecipare a gare dedicate senza premi. È necessario il certificato di idoneità agonistica. Le moto utilizzate sono le minimoto, le
495
CAROLI
minibike, le minimotard e i miniquad. L’abbigliamento, soprattutto il casco, deve essere appropriato. I percorsi sono scelti per fasce di età
dei concorrenti dai tecnici FMI. Il bambino ha la
grande capacità di far diventare rapidamente la
moto parte di sé stesso. I genitori seguono con
grande attenzione i loro figli, attenzione che se
diventa eccessiva mette in difficoltà il bambino
e i tecnici (Figura 7).
Pilota diversamente abile
La FMI non organizza gare tipo paralimpico
per diversamente abili. Dal 2004 alcuni deficit,
quali per esempio la rigidità di una articolazione o la protesi di un arto o l’associazione di
più condizioni limitanti, consentono la guida su
strada per regolamento redatto dal Ministero dei
Trasporti. Con opportune modifiche alla moto
alcune limitazioni consentono al motociclista
un sufficiente controllo della moto su strada.
Questo ha portato piloti disabili a chiedere
la licenza per partecipare a eventi competitivi
titolati. La moto porta ugualmente e con la stessa potenza l’abile e il disabile: pensano di poter
gareggiare alla pari con risultati positivi anche
se non al top. La FMI per garantire quanto possibile che piloti disabili possano partecipare a
gare non solo in sicurezza propria, ma anche
in quella degli altri concorrenti, ha indicato
nell’aggiornamento 2011 del Regolamento sanitario le condizioni in cui si può consentire il
rilascio di licenza agonistica
Pilota storico
Molti piloti e appassionati di moto desiderano continuare l’attività in moto anche in età
avanzata. Per le gare è richiesta l’idoneità agonistica (con test da sforzo ogni tre anni dopo 50
anni); per le attività non competitive basta una
idoneità non agonistica.
Protezione e prevenzione
Il pilota in passato non voleva protezioni
perché andare in moto con l’aria che sfiora il
viso donava una sensazione di libertà che lo
gratificava. La grave traumatologia determinata dal progressivo incremento del numero di
moto, del traffico, di comportamenti spesso
inadeguati, il clamore dei media, il pericolo di
eccessiva demonizzazione della moto, hanno
progressivamente imposto l’uso di protezioni.
Così sono state imposte al pilota misure di pro-
496
tezione studiate per minimizzare i danni che si
possono subire in caso di incidente. Sono stati
ideati e prodotti caschi protettivi assolutamente
efficaci nel ridurre il danno cerebrale in caso
di caduta o scontro, distribuendo l’urto su tutta la superficie della testa. Il casco deve essere
omologato, di buona qualità, adatto alla testa
del pilota e fissato con cinturino; ha un limite
di rottura oltre il quale si deve rompere. Per
proteggere il corpo si utilizzano tute in pelle
o Kevlar capaci, in caso di caduta, di rallentare
la scivolata; vi sono protezioni applicabili per
spalle, gomiti, mani, ginocchia, piede-caviglia,
torace, dorso e addome. È stato ideato e prodotto recentemente anche un airbag che si gonfia quando il pilota si stacca dalla moto. Escluso
il casco, considerato il “paraurti” del motociclista, gli altri sistemi di protezione passiva hanno
modesta efficacia.
La migliore protezione è data dalla prevenzione attiva, che spetta unicamente al pilota, e
dalla eliminazione o protezione degli ostacoli
intorno alle piste e ai percorsi di gara.
Training
Il motociclismo è sport individuale, anzi
moto-individuale, in quanto il pilota anche in
allenamento non é disgiunto dalla moto. La
preparazione fisica è necessaria e riguarda la
resistenza, la potenza, il controllo in volo e
viene realizzata in modo indipendente dietro
indicazioni dei tecnici della FMI. Il motociclismo, sempre per il concetto che è la moto che
porta il/la pilota, comporta un impegno talora
aerobico, talora misto aerobico-anaerobico, con
punte di anaerobiosi nell’enduro e nel crosscountry, anche protratte nel motocross. Per la
velocità, anche se mancano dati certi, si curano
soprattutto i movimenti rapidi e ripetuti per il
controllo della moto e del rischio e l’agilità di
movimento in caso di caduta. A parte l’allenamento specifico per ogni specialità suggerito
dai tecnici, si ritiene che l’allenamento debba
mirare a:
1) aumentare la propria capacità aerobica
allo scopo di “tenere” per tutta la gara;
2) potenziare e perfezionare l’azione delle
parti maggiormente interessate al controllo della moto, in primis gli arti superiori (avambracci)
e in misura minore le altre parti del corpo quali
arti inferiori, addome, dorso;
3) ottimizzare l’efficienza del rapporto pilota-moto sui vari percorsi.
Dicembre 2011

CAROLI
L’allenamento con la moto non è esente da
rischi. Sarebbe bene che il pilota che si allena
con la moto si informasse se in caso di caduta
qualcuno può soccorrerlo. L’assicurazione FMI
per eventuali infortuni in allenamento richiede
che il pilota comunichi sempre dove e quando
si allena con la moto.
La competizione motociclistica
Le numerose specialità del motociclismo non
consentono, come in una partita di calcio, di
definirne tempi e modalità, per la loro assoluta
differenza per il luogo ove si svolge, i piloti (e
le loro varie età), le moto utilizzate (e le diverse cilindrate), i tempi di prove e gare, la durata della gara, il tipo di servizio di soccorso da
organizzare. Anche la frequenza di incidenti è
diversa nelle varie specialità. Per questo prendiamo in considerazione in successione le specialità di maggiore interesse.
Figura 8. — Pilota di velocità: osservare l’inclinazione
della moto e il ginocchio “a terra”.
Velocità
Le gare di velocità sono iniziate con la prima comparsa della moto (inizio XX secolo) e
hanno avuto ed hanno forte diffusione. Il campionato mondiale in 5 classi si disputa dal 1949;
sono seguite e continuano le variazioni nel tipo
di moto e nel tipo di gara che hanno poi individuato negli anni 90 le due categorie che oggi
sono più importanti: MotoGP e SBK. Le gare del
mondiale sono trasmesse su tutte le televisioni
e commentate sulla stampa sportiva e non. Le
gare titolate che si svolgono negli autodromi
permanenti e in piste minori destano scarso interesse per pubblico e media. Alle gare di velocità partecipano uomini, donne e bambini/e
con diversi tipi di moto (prototipi, derivati dalla
serie, minibike, minimoto e sydecar). La pioggia, il maltempo e il clima possono penalizzare
le gare. Molto curato l’abbigliamento protettivo:
il casco, il paraschiena, la tuta in pelle o Kevlar
con protezioni su gomito, spalle, mani, ginocchia, guanti, stivaletti. Il paraschiena, o gobbino
dei piloti, crea qualche difficoltà in caso di trauma in quanto non consente in posizione supina
l’appoggio della testa alla barella: occorre porre
fra testa e barella un appoggio aggiuntivo (Figure 8, 9).
Il pilota si allena prevalentemente su moto,
anche se è utile che il pilota acquisisca un preparazione fisica adeguata perché non si esclude
mai la possibilità di una scivolata (non c’è azio-
Vol. 64 - N. 4
Figura 9. — Piloti adulti su moto piccolissime.
ne umana esente da rischi: figurarsi il pilota in
moto!).
Il trauma nelle gare di velocità ha discreta rilevanza e richiede che venga messo in atto ogni
mezzo per limitarne i danni. Per questo gli autodromi internazionali devono essere omologati
dalla FIM e FMI e quelli nazionali da FMI. Per
ottenere l’omologazione devono essere rimossi
o protetti gli ostacoli, devono essere presenti
sufficienti spazi di fuga, si deve dimostrare di
disporre di personale qualificato per le segnalazioni e l’organizzazione in genere. Anche il servizio medico di soccorso è soggetto a omologazione FIM e va organizzato come indica la FIM
(Medical Code). Il dirigente medico con licenza
di CMO FIM deve, in preparazione, durante e
dopo ogni manifestazione di velocità internazionale, assolvere i seguenti compiti:
1) due mesi prima deve compilare e inviare
a FIM il questionario compilato;
2) dare comunicazione scritta agli ospedali
indicando date e orari dell’evento nonché informazioni sul numero di spettatori previsto;
497
CAROLI
Figura 10. — Pilota di trial in azione.
fare richiesta di favorire l’accoglienza di piloti
infortunati; chiedere conferma scritta di collaborazione;
3) se è previsto del pubblico si deve preparare un piano di soccorso che deve essere proporzionato al numero di spettatori previsto;
4) preparare un piano indicante la distribuzione dei veicoli di soccorso rapido (medico della emergenza e infermiere), i posti con
appiedati (medico o infermiere e infermiere e
soccorritori, le ambulanze (medico o infermiere
e soccorritori);
5) dare conferma al 118 su orari e possibile
presenza di spettatori;
6) incontrare il personale in una serata dedicata per informare e verificare la preparazione
e dare precise indicazioni di comportamento;
7) verificare ambiente e materiale del centro
medico fisso o estemporaneo;
8) predisporre per il centro medico la disponibilità di rianimatore, chirurgo,
ecografista,traumatologo, infermieri e tecnico
radiologo;
9) ricevere e distribuire in pista il personale
e fare un check-in della attrezzatura sulle ambulanze;
10) prima di distribuire il personale, il primo
giorno di gara deve tenere un briefing durante il
quale dà le ultime informazioni ribadendo la necessità da intervenire solo in assoluta sicurezza;
11) se lo ritiene necessario per altre informazioni può ripetere il briefing;
12) durante prove e gare essere presente in
direzione corsa;
13) nominare un collaboratore esperto di comunicazione, che deve essere presente in direzione corsa per il collegamento radio con tutte
le postazioni. Periodicamente deve verificare
l’efficienza del collegamento;
498
14) in caso di incidente, insieme al direttore
di corsa, e al medical director devecoordinare
l’intervento;
15) per ogni trasferimento fuori autodromo
si deve informare il 118 e l’ospedale di accoglimento;
16) al ritorno del personale a fine gara si devono convocare un debriefing e un ringraziamento per la collaborazione;
17) a fine gara deve compilare il rapporto
medico con elenco dei piloti infortunati completato con le informazioni ricevute dagli ospedali e lo consegna a FMI.
Si segnala che per le gare motoGP e SBK
è presente la clinica mobile del dott. Claudio
Costa. Data la grande esperienza sua e dei suoi
collaboratori nel trattamento dei piloti infortunati FIM-Dorna ha stabilito che un pilota infortunato e trasportato al centro medico, in piena
coscienza e con il consenso del CMO, possa
chiedere di proseguire l’eventuale trattamento
sulla clinica mobile. In questo caso il pilota firma uno scarico di responsabilità per il servizio dell’autodromo. La riammissione alle prove
o alla gara può essere autorizzata soltanto dal
CMO.
I dati rilevati dai rapporti di fine gara mostrano che in 140 delle 200 gare disputate almeno un pilota viene trasferito in ospedale, molte
volte solo per accertamenti compiendo anche
lunghi percorsi. Questo suggerirebbe, valutato
il rapporto costo/benefici, l’utilità di disporre di
un medico ortopedico, un tecnico radiologo e
un apparecchio radiologico in loco per le gare
di moto in autodromo. Infatti, la quasi totalità
della traumatologia della velocità è scheletrica.
In Italia ogni anno si disputano almeno 100
gare di velocità: due motoGP, tre SBK, sei di
CIV e 25 altre gare FMI. I piloti con licenza per
velocità sono 2027 (maschi e femmine) e 1026
(bambini/e e ragazzi/e).
Trial
Le prime gare si disputano in Inghilterra a
inizio XX secolo con moto di serie; il trial moderno nasce alla fine della II guerra mondiale. Il
primo campionato mondiale è del 1975. È stato
avviato anche un campionato mondiale femminile. Utilizza moto molto diverse da quelle dì
velocità e cross e le gare si possono svolgere
all’aperto o indoor, su percorsi naturali e artificiali. La gara comporta percorsi fuori strada
e prove speciali. È praticato da uomini, donne
e ragazzi/e giovani. I piloti tesserati per trial in
Dicembre 2011

CAROLI
Figura 11. — Pilota di cross in salto. Talora il salto è maggiore di 10 metri di altezza.
Figura 12. — Pilota di speedway in azione.
Italia sono 708 e 68 sono i bambini/e (2011).
In Italia si svolgono circa 60 gare di trial ogni
anno. È la specialità motociclistica meno gravata in assoluto da incidenti. Per il campionato
mondiale FIM sono richiesti un CMO, una unità
di rianimazione e un’ambulanza per eventuale
trasporto di un ferito in ospedale (Figura 10).
guida incontrollabile. La traumatologia grava
pesantemente su questo specialità motociclistica. I traumi sono conseguenti a cadute,
urti da altri concorrenti, urti contro ostacoli,
cadute dall’alto (salti),. Va considerato che la
potenza dei motori e le caratteristiche del percorso obbligano praticamente a salti dell’ordine di 10-15 m di altezza. Il paraschiena non è
utile in quanto il danno spinale deriva più dalla caduta dall’alto che dall’urto contro ostacoli. Le lesioni subite riguardano in prevalenza
gli arti superiori, spalla e mano in particolare,
il cranio, il viso e la colonna vertebrale, ma
anche gli arti inferiori. Per queste gare occorre in primis rimuovere i possibili ostacoli sul
percorso e poi organizzare un servizio sanitario pronto ed efficiente per un soccorso immediato e preparato, specie dopo caduta nel
salto per il rischio di lesioni spinali, rare, ma
non rarissime. Per gare internazionali la FIM
chiede un CMO, un mezzo veloce tipo quad
in grado di muoversi fuori strada, un’ambulanza da rianimazione con medico, postazioni a
terra per intervento immediato, un’ambulanza
per trasporto di possibili feriti, un centro medico stabile o estemporaneo, la disponibilità
di un elicottero (Figura 11).
Motocross
Le prime gare sono disputate in Inghilterra
nel 1924, primo campionato mondiale FIM nel
1957 con moto 500 cc. Attualmente vi sono tre
classi Mx1, Mx2, Mx3 e sydecar. Si utilizzano
moto specifiche per il cross. Si svolge su campi omologati di cross con sessioni di prove
libere e di qualifica e due manche di 40 minuti e due giri. Comprende anche un settore
femminile con relativo campionato mondiale,
un settore di sydecar cross, un quad cross e
un settore bambini (minicross). Il freestyle fa
parte del cross. È la specialità motociclistica a
più alto impegno fisico, che diventa estremo
in caso di caduta e riavvio della moto in gara.
Necessita di allenamento costante per potenza e durata. Richiede una distribuzione delle
proprie risorse energetiche per reggere tutta
la durata di ogni manche. Le gare per bambini
hanno tempi più brevi e nei primi anni percorsi più semplici. Le gare in Italia sono ogni
anno oltre 150. I piloti licenziati da FMI sono
4410 adulti e 627 bambini. Il cross comporta
movimenti di tutto il corpo per affrontare le
difficoltà del terreno, l’atterraggio dopo salto,
il perno sul ginocchio, il contatto non raro
con l’avversario, con prevalente impegno di
avambracci e ginocchia. Gli avambracci se
non ben preparati per lo sforzo prolungato
possono diventare ingovernabili e rendere la
Vol. 64 - N. 4
Speedway e flat track
Deriva da gare che si svolgevano negli Stati
Uniti in ippodromi adattati, per competizioni
serrate con la caratteristica del piede a terra.
Il Campionato Mondiale inizia nel 1936 e si
svolge su pista in terra battuta o con fondo di
ghiaccio. Sono moto assolutamente diverse da
quelle utilizzate nelle altre specialità, a presa
diretta, con gomme chiodate per le piste di
ghiaccio. Le gare sono di breve durata, ripe-
499
CAROLI
con appiedati, un veicolo per trasporto di feriti in ospedale; raccomandato un mezzo veloce
tipo quad per interventi rapidi in pista.
Enduro
Figura 13. — Pilota di enduro nel fettucciato.
tute, altamente competitive. In Italia si hanno
12-13 manifestazioni ufficiali ogni anno, prevalentemente per stranieri, in quanto i tesserati
italiani sono solo 43 (nel 2011). La traumatologia dello speedway riguarda gli arti superiori
(spalla in prevalenza) e inferiori e per le gare
su ghiaccio sono possibili lesioni da gomme
chiodate. La frequenza è modesta. Le gare si
svolgono in ambienti controllabili e l’organizzazione del soccorso è agevole. La FIM per
gare internazionali chiede un CMO, un’ambulanza da rianimazione, una da trasporto e
un’infermeria (Figura 12).
Supermoto
È una specialità recente, nata in Francia negli anni Ottanta come competizione possibile
ovunque e si diffonde rapidamente anche in
Italia. Il primo Campionato Europeo si disputa
nel 1997 e il primo Campionato Mondiale nel
2002. Vi sono tre categorie di moto S1, S2, S3, diverse per cilindrata. Le moto sono diverse dalle
precedenti perché si devono adattare all’asfalto
e al fuoristrada. Il percorso deve comprendere
un tratto asfaltato e uno terroso (escluso Pleven ove è tutto asfaltato con salti tipo cross). È
praticato da 709 licenziati e in Italia si svolgono
25-30 gare ogni anno fra cui sei nazionali e due
internazionali. La gara si svolge in sessioni di
prove libere, di qualifica, di gara. La traumatologia, piuttosto modesta per il tipo di percorso che
non consente velocità elevate, interessa gli arti
superiori (spalla), i piedi, raramente il cranio.
L’organizzazione del soccorso è agevole perché il percorso è in genere tutto visibile. La FIM
chiede per gare internazionali supermoto due
ambulanze da rianimazione, posti di soccorso
500
Nasce agli inizi del XX secolo nelle campagne inglesi come antagonista del cavallo. I primi
pionieri con pesanti moto percorrevano mulattiere e strade di campagna praticando di fatto il
fuori strada. Il nome originale fu country-cross,
poi divenne regolarità negli anni ’70 ed enduro
negli anni ’80. La FMI dal 1966 istituì un trofeo
che comportava tre manifestazioni in Polonia,
Cecoslovacchia e valli bergamasche. Nel 1970
venne istituito il Campionato Europeo che nel
1989 diviene Mondiale: Anche questa specialità
ha moto specifiche con caratteristiche adeguate
ai percorsi: consiste in percorsi di trasferimento
(con tempi da rispettare) su strada e fuoristrada
e prove speciali su percorsi fettucciati, individuali
con prelievo dei tempi. Caratteristica dell’enduro
è che il pilota non può ricevere assistenza meccanica sui propri mezzi se non per poche operazioni, quali rifornimenti di carburante, cambi d’olio,
spurgo del liquido dei freni. La manutenzione
deve quindi essere effettuata dal pilota stesso. Si
può svolgere all’aperto e indoor: all’aperto è praticato da ragazzi e ragazze maggiori di 18 anni
(quindi con patente di guida); indoor anche da
bambini. Le gare sono ogni anno più di 80; 37
sono gestite da FMI, tre delle quali internazionali.
I licenziati per enduro sono 4296 uomini e donne e 196 bambini/e (2011) (Figura 13).
Merita di essere citata la manifestazione a
squadre più importante dell’enduro: la ISDE,
o sei giorni internazionale. Ha inizio nel 1912
come International Six Days Reliability Trial. Si
svolge ogni anno nei paesi che ne assumono
l’organizzazione e ha in palio il “Trofeo delle
nazioni” per squadre di sei piloti e il “vaso d’argento” per squadre junior di quattro piloti. Le
cilindrate sono tre e comprendono moto a 2 e
4 tempi. Altre categorie partecipanti hanno tre
piloti per ogni squadra. Dura come dice il titolo
sei giorni ed è composta da prove individuali di
varia natura: prove di velocità su percorsi fuori
strada fettucciati, trasferimenti cronometrati e
l’ultimo giorno una gara di cross per le varie
categorie. Data la durata e la presenza di numerosi piloti nazionali è stato sempre presente un
medico per le due squadre italiane e per gli altri
partecipanti italiani.
L’enduro richiede nelle prove speciali un
impegno psicofisico simile a quello del cross,
Dicembre 2011

CAROLI
un impegno modesto nei trasferimenti, intenso nelle operazioni sulla moto. Ogni atleta è
impegnato in queste fasi per tutta la giornata,
Nel 1981 in occasione della ISDE all’Isola d’Elba controllammo con Holter alcuni piloti ricavando osservazioni interessanti. Soprattutto si
evidenziava che il pilota nei trasferimenti non
faceva il minimo sforzo e la HR si manteneva
a valori di 65-75 min (pilota portato a spasso
dalla moto). La risposta cardiocircolatoria dimostrante un impegno reale si verificava nei tratti
impegnativi ripetuti del percorso, nelle prove
speciali e quando qualche inconveniente alla
moto costringeva il pilota a sforzi imprevisti. Interessante anche la stessa risposta in frequenza
alle stesse difficoltà del percorso: si potrebbe
dire che la frequenza disegnava il percorso.
L’enduro comporta la necessità di allenamento con e senza moto per accrescere destrezza,
potenza e resistenza.
La traumatologia dell’enduro è simile a quello della strada e del fuoristrada in quanto l’endurista viaggia anche nel traffico normale. Rari i
traumi da contatto per l’individualità della gara.
I salti sono meno alti rispetto al cross. Risulta quindi simile a quella del cross, ma meno
frequente. Interessa particolarmente gli arti superiori dalla spalla alle dita, ma anche gli arti
inferiori e il cranio. Non sono stati rilevate per
ora lesioni spinali.
L’organizzazione del soccorso deve considerare la lunghezza del percorso e i punti più pericolosi, soprattutto quelli dove si svolgono le
prove speciali. La FIM chiede per le gare internazionali un CMO, veicoli per rapido intervento
nei punti ritenuti pericolosi, un’ambulanza da
rianimazione per ogni prova speciale, ambulanze per trasporto all’ospedale dislocate lungo il
percorso. Il centro medico e l’elicottero sono
facoltativi per le varie gare ma obbligatori per
la ISDE. Per la gara di cross dell’ultimo giorno
il servizio medico è lo stesso richiesto da FIM
per il motocross.
Quad
Da qualche hanno vanno assumendo interesse mezzi a quattro ruote utilizzabili anche
fuoristrada: i quad. Storicamente i mezzi a tre
ruote risultano già presenti quando si applica
il propulsore a un mezzo più povero dell’auto
come avviene storicamente alla fine del XIX secolo. Dagli inizi del XXI secolo va aumentando
la diffusione di questo mezzo a metà strada fra
auto e moto. Più recentemente vi è stato una
Vol. 64 - N. 4
maggiore diffusione in quanto il quad può essere utilizzato da tutti, anche da piloti non ugualmente abili. Piloti come Rayney e Dutto sono
diventati testimonial al riguardo. Poiché lo spirito umano è sempre disposto alla competizione,
anche i piloti di quad hanno iniziato a gareggiare su strada e fuoristrada. Dal 2009 si hanno
gare in Italia di quad cross, Baja e country rally
anche internazionali. In Italia le gare di quad
sono 14-15 per anno. I piloti con licenza sono
stati 250 nel 2011. Ha minima traumatologia dovuta in prevalenza a rovesciamento del mezzo.
Anche persone disabili chiedono di gareggiare.
Cross country rallies e Baja
Si tratta di gare riservate a numerosi piloti
che coprono lunghe distanze in zone desertiche guidati da una road map. Hanno prove speciali di lungo chilometraggio. Partecipano moto
di diversa cilindrata e anche quad. I piloti sono
in prevalenza uomini, ma vi è anche presenza
di donne. Rientrano fra queste gare anche la
Parigi-Dakar e il Rally dei Faraoni. Le gare in
Italia sono una decina e i piloti con licenza specifica 149 (2011). La traumatologia, dati i lunghi
percorsi e l’alto impegno agonistico, è piuttosto
simile a quella dell’enduro, ma diversa per la
velocità di impatto. A differenza dell’enduro gli
incidenti più gravi si sono verificati nei rally per
scontri fra concorrenti per errori di percorso e
ritorno contromano. Gli incidenti più frequenti riguardano la testa in primis, gli arti superiori e inferiori. L’organizzazione del soccorso
si differenzia dall’enduro per la lunghezza del
percorso obbligando a dispiegare un numero
maggiore di soccorritori. Problema importante
è la comunicazione per la vasta zona da coprire con la necessità di attivare un sistema con
ponte radio. La FIM prescrive per queste gare la
presenza di un elicottero con rianimatore a bordo per ogni 350 km (due elicotteri se percorsi
più lunghi). L’elicottero deve essere dotato di
verricello. Necessari anche mezzi di soccorso a
terra collegati fra loro e con la direzione corsa.
Altre specialità
Altre specialità sono le gare in salita, le prove
di accelerazione, le motoslitte.
Traumatologia del motociclismo
Ernest Hemingway sosteneva che i veri sport
sono solo tre: la corrida, l’alpinismo e il motoci-
501
CAROLI
clismo; gli altri sono solo giochi. I tre sport citati in effetti presentano condizioni di rischio più
alto rispetto agli altri. Per questo chi gestisce
il motociclismo agonistico (FIM e Federazioni nazionali) ha imposto regole per prevenire
il trauma e, se avviene, per limitarne i danni.
Per quanto riguarda la prevenzione è prevista
per ogni circuito o campo di gara una omologazione che segue a un’attenta verifica della
pericolosità del tracciato, dei possibili ostacoli,
dell’organizzazione dei servizi, delle comunicazioni, delle vie di accesso e di uscita del pubblico. L’omologazione viene verificata periodicamente. Poiché nonostante tutto il trauma si
può comunque verificare la FIM e le federazioni (almeno una buona parte) hanno imposto la
organizzazione di servizi di soccorso, almeno
sulla carta efficienti. Per le gare di campionato
del mondo è fatto obbligo di avere un CMO
con licenza FIM ed è prevista l’omologazione
prima della prima gara, durante la prima gara e
se concessa dopo la gara ogni tre-quattro anni.
Date le evidenti differenze per le specialità rispetto al campo di gara (permanente o no), al
percorso, alla frequenza della traumatologia, al
numero di partecipanti, sono diverse le richieste da parte dell’organo di controllo. La FIM
chiede per la velocità su pista che ogni parte
del tracciato sia raggiungibile da un mezzo veloce con medico a bordo entro due minuti.
La FMI, sensibile alla necessità di garantire
al pilota la migliore assistenza possibile, nel regolamento sanitario aggiornato nel settembre
2011, ha fornito le indicazioni relative alla organizzazione del soccorso nelle gare di moto di
seguito riportate.
Art. 8 – ASSISTENZA SANITARIA SUI CAMPI DI
GARA: IL MEDICO DI GARA
1. La FMI riconosce fra i propri compiti la
necessità di garantire un’ adeguata assistenza
sanitaria sui campi di gara ai licenziati, agli Ufficiali di Gara e a tutto il personale operante in
occasione di qualsiasi manifestazione motociclistica organizzata, sia a livello nazionale che territoriale, per tutta la durata delle prove e delle
competizioni.
2. La FMI esige che nelle gare, sia a livello
nazionale che territoriale, sia garantito un servizio medico tempestivo ed efficiente per offrire
un’ adeguata protezione ai piloti, agli operatori
e al pubblico.
3. Il Medico di Gara viene nominato dagli
Organizzatori di ciascuna manifestazione; agli
502
stessi spetta garantire un valido ed efficace servizio di soccorso per tutta la durata dell’evento.
4. Gli Organizzatori devono predisporre un
locale idoneo per eventuali interventi di medicazione necessari durante la manifestazione, sia
per i conduttori che per i loro accompagnatori,
per il personale di servizio, per gli Ufficiali di
Gara, per i componenti l’organizzazione e per
il pubblico.
5. Gli Organizzatori devono orientare la scelta del Medico di Gara verso chi abbia esperienza nel trattamento del traumatizzato e verso chi
quindi abbia una buona conoscenza dello sport
motociclistico e dimestichezza con il circuito.
7. Il Medico, di concerto con l‘organizzatore,
nei giorni precedenti la gara deve provvedere
a dare comunicazione scritta su giorni e orari
della manifestazione al 118 di competenza ed
alle Direzioni sanitarie degli Ospedali più vicini
allo svolgimento della manifestazione.
8. Il Medico di Gara incaricato, in rapporto
al tipo di manifestazione, al numero dei partecipanti, alle caratteristiche del campo di gara,
alla presenza o meno di pubblico, produce un
piano di soccorso ed evacuazione, indicando
personale e mezzi necessari per un soccorso
tempestivo ed efficiente.
9. Il Medico di Gara deve attuare il piano di
soccorso di cui al comma 8, al fine di garantire
il servizio di soccorso in un tempo sufficientemente breve da consentire il recupero e il
trattamento dei piloti eventualmente infortunati
durante tutta la manifestazione, può richiedere:
— Centro medico o ambiente fisso o estemporaneo in cui trattare eventuali piloti infortunati con personale dedicato.
— Medici (di cui almeno uno specialista in
anestesia o esperto in emergenza),
— Infermieri, Soccorritori e Barellieri disposti in apposite postazioni lungo il percorso della
manifestazione.
— Ambulanze adatte alla manifestazione
sportiva
— Ambulanze da rianimazione
— Ambulanze per trasportare il traumatizzato all‘ospedale.
— Collegamento radio o a vista tra direzione
gara e tutti gli operatori dislocati sul percorso
della manifestazione sportiva.
10. Compiti del Medico di Gara:
a) coordinare il servizio medico dell’intera
manifestazione;
b) coordinare l’idoneità e l’efficienza dei
mezzi di soccorso predisposti per la manifestazione e riferire nel merito al Direttore di Gara;
Dicembre 2011

CAROLI
c) essere presente alle Operazioni Preliminari, alle Prove Ufficiali e per tutta la durata della
manifestazione;
d) proporre al Commissario di Gara la esclusione di eventuali conduttori giudicati in condizioni fisiche tali da non poter prendere parte
alla manifestazione;
e) redigere un rapporto inerente il suo servizio, con i nominativi degli eventuali infortunati
soccorsi, diagnosi e prognosi provvisoria e consegnarlo al Commissario di Gara (allegato B).
11. La visita medica pre gara, per tutte le specialità non è obbligatoria. Il Medico di Gara, il
Direttore di Gara o il Commissario di Gara delegato possono decidere di far sottoporre a visita
medica qualsiasi pilota ed in qualsiasi momento, se ritenuto opportuno. In tal caso il pilota
non può opporre rifiuto, pena l’esclusione dalla
manifestazione.
Le direttive sono derivate da quanto avviene
negli autodromi permanenti; sono in gran parte
attivate e già si rilevano le prime indicazioni.
La commissione medica da qualche anno ha
prodotto un modulo di rapporto per il medico
di gara; i Commissari FMI hanno collaborato a
distribuzione e raccolta dei moduli. Siamo così
venuti a conoscenza dal maggio 2010 all’ottobre
2011 di quanto è accaduto nelle varie specialità, quali traumi risultano più frequenti , quanti
piloti sono stati trasferiti in ospedale in ambulanza o elicottero, quante manifestazioni sono
state esenti da incidenti. E abbiamo ottenuto un
database con nomi e indirizzi di tutti i medici
di gara coinvolti. Nelle singole specialità è stato
fatto cenno alla relativa traumatologia.
Si è accennato alla traumatologia scheletrica
che potrebbe essere tutta risolta in loco. Si ritiene opportuno aggiungere qualche osservazione sui traumi che creano i maggiori problemi
di soccorso, trattamento e destinazione; cioè i
traumi cranici e spinali, le fratture di bacino,
le fratture multiple, i traumi toracici e addominali: trauma cranico: il primo soccorritore che
interviene accerta immediatamente se il pilota
è cosciente o no e informa la direzione corsa. Se il pilota è in coma, in condizioni gravi
ed occupa la pista viene sospesa la gara con
bandiera rossa e si mobilizza immediatamente
un mezzo di soccorso veloce con rianimatore e
strumentazione a bordo. Il rianimatore decide
se trattare il pilota in loco oppure attuare lo
scoop and run (caricare il pilota sulla ambulanza e raggiungere il centro medico) o al limite,
se in zona lontana o mal raggiungibile, eseguire il recupero con elicottero. La destinazione
Vol. 64 - N. 4
sarà o il centro medico o il trauma center di
riferimento da raggiungere rapidamente. Se il
pilota rimane qualche minuto in stato di incoscienza poi riprende va inviato in osservazione
a un reparto neurochirurgico, rapidamente solo
qualora dimostri un progressivo obnubilamento Se il pilota recupera coscienza subito va interrogato con domande semplici: dove sei, data
di nascita, che giorno è. La risposta più importante secondo et al. è se ricorda come è caduto;
se non ricorda va sospettata una concussione
cerebrale. Ricordare che il trauma cranico può
essere associata a trauma cervicale e spinale,
onde la necessità della corretta estrazione del
casco evitando, oltre a flessione, estensione e
rotazione, anche trazioni e compressioni che
potrebbero aggravare un danno neurologico
latente. Per il resto seguire il PHTC (Pre Hospital Trauma Care);
trauma spinale: va sempre considerato dopo
trauma in pista, ma soprattutto dopo caduta
da salto nel cross o nei rally: va posta grande
attenzione anche in assenza di sintomatologia
nervosa che può comparire più tardivamente;
muovere correttamente il pilota. Come già rilevato, per i piloti con paraschiena va corretto il
gap fra capo e barella. Dopo immobilizzazione
del collo con collare e del dorso con barella
rigida si segue PHTC;
fratture di bacino: sono sospettabili dalla dinamica dell’incidente; possono essere responsabili di imponenti perdite ematiche. Richiedono un rapido avvio verso reparto intensivo per
accertare l’entità delle fratture, bloccare rapidamente l’emorragia e sostituire le perdite ematiche. Lo stesso vale per fratture esposte multiple.
PHTC da subito;
traumi torace e addome: per valutarne entità
e gravità è utile disporre in loco di eco fast;
in caso contrario PHTCe ricovero per accertamenti.
Indispensabile documentare per iscritto tutto
quanto viene praticato al pilota, e in doppia o
tripla copia una delle quali va archiviata: si consiglia di tenere la prima copia e consegnare la
seconda al pilota (che generalmente la perde e
se ne ha bisogno la richiede). Anche i referti di
consulenti vanno conservati in archivio.
La presenza di un medico con licenza da
CMO (Chief Medical Officer o capo del servizio di soccorso) è obbligatoria per ogni gara
titolata FIM. Per ottenere una licenza per CMO
FIM occorre avere acquisito esperienza di organizzazione e soccorso in gare motociclistiche
documentata dalla propria federazione, avere
503
CAROLI
partecipato a un seminario medico FIM, pagare
infine quanto richiesto. La licenza va rinnovata
con partecipazione a nuovo seminario ogni tre
anni.
Ritorno alla competizione
Il pilota traumatizzato in un incidente durante prove o gara può presentare danni minimi che non inficiano la prestazione. Il pilota
che si presenta o viene trasportato al centro
medico o all’infermeria viene visitato dal Medico di gara o da un suo collaboratore. Questi può decidere o la riammissione immediata
all’evento, o la necessità di rivedere il pilota,
o il trattamento in loco, o l’invio in ospedale per accertamenti o per lesioni rilevanti. Per
le gare di velocità (MotoGP e SBK) il pilota
infortunato in perfetta coscienza può chiedere di essere curato nella clinica mobile. Ogni
decisione sulla riammissione all’evento spetta
al medico di gara o per gare internazionali al
CMO. Il pilota ospedalizzato o che ha subito danni dovrebbe essere segnalato al medico
della gara successiva alla quale si presenta. Si
evidenzia al riguardo la criticità relativa alla
comunicazione. In MotoGP e SBK il medical
director si presenta al CMO il giorno prima
dell’inizio della manifestazione con l’elenco
dei piloti dichiarati unfit. I piloti dell’elenco
che si presentano vengono visitati, testati, e si
decide o meno la loro ammissione alla gara.
La decisione finale spetta al CMO che firma la
autorizzazione al rientro.
Molto si è discusso sulla riammissione precoce dopo trauma in quanto il pilota, il team,
lo sponsor, la stampa e l’organizzazione della
gara sollecitano un rientro rapido. Questo ha
consentito anche risultati molto brillanti che
hanno favorito la conquista di un titolo mondiale. Non sempre però un rapido rientro si è
dimostrato utile e talora è risultato addirittura
dannoso. Il Panel medico FMI ha dato indicazioni sui tempi di rientro in rapporto al danno
subito, ma non ha chiarito completamente il
problema, o meglio non sono sempre seguite
le indicazioni. Recentemente Vagnozzi utilizzando un software per la determinazione in
RM dell’NAcetilaspartato ha dato indicazioni
per il trauma cranico, ma data la difficoltà
dell’esame eseguibile in pochi centri si è avuta finora scarsa risposta.
Rimane il problema sollecitato dalla commissione medica FMI di trasmettere le infor-
504
mazioni sui piloti infortunati al medico di gara
della successiva manifestazione. Tale informazione deve giungere anche alla FMI che nel
caso il pilota abbia subito lesioni importanti
può decidere, consultata la Commissione medica, di ritirare la licenza. Si sta valutando una
nuova tecnica di comunicazione per FMI e medico della gara successiva per fornire informazioni su un pilota infortunato in un gara precedente. Inizia nel 2012 una sperimentazione
al riguardo.
Antidoping
La FIM e la FMI hanno accettato il regolamento antidoping di WADA. A inizio di ogni
anno la Commissione medica FMI informa i piloti via mail e stampa sulle modifiche prodotte
da WADA. Ogni anno la FIM e in Italia anche
CONI e FMI realizzano una serie di controlli
antidoping durante manifestazioni internazionali o nazionali per tutte le specialità. Le positività sono state modestissime e limitate a piloti di basso livello. Il controllo dell’alcol è stato
sospeso dopo oltre 400 controlli tutti negativi.
In caso di controllo antidoping viene data
comunicazione al CMO o al medico di gara
la mattina stessa della gara. L’organizzazione
deve produrre locali idonei composti da sala
d’attesa e altro locale con bagno vicino. Vi
deve essere disponibilità di bottiglie di acqua
tappate e di frigorifero; si devono mettere a
disposizione i cosiddetti Chaperron (persone
individuate nella organizzazione) ognuno dei
quali ha il compito di trovare il pilota designato per il controllo e comunicargli che deve sottoporsi a test antidoping; lo deve poi accompagnare in ogni suo movimento, premiazione
compresa, senza lasciarlo un istante fino a che
non ha depositato il suo liquido biologico. Il
tipo di sorteggio viene deciso in genere dal
Presidente di giuria e riguarda quasi sempre il
primo arrivato; gli altri derivano da sorteggio
o, in caso di pilota sospetto, da decisione della
giuria o del CMO.
Conclusioni
Abbiamo cercato di dare una idea il più
completa possibile sulle mille sfaccettature
delle varie specialità del motociclismo agonistico. Soprattutto abbiamo cercato di dare
una informazione su quanto riguarda la funzione del CMO e del medico di gara nelle
Dicembre 2011

CAROLI
gare internazionali e nazionali. Un richiamo
alla necessità di disporre di medici, infermieri, soccorritori e collaboratori preparati e collaboranti consci di partecipare attivamente e
con entusiasmo ad una attività che loro stessi
renderanno gratificante. Se il personale non
ha amore per la moto o entusiasmo per il
soccorso fatica a restare molte ore in pista.
Abbiamo anche accennato alla futura sperimentazione con utilizzo del web per creare
un data base dei piloti accessibile ai medici
di gara. Lo scopo finale di tutto è quello di
salvaguardare in tutti i modi possibili il pilota
che gareggia. E quanto c’è di buono e utile
sui campi di gara serve anche per educare le
generazioni che si apprestano ad utilizzare la
moto a gestirla con coscienza. Questo articolo
viene casualmente prodotto in occasione del
centenario della Federazione Motociclistica
Italiana (Figura 14).
Bibliografia
1) D’Artibale E, Tessitore A, Capranica
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Sports Sci 2008;26:683-9.
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10) Direttive per la guida dei motocicli
nel caso di minorazioni invalidanti agli
arti: Nuovo aggiornamento prontuario.
Ministero dei Trasporti, ex art.119, comma 10, del D.L.vo n. 285/92.
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15) Trammel TR. Assessment of the risk
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spine and or spinal cord during helmet
removal. Eject Project 2009.
16) Vagnozzi R, Signoretti S, Tavazzi B,
Verzelletti A, Lazzarino G, Casasco M. La
concussione cerebrale. Medicina dello
Sport 2010;63(Suppl. 1).
Autore di contatto: G. Caroli, Medico Federale Federazione Motociclistica Italiana, viale Tiziano 70, 00196 Roma, Italia.
E-mail: [email protected]
Vol. 64 - N. 4
505

La Medicina dello Sport ... per Sport
nei fascicoli
Anno 1999 - Vol. 52
Fascicolo N. 3 - Settembre 1999 - Pag. 214-224
Il canottaggio - Spataro A.
Fascicolo N. 4 - Dicembre 1999 - Pag. 287-322
Iniziative e compiti del medico dello sport
Relazioni
ed abstract presentati al
29° Congresso Nazionale
della
FMSI
Ricerche medico-scientifiche svolte in ambito automobilistico - Ceccarelli R.
Anno 2000 - Vol. 53
Fascicolo N. 1 - Marzo 2000 - Pag. 83-106
Gli sport natatori - Bonifazi M., Giombini A., Minganti C., Marugo L., Sardella F.
Fascicolo N. 2 - Giugno 2000 - Pag. 193-208
La traumatologia nell’atletica leggera - Mosconi M., Viola E., Giorgi L., Benazzo F.
I bendaggi funzionali nel trattamento dei danni da sport - Frignani R.
La medicina dello sport e gli sport motoristici - Dal Monte A.
Anno 2001 - Vol. 54
Pallacanestro - Biffi A., Faccini P., Salvaggi P., Senzameno S., Ticca M.
Lo sport della vela - Marchetti M., Delussu A. S., Rodio A.
Il pentathlon moderno - Parisi A., Masala D., Cardelli G., Di Salvo V.
Monitoraggio medico-sportivo del pugilato professionistico - Sturla M. I.
Anno 2002 - Vol. 55
Medicina dello Sport applicata allo skyrunning - Roi G. S.
Le discipline subacquee: aspetti medici e tecnici dell’immersione - Manozzi F. M.
L’arbitro di calcio: profilo medico-sportivo - Pizzi A., Castagna C.
Sport equestri - Dragoni S.
Vol. 64 - N. 4
507
LA MEDICINA DELLO SPORT … PER SPORT
Anno 2003 - Vol. 56
Il tiro con l’arco - Bonsignore D. - Gallozzi C. - Scaramuzza V.
Il triathlon - Migliorini S. - Bomprezzi A.
Lo sport paraolimpico - Bernardi M., Guerra E., Marchettoni P., Marchetti M.
Il tiro a volo - Fazi F., Lacava F., Montemurri B., Lacava G.
Il tiro a segno - Cutolo G.
Anno 2004 - Vol. 57
L’universo ginnastica - Baldini V. - Berlutti G. - Caldarone G.
Federazione Italiana Judo, Lotta, Karate, Arti Marziali - Lòriga V.
La medicina dello sport applicata al calcio
Vecchiet L., Calligaris A., Montanari G., Saggini R., Bellomo R. G., Gatteschi L., Rubenni M. G.
Anno 2005 - Vol. 58
Aspetti fisiologici e clinici della pallavolo e del beach volley
S. Cameli con la collaborazione di A. Ferretti, G. Fontani, C. Gallozzi, C. Menchinelli, A. Montorsi,
P. G. Navarra, G. Poma, R. Vannicelli, P. Zeppilli
La danza sportiva
Faina M., Bria S., Simonetto L.
Traumatologia in arrampicata sportiva
E. Pagano Dritto, P. L. Fiorella, R. Bagnoli, G. Posabella
Il ciclismo
M. Faina, V. Cavallaro, P. Fiorella, S. Ghiro, G. Mirri, U. Monsellato, L. Simonetto
Anno 2006 - Vol. 59
L’Hockey su prato
D. Bonsignore, B. Ruscello
Un approccio biomeccanico di tipo cinematico allo studio della danza sportiva
D. Dalla Vedova, M. Besi, D. Cacciari, S. Bria, M. Faina
Il tennis: aspetti fisiologici
C. Gallozzi, G. Mirri
508
Dicembre 2011

Anno 2007 - Vol. 60
Il Centro Universitario Sportivo Italiano
L. Coiana
Il pattinaggio di figura
D. Tornese, S. Gemma, A. Berto
La maratona: un fenomeno di massa visto dal punto di vista del medico dello sport
P. L. Fiorella, G. Fischetto
Il Badminton
A. Gianfelici, C. Morandini
Anno 2008 - Vol. 61
Una nuova specialità sportiva: il “nordic walking”
Faraglia E., Degasperi G., Francavilla G., Cristian Francavilla V.
La Medicina dello Sport al servizio del Rugby moderno
V. M. Ieracitano, M. V. Giacobbe
Approccio metodologico per lo studio dell’incidenza dei traumi nello sport: l’esempio del rugby
A. Salvia, V. M. Ieracitano, F. Bottiglia Amici-Grossi, V. Calvisi, F. Di Domenica, C. D’Antimo, C.
Miranda, A. Rota, G. Melegati, C. Andreoli, A. M. Casella, P. Ferrari, F. Guidetti, A. Ongaro, A.
Paolone, F. Pasteur, R. Saccocci, B. Piva, G. Sassarini, L. Selletti, A. Caserta, A. Di Cesare, B. De Luca
Attività sportive a elevato rischio traumatico: l’organizzazione dell’assistenza sanitaria sul campo di gara
S. Dragoni, P. Faccini
L’aikido, un’arte marziale nobile e attuale
A. Anedda, C. Ramundi, A. Bonetti
La ginnastica ritmica
G. Berlutti, M. Piazza
Anno 2009 - Vol. 62
La lotte stile libero e greco romana: aspetti tecnico-scientifici
Marini C., Manno R.
Il canottaggio dieci anni dopo
Spataro A., Crisostomi S., Cifra B., Di Cesare A., Di Giacinto B., De Blasis E., Poli P., Pucci N., Rizzo M.
Gli sport natatori
Bonifazi M., Marugo L., Armentano N., Camillieri G., Colombo G., Crescenzi S., Felici A., Mattiotti S.,
Melchiorri G., Giombini A., Sardella F., Benelli P., Gatta G., Zamparo P., Saini G.
Il Pentathlon Moderno dopo l’introduzione del combined event
Parisi A., Tranchita E., Quaranta F., Ciminelli E., Cerulli C., Cardelli G.
Vol. 64 - N. 4
509
Anno 2010 - Vol. 63
Vela: le classi olimpiche
Ferraris L., Ravaglia R., C. Scotton
Approccio scientifico e sperimentale alla prestazione nel taekwondo: rassegna della letteratura
Chiodo S., Flotti G., Davalli A.
La pallamano
Salvi S.
Anno 2011 - Vol. 64
Il cricket
Anedda A., Margonari U.
Metodiche di estrazione del pilota dopo incidente in competizioni automobilistiche (“estricazione”)
Ieri e oggi …
Faccini P., Collini S., Fuggiano L., Pusineri C.
Il baseball
Beltrami G., Mantovani C., Pellegrini A., Pierucci G., Porcellini G.
Il motociclismo
Caroli G., Bosco G. F., Gianfelici A., Guerrini G., Scevola M.
510
Dicembre 2011
Forum
MED SPORT 2011;64:511-21
Resistance training and blood lipid
regulation: a review of the evidence
Allenamento della resistenza e regolazione dei
lipidi ematici: una rassegna dell’evidenza
B. S. SHAW 1, I. SHAW 2, D. T. GOON
3
1Department
of Sport, Rehabilitation and Dental Sciences
Tshwane University of Technology, Private Bag X680
Pretoria, Gauteng, Republic of South Africa
2Office of the Deputy Vice-Chancellor: Research
Monash South Africa, Ruimsig, Republic of South Africa
3Centre for Biokinetics, Recreation and Sports Science
University of Venda, Thohoyandou, Limpopo, Republic of South Africa
A
therosclerosis has been identified as the
leading cause of coronary artery disease
(CAD) in most Western populations and is associated with an accumulation of cholesterol
in the muscular walls of arteries.1 This finding
is substantiated by the World Health Organization which indicated that nearly half of the
variance in CAD rates is due to differences in
blood cholesterol levels.2 Approximately 80%
of westernized South Africans have an elevated cholesterol level with the other 20% having
cholesterol levels that place them at risk of developing dyslipidemia,3 which is characterized
by increased fasting total cholesterol (TC),
low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C)
and triglycerides (TG) combined with a decreased high-density lipoprotein cholesterol
(HDL-C).4 This is disconcerting in that dyslipidemia is one of the most modifiable CAD risk
factors.5
Dyslipidemia is most commonly treated
with drug therapy, despite safety concerns
over their long-term use.6 This concern is
maintained by the National Cholesterol Education Program (NCEP) which preferably recommends lifestyle therapies focusing on healthy
diet and increased participation in exercise.5
Despite numerous alternative therapies, such
as psychological and surgical therapies, hav-
Vol. 64 - No. 4
L
’aterosclerosi è stata identificata come la principale causa di coronaropatia (CAD) nella
maggior parte delle popolazioni occidentali ed è
associata a un accumulo di colesterolo sulle pareti
muscolari delle arterie 1. Tale scoperta è confermata dall’Organizzazione mondiale della sanità, la
quale ha indicato che quasi metà della variazione
nei tassi di CAD è dovuta a differenze nei livelli di
colesterolo ematico 2. Circa l’80% dei sudafricani
occidentalizzati presenta un elevato livello di colesterolo mentre il rimanente 20% possiede livelli di
colesterolo che possono determinare l’insorgere di
dislipidemia 3, la quale è caratterizzata da maggiori livelli a digiuno di colesterolo totale (CT), colesterolo delle lipoproteine a bassa densità (LDL-C) e
trigliceridi (TG) combinati a un ridotto colesterolo
delle lipoproteine ad alta densità (HDL-C) 4. Tale
dato è sconcertante poiché la dislipidemia è uno
dei fattori di rischio CAD maggiormente modificabili 5.
La dislipidemia è trattata generalmente mediante terapia farmacologica, nonostante esistano preoccupazioni sulla sicurezza riguardo al suo utilizzo a lungo termine 6. Tale preoccupazione è stata
espressa anche dal National Cholesterol Education
Program (NCEP), il quale raccomanda di utilizzare preferibilmente terapie volte a migliorare lo stile di vita, con una dieta salutare e una maggiore
partecipazione alle attività fisiche 5. Nonostante
esistano diverse terapie alternative, come le terapie
psicologiche e chirurgiche, che si sono dimostrate
511
Resistance training and blood lipid regulation
SHAW
ing been proven effective in the management
of dyslipidemia, many of these therapies have
been found to be costly, risky and/or to have
selected improvements on lipid profiles. In
this regard, exercise has been shown to safely
improve lipid profiles by increasing fat metabolism while decreasing appetite in men, effectively reducing caloric and fat intake and
fat mass accumulation.7-10 Resistance training
have been advocated as a mode of exercise
that can improve blood lipid profiles and possibly provide additional cardioprotective benefits since resistance training lowers remnantlike lipoprotein particle cholesterol in Type 2
diabetics, either through a decrease in very
low-density lipoprotein (VLDL) remnants and
chylomicron remnant particle number and/or
a depletion in chylomicrons.11 However, the
effect of resistance training on lipid profiles
is as yet not well documented, neither are
the results as consistent as those for aerobic
training.9, 10, 12 The American Association of
Cardiovascular and Pulmonary Rehabilitation
(AACVPR) and American Heart Association
(AHA) recommends that resistance training
form an integral part of any exercise program,
in part, due to the additional benefits to be
gained from resistance training.13, 14 These
benefits include an increased strength, muscle
control, lean tissue mass, improved ability to
maintain metabolic rate and limit or reverse
protein loss associated with dieting.15
The precise mechanism(s) responsible for
improvements in lipid profiles following exercise are unknown.16-18 It is supposed that exercise needs to impact upon the sympathetic
nervous system to alter lipoprotein lipids since
the sympathetic nervous system plays a role in
the regulation of lipolysis and catecholamines
which has a significant lipolytic effect on the
adipocytes.19 Exercise could also modulate lipids by increasing lipoprotein lipase eliminating cholesterol and free fatty acids from the
blood 20 and increase lipoprotein metabolism
brought about by an increased activity of cholesterol ester transfer protein and lecithin-cholesterol actyl transferase.7 Resistance training
could improve lipid profiles since resistance
training have been found to increase muscle
lipoprotein lipase and decrease hepatic lipoprotein lipase, effectively increasing (Very
Low-Density Lipoprotein) VLDL catabolism
and decreasing (High-density Lipoprotein
Cholesterol) HDL-C breakdown.21
Considering the paucity of consensus on the
512
efficaci nella gestione della dislipidemia, molte di
esse sono costose, rischiose e/o presentano miglioramenti selettivi sui profili lipidici. A tal proposito, è stato dimostrato che l’esercizio fisico migliora
in maniera sicura i profili lipidici aumentando il
metabolismo dei grassi, diminuendo l’appetito negli uomini e riducendo in maniera efficace l’assunzione calorica e lipidica e l’accumulo di massa
grassa 7-10. L’allenamento della resistenza è stato
promosso quale modello di esercizio fisico in grado
di migliorare i profili lipidici nel sangue e fornire
probabilmente dei benefici cardioprotettivi supplementari, grazie alla sua azione di abbassamento
del colesterolo delle particelle lipoproteiche residue
(remnant) in diabetici di tipo II, ottenuto attraverso una riduzione delle lipoproteine residue a bassissima densità (VLDL) e del numero di particelle
dei chilomicroni residui e/o attraverso la deplezione dei chilomicroni 11. Tuttavia, l’effetto dell’allenamento della resistenza sui profili lipidici non è
stato ancora ben documentato, né i risultati sono
costanti come quelli dell’allenamento aerobico 9, 10,
12. L’American Association of Cardiovascular and
Pulmonary Rehabilitation (AACVPR) e l’American
Heart Association (AHA) raccomandano che l’allenamento della resistenza formi parte integrale
di qualsiasi programma di esercizio fisico, grazie
anche ai benefici supplementari che si ottengono
dall’allenamento della resistenza13,14. Tali benefici
includono aumenti nella forza, nel controllo muscolare e nella massa del tessuto magro, oltre a una
migliore capacità di conservare il ritmo metabolico
e limitare o invertire la perdita proteica associata
alla dieta 15.
I meccanismi precisi responsabili dei miglioramenti nei profili lipidici in seguito all’esercizio
fisico non sono noti 16-18. Si crede che l’esercizio
fisico abbia bisogno di influire sul sistema nervoso simpatico per alterare i lipidi lipoproteici poiché
il sistema nervoso simpatico riveste un ruolo nella
regolazione della lipolisi e delle catecolamine con
un significativo effetto lipolitico sugli adipociti 19.
L’esercizio fisico potrebbe anche modulare i lipidi
aumentando la lipasi lipoproteica, eliminando il
colesterolo e gli acidi grassi liberi dal sangue 20 e
aumentando il metabolismo lipoproteico innescato
da una maggiore attività della proteina di trasferimento degli esteri di colesterolo e della lecitinacolesterolo aciltransferasi 7. L’allenamento della
resistenza potrebbe migliorare i profili lipidici in
quanto è stato scoperto che aumenta la lipasi lipoproteica muscolare e riduce la lipasi lipoproteica
epatica, aumentando efficacemente il catabolismo
delle VLDL (lipoproteine a bassissima densità) e riducendo la degradazione dell’HDL-C (colesterolo
delle lipoproteine ad alta densità) 21.
Considerato lo scarso consenso sull’effetto che
produce l’allenamento della resistenza sui profili
Dicembre 2011
SHAW
effect of resistance training on lipid profiles
and results from differing experimental designs, this review examined the lipid-altering
efficacy of resistance training on total cholesterol (TC), triglycerides (TG), low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) and HDL-C. Due
to the sheer diversity of the various resistance
training experimental designs being a source
of complication when attempting to determine
if resistance training can indeed favorably alter lipid profiles, this review examined the efficacy and design of studies to elucidate the
most appropriate resistance training design to
improve lipid profiles.
lipidici e considerati i risultati derivanti da diversi
disegni sperimentali, la presente rassegna ha esaminato l’efficacia di alterazione lipidica dell’allenamento della resistenza sul colesterolo totale
(CT), sui trigliceridi (TG), sul colesterolo delle lipoproteine a bassa densità (LDL-C) e sull’HDL-C. A
causa della notevole diversità dei vari disegni sperimentali di allenamento della resistenza, causa di
complicazioni quando si cerca di determinare se
l’allenamento della resistenza possa effettivamente
alterare positivamente i profili lipidici, la presente
rassegna ha esaminato l’efficacia e il disegno degli
studi per determinare quale sia il più appropriato
disegno di allenamento della resistenza per migliorare i profili lipidici.
Resistance training and total cholesterol
Allenamento della resistenza
e colesterolo totale
Research on the effects of resistance training on TC has been vast (Table I) and it is
evident that changes in blood TC levels are
inconsistent with small improvements at best.
These varied effects of resistance training on
TC are likely as a result of various methodological differences in the studies investigating
the effect of resistance training on lipid profiles.
The varied changes in TC following resistance training were found to be unrelated to
gender or previous activity levels. The studies that attempted to modulate TC that were
reviewed had varied program designs. In this
regard, studies that found unaltered TC levels following resistance training ranged from
eight 15, 21, 22 to 24 weeks,30 prescribed five,9
to 14 exercises,18, 24 one,17, 18 two17 to 20 repetitions 18 and intensities ranging from submaximal 23 to maximal.28 Interestingly,26 found
reduced TC levels following high-repetition
resistance training, but not low-repetition resistance training.
On the contrary, some studies observed significant decreases in TC following resistance
training ranging from 3.13% 21 to 15.34%,22
even though these studies also had varied
designs. In this regard, these studies used females,10, 16 males 21, 25, 27 or combined female
and male samples 21, 22 and untrained subjects.28 These studies that have found improvements prescribed six 29 to 12 exercises,16, 25
one 21, 25 to three sets, 10, 16, 21, 22, 24, 29 three24 to
15 repetitions 27 with varied intensities 26 up to
maximal intensity.10 The lack of change in TC
following resistance training in some studies
and not others is perplexing since these stud-
Vol. 64 - No. 4
Le ricerche sugli effetti dell’allenamento della resistenza sul CT sono state numerose (Tabella I) ed
è evidente che i cambiamenti nei livelli ematici di
CT sono incoerenti con i piccoli miglioramenti ottenuti nella migliore delle ipotesi. Tali diversi effetti
dell’allenamento della resistenza sul CT potrebbero
essere dovuti a varie differenze metodologiche negli
studi che hanno esaminato l’effetto dell’allenamento della resistenza sui profili lipidici.
È stato rilevato che i diversi cambiamenti nel
CT in seguito all’allenamento della resistenza erano indipendenti dal sesso o dai precedenti livelli
di attività. Gli studi esaminati che hanno tentato
di modulare il CT avevano diversi disegni di programma. A tal proposito, gli studi che hanno rilevato livelli di CT inalterati in seguito all’allenamento
della resistenza avevano una durata da otto 15, 21,
22 a 24 settimane 30, e prescrivevano da cinque 9 a
14 esercizi 18, 24, formati da una 17, 18, due 17, fino
a 20 ripetizioni 18 con intensità da sottomassimale
23 a massimale 28. In maniera interessante,26 hanno rilevato ridotti livelli di CT in seguito all’allenamento della resistenza ad elevate ripetizioni ma
non in seguito all’allenamento della resistenza a
basse ripetizioni.
Al contrario, alcuni studi hanno osservato riduzioni significative nel CT in seguito all’allenamento della resistenza che oscillavano dal 3,13% 21 al
15,34% 22, sebbene tali studi avessero anche diversi
disegni. A tal proposito, questi studi hanno utilizzato campioni di donne 10, 16, uomini 21, 25, 27 o una
combinazione di donne e uomini 21, 22 e soggetti
non allenati 28. Gli studi che hanno rilevato dei miglioramenti hanno prescritto da sei 29 a 12 esercizi
16, 25, composti da una 21, 25 a tre serie 10, 16, 21, 22, 24,
29 e da tre 24 a 15 ripetizioni 27 a varie intensità
26, fino all’intensità massimale 10. La mancanza
di cambiamenti nel CT in seguito all’allenamento
513
SHAW
Table I.—Clinical trials examining the effect of resistance training on blood lipid profiles.
Tabella I. — Studi clinici che hanno esaminato l’effetto dell’allenamento della resistenza sui profili lipidici
Subjects
Design
(Weeks)
N.=17 (females)
N.=18 (males)
51-71 years
Overweight
13
5 exercises
3 sets
8-12 repetitions
80% 1-RM, weight Intensity increased by
5% when target reached
N.=24
Females
14
N.=13
20-35 years
Untrained
Males
16
15
N.=13
±28 years
Untrained
Males
16
N.=46
28-39 years
Premenopausal Females
Reference
9
TC
TG
LDL-C
HDL-C
F: + 0.36
M: - 0.60
F: - 6.43
M: - 6.19
F: - 1.96
M: - 1.64
F: - 6.98
M: + 6.20*
8 exercises
3 sets
2 sets of 8 repetitions
Last set to failure
85% 1-RM
- 9.86*
- 17.78
- 16.34*
n/a
8 exercises
3 sets
15 repetitions
60% 1-RM
(re-evaluated and readjusted every 4
weeks)
- 1.57
- 18.42*
- 7.00
+ 12.23
8
9 exercises
3 sets
15 repetitions
60% 1-RM
- 0.50
- 1.74
- 2.95
+ 4.61
20
12 exercises
3 sets
8 repetitions
70% 1-RM
- 7.45*
- 5.20
- 13.69
+ 1.43
14 exercises
3-5 sets
2-10 repetitions
Intensity varied for each exercise
- 5.49
n/a
- 26.32*
+ 22.22*
14 exercises
1 set
15-20 repetitions (lower body)
8-12 repetitions (upper body)
Greatest weight possible
- 0.52
n/a
- 5.74*
+ 11.36*
Group 1 (endurance):
2 sets
15 repetitions
15-18 RM load
Group 2 (strength):
3 sets
6 repetitions
6-8 RM load
Group 3 (strength):
1 set
3 repetitions
3-5 RM load
1 set
10 repetitions
10-12 RM load
Group 4 (explosive):
1 set
15 repetitions (each repetitions as quickly
as possible)
40% 1-RM
1 set
15 repetitions
15-18 RM load
- 3.13*
- 5.53
- 8.00*
+ 12.11*
10
12
17
18
21
514
Post-treatment percentage change
relative to baseline
Resistance intervention
N.=14
14-17 years
Males
9
N.=11
40-50 years
Untrained
Males
16
N.=45
18-35 years
Males
8
Dicembre 2011
SHAW
Table I.—FCollows
linical trials
from examining
previous page.
the effect of resistance training on blood lipid profiles.
Tabella I. —
— SStudi
egue clinici
dalla pagina
che hanno
precedente
esaminato l’effetto dell’allenamento della resistenza sui profili lipidici
Reference
Subjects
Design
(Weeks)
TG
LDL-C
HDL-C
- 15.34*
- 28.78
n/a
+ 1.85
+ 1.28
n/a
+ 22.90
- 0.68
F: - 10.61*
M: - 7.73*
F: - 40.0*
M: -1.23
22
N.=12,
At-risk, untrained, obese
Males
10
23
8 exercises
3 sets
10 repetitions
Submaximal intensity
N.=6 (females)
N.=6 (males)
24-30 years
16
7-8 exercises
3 sets
3-8 repetitions
If eight repetitions reached, 4.5-6.8 kg
increase
N.=AAA
24-69-years
Males
12
10 exercises
1-3 sets
10 repetitions
Intensity varied for each exercise
- 4.69*
n/a
- 38.52*
+ 15.22*
N.=37
18-35 years
Untrained
Males
10
8 exercises
High repetitions group:
2 sets
14-16 repetitions
Low repetitions group:
3 sets
4-6 repetitions
High:
+ 6.33
Low:
- 4.17*
High:
- 7.45
Low:
- 11.70
High:
+ 9.89
Low:
- 5.75
High:
- 2.56
Low:
+ 4.55
n =16
Middle-aged
Males
20
12 exercises
2 sets
12-15 repetitions
Weight adjusted as strength increased
- 6.50*
- 8.43*
- 6.11
0.00
N.=16
22-57 years
Untrained,
obese
Females
12
8 exercises
3 sets:
2 sets for 8 repetitions
Last set for 6-8 repetitions
2 sets at 60-70% 1-RM
Last set to failure
-1.01
-11.90
- 1.68
- 7.27
N.=30
Diabetics
12
6 exercises
3 sets
10 repetitions
- 9.31*
- 25.16*
- 8.15
+ 1.65
N.=49
60-72 years
Normal weight
and overweight/obese
24
13 exercises
1 set
8-13 repetitions
50-80% 1-RM
Normal:
0
Overweight/
obese:
- 2.27
n/a
n/a
Normal:
+ 6.25
Overweight/
obese:
+ 7.69
25
26
27
28
29
30
7 exercises
3 sets
10 repetitions
60-100% 1-RM
TC
N.=30
Males and
females Diabetics
53.8 ± 8.8
years
24
8
Post-treatment percentage change
relative to baseline
Resistance intervention
F: - 16.67* F: + 4.56
M: - 26.09* M: + 13.65
TC: total cholesterol; TG: triglycerides; LDL-C: low-density lipoprotein cholesterol; HDL-C: high-density lipoprotein cholesterol; kg: kilogrammes; RM: repetition maximum; *Significant (P≤0.05) change relative to baseline as reported for each study; n/a: data unavailable/not
tested.
Vol. 64 - No. 4
515
SHAW
ies seem not to differ overtly in term of subject
characteristics and program design.
Resistance training and triglycerides
The ability of resistance training to impact
TG levels cannot be overemphasized since elevated TG levels are a better predictor of CAD
than LDL-C levels. This is since TG-rich lipoprotein plaques (< 50% stenosis) are smaller
and thinner, making them more rupture-prone
than the larger fibrous-fatty plaques (> 50%
stenosis) consisting primarily of LDL-C.31,32
Furthermore, increased TG levels are associated with a resultant decrease in the size of
the LDL particles to the more menacing LDL
isoforms.33 Decreases in TG levels following
resistance training are consequential in determining CAD risk. This is since chylomicrons
and TG are degraded by a common saturable
pathway and as such, the lipidemic response
can be considered as an integrated marker
for total metabolic capacity for lipidemia. In
this regard, chylomicrons and endogenous
TG leads to an accumulation of VLDLs, which
eventually affects the total lipidemic response.34
The effect of resistance training on TG levels has been varied. Numerous studies have
demonstrated no changes in TG levels following resistance training when using either
men,9,15,21,26 women 9,10,16,24,28 or combined
female and male samples.22 In the reviewed
studies, the changes that were observed following resistance training ranged from increases of 11.90% 28 to decreases of 28.78%.22
In these studies, resistance training programs
lasted from eight 15, 21, 22 to 24 weeks 31 using
five 9 to 13 exercises, one 9 to three sets 9, 10, 15,
16, 21-23, 28 four 27 to 15 repetitions 15 from 40%
1-RM 21 to 85% 1-RM.10
On the contrary, the reviewed studies also
demonstrated significant decreases that ranged
from 8.43% 27 to 40.00%.21 Similar to those unsuccessful studies, these studies also used only
female 24 or only male samples.12, 27, 29 However, Goldberg et al.24 demonstrated that resistance training elicited a 40.00% decrease in TG
levels in females, but only a 1.23% decrease
in males. These successful studies prescribed
six29 to 12 exercises 27 with two 27 to three
sets, 12, 24, 29 three 24 to 15 repetitions 12, 27 varying in intensity from 15-RM or 60% 1-RM 12, 27,
to 3-RM.24 These varied changes in TG levels
516
della resistenza in alcuni studi e non in altri lascia
perplessi, poiché tali studi non sembrano differire
apertamente in termini di caratteristiche dei soggetti e disegno del programma.
Allenamento della resistenza e trigliceridi
La capacità dell’allenamento della resistenza di
influire sui livelli di TG non può essere enfatizzata
troppo, in quanto livelli elevati di TG sono un fattore predittivo di CAD migliore dei livelli di LDL-C.
Questo perché le placche lipoproteiche ricche di TG
(stenosi <50%) sono più piccole e sottili, e quindi
più prone alla rottura rispetto alle placche fibrolipidiche più grandi (stenosi >50%) che sono composte
principalmente di LDL-C 31, 32. Inoltre, maggiori livelli di TG sono associati a una conseguente riduzione della dimensione delle particelle LDL verso le
più minacciose isoforme LDL 33. Le riduzioni nei
livelli di TG che seguono l’allenamento della resistenza sono consequenziali nel determinare il rischio di CAD. Questo perché i chilomicroni e i TG
sono degradati da una via saturabile comune e,
come tale, la risposta lipidemica può essere considerata un marcatore integrato per la capacità
metabolica totale per la lipidemia. A tal proposito, i chilomicroni e i TG endogeni comportano un
accumulo di VLDL, il quale potrebbe influire sulla
risposta lipidemica totale 34.
L’effetto dell’allenamento della resistenza sui livelli di TG è stato diverso. Numerosi studi hanno
dimostrato che non vi è stato alcun cambiamento
nei livelli di TG in seguito all’allenamento della resistenza, utilizzando campioni di uomini 9, 15, 21, 26,
donne 9, 10, 16, 24, 28 o di donne e uomini assieme 22.
Negli studi esaminati, i cambiamenti osservati in
seguito all’allenamento della resistenza oscillavano
da aumenti dell’11,90% 28 a riduzioni del 28,78%
22. In tali studi, i programmi di allenamento della
resistenza duravano da otto 15, 21, 22 a 24 settimane
31 ed erano composti da 5 9 a 13 esercizi 9, da una
9 a tre serie 9, 10, 15, 16, 21-23, 28 e da quattro 27 a 15
ripetizioni 15 dal 40% di 1-RM21 all’85% di 1-RM 10.
Al contrario, gli studi esaminati hanno dimostrato anche riduzioni significative che oscillavano
dall’8,43% 27 al 40,00% 21. In maniera simile agli
studi che non hanno avuto successo, tali studi hanno usato anche campioni di sole donne 24 o di soli
uomini 12, 27, 29. Tuttavia, Goldberg et al.24 hanno
dimostrato che l’allenamento della resistenza ha
favorito una riduzione del 40,00% nei livelli di TG
nelle donne e una riduzione di solo l’1,23% negli uomini. Quegli studi che hanno avuto successo
hanno prescritto da sei 29 a 12 esercizi 27, composti
da due 27 a tre serie 12, 24, 29, da tre 24 a 15 ripetizioni 12, 27, con intensità da 15-RM o 60% di 1-RM 12,
27 a 3-RM 24. Questi diversi cambiamenti nei livelli
Dicembre 2011
following resistance training are confounding
since, as evidenced, these studies appear not
to differ overtly in terms of subject characteristics and program design.
Resistance training and lowdensity lipoprotein cholesterol
Although the precise mechanism(s) responsible for alterations in lipoproteins and lipids
following exercise are unknown.16-18 Ullrich et
al.21 proposed that an increased muscle lipoprotein lipase (LPL) and disparate decrease in
hepatic LPL following exercise training might
result in favorable lipoprotein-lipid alterations.
In turn, it is this specific increase in muscle
LPL following exercise training that may result in an increased VLDL catabolism.21 These
decreases in VLDL are consequential since
the VLDLs, VLDL remnants or intermediatedensity lipoproteins (IDLs) are converted over
a period of two to six hours into cholesterolrich LDLs that are one-fourth of their original
size.35, 36 In turn, approximately 30% of this IDL
is not removed by the liver, but is transformed
into LDL, effectively resulting in about half the
total amount of circulating LDL particles in the
blood.35 Additionally, these decreases in LDLC following exercise training may be due to an
increased activity of cholesterol ester transfer
protein (CETP) and lecithin-cholesterol acyl
transferase (LCAT) and LPL, which effectively
increases lipoprotein metabolism.7
Irrespective of the mechanisms whereby
exercise may influence blood LDL- levels, several of the reviewed studies have failed to improve LDL-C levels following resistance training in men 9, 12, 15, 23, 26, 27 and women.9, 10, 16, 28
The changes observed in the reviewed studies ranged from 22.90% increases 23 to 9.89%
decreases 26and prescribed resistance training
programs from eight weeks 15 to 20 weeks.16, 27
The unsuccessful resistance training programs
prescribed five 9 to 12 exercises 16, 27with two
26, 27 to three sets 9, 10, 12, 15, 16, 23, 28, 29 of four 26
to 16 repetitions 26 at an intensities from 60%
1-RM 12, 15, 28 to 80% 1-RM.9
There are, however, findings antagonistic to
those above in that studies have demonstrated
lowered LDL-C levels despite the studies not
differing greatly in design. In this regard,17, 18,
24, 25 have found improvements in LDL-C in
men and 10, 24 in women following resistance
training. The studies that have proved success-
Vol. 64 - No. 4
SHAW
di TG in seguito all’allenamento della resistenza
lasciano perplessi poiché, come evidenziato, questi
studi non sembrano differire apertamente in termini di caratteristiche dei soggetti e di disegno del
programma.
Allenamento della resistenza e colesterolo
delle lipoproteine a bassa densità
Sebbene i meccanismi precisi responsabili delle alterazioni lipoproteiche e lipidiche in seguito
all’esercizio fisico non siano noti 16, 18, 17, Ulrrich et
al.21 hanno proposto che una maggiore lipasi lipoproteica muscolare (LPL) e una disparata riduzione nella LPL epatica in seguito all’esercizio fisico
potrebbero produrre alterazioni lipoproteiche e lipidiche favorevoli. A sua volta, tale aumento specifico
nella LPL muscolare in seguito all’allenamento fisico può comportare un maggiore catabolismo delle
VLDL 21. Tali diminuzioni nelle VLDL sono consequenziali poiché le VLDL, le VLDL residue o le lipoproteine a densità intermedia (IDL) sono convertite
in un periodo da due a sei ore in LDL ricche di colesterolo che sono un quarto della loro dimensione
originale 35, 36. A sua volta, circa il 30% di queste
IDL non viene eliminato dal fegato ma è trasformato in LDL, costituendo efficacemente circa metà
della quantità totale di particelle LDL circolanti
nel sangue 35. Inoltre, tali riduzioni nell’LDL-C in
seguito all’esercizio fisico potrebbero essere dovute
a una maggiore attività della proteina di trasferimento degli esteri di colesterolo (CETP) e della
lecitina-colesterolo aciltransferasi (LCAT) e LPL, in
grado di aumentare in maniera efficace il metabolismo lipoproteico 7.
A prescindere dai meccanismi attraverso i quali
l’esercizio fisico può influenzare i livelli di LDL-C
nel sangue, numerosi degli studi esaminati non
sono riusciti a migliorare i livelli di LDL-C in seguito all’allenamento della resistenza in uomini 9, 12,
15, 23, 26, 27 e donne 9, 10, 16, 28. I cambiamenti osservati negli studi esaminati oscillavano da aumenti del
22,90% 23 a riduzioni del 9,89% 26 e prescrivevano programmi di allenamento della resistenza con
durata da 8 15 a 20 settimane 16, 27. I programmi di
allenamento della resistenza che non hanno avuto
successo prescrivevano da 5 9 a 12 esercizi 16, 27,
composti da due 26, 27 a tre serie 9, 10, 12, 15, 16, 23, 28, 29
e da quattro 26 a 16 ripetizioni 26 con intensità dal
60% di 1-RM 12, 15, 28 all’80% di 1-RM 9.
Vi sono tuttavia risultati contrari a quelli menzionati sopra negli studi che hanno dimostrato un
abbassamento dei livelli di LDL-C, nonostante gli
studi non fossero molto diversi nel disegno. A tal
proposito 17, 18, 24, 25, sono stati rilevati miglioramenti nell’LDL-C in uomini10,24 e in donne in seguito
all’allenamento della resistenza. Gli studi che han-
517
SHAW
ful in lowering LDL-C levels have made use of
seven 24 to 14 17 using one 18 to five sets 17 of
two 17 to 20 repetitions 18 with varied intensities 17 to a 3-RM load.21
no avuto successo nell’abbassare i livelli di LDL-C
hanno utilizzato da sette 24 a 14 esercizi 17 composti da una 18 a cinque serie 17 e da due 17 a 20
ripetizioni 18 con diverse intensità 17 a un carico
3-RM 21.
Resistance training and highdensity lipoprotein cholesterol
Allenamento della resistenza e colesterolo
delle lipoproteine ad alta densità
Since only exercise and weight loss can
increase HDL2 which is the most protective
blood lipid,37 the impact of resistance training
on HDL-C levels may be of crucial importance.
This is since for every 0.03 mmol/L increase
in total HDL-C, CAD risk decreases by 2% to
3%.38 A clear relationship has been established
between exercise training and HDL-C with exercise resulting in an increased HDL-C within
hours of a single bout of exercise,39, 40 which
may last for several days.41 Despite these
acute positive findings following exercise, the
benefits in HDL-C seem to follow long-term
exercise 39 and it appears as if the effect of
exercise on HDL-C requires a certain time of
latency before the changes can be confirmed.
In this regard,42 stated that at least 12 weeks of
exercise training are required to demonstrate
the impact of exercise training on HDL-C. This
finding possibly suggests that improvements
in HDL-C are not duration-related, but rather
related to dose, workloads, intensities, repetitions and mode of exercise.
In order to assess this suggestion, a review
of the literature found that the lack of changes
in HDL-C following resistance training were
not related to whether the subjects were females 9, 12, 15, 16, 23, 24, 26-28 or in combined male/
female groups.22 The studies that did not result
in improved HDL-C levels ranged from eight
15, 22 to 24 weeks.30 These studies prescribed
five 9 to 13 exercises 30 of one 30 to three sets
12, 15, 16, 22-24, 27, 28 and three 24 to 16 repetitions 27
at varied intensities ranging from submaximal
23 to maximal.28
In contrast, a number of reviewed studies
demonstrated a 6.2% 9 to 22.22% 17 increase in
blood HDL-C levels following resistance training. Interestingly, all the reviewed studies that
found a positive effect of resistance training
on HDL-C levels made use of male-only samples.9, 18, 17, 21, 25 These studies also prescribed
five 9 to 14 exercises, 17,18 for one 18 to five sets
17 of two 17 to 15 repetitions.21 The intensities
ranged from varying intensities 24, 26 to maximal intensity.18
Poiché solo l’esercizio fisico e la perdita di peso
possono aumentare le HDL 2, che costituiscono i
lipidi ematici più protettivi 37, l’impatto dell’allenamento della resistenza sui livelli di HDL-C può
essere d’importanza fondamentale. Questo perché
per ogni aumento di 0,03 mmol/l nell’HDL-C totale,
il rischio di CAD diminuisce dal 2% al 3% 38. Una
chiara relazione è stata stabilita tra allenamento
fisico e HDL-C con l’esercizio fisico che favorisce un
aumento di HDL-C entro poche ore da una singola
sessione di allenamento 39, 40, che può durare per
numerosi giorni 41. Nonostante tali risultati estremamente positivi che seguono l’esercizio fisico, i benefici nell’HDL-C sembrano seguire l’esercizio fisico
a lungo termine 39 e sembra che l’effetto dell’esercizio fisico sull’HDL-C richieda un certo tempo di
latenza prima che i cambiamenti possano essere
confermati. A tal proposito alcuni autori 42 hanno
affermato che sono necessarie almeno 12 settimane di allenamento fisico per dimostrare l’impatto
dell’esercizio fisico sull’HDL-C. Tale scoperta suggerisce forse che i miglioramenti nell’HDL-C non dipendono dalla durata ma piuttosto dalla dose, dai
carichi di lavoro, dalle intensità, dalle ripetizioni e
dalle modalità di esercizio fisico.
Al fine di valutare tale suggerimento, una rassegna della letteratura ha rilevato che l’assenza di
cambiamenti nell’HDL-C in seguito all’allenamento della resistenza non era collegata al fatto che i
soggetti fossero gruppi di donne 9, 12, 15, 16, 23, 24, 26-28 o
gruppi combinati uomini e donne 22. Gli studi che
non hanno dato livelli di HDL-C migliorati oscillavano dalle otto 15, 22 alle 24 settimane 30. Tali studi
prescrivevano da 5 9 a 13 esercizi 30, composti da
una 30 a tre serie 12, 15, 16, 22-24, 27, 28 e da tre 24 a 16
ripetizioni 27 con diverse intensità oscillanti dalla
sottomassimale 23 alla massimale 28.
Al contrario, numerosi degli studi esaminati hanno dimostrato un aumento dal 6,2% 9 al
22,22% 17 nei livelli di HDL-C nel sangue in seguito
all’allenamento della resistenza. In maniera interessante, tutti gli studi esaminati che hanno rilevato
un effetto positivo dell’allenamento della resistenza
sui livelli di HDL-C hanno fatto uso di campioni
di soli uomini 9, 18, 17, 21, 25. Anche tali studi hanno
prescritto da 5 9 a 14 esercizi 17, 18, composti da
una 18 a cinque serie 17 e da due 17 a 15 ripetizioni
21. Le intensità andavano da diverse intensità 24, 26
all’intensità massimale 18.
518
Dicembre 2011
SHAW
Discussion
Discussione
This study indicates that caution should be
used when prescribing resistance training to
favorably impact on blood lipid profiles. This
caution is supported by 43 whose meta-analysis using prediction intervals of 29 studies
representing 1329 men and women (676 exercise and 653 control) points out that resistance
training is inconclusive in improving TC, TG,
LDL-C and HDL-C. This is despite Kelley and
Kelley 44 finding of significant decreases in
TC (2.7%; mean 5.5 mg/dL), TG (4.6%; mean
4.6 mg/dL) and LDL-C (5.6%; mean 6.1 mg/
dL). The study of Tambalis et al.45 support the
present study’s observations in that resistance
training is inconsistent in altering blood lipids,
despite the study mainly observing alterations
in LDL-C following resistance training. Fleck
and Kraemer 46 found that resistance training
resulted in decreases in TC, LDL-C and increases in HDL-C in men and women. This was
supported by cross sectional studies which
have demonstrated no additional benefit on
TC in women 47, 48 and men,49 TG in women
47 and men,49 LDL-C in women 47and men 49
and HDL-C in women,47,48 but was increased
in men.49 This finding by Yeater et al.49 is supported by the findings of the present study.
Il presente studio indica che bisogna prestare
attenzione nel prescrivere l’allenamento della resistenza per influire positivamente sui profili lipidici
nel sangue. Tale attenzione è supportata da 43, la
cui meta-analisi utilizza intervalli predittivi di 29
studi rappresentanti 1329 uomini e donne (676
esercizio e 653 controllo) e indica che l’allenamento della resistenza è incoerente nel migliorare CT,
TG, LDL-C e HDL-C. Questo nonostante la scoperta
di Kelley e Kelley 44 di riduzioni significative nel CT
(2,7%; media 5,5 mg/dl), TG (4,6%; media 4,6 mg/
dl) e LDL-C (5,6%; media 6,1 mg/dl). Lo studio di
Tambalis et al.45 supporta le osservazioni del presente studio, affermando che l’allenamento della
resistenza è incoerente nell’alterare i lipidi ematici,
nonostante lo studio abbia osservato alterazioni
soprattutto nell’LDL-C in seguito all’allenamento
della resistenza. Fleck e Kraemer 46 hanno scoperto
che l’allenamento della resistenza comporta riduzioni nel CT, nell’LDL-C e aumenti nell’HDL-C in
uomini e donne. Ciò è stato confermato da studi
trasversali che hanno dimostrato l’assenza di benefici supplementari sul CT in donne 47, 48 e uomini 49,
su TG in donne 47 e uomini 49, sull’LDL-C in donne 47e in uomini 49 e sull’HDL-C in donne 47, 48 il
quale era però aumentato negli uomini 49. Questa
scoperta di Yeater et al.49 è confermata dai risultati
del presente studio.
Conclusioni
Conclusions
Despite remarkable improvements in lipid
profiles following aerobic training, the changes in blood lipids following resistance are less
than remarkable. There is some evidence that
suggests that women are less responsive than
men to changes in blood lipids following resistance training. Further, there is a paucity of
information about resistance training responsiveness of serum lipids and dose-response effects. In this regard, only a few studies have
examined the effects of different intensities of
resistance training on fasting lipids. Further
compounding the problem, are the inconsistencies in experimental designs and results
and the heterogeneity between the resistance
training programs that does not allow for reliable comparisons. Despite resistance training
studies showing limited promise in improving
lipid profiles, the contradictory findings in the
literature suggest that an optimal resistance
training program for patients/populations attempting to improve lipid profiles still eludes
researchers in this field. When considering the
Vol. 64 - No. 4
Nonostante i profili lipidici migliorino notevolmente in seguito all’allenamento aerobico, i cambiamenti nei lipidi ematici in seguito all’allenamento della resistenza non sono per niente rimarcabili.
Vi è alcuna evidenza che suggerisce che le donne
siano meno sensibili degli uomini ai cambiamenti
nei lipidi ematici in seguito all’allenamento della
resistenza. Inoltre, vi sono scarse informazioni sulla
sensibilità dei lipidi sierici e degli effetti dose-risposta
riguardo l’allenamento della resistenza. A tal proposito, solo pochi studi hanno esaminato gli effetti
di diverse intensità di allenamento della resistenza
sui lipidi a digiuno. Un’ulteriore parte del problema sono le incoerenze nei disegni sperimentali e
nei risultati, oltre all’eterogeneità tra i programmi
di allenamento della resistenza che non permette
confronti affidabili. Nonostante gli studi sull’allenamento della resistenza abbiano mostrato poche
speranze nel migliorare i profili lipidici, i risultati
contraddittori offerti dalla letteratura suggeriscono
che un programma ottimale di allenamento della
resistenza per pazienti/popolazioni che cercano di
migliorare i profili lipidici non è ancora stati individuato dai ricercatori in questo settore. Quando
si considerano i cambiamenti incoerenti nei lipidi
519
SHAW
inconsistent changes in blood lipids following
resistance training, it is evident that resistance
training interventions cannot yet be considered efficacious and be used over other therapies to improve blood lipid profiles.
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520
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evidente che gli interventi di allenamento della resistenza non possono ancora essere considerati efficaci ed essere utilizzati a discapito di altre terapie
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Corresponding author: D. Goon, Centre for Biokinetics, Recreation and Sports Science, University of Venda, Thohoyandou, Limpopo, Republic of South Africa. E-mail: [email protected]
Vol. 64 - No. 4
521
Notiziario Federale
Nuova apertura per AFA
(Attività Fisica Adattata)
MARIO CARLETTI
Specialista in Medicina dello Sport, Specialista in Ortopedia, Medicina Spaziale e Aeronautica
I
Quaderni della Salute (numero 8 di marzo
aprile 2011) pubblicano integralmente il
testo “La centralità della Persona in riabilitazione: nuovi modelli organizzativi e gestionali”.
Il documento rappresenta la sintesi di un
importante lavoro collettivo partito nell’ottobre 2010 e che ha visto coinvolti al tavolo
i rappresentanti della più importanti categorie professionali della riabilitazione,
Regioni, Ministeri, Enti, Associazioni etc.
Il progetto fortemente voluto dal Ministero della Salute e gestito dal sottosegretario On. Francesca Martini, Presidente del
gruppo di lavoro, ha avuto la luce tutto sommato in tempi assolutamente contenuti visto
la grande mole di lavoro e le numerose persone coinvolte.
Nonostante non siano mancati, come d’altronde è comprensibile, momenti di confronto vivace ed acceso, va dato merito a
tutti di aver perseguito con lucidità l’obbiettivo di fare un passo in avanti rispetto
alle ultime indicazioni in campo riabilitativo (ormai datate), nell’interesse unico della
persona.
Il metodo di lavoro adottato dal Ministero
è stato quello di creare dei sottogruppi in
grado di approfondire uno specifico tema
per poi rendere omogenei i contenuti con
un successivo lavoro di coordinamento.
Il documento finale è composto di otto
punti:
1) la riabilitazione:analisi della situazione
in Italia;
2) il modello bio psico sociale di salute;
Vol. 64 - N. 4
3) la riabilitazione nel continuum assistenziale: Governo clinico, Percorso Riabilitativo Unico, luoghi di cura;
4) il modello organizzativo della rete in
riabilitazione;
5) sicurezza ed efficacia delle apparecchiature in riabilitazione;
6) interdisciplinarietà in riabilitazione;
7) il futuro della ricerca in riabilitazione;
8) enpowerment dei pazienti- ruolo delle
associazioni.
Si può quindi capire come ci sia stata la
volontà di affrontare e ordinare in senso
logico un po’ tutte le tematiche riabilitative
cercando di dare quindi un orientamento
generale sul tema.
Il documento arriva a conclusioni e propone soluzioni particolarmente innovative.
Innanzitutto sottolinea come le prestazioni
riabilitative sul territorio nazionale siano
spesso a macchia di leopardo ed invita
quindi a puntare ad una omogeneità dei
flussi informativi base fondamentale per
un confronto dei risultati. Sottolinea come
ci debba essere un unico percorso riabilitativo che parte dall’evento acuto per
seguire un progetto unico condiviso che
dia uguale importanza e dignità all’attività
ospedaliera, a quella ambulatoriale ed a
quella territoriale. Analizza quindi il
modello dipartimentale quale modalità
organizzativa che possa garantire questi
percorsi dalla fase acuta al miglior ideale
recupero ed al mantenimento dello stato
di salute riacquisito con l’eventuale prevenzione delle recidive.
523
NOTIZIARIO FEDERALE
Nello specifico prendiamo in considerazione il tema affrontato all’interno del capitolo interdisciplinarietà della riabilitazione
che riguarda l’attività fisica.
Il lavoro realizzato da questo tavolo è stato
pubblicato a pagina 102 del Quaderno citato
in apertura, sono due pagine relativamente
semplici che però rappresentano una piccola rivoluzione nel campo della medicina
dello sport e sono frutto di una importante
attività di condivisione e mediazione delle
diverse componenti non solo del tavolo
tematico ma dell’intera Commissione.
Quali erano gli obbiettivi principali da
perseguire in una logica di rispetto del
paziente, chiarezza dei percorsi riabilitativi
e tutela delle diverse professionalità?
Innanzitutto si è pensato di concentrare
lo sforzo nelle attività extraospedaliere, sul
territorio, ove spesso non vi è una chiarezza
né dei servizi forniti, né delle professionalità e spesso nemmeno dei luoghi ove ciò
può avvenire.
Ciò naturalmente non senza lasciare una
porta aperta alla presenza dello specialista
in medicina dello sport anche in ospedale.
In situazioni particolari nelle quali la struttura abbia a disposizioni spazi idonei (piscine,
palestre,percorsi all’aperto etc) o sia organizzata in equipe multidisciplinari (immaginate un centro per l’obesità o per il diabete
o per malattie dismetaboliche etc), il fisiatra
ospedaliero (o specialista) potrà cooptare lo
specialista in medicina dello sport che porterà la sua esperienza e formazione ( Scuole
di Specialità mi raccomando…)a completamento della attività del gruppo.
Discorso diverso invece sul territorio ove
la figura dello specialista in medicina dello
sport acquista una sua centralità cosi come
un ruolo chiaro viene anche proposto per
i laureati in scienze motorie.
Infatti una volta concluso il processo riabilitativo vero e proprio quello quindi prescritto dal fisiatra (o dallo specialista di
branca con esperienza riabilitativa) e somministrato dal fisioterapista, il paziente può
affrontare il percorso di ricondizionamento.
La distinzione tra i due livelli non è fittizia ma reale perché trattasi di momenti
diversi, sia per i professionisti coinvolti, sia
524
per i luoghi utilizzati e sia per i percorsi
seguiti.
Per garantire una continuità di prestazione
e un ideale sviluppo del recupero funzionale completo della persona, è naturale che
nell’interesse dei pazienti i due percorsi
siano comunque coordinati dal fisiatra e
dallo specialista in medicina dello sport.
In ambiente ospedaliero e/o successivamente (ambulatorialmente) il percorso riabilitativo verrà dettato dal fisiatra o dallo
specialista di branca con esperienza riabilitativa e somministrato dal fisioterapista.
A questo punto il paziente ha finito il suo
percorso riabilitativo ma si trova alle prese
con una condizione fisica globale che non
è certo quella di partenza e/o con le medesime condizioni predisponenti alla patologia
(sovrappeso, stile di vita non corretto, ipotonia muscolare, scarso allenamento cardiovascolare etc).
Si è quindi ipotizzato che in un distretto
riabilitativo ideale, il territorio dovrebbe
offrire luoghi ove l’attività fisica adattata
possa essere offerta con standard qualitativi di alto livello (i centri di medicina dello
sport collegati a strutture fitness dotate di
spazi, attrezzature e professionalità idonee?).
Il paziente potrà quindi seguire questi
percorsi su indicazione del medico di base
o del fisiatra o dello specialista di branca,
che in una continuità di servizi forniranno
al medico dello sport una anamnesi completa e gli eventuali suggerimenti.
Lo specialista in medicina dello sport in
accordo con il paziente e tenendo conto di
ogni singolo aspetto dovrà descrivere il percorso di ricondizionamento fatto su misura
per il soggetto. La somministrazione di questo
verrà fatta dal laureato in scienze motorie nei
luoghi (centri fitness, palestre, piscine, spazi
all’aperto, a casa etc) più idonei.
Quale è la filosofia che sottende a questo
ragionamento?
Primo: garantire al paziente un percorso
extraospedaliero serio e di qualità (una
specie di bollino blu dei centri di medicina
dello sport e centri fitness con caratteristiche
qualitative di eccellenza);
secondo: promuovere le varie professionalità coinvolte nella riabilitazione/ricondi-
Dicembre 2011
NOTIZIARIO FEDERALE
zionamento con ruoli ben precisi e non conflittuali, ma anzi condivisi e sinergici;
terzo: offrire al SSN ed alla società in generale una opportunità di miglioramento della
formazione ed informazione sugli stili di
vita e la prevenzione delle patologie (e delle
loro recidive) più comuni e di maggior
impatto economico.
Quest’ultimo appare uno dei fattori determinanti visto i costi del sistema sanità, non
solo in Italia, ma in tutti i paesi evoluti.
Molto interessante sarebbe poter attivare
delle sperimentazioni territoriali che portino
ad una valutazione complessiva del progetto
non solo da un punto di vista sanitario, ma
anche da un punto di vista economico.
Prof. M. Carletti - Fax 06/54872965. E-mail: [email protected]
Vol. 64 - N. 4
525
Congressi
April 21-22, 2012
London (UK)
Football Medicine Strategies for Knee Injuries
Contact: Website: www.isokinetic.com
July 12-15, 2012
Baltimore (MD, USA)
The American Orthopaedic Society for Sports
Medicine (AOSSM) Annual Meeting
Contact: Website: www.sportsmed.org
April 21-25, 2012
Atlanta (GA, USA)
2012 AMSSM 21 st Annual Meeting of the
American Medical Society of Sports Medicine
July 19-24, 2012
Glasgow (UK)
ICSEMIS 2012 International Convention on
Science, Educationand Medicine in Sport
Contact: Website: www.amssm.org
Contact: Website: www.icsemis2012.com
May 2-5, 2012
Geneva (Switzerland)
European Society of Sports Traumatology
Knee Surgery and Arthroscopy
15th ESSKA Congress
Contact:
Website: www.esska-congress.org/ esska2012
Vol. 64 - N. 4
September 27-30, 2012
Rome (Italy)
XXXII FIMS World Congress of Sports Medicine
Contact:
Website: www.fmsi.it
527
Ringraziamenti
“Medicina dello Sport” desidera congratularsi con tutti gli Autori dei lavori scientifici pubblicati sui fascicoli della Rivista nell’anno 2011. Un sincero
ringraziamento è indirizzato soprattutto ai Referees per la disponibilità che
ha, inevitabilmente, gravato sugli impegni personali di ciascuno.
I numerosi contributi scientifici pervenuti ed il lavoro dei Referees, talvolta impietoso ma sempre improntato alla massima onestà scientifica, hanno permesso alla Rivista Federale di migliorare il livello qualitativo e la diffusione internazionale, come dimostrato dal progressivo incremento del
valore di “Impact Factor” nel corso degli anni.
Buon Anno 2012!
GIORGIO SANTILLI
Giovanna BERLUTTI
Marco BERNARDI
Paolo BORRIONE
Salvatore CHIODO
Roberto CIARDO
Cosimo COSTANTINO
Piero FACCINI
Carlo FALETTI
Marcello FAINA
Pierluigi FIORELLA
Andrea FINOCCHI
Giuseppe FLOTTI
Claudio GALLOZZI
Gian Pasquale GANZIT
Franco GIADA
Vincenzo Maria IERACITANO
Andrea LINO
Vol. 64 - N. 4
Umberto MANILI
Renato MANNO
Attilio PARISI
Mirella PIRRITANO
Filippo Maria QUATTRINI
Angelo RODIO
Attilio SACRIPANTI
Giuliano Ezio SANSEBASTIANO
Antonella SANTILLI
Franco SARDELLA
Ciriaco SCOPETTA
Vincenzo Romano SPICA
Antonio TODARO
Sandro TORMENTA
Arsenio VEICSTEINAS
Piero VOLPI
Paolo ZEPPILLI
529
MEDICINA
DELLO SPORT
Quarterly Journal
of the Italian Sport Medicine
Federation
Rivista trimestrale
della Federazione Medico-Sportiva
Italiana
VOLUME 64 - 2011
Subjects and Authors’ indexes
Indice alfabetico per materie e degli Autori
Subjects Index
Indice alfabetico per materie
A
E
J
Angioplasty, 329.
Angiotensin-converting enzyme inhibitors, 45.
Anterior cruciate ligament, 185.
Antihypertensive agents, 323.
Anxiety, 297.
Aorta, 257.
Aortic valve, 257.
Apoptosis, 31.
Asymptomatic diseases, 329.
Atherosclerosis, 21.
Athletes, 45, 63, 151, 173, 213, 435.
Athletic injuries, 309.
— performance, 45, 231, 367, 379.
Automobile driving, 409.
Echocardiography, 257.
Electrocardiography, 423.
Eligibility determination, 257.
Environment, 269.
Erythropoietin, 449.
Evaluation studies as topic, 9.
Exercise, 21, 125, 285, 309, 323.
— test, 329.
— therapy, 71.
— statistics and numeral data, 1.
Jumping, 185.
C
Carbohydrates, 393.
Cardiovascular diseases, 21, 449.
Caspases, 31.
Cerebrovascular trauma, 151.
Cervical spine, 473.
Child, 55.
Cholesterol, 55.
Chondroitin sulfates, 159.
Coma, 485.
L
F
Fatigue, 379.
Foot deformities, acquired, 137.
M
G
Glucosamine, 159.
Groin, 113.
Growth and development, 473.
Martial arts, 393.
Microsurgery, 309.
Motor activity, 55, 459.
Muscle fatigue, 125.
— strength, 317.
— skeletal, 367.
N
H
Neutrophils, 393.
Hernia, 113.
Hypertension, 323.
Hypertrophy, 297.
— left ventricular, 151.
Hypoglicemia, 485.
D
I
Dancing, 137.
Death, sudden, cardiac, 329.
Diabetes mellitus, type 2, 285.
Disabled persons, 231.
Immunosuppression, 393.
Insulin, 485.
Isolated noncompaction of the ventricular myocardium, 423.
Vol. 64 - 2011
Knee joint, 213.
Leg, 1.
Leukocytosis, 393.
Lipids, 285.
Low back pain, 435.
B
Blood platelets, 317.
Body image, 297.
K
O
Oculomotor nerve diseases, 409.
Osteoarthritis, 159.
Oxygen, 449.
P
Patellofemoral pain syndrome, 213.
Personality, 459.
— tests, 459.
531
INDICE ALFABETICO PER MATERIE
Physical endurance, 435.
— exercise, 269.
— fitness, 1, 423.
— therapy modalities, 159.
Polymorphism, genetic, 367.
Postural balance, 71, 137.
Proprioception, 71.
Public health, 269.
R
Rehabilitation, 185.
Resistance training, 31, 125, 297, 367.
532
Running, 243.
Running, statistics and numerical data,
243.
Strength, 9.
Students, 473.
Swimming, 71.
S
T
Saccades, 409.
Safety, 409.
Smoking, 63.
Snowboarding, 173.
Soccer, 9, 45, 243.
Sports, 63, 113, 379.
Sprains and strains, 317.
Triglycerides, 55.
W
Wheelchairs, 231.
Wounds and injuries, 173.
Vol. 64 - 2011
Authors’ index
Indice alfabetico degli Autori
A
E
Agbonjinmi A. P., 1.
Agopyan A., 137.
Amusa L. O., 1.
Anedda A., 89.
Annino G., 473.
Arazi H., 297.
Attisani G., 423.
Averna T., 231.
Eirale C., 243.
Ersoz A., 137.
Esfahani M., 285.
Esposito M., 473.
B
Banfi G., 173.
Barjaste A., 125.
Beltrami G., 335.
Bianchi G., 423.
Bianco M., 151, 379.
Bisciotti G. N., 185, 243.
Boroujerdi S. S., 31.
Borrione P., 317, 449.
Bosco G. F., 491.
Bouzas Marins J. C., 393.
Brito C. J., 393.
Brugin E., 103.
Brunelli S., 231.
C
Calò C., 45.
Candeloro C., 473.
Cardillo R., 151.
Cardoso B. S., 367.
Caroli G., 491.
Casasco M., 423.
Ceciliani A., 71.
Cellini M., 257.
Chen D., 269.
Chen L., 269.
Cirovic D., 55.
Collini S., 201.
Conte R., 103.
Córdova C., 393.
Corrias L., 45.
Curty V. M., 367.
D
D’ottavio S., 473.
Da Silva D. P., 367.
Damas Ntendarere D., 231.
Daneshmandi H., 435.
De Girolamo L., 173.
De Lazzari F., 159.
Delussu A. S., 231.
Demarie S., 379.
Di Gianfrancesco A., 317.
Di Giusto C., 231.
Di Salvo V., 449.
Drago E., 71.
Vol. 64 - 2011
F
Facchini F., 173.
Faccini P., 201.
Faiola F., 423.
Faraji H., 21.
Finotti Machado R. J., 367.
Folath M., 113.
Folletti S., 45.
Foti C., 473.
Francavilla G., 309.
Francavilla V. C., 309.
Franchini E., 393.
Fuggiano L., 201.
G
Gaeini A. A., 21.
Galanti G., 351.
Galvani C., 379.
Garooci Farshi M., 459.
Gatti K., 393.
Giada F., 103.
Gianfelici A., 491.
Giannini S., 317.
Giordan N., 159.
Giorgiano F., 151.
Goon D. T., 1, 511.
Guerrini G., 491.
Guglielmi A., 113.
Guidetti G., 409.
Liu X., 269.
Livio S., 409.
Luciani U., 423.
Q
M
R
Machado M., 367.
Magini V., 379.
Manganiello M., 329.
Manno R., 185.
Mantovani C., 335.
Manzi V., 473.
Maone A., 351.
Margonari U., 89.
Mariani P. P., 113.
Martello R., 329.
Marzullo M., 329.
Mascherini G., 351.
Mashinchi Abbasi N., 459.
Masoomi A., 459.
Massidda M., 45.
Milincic Z., 55.
Mirzaei B., 125.
Mogharnasi M., 21.
Mohebbi H., 285.
Mousavi L. S., 213.
Munarolo D., 159.
Rahimi R., 31, 297.
Rahmani-Nia F., 297.
Raviele A., 103.
Rigo S., 409.
Rohani H., 285.
Rondini D., 71.
N
T
Nakhostin-Roohi B., 63.
Nedeljkovic S., 55.
Nikolic D., 55.
Norasteh A. A., 213, 435.
Novakovic I., 55.
Noventa D., 103.
Numan Tamer M., 323.
Tavana R., 173.
Tentoni C., 71.
Thiebat G., 173.
Toledo Nóbrega O., 393.
Tonelli C., 473.
Topsakal N., 137.
Traballesi M., 231.
Triolo V., 309.
H
Hackney A. C., 367.
Hossaini K., 297.
I
Iovane A., 309.
J
Janic N., 55.
K
Karatosun H., 323.
Khorsandi Kolur M., 435.
L
La Zarevic Z., 449.
Lacerda Mendes E. , 393.
P
Padua E., 473.
Palmieri V., 151.
Palumbo G., 329.
Pantanella L., 473.
Panzeri A., 173.
Pellegrini A., 335.
Pereira R., 367.
Pescatore V., 103.
Petronic I., 55.
Pierucci G., 335.
Pigozzi F., 317, 449.
Piolanti S., 257.
Piras F., 45.
Piri-Kurd K., 297.
Pisoni C., 173.
Poletti G., 257.
Polidori L., 231.
Porcellini G., 335.
Pozzoni R., 173.
Prereira Ruiz M. T., 317.
Pusineri C., 201.
Quattrocchi A., 309.
S
Sannicandro I., 9, 185, 243.
Scevola M., 491.
Schoen-huber H., 173.
Scorcu M., 45.
Shaw B. S., 511.
Shaw I., 511.
Sheikholeslami Vatani S., 21.
Simeunovic S., 55.
Sinno C., 485.
Stefani L., 351.
Sutera R., 309.
V
Valizadeh S., 63.
Veicstenas A., 423.
Vessella T., 151.
Vettori M. P., 103.
Vona G., 45.
Y
Yavari A., 459.
Z
Zasa M., 409.
Zeppilli P., 151.
Zhang Y., 269.
Zhu W., 269.
Zovico V. C., 367.
533