Apparentemente coniato da Yuri Verkhoshansky (169), la contrazione eccentrica quasi isometrica (EQI), nota anche come cedimento, tenuta o isometria eccentrica (50, 71, 136), ha molte varianti e applicazioni. Tuttavia, per questa revisione, gli esercizi EQI vengono definiti come “mantenere una posizione fino all’esaurimento isometrico e resistere al massimo alla fase eccentrica successiva”.
Teoricamente la componente quasi-isometrica ed eccentrica prolungata consente un grande accumulo di tensione meccanica e stress metabolico che contribuirebbe al miglioramento della capacità di lavoro fisico, alla dimensione muscolare e alla salute del tessuto connettivo. Mentre tradizionalmente le contrazioni isometriche ad alta intensità e le azioni muscolari eccentriche sono comunemente utilizzate da professionisti, con un valore consolidato nella moderna letteratura scientifica (38, 44, 45, 79, 90, 120), le EQI rimangono relativamente inesplorate. In questa revisione gli autori hanno sintetizzato e analizzato criticamente la ricerca pertinente e successivamente hanno sviluppato un allenamento EQI ed evidenziato potenziali aree di ricerca futura.
Definizione dell’allenamento quasi-isometrico eccentrico
Prima della contrazione EQI, una contrazione sottomassimale eccentrica in cui l’unità muscolo-tendinea subisce un attivazione, viene eseguita una estensione attiva. Una volta raggiunta la posizione articolare prevista il soggetto passa alla successiva fase muscolare isometrica e tenta di mantenere la posizione il più a lungo possibile. La fase finale si verifica quando la fatica si accumula ed inizia una contrazione eccentrica, mentre il soggetto tenta di resistere al massimo all’allungamento muscolare. Alcuni sostengono che questa seconda fase di estensione pone ulteriore allungamento e tensione sull’unità muscolo-tendinea, simile all’allenamento eccentrico sopra-massimale (112, 142). Alcuni ricercatori hanno proposto un’ampia gamma di carichi, con l’obiettivo di mantenere la contrazione quasi isometrica da 5 a 90 secondi (112, 142).
Coerentemente con l’allenamento tradizionale di forza, grandi intensità e contrazioni di durata breve sono raccomandate per gli atleti di forza e potenza, mentre carichi inferiori e contrazioni più lunghe possono essere vantaggiose per ossidazione o programmi di recupero (112, 142). Tradizionalmente in un momento successivo all’allenamento EQI si verifica un aumento dello spessore muscolare, migliora il range di movimento (ROM), si verificano dei rapporti angolo di forza ed espressione della stessa migliori e migliora la situazione dei tendini (112, 142). Sebbene siano state utilizzate azioni muscolari quasi isometriche per descrivere posizioni sport-specifiche nella vela, nel pattinaggio di velocità, nel ciclismo e negli sprinter (24, 99, 150, 152, 166-169), non ci sono dati empirici pubblicati su EQI e molto in letteratura è correlato a studi su animali.
EQI e adattamenti morfologici
L’allenamento Quasi-Isometrico Eccentrico sembra essere uno strumento prezioso per specifici adattamenti morfologici muscolo-tendinei, come l’aumento dello spessore muscolare e del fascio muscolare, la lunghezza e la stiffness ed elasticità tendinea. La morfologia funzionale si riferisce alla struttura e alla funzione delle strutture e alle loro specifiche caratteristiche strutturali intrinseche. Sebbene la morfologia influenzi la funzionalità in tutti i tessuti, questa revisione si concentra sul sistema muscolo-scheletrico, che è spesso suddiviso nelle tre componenti della trasmissione della forza (Figura 1) (66). Le tre componenti della forza, racchiuse in un opportuno modello, forniscono informazioni dettagliate sulle determinanti della produzione e della trasmissione della forza: – l’elemento contrattile (CE); – la componente elastica (SEC); – la componente elastica parallela (PEC) (69, 70, 104, 126). PEC, sinonimo di matrice extracellulare, include i tessuti elastici che circondano le miofibrille (l’endomisio, il perimisio e l’epimisio) così come il sarcolemma e la fascia muscolare. Si ritiene che questi tessuti contribuiscano alle sensazioni di pressione e sebbene sia ancora pienamente quantificato, possano svolgere un ruolo significativo nella trasmissione della forza tra le articolazioni e i segmenti del corpo (69,70, 104). La SEC comprende i tessuti contrattili in serie con actina e miosina, il tendine e l’aponeurosi. Ci sono delle tesi contrastanti per quanto riguarda la funzione esatta del miofilamento di titina, che sembra svolgere un ruolo nella trasmissione della forza attiva e passiva (41, 64, 68). Ad esempio, la titina si pensava in origine contribuisse solo alla tensione passiva nel sarcomero completamente allungato (68). Tuttavia la ricerca contemporanea ha dimostrato che la titina è attivata da ioni calcio e adenosina trifosfato (ATP) e che contribuisce alla trasmissione attiva della forza (41,64,95). Infine la CE è costituita dalla miofibrilla e dai miofilamenti di actina e miosina.
Figura 1: il modello delle tre componenti di trasmissione della forza
Elemento contrattile Lunghezza del muscolo e angolo articolare
Normalmente prescritto per l’allenamento di muscoli lunghi (LML), l’EQI soddisfa i criteri scientificamente basati sull’estensione meccanica e sulla tensione per il miglioramento dell’ipertrofia e della funzionalità muscolare. Prodotto dalla generazione di forza ed allungamento, la tensione meccanica è efficace nel promuovere l’ipertrofia muscolare indipendentemente dal tipo di contrazione (15,55,137). Nei modelli animali è stato dimostrato che una tensione meccanica prolungata produce effetti considerevoli nell’aumento delle dimensioni dei muscoli. Come aumenti estremi della massa muscolare (318%), della lunghezza del muscolo (51%), dello spessore medio delle fibre (39%), del numero di fibre (82%) sono stati segnalati in seguito al carico in estensione di ali di uccelli per 28 giorni (9). Allo stesso modo, Tabary e altri (155) hanno riferito che il muscolo soleo di gatti immobilizzati in una posizione in estensione avevano il 20% in più di sarcomeri in serie, considerando che un gruppo con soleo in contrazione concentrica presentava in serie il 40% in meno di sarcomeri rispetto ai muscoli normali (155). Un aumento dell’ipertrofia muscolare fino al 30%, con un aumento del contenuto di RNA del 250%, è stato osservato 4 giorni dopo un sovraccarico indotto elettricamente ai muscoli tibiali anteriori del coniglio (55). L’effetto della tensione meccanica sull’ipertrofia è stata esaminata da Ashida e altri (15) utilizzando contrazioni indotte elettricamente nei topi. La coppia massima e gli integrali momento-coppia erano altamente correlati all’aumento della massa muscolare e agli mTOR che regolano la fosforilazione di p7S6k nelle contrazioni muscolari isometriche ed eccentriche (15). Pertanto i modelli animali suggeriscono che il carico in estensione rappresenta uno stimolo unico per indurre trascrizione genica e ipertrofia muscolare (55).
Di recente l’allenamento in estensione in soggetti umani è cresciuto di popolarità (10,63,148). Ad esempio dopo sei settimane di carico (20-45% della massima contrazione volontaria (MVC)), stretching per cinque sessioni, per 3 minuti a sessione a settimana, sia la lunghezza del fascio (25%), che il ROM (14,9%), che lo spessore muscolare (5,6%), sono aumentati significativamente, mentre l’angolo di pennazione del gastrocnemio laterale è significativamente diminuito (7,1%) (148). Tuttavia nessuna modifica (p =1310,94, ES =0,08) nella MVIC o attivazione volontaria ( p<0,05, ES = 0,13) era presente (148), nonostante diverse indagini trasversali a supporto della relazione tra muscoli, architettura e performance (3,7 23,89,118,163).
La relazione di causa tra le alterazioni nell’architettura muscolare e nella forza muscolare sono diventate un argomento molto sentito e discusso nella letteratura contemporanea (36,117). Inoltre il concetto di coppia costante rispetto ad una estensione angolare costante è stato recentemente esaminato (10,63). Ad esempio Herda e altri (63) hanno esaminato gli effetti a breve termine dei flessori del ginocchio che si estende ad angolo costante o inferiore alla coppia, in cui il muscolo inizialmente viene mantenuto in un punto di lieve “disagio”, seguito da una estensione muscolare aggiuntiva dell’unità tendine-muscolo, tramite “muscle creep” (sfregamento muscolare) e analgesia indotta da stiramento. Mentre entrambi i gruppi hanno avuto miglioramenti simili nel ROM passivo e nel momento di picco passivo, solo l’allenamento a coppia costante ha determinato una riduzione della stiffness dell’unità muscolo-tendinea (UMT) (p <0,001) (63). Sfortunatamente Herda e altri (63) non hanno riportato alcuna misurazione prestativa, tendenza comune nella ricerca in questo ambito (10). Da questi risultati sembra che il carico in allungamento possa fornire uno stimolo sufficiente per influenzare l’architettura muscolo-tendinea, le proprietà visco-elastiche e probabilmente le soglie di dolore acuto (10,63,148). EQI sembra possa essere la metodologia di allenamento per migliorare la flessibilità acuta e cronica e la funzionalità muscolo-tendinea. Tuttavia c’è una carenza di ricerca che chiarisca quale allungamento sia ideale per intensità ed efficacia per migliorare le prestazioni muscolari o atletiche (10). Sebbene la contrazione eccentrica presenti il più alto potenziale di produzione di forza, la contrazione isometrica è l’unico tipo di contrazione che non è ROM dipendente. L’allenamento isometrico può essere facilmente implementato e sviluppato anche semplicemente flettendo (ossia co-contraendo gli agonisti e gli antagonisti di un arto) e può aumentare la dimensione e la forza del muscolo in soggetti attivi (100,175). Inoltre le contrazioni isometriche consentono di allenarsi ad angoli articolari specifici e, quindi, a diverse lunghezze muscolo-tendinee. Mentre i miglioramenti della forza sono spefiche per l’angolo articolare di lavoro (97), aumenta l’ipertrofia muscolare, che è più grande dopo un allenamento a ROM e LML completi (106) trasferito a tutti gli angoli articolari (5,87,115,116). McMahon e altri (106) hanno confrontato gli effetti dell’allenamento di forza dinamica eseguito con ROM completo o parziale. L’intero gruppo ROM ha registrato miglioramenti significativamente maggiori nell’anatomia distale e nell’area della sezione trasversale (59% vs. 16%), lunghezza del fascio (23% vs. 10%) e forza isometrica per tutti e sette (30-90° di flessione) le misurazioni degli angoli articolari del ginocchio (11-30% contro -1-6%) (106) rispetto al gruppo ROM parziale. Sebbene le contrazioni isometriche abbiano portato adattamenti ridotti della massa muscolare circa il danno muscolare rispetto agli esercizi eccentrici, le massime contrazioni isometriche volontarie (MVIC) di LML hanno migliorato e aumentato i marker di danno muscolare acuto e d’indolenzimento rispetto agli MVIC a breve lunghezza muscolare (LMS), nonostante siano inferiori per espressione di forza di picco (6). L’allenamento isometrico con LML produce una maggiore ipertrofia, produzione di forza, con diverse angolazioni articolari e prestazioni dinamiche, rispetto all’allenamento con SML, dopo prove a lungo termine (5,17,87,115,116,160). In una recente revisione sistematica sugli effetti delle variazioni dell’allenamento isometrico, Oranchuk e altri (120) hanno determinato che l’allenamento isometrico con LML ha prodotto maggiori aumenti nell’ipertrofia muscolare rispetto all’equivalente in volume nell’allenamento con SML, (0,86-1,69%/settimana, ES/settimana= 0,03-0,09 e 0,08-0,83%/settimana, ES/settimana= -0,003-0,07, rispettivamente) (120) probabilmente a causa dell’aumento della tensione meccanica in tutti i tessuti coinvolti nella trasmissione della forza (Figura 2).
Figura 2: il modello delle tre componenti di trasmissione della forza nella contrazione muscolare su muscoli lunghi e corti
Gli adattamenti architettonici e funzionali dopo l’allenamento LML potrebbero essere dovuti, almeno in parte, al maggior grado di allungamento del fascio muscolare, che provoca un aumento del danno muscolare e da un adattamento constante del sarcomero (6, 27) dimostrate da acuti spostamenti angolari ottimali, verso estensioni muscolari più ampie. Sebbene più importanti dopo contrazioni eccentriche, questi spostamenti angolari sono stati osservati anche a seguito di contrazioni concentriche partendo da lunghezze maggiori del fascio muscolare (58). Ad esempio, Guex et al. (59) ha esaminato l’effetto di tre settimane di massime flessioni eccentriche del ginocchio in LML o SML nella lunghezza del fascio muscolare e nell’angolo ottimale. Mentre la lunghezza del fascio è aumentata in entrambi i gruppi (LMS, 4,9%, E = 0,57: e LML; 9,3%, ES= 0,89), il gruppo SML ha subito solo uno spostamento dell’angolo concentrico ottimale (8,8°), mentre il gruppo LML ha sperimentato spostamenti angolari ottimali sia nelle contrazioni concentriche, che in quelle eccentriche (17,3° e 10,7°, rispettivamente) (59). Vi sono prove a sostegno del principio che la tensione meccanica può aumentare il volume muscolare e che l’allenamento isometrico a livello di LML conduce a una maggiore ipertrofia e uno spostamento dell’angolo ottimale.
Intensità e durata della contrazione
La tensione cumulativa e il carico di lavoro totale sono fattori chiave dell’adattamento e dell’ipertrofia , indipendentemente dal tipo di contrazione (110). Moore e altri (110) hanno scoperto che i cambiamenti nella forza e nello spessore dei muscoli non differivano significativamente tra gruppi di allenamento di forza concentrica ed eccentrica, nonostante il gruppo eccentrico richieda il 40% in meno di contrazioni per adattarsi al carico di allenamento. Adattamenti morfologici all’isometria sono simili tra il lavoro ad alta e bassa intensità (120). Mentre molta letteratura raccomanda l’allenamento di forza a carico elevato rispetto al carico leggero per lo sviluppo della forza (102), molti modelli di periodizzazione enfatizzano l’ipertrofia muscolare e la forza muscolare generale all’inizio di una macro e mesociclo (34,169). Di conseguenza l’allenamento EQI enfatizzando il tempo di tensione (TUT) con l’applicazione delle intensità consigliate dal professionista al 30-80% di 1RM, può essere un metodo di allenamento utile per modificare le dimensioni dei muscoli.
Fattori metabolici
Il tempo totale sotto tensione (TUT), l’ipossia acuta e lo stress metabolico sono meccanismi che contribuiscono agli adattamenti morfologici (25,49,51,120,123,140,157,158). Diversi studi hanno riportato significative riduzioni della disponibilità di ossigeno da contrazioni isometriche sottomassimali al 30-50% di massime contrazioni volontarie (4,150). Inoltre il flusso sanguigno non sembra diminuisca linearmente con l’intensità (107). Le contrazioni isometriche al 60% della Massima Contrazione Isometrica Volontaria (MVIC), comportano una maggiore limitazione del flusso sanguigno a breve termine rispetto al 30% e 100% MVIC, come moderata contrazione potrebbe essere sostenuta per una durata significativamente maggiore del 100% MVIC, mentre la tensione creata dalla contrazione del 30% non è sufficiente per ridurre il flusso sanguigno e la clearance metabolica (107). Questi effetti occlusivi hanno diversi effetti potenziali, tra cui un aumento dell’accumulo di metaboliti e del flusso sanguigno post-contrazione, entrambi i quali stimolano l’ipertrofia muscolare (98). Numerosi studi hanno esaminato l’impatto della riduzione del flusso sanguigno (BFR) sugli ormoni e sui marcatori ipertrofici nell’uomo (49,123,157,158). Fujita e altri (49) ha esaminato gli effetti metabolici e ormonali della restrizione del flusso sanguigno durante l’allenamento di forza a bassa intensità e hanno trovato il 46% in più di proteine muscolari regolate da mTOR (acronimo di mammalian Target Of Rapamycin, bersaglio della rapamicina nei mammiferi, è una protein-chinasi che fosforila serina e treonina, che regola la crescita, la proliferazione, la motilità e la sopravvivenza delle cellule, la sintesi proteica e la trascrizione), tramite marcatori di fosforilazione S6K1 significativamente maggiori rispetto all’esercizio standard. Gentil e altri (51) hanno anche scoperto che sia le contrazioni isometriche, che le occlusioni vascolari hanno prodotto maggiori risposte al lattato nel sangue e possono aumentare le cellule muscolari miogenesi, attivazione delle cellule satellite e fosforilazione di mTOR e P70SK (la proteina ribosomiale S6 chinasi beta-1 (S6K1), nota anche come p70S6 chinasi (p70S6K, p70-S6K), è un enzima (in particolare una proteina chinasi) che nell’uomo è codificato dal gene RPS6KB1. È una serina/treonina chinasi e come suggerisce il nome, il suo substrato target è la proteina ribosomiale S6. La fosforilazione di S6 induce la sintesi proteica a livello del ribosoma L’inibizione della proteina S6K1, o la sua mancanza, rallenta la produzione di cellule adipose (grasse) interrompendo e ritardando la “fase di impegno” iniziale della loro formazione. Lo studio potrebbe avere implicazioni per il trattamento dell’obesità.) (113). Inoltre l’ischemia acuta combinata con la contrazione muscolare a bassa intensità può aumentare in modo significativo la produzione dell’ormone della crescita, dell’IGF-1 (insuline-like growth factor: fattore di crescita insulino simile, conosciuto anche con il nome di somatomedina, è un ormone di natura proteica, prodotto a livello epatico, cartilagineo e nei fibroblasti di molti tessuti, con una struttura molecolare simile a quella dell’insulina. Una volta prodotto, L’IGF-1 viene liberato in circolo, dove si lega a speciali proteine chiamate IGF-BP (IGF-binding proteins o proteine di trasporto dell’IGF1). Queste sei proteine ne aumentano l’emivita plasmatica (da 10 minuti a 3-4 ore) prolungando così il tempo di permanenza dell’ormone in circolo. Le funzioni biologiche della somotomedina si svolgono sia con meccanismo endocrino, che autocrino a seconda che i tessuti bersaglio siano gli stessi che lo producono (autocrino) o altri (endocrino se il fluido di trasporto è il sangue). La produzione locale di IGF-1 è molto importante perché molti effetti di questo ormone ricadono direttamente sulle cellule vicine (meccanismo parocrino). A livello muscolare esiste una isoforma di IGF-1 chiamata MGF (fattore di crescita meccanico). Come tutti gli ormoni di natura proteica anche l’IGF-1 ha bisogno di specifici recettori cellulari per espletare la propria azione. Tali recettori si concentrano soprattutto in alcuni tessuti come quello muscolare, osseo, cartilagineo, cutaneo, nervoso e renale. La loro attività è molto simile a quella dei recettori per l’insulina e non a caso, una piccola quota di somatomedina viene captata proprio dai recettori insulinici. Accanto all’IGF-1 sono state scoperte altre due proteine, chiamate IGF-2 ed IGF-3 con attività analoga all’IGF-1) e del fattore di crescita meccanico (42) quali risposte fisiologiche alla diminuzione del pH muscolare e del sangue (123,157,158). L’occlusione riduce la quantità di ossigeno disponibile per le unità motorie ossidative di tipo 1, con conseguente reclutamento preferenziale di fibre veloci a intensità relativamente basse (111). Adattamenti morfologici a lungo termine attraverso l’allenamento con restrizione del flusso sanguigno includono l’aumento dello spessore e della funzionalità muscolare in una varietà di circostanze allenanti (98,159,172). Alcuni studi hanno esaminato l’effetto del flusso sanguigno e dei metaboliti durante l’allenamento isometrico (37,140). de Ruiter e altri (37) hanno esaminato le caratteristiche del consumo di ossigeno in contrazioni isometriche a diversi angoli al ginocchio. Contrazioni isometriche di LML (a 60° e 90°) hanno consumato quantità significativamente maggiori di ossigeno nel sangue rispetto a contrazioni SML (a 30°) al 10%, 30% e 50% della MVC (37). Questi risultati possono, in parte, spiegare perché l’allenamento isometrico a lungo termine all’LML ha un maggiore effetto sullo spessore muscolare e sulla forza, rispetto all’allenamento SML almeno in soggetti “sani” o “attivi” (5,17,87,97,115,116,120). Schott, McCully e Rutherford (140) hanno confrontato la risposta metabolica e gli adattamenti a breve (quattro serie con 10 contrazioni di tre secondi) o lunga (quattro contrazioni di 30 secondi) durata di contrazioni isometriche al 70% della MVC. Sebbene non sia stato misurato il flusso sanguigno, gli arti a contrazione lunga hanno subito maggiori cambiamenti nei metaboliti e maggiori riduzioni di pH (140). Anche lo spessore muscolare è aumentato significativamente per la parte superiore (10,1%) e inferiore (11,1%) dei quadricipiti nella contrazione lunga, ma non negli arti a contrazione corta (140). Sebbene la restrizione del flusso sanguigno abbia molti benefici negli anziani e nei soggetti infortunati, non sembra offrire ulteriori adattamenti in soggetti sani e in atleti allenati (141). Inoltre mentre per le contrazioni isometriche, su singola articolazione a bassa intensità, è stata riscontrata una limitazione del flusso sanguigno, gli effetti isometrici su multiarticolazione di EQI devono ancora essere ancora esaminate.
Danno muscolare indotto dall’esercizio
Sebbene non sia necessario un danno muscolare indotto dall’esercizio fisico per promuovere l’ipertrofia muscolare (137), la ricerca emergente suggerisce che il danno muscolare indotto dall’esercizio gioca un ruolo negli adattamenti morfologici (138). Quando una mofibrilla è esposta ad un nuovo stimolo, si verifica un micro-trauma acuto, un’abbondanza di Ca 2+ entra e rimane nella miofibrilla stessa (35). Le azioni muscolari eccentriche in genere provocano un maggiore grado di trauma acuto evidenziato da livelli elevati di creatina chinasi, mioglobina e livelli di troponina-1 e DOMS (Delayed Onset Muscle Soreness – indolenzimento muscolare a insorgenza ritardata) (32). Questi marcatori in genere coincidono con una temporanea riduzione della forza e della potenza muscolare (32). Sebbene dannoso per la performance a breve termine, il danno muscolare indotto dall’esercizio fisico è associato a cambiamenti in una varietà di chemochine che attirano le cellule infiammatorie, le quali influenzano il rimodellamento ipertrofico del muscolo associato con fagocitosi, produzione di radicali liberi, citochine circolanti e fattori di crescita (80). Inoltre un nuovo indolenzimento muscolare ritardato che induce stimolo può portare ad un aumento del riassorbimento di Ca+ da parte del reticolo sarcoplasmatico, alterando la struttura del tubulo trasverso (35) e aumentando le concentrazioni di proteine come calsequestrina (20) e disferlina (77). Queste due proteine favoriscono l’eliminazione dei detriti e l’aumento delle concentrazioni di IGF-1, fibroblasti, fattore di crescita, fattore di crescita nervoso e interleuchina-6, le quali, a loro volta, aumentano la proliferazione delle cellule satellite (16,18) e i tassi di sintesi proteica e collagenica (76). Sebbene in acuto questi aumenti nella sintesi delle miofibrille non siano correlati ad ipertrofia a lungo termine (108), questi aumentati livelli di sintesi proteica, permettono fibre più spesse, più forti e tessuti meno sensibili a danni futuri (45). L’effetto di fasi ripetute porta con sé la riduzione del danno muscolare in seguito al successivo allenamento (105). Mentre come più comunemente osservato dopo l’esercizio eccentrico (45,105), sono stati riscontrati effetti protettivi anche dopo l’esercizio isometrico (2), specialmente con LML (6,31). I risultati dell’allenamento isometrico su LML comportano DOMS e decrementi della prestazione in acuto (6), così come adattamenti cronici, se comparati ad esercizi isometrici su SML (5,87,115,116,120,160). Allo stesso modo, maggiore danno e DOMS sono riportati dopo lo sforzo a massima velocità (210°/s) con contrazioni eccentriche isocinetiche, rispetto a un volume uguale, ma a bassa velocità (30°/s) (29). Come un numero maggiore di contrazioni eccentriche ad alta vs. bassa velocità sono necessarie per equalizzare il volume, la differenza tra danno muscolare e indolenzimento è probabilmente dovuta all’aumento del numero totale di legami tra sarcomeri e “popping” sarcomerale (l’ipotesi del popping dei sarcomi afferma che il danno muscolare indotto dall’allungamento deriva dall’allungamento non uniforme dei sarcomeri, quando il muscolo attivo viene allungato oltre la lunghezza ottimale. Se i sarcomeri sono al di là della lunghezza ottimale, i sarcomeri più lunghi saranno i più deboli e quindi saranno allungati più rapidamente degli altri, i quali diventeranno più deboli, fino a quando l’aumento della tensione passiva compenserà la caduta della tensione attiva. Per alcuni muscoli, ciò corrisponde a lunghezze oltre la sovrapposizione del filamento. La situazione in altri muscoli non è chiara, a seconda delle origini della tensione da condizioni di riposo. Dato che i sarcomeri più deboli non si trovano nello stesso punto lungo ogni miofibrilla, questo allungamento non uniforme porta al taglio delle miofibrille, esponendo le membrane, in particolare i tubuli traversi -t , a grandi deformazioni. Si ritiene che ciò conduca alla perdita dell’omeostasi degli ioni calcio, e quindi al danno, attraverso lo strappo delle membrane o l’apertura di canali attivati da stiramento), che aumentano lo l’estensione del disco Z e la successiva infiammazione (39,146). Allo stesso modo l’allenamento eccentrico ad alta velocità di 8 settimane (180°/s) ha portato a maggiori adattamenti ipertrofici, quando comparato ad adattamenti relativi all’allenamento massimale a bassa velocità (30°/s) (44). Al contrario contrazioni eccentriche sottomossimali (70%/ 1RM) a velocità lenta (circa 3 s) durante panca piana hanno stimolato quantità di lattato ematico superiore e così come livelli di ormone della crescita, promuovendo un ambiente ipossico (28). Mentre gli EQI possono portare a livelli sostanziali di affaticamento locale dovuti a una potenziale mancanza di flusso sanguigno e alti livelli di metabliti circolanti, è improbabile che la componente eccentrica a bassa velocità produca un danno muscolare indotto dall’esercizio (29).
SEC
Il tendine, il tessuto primario della SEC, può subire adattamenti morfologici e funzionali attraverso inattività, lesioni, attività sportive e allenamento di contro-resistenza (14,86,101,127). Il tendine e gli altri tessuti connettivi costituiti da fibre di collagene specificamente allineate, hanno una resistenza significativa alle sollecitazioni meccaniche (101). Le prestazioni ottimali richiedono un trasferimento efficiente della forza dal muscolo all’osso (101,114), che necessitano la trasmissione tramite un tendine sufficientemente rigido per ridurre al minimo il ritardo elettromeccanico evitando la rottura (101) e ciò avviene nel punto di ancoraggio tra tendine ed oso, chiamata entesi. Un allenamento dinamico, eccentrico e isometrico eseguito correttamente può migliorare la struttura e la funzionalità tendinea (11,12,81,82,85,86,90,101,127).
Angolo Articolare
Un singolo studio ha studiato direttamente l’effetto dell’angolo articolare sulla morfologia tendinea confrontando l’allenamento isometrico con volume equivalente a LML ( con angolo di 100°) o SML ( con angolo di 50°) (87). Mentre entrambi i gruppi SML (10%, ES= 0,82) e LML (11%, ES= 1,06) hanno avuto un miglioramento del volume dei quadricipiti, solo l’allenamento LML ha determinato un significativo miglioramento della stiffness tendinea (50,9%, ES= 1,22) (87). Mentre i risultati radi degli studi precedenti tracciano un divario nella letteratura esistente e tendono a sostenere per avere adattamenti tendinei bisogna sviluppare il mantenimento prolungato di contrazioni isometriche su LML con carichi quasi massimi. Il miofilamento di titina, sebbene si pensi che sia una struttura secondaria, a livello tendine nel SEC ha diverse funzioni importanti ed è probabilmente parzialmente responsabile del miglioramento della forza residua dopo una estensione attivo (46,65,124, 143-145,147). La titina aggiunge stabilità, stiffnes e trasmissione passiva e attiva della forza ai LML (64,125) ed ha un ruolo di prevenzione degli infortuni. Diversi studi hanno mostrato come la titina aiuti nel regolare la forza muscolare e la lunghezza delle fibre allungate meccanicamente (95, 125). Baumert e altri (19) hanno esaminato la relazione tra produzione di forza, indolenzimento muscolare a insorgenza ritardata e genotipizzazione correlata alla stiffness della titina (19). I soggetti con l’allele collegato a una maggiore rigidità della titina (TRIM63 A-allele) hanno avuto MVIC maggiori (35%, ES= 1,42, p= 0,006) e hanno recuperato più rapidamente (ES= 1,14, p=3260,022) rispetto agli altri soggetti (TRIM63 G-allele) (19). Frammenti di proteine di titina sono state trovate nelle urine di giovani maschi sani a seguito di un aumento di fase esercitative della muscolatura del polpaccio e sono stati fortemente correlati con i marcatori tradizionali del danno muscolare indotto dall’esercizio fisico (75). Mentre l’azione eccentrica a seguito di una fatica con EQI è improbabile che produca un danno muscolare significativo a causa delle basse velocità (29), è plausibile che la titina possa essere attivata. Sebbene si verifichi in un range di angoli articolari (143), l’ampiezza del potenziamento della forza residua è maggiore negli LML (147), suggerendo che l’allenamento LML potrebbe utilizzare preferenzialmente la titina (65). Pertanto si deve essere prudenti nell’esaminare gli effetti di EQI sui marcatori di rottura ed espressione della titina.
Velocità di movimento e azione muscolare
La SEC sembra essere influenzata in modo diverso dalla velocità di movimento. L’impatto della velocità di movimento sulla titina è difficile da determinare in quanto rimangono molte domande riguardo ai contributi dei miofilamenti a fenomeni come il potenziamento della forza residua (74, 145). Mentre gli studi hanno osservato la rottura della titina a seguito di movimenti di allenamento di forza, che tendono ad essere relativamente lenti rispetto ad attività come lo sprint o il salto (75), vi sono dati contrastanti riguardo alla velocità di stiramento e all’aumento della forza residua. Sebbene la maggior parte delle analisi di potenziamento della forza residua utilizzi velocità angolari eccentriche tra 30°/s e 60°/s (46,124,144, 147), Lee e Herzog (94)hanno comparato velocità angolari di allungamento di 10°/s, 20°/s e 60°/s. Mentre la forza eccentrica durante la tensione aumentata con la velocità, non vi era alcuna differenza significativa nella forza isometrica tra i tre protocolli (94). Sebbene la ricerca di cui sopra sia interessante su come l’effetto della velocità sulla titina non sia noto a causa di diverse variabili non chiare, tra cui diverse strategie e processi neuromuscolari da CE e PEC (43,122). La relazione tra velocità, potenziamento della forza residua e titina non sono ancora chiare, tuttavia l’effetto della velocità di movimento sul tendine ha un spiegazione. Acutamente sembra che le contrazioni isometriche offrano effetti analgesici superiori rispetto all’esercizio di forza dinamica (128,130,161). Rio e altri (128), esaminarono il dolore del tendine rotuleo durante un esercizio di squat in sei giocatori di pallavolo maschi con tendinite. Il dolore venne valutato prima e dopo aver eseguito entrambe le estensioni degli arti inferiori in modo lento isotonico per quattro serie alla volta, con un carico di 8 RM o cinque serie d’isometria di 45s al 70% di MVIC (128). Mentre entrambi i gruppi di lavoro isometrico (-97%, ES = 3,6) e dinamico (-40%, ES = 0,67) hanno significativamente ridotto il dolore acuto, la riduzione del dolore è rimasta significativa solo dopo 45 minuti per l’esercizio isometrico (128). Con carico tra il 30% e l’80% di 1RM (136,169) e mantenimento per periodi simili a quelli di Rio e altri (128-130), le contrazioni EQI da zero a bassa velocità hanno il potenziale per ridurre il dolore tendineo, nonostante le recenti polemiche (57). I cambiamenti a lungo termine nella morfologia del tendine sembrano minimi nel tessuto di un essere umano sano e maturo (79,101). Tuttavia il tessuto tendineo danneggiato può subire importanti adattamenti (79,136). L’adattamento del tendine è indipendente dal tipo di contrazione, purché venga raggiunta, anche in minima parte, la soglia di carico meccanico (61,62,70), il che probabilmente spiega perché tradizionalmente gli esercizi con un’enfasi eccentrica danno risultati maggiori rispetto alle contrazioni dinamiche nella riabilitazione del tendine (81,90,101). Tuttavia la velocità di movimento è fondamentale e salutare su come le fibre tendinee “risparmieranno” il tessuto danneggiato trasmettendo una porzione maggiore del carico quando si eseguono alte velocità (13,101). Al contrario il tessuto tendineo danneggiato può subire un carico sufficiente durante le contrazioni lente (13, 101). Ad esempio, Kongsgaard e a altri (81) hanno confrontato 12 settimane di squat ad 1 arto con enfasi eccentrica, allenamento di potenziamento bilaterale lento (tre secondi per le fasi eccentriche e concentriche) e iniezioni di corticosteroidi. Mentre entrambi i gruppi di allenamento di forza hanno avuto esperienze significative e miglioramenti in diverse misurazioni di prestazione, architettoniche e fisiologiche, il gruppo di allenamento di potenza lenta ha riportato dei migliori risultati clinici (70%) rispetto al gruppo eccentrico (42%) (81). I ricercatori hanno teorizzato che la riduzione del dolore tendineo, il contenuto di collagene tendineo e la produzione di forza volontaria erano dovuti al maggiore sovraccarico meccanico indotto dall’intensità durante tutto il periodo di allenamento (81). Questi dati dimostrano che l’adattamento tendineo può essere ottenuto attraverso movimenti relativamente lenti e basse velocità e che l’esercizio eccentrico massimo o sovramassimale non è necessariamente richiesto, per ottenere tali risultati. Poiché le contrazioni EQI sono lente e sottomassiali, possono essere uno strumento praticabile per il trattamento di malattie al tessuto tendineo.
Intensità e durata della contrazione
L’intensità, la durata e il tipo di contrazione hanno effetti diversi sulle proprietà del tendine. Kubo e altri (84) hanno confrontato gli effetti di 12 settimane di allenamento isometrico e pliometrico sulla stiffness muscolare e tendinea. Stiffness muscolare attiva al 30%, 50% e 70% della MVIC è aumentata modo significativo solo dopo l’allenamento pliometrico (38,1-69,6%, ES= 1,35-2,57 vs. 12,4-39123,6%, E = 0,46-0,75), mentre la stiffness balistica e di spinta è aumentata esclusivamente dopo l’allenamento isometrico (23,7-42,1%, ES =0,92-1,21) (84). Allo stesso modo, Burgess e colleghi (26) hanno confrontato gli effetti dell’allenamento isometrico e pliometrico sui flessori plantari. Sebbene non fosse presente alcuna differenza statisticamente significativa tra i gruppi ( p <0,05), il gruppo isometrico ha registrato aumenti molto grandi (61,6%, ES= 4,91) nella stiffness del tendine, rispetto al gruppo pliometrico (29,4%, ES= 1,44) (26). È interessante notare che non sono apparse significative le differenze tra i gruppi isometrico e pliometrico, che erano evidenti solo per la fase concentrico del salto (64,3%, ES= 2,87 vs. 58,6%, ES= 2,85) o per lo sviluppo del tasso di forza (28,1%, ES= 1,89 contro 14,6%, ES= 1,38); tuttavia non è stata inclusa nessuna misurazione del ciclo di accorciamento-allungamento (26). Questi risultati dimostrano che mentre le contrazioni isometriche sono efficaci nel miglioramento della stiffness tendinea (riducendo così il ritardo elettromeccanico) e nel miglioramento della salute dei tendini (14,128), il miglioramento delle prestazioni del ciclo accorciamento-allungamento di probabilmente richiede un allenamento specifico per aumentare l’elasticità valutata con ultrasuoni (86-88), suggerendo che le contrazioni isometriche sono un’aggiunta efficace al tradizionale allenamento di forza. Per quanto riguarda l’intensità della contrazione, Kongsgaard e altri (82) hanno esaminato l’effetto di una settimana, di programma di allenamento isotonico dinamico di estensione degli arti inferiori equiparato al lavoro usando carichi pesanti (70% 1RM) o carichi leggeri. Il gruppo “pesante” ha avuto un ispessimento distale (4%, p <4100,05) e prossimale (6%, p <0,05) del tendine rotuleo, mentre il gruppo “leggero” ha avuto solo un’ipertrofia prossimale significativa (7%, p <0,05) (82). Inoltre la stiffness del tendine è significativamente migliorata dopo un allenamento di forza “pesante” (14,6%, ES = 1,37), mentre nel gruppo “leggero” si è registrata una riduzione non significativa (-9,18%, ES = 0,83) (82). Allo stesso modo Arampatizis e altri (11,12) hanno comparato programmi di allenamento di 14 settimane costituiti dallo stesso volume isometrico di flessione plantare a intensità bassa (circa il 55% MVIC) o alta (circa il 90% MVIC). Solo i gruppi di allenamento ad alta intensità hanno migliorato la sezione trasversale del tendine di Achille la stiffness (17,1-36%, ES = 0,82-1,57, p <0,05. vs. -5,2-7,9%, ES = 0,26-0,37, p > 0,05) (11,41812). Inoltre l’elasticità del tendine è aumentata solo dopo un allenamento a bassa intensità (14-41916,1%, ES= 0,56-0,84, p > 0,05. vs. -1,4-3,9%, ES = 0,06-0,20, p > 0,05) (11, 12). Sebbene gli studi di cui sopra hanno studiato diversi tendini e utilizzato diverse intensità di allenamento, entrambe indicano la superiorità tra contrazioni ad alta e bassa intensità, quando si desidera un miglioramento della stiffness tendinea. Sebbene sia improbabile migliorare direttamente le prestazioni pliometriche, l’allenamento isometrico ad alta intensità può essere uno strumento prezioso per migliorare lo spessore e la stiffness del tendine che possono ridurre il tasso di lesioni e migliorare la prestazione se incluso come supplemento all’allenamento di di forza tradizionale (26,84, 86,88).
PEC
L’effetto dell’allenamento di resistenza sulla PEC e sulla matrice extracellulare è carente, per via della metodologia di separazione del tessuto connettivo dagli elementi intrafibrillari per valutare i loro contributi relativi alla trasmissione di forza (131). Misure soggettive come il dolore e il ROM sono limitati nell’utilità, in quanto contengono variabili confuse e spesso si manifestano gradualmente (131). Tuttavia sappiamo che il PEC è composto principalmente da fibre di collagene (126) e che l’aggiunta di collagene attorno alle miofibrille porta ad un aumento della rigidità stessa e della trasmissione di forza alle strutture passive della matrice extracellulare (52). Così è postulato che l’aumento della stiffness della matrice extracellulare è un fattore che contribuisce maggiormente ad azioni muscolari eccentriche ad alta efficienza energetica (149). Diversi studi hanno esaminato l’allenamento di forza e la formazione di collagene in soggetti in buona salute (73,79,81,82,90,101). Indagini a riguardo di Mass e altri (103) e Gomez e altri (56) hanno riferito che nella guarigione di tendini e legamenti danneggiati sotto tensione il contenuto di collagene era maggiore rispetto ai controlli di guarigione passiva. Resta inteso che i tendini danneggiati sperimentano una guarigione più efficiente quando i fattori che includono la trasformazione del fattore di crescita ß1, fattore di crescita derivato dalle piastrine e IGF-1 sono elevati (96). Pertanto l’allenamento di forza che mette in tensione un tessuto, aumenta i fattori di segnalazione ormonale e molecolare e fornisce un mantenimento ottimale della matrice extracellulare negli anziani (149). Inoltre l’allenamento di forza può causare danni muscolari indotti dall’esercizio fisico e aumentare a livello locale l’infiammazione (32, 149). È stato osservato come a seguito di un danno muscolare per carico non abituale aumenti in acuto la sintesi di collagene e il rimodellamento della matrice extracellulare (72, 156), mentre l’allenamento di forza cronico ha comportato un aumento del collagene intramuscolare (73). È interessante notare che le contrazioni eccentriche e concentriche sembrano ugualmente comportarsi per aumentare la sintesi del collagene quando il lavoro totale è equiparato (109). Tuttavia le azioni eccentriche consentono una maggiore produzione di forza o un maggiore lavoro eseguito allo stesso carico (39) e quindi comportano un maggiore adattamento quando serie e ripetizioni totali sono uguali (67). In sintesi l’allenamento EQI sembra offrire un mezzo di tempo ed energia efficiente, innescando adattamenti morfologici in tutti i componenti primari della trasmissione della forza e pertanto dovrebbe essere sviluppato quando l’aumento delle dimensioni dei muscoli e il miglioramento della salute del tendine e di altri tessuti connettivi è della massima importanza.
EQI e qualità neurologiche
Un allenamento quasi isometrico eccentrico potrebbe migliorare la funzione muscolare a velocità basse, ma non alte. Anche se alcuni studi in acuto stanno esaminando e descrivendo l’EQI come un esercizio per adattamenti muscolo-tendinei (24,99,150,152) e neuromuscolari (4,166), la mancanza di indagini a lungo termine rende problematiche le conclusioni definitive. Però c’è una quantità significativa di ricerca che esamina contrazioni affaticanti (107,135), la resa isometrica (4,50,71,132-134,136), l’allenamento di forza lenta (159,170-172,174) e l’angolo articolare di lavoro (37,115,116,135,154) che consentono delle descrizioni concrete ed identificano aree per una ricerca futura.
Intento di contrazione
L’intento di contrazione è un fattore importante da considerare quando si valuta l’effetto dell’allenamento di forza (33). Sebbene l’intento del soggetto durante gli EQI sia di mantenere una velocità di movimento pari a zero, una volta che si verifica un esaurimento isometrico a bassa velocità, segue l’allungamento, nonostante il massimo sforzo dovuto alla fatica accumulata (112,142). Sebbene una varietà di allenamenti isometrici e numerosi metodi sono stati descritti (50, 71, 136), la stragrande maggioranza degli studi hanno utilizzato le massime contrazioni contro un oggetto immobile. Mentre gli esercizi isometrici servono come mezzo prezioso e altamente affidabile per valutare la funzionalità neuromuscolare (40,119) e i risultati di questi studi sono difficili da applicare all’esercizio EQI. Recentemente i ricercatori hanno dimostrato che “cedere” (resistendo a una forza esterna) isometrica, con l’intento di prevenire l’azione del muscolo eccentrico, crea diversi affaticamenti e caratteristiche neuromuscolari rispetto a “spingere” (esercitare una forza contro un oggetto immobile) isometricamente (50,71, 132-134,136). Hunter e altri (71) hanno confrontato il tempo d’esaurimento dell’attività e la funzione neuromuscolare quando si mantiene una forza (spinta) costante al 15% della MVIC, o si sostiene un carico inerziale equivalente mantenendo un angolo articolare costante (mantenimento). La spinta ha avuto un tempo significativamente maggiore all’esaurimento (1402 ± 728 s) rispetto alla tenuta (702 ±486582 s) (71). Allo stesso modo, Schaefer et altri (136) hanno esaminato la spinta e il mantenimento di contrazioni isometriche all’80% della MVIC e hanno scoperto che i soggetti potevano mantenere la forza per il doppio quando si spinge (41±24s contro 19±8s). Hunter e altri (71), Schaefer e altri (136) e altri ricercatori (50,132-134) hanno anche dimostrato che l’attivazione dell’agonista in caso di esaurimento è maggiore quando si spinge, mentre la co-attivazione dei muscoli antagonisti e sinergici è maggiore quando si tiene (50, 132-134, 136). Mentre la maggiore co-attivazione durante le attività di mantenimento sono la probabile causa del tempo di resistenza ridotto (50,71,133,136), è plausibile che quella posizione nell’allenamento possa portare a una stabilizzazione articolare superiore e quindi apportare maggior valore alle sessioni di recupero (132). Inoltre diverse attività e azioni sportive prevedono rinforzi che evitino azione muscolare dinamiche (93, 167), pertanto, mentre spingendo isometricamente è probabile che siano maggiori gli adattamenti morfologici, dovuti a forze maggiori e TUT (Time Under Tension), l’allenamento con l’intento a mantenere posizioni specifiche invece di esercitare una forza contro un oggetto immobile può fornire un migliore rimando a compiti specifici che comportano il mantenimento di specifici angoli articolari o posture, dovuti alla somiglianza delle caratteristiche neurali (93,168). Le contrazioni balistiche e di spinta sono ulteriori mezzi per distinguere l’intento al movimento (120). Confrontando direttamente il risultato di numerosi studi sull’allenamento isometrico, confrontando gli intenti di contrazione, Oranchuk e altri (120) hanno determinato che l’allenamento con intento balistico ha portato a miglioramenti costantemente maggiori nell’attivazione muscolare (studi di 3/4) (1.04-50510,5%/settimana, ES = 0,02-0,31 vs. 1,64-5,53%/settimana, ES/ settimana= 0,03-0,20) e rapida (0-506150 ms) produzione forzata (studi 3/3) (1,2-13,4%/settimana, ES/settimana= 0,05-0,61 vs. 1,01-5078,13%/settimana, ES/settimana= 0,06-0,22). Inoltre Behm e Sale (21) hanno confrontato gli effetti delle contrazioni isometriche eseguite con intento balistico e contrazioni concentriche ad alte velocità angolari (240°/S). Sia l’allenamento concentrico che quello isometrico portano a risultati simili (tutti p<0,01) con miglioramenti della forza isometrica di picco, sviluppo della velocità della forza e rilassamento dal picco di forza a 14,9°/s, 29,8°/s, 59,6°/s, 88,8°/s, 173°/s e 240°/s (21). Questi risultati evidenziano l’importanza dell’intenzione di contrazione e non necessariamente della velocità di movimento, sulle qualità neurologiche e sulle modifiche prestative. Pur confrontando i risultati di cui sopra con l’allenamento EQI è difficile, dato che EQI sono non balistiche ed è ragionevole suggerire come sia improbabile che migliorino le prestazioni neuromuscolari esplosive. Pertanto il programma di allenamento di forza progressiva per migliorare le prestazioni esplosive eviterebbe l’incorporazione di EQI nei cicli di allenamento tardivi, che può essere posizionato meglio all’inizio di un periodico piano o programma di allenamento, probabilmente in aggiunta all’allenamento di forza tradizionale.
Intensità di contrazione
Mentre sta emergendo la ricerca sull’intensità della contrazione isometrica, l’unica delle indagini sull’allenamento a lungo termine che esamina gli adattamenti neurologici sta spingendo per gli esercizi isometrici. Le indagini che hanno confrontato direttamente l’intensità dell’allenamento isometrico hanno determinato che quella piccola differenza negli adattamenti morfologici o prestazionali esiste se viene equiparato il volume totale (120). Mentre esistono poche prove riguardo alla diversa intensità di contrazione isometrica sugli adattamenti neurologici, la ricchezza di dati sulle contrazioni dinamiche può fornire delle informazioni. L’allenamento dinamico ad alto carico si è visto che aumenta la coordinazione (162) e riduce l’inibizione neuromuscolare (1), che è preziosa quando si vogliono ottenere determinate prestazioni (33). Inoltre una parte significativa della letteratura esistente ha determinato che l’allenamento di forza dinamica ad alta intensità è migliore per incrementare la funzionalità neuromuscolare e le prestazioni sportive, rispetto ai metodi d’intensità inferiore (33).
Angolo articolare
L’attivazione dell’unità motoria e l’inibizione muscolare sono fortemente influenzate dall’angolo articolare (114,135,154). Gli organelli sensibili allo sforzo dell’organo tendineo del Golgi e dei fusi muscolari subiscono diversi livelli di stimolazione a varie lunghezze muscolo-tendinee (114,135). Per esempio, Suter e Herzog (154) hanno esaminato l’inibizione muscolare e l’angolo articolare confrontando la forza volontaria e la forza prodotta dalla stimolazione del nervo femorale a 15°, 30°, 45°, 60° e 90° di flessione del ginocchio. Mentre l’inibizione muscolare era presente in tutti gli angoli articolari valutati, le più grandi contrazioni erano presenti su LML (154). Un maggior stiramento muscolare, pressione patello-femorale e tensione del legamento negli angoli del ginocchio tra 45° e 60° di flessione sono ipotizzabili come sostenere il maggior grado di inibizione muscolare (154); però queste osservazioni non sono necessariamente applicabili a tutte le articolazioni o movimenti per diverse proprietà strutturali del tendine, lunghezze del fascio muscolare e dinamiche di co-contrazione (8, 22, 60, 78, 92,545173). Sebbene l’inibizione muscolare sia necessaria per situazioni estreme, migliorare l’attività muscolare è importante quando si ritorna all’attività o quando si ottimizzano le prestazioni (33, 114). Esistono dei vantaggi dell’allenamento isometrico su LML per migliorare le dimensioni e la forza dei muscoli in ROM completo (5,17,87,115,116,120,160). È interessante notare che lo studio dell’effetto dell’allenamento di forza a ROM limitato ha determinato che tale limitazion delle contrazioni dinamiche a LML non comporta cambiamenti significativi nella relazione lunghezza-tensione (164, 165). Mentre le contrazioni EQI che utilizzano un ROM completo, sono intrinsecamente a basse velocità. Pertanto l’allenamento EQI dovrebbe essere promosso all’inizio di un piano di allenamento annuale per migliorare la morfologia e migliorare le funzioni specifiche di ciascuna posizione.
Applicazioni alla performance e alla riabilitazione Prestazione
Le prestazioni nello sport dipendono da una varietà di qualità fisiche. Come tale le metodologie di allenamento hanno utilità e valore diversi a seconda del tipo di sport, della vicinanza alla competizione (tapering), età individuale e una moltitudine di fattori aggiuntivi. Con poche eccezioni (93, 168, 169), le contrazioni quasi isometriche e l’EQI non sono state ampiamente utilizzate nei piani di allenamento. Tuttavia anche se non esiste nessuna indagine diretta sulla contrazione EQI o isometrica, delle ricerche pertinenti (ad es. isometrica, eccentrica, tempo sotto tensione, flusso sanguigno, restrizione) suggeriscono che gli EQI possono avere un posto in programmi progettati in modo intelligente. Il potenziale teorico degli EQI in relazione ad esercizi a carattere più dinamico (eccentrico e concentrico), solo eccentrico e l’allenamento di forza isometrica sono riassunti nella Tabella 1 (basata su (153).
Tabella 1: la potenzialità teoretica dell’allenamento dinamico, eccentrico, isometrico e EQI sui benefici della morfologia muscolotendinea e sulla prestazione (+ basso potenziale; +++++ alto potenziale).
Resistenza muscolare
Un aumento sistematico dell’esposizione al volume totale di lavoro che un muscolo o un gruppo di muscoli subisce è un mezzo comune per migliorare la resistenza muscolare (83, 169). Le esercitazioni con EQI possono avere il potenziale di fornire uno stimolo unico per la promozione della resistenza muscolare, come obiettivo primario è aumentare la quantità di tempo di mantenimento della posizione prescritta. Inoltre mentre è presente un elevato volume di contrazioni dinamiche sottomossimali comunemente impiegate per migliorare la resistenza muscolare, la costante tensione muscolare presente nelle contrazioni isometriche e quasi isometriche può alterare il flusso sanguigno e l’ossigenazione muscolare (4,150). Anche se questa lieve e temporanea alterazione dell’ossigenazione può portare ad alterazioni degli enzimi aerobici e anaerobici e ad aumenti significativi, ma temporanei, in diversi fattori di segnalazione anabolica (111, 158). Inoltre l’allenamento per la resistenza muscolare può portare ad adattamenti alla struttura del tubulo-t e ad aumentare il riassorbimento di Ca2+ (35), offrendo un effetto protettivo sui DOMS e sui decrementi prestitativi a breve termine che potrebbero verificarsi a seguito di futuri allenamenti ad alto carico (30,31). L’EQI può anche offrire un nuovo allenamento specifico di stimolo allo sport per gli atleti sottoposti a contrazioni quasi-isometriche regolari e sostenute. Mentre la partecipazione sportiva offre il massimo livello di adattamento specifico per lo sport, utilizzando quasi contrazioni isometriche o EQI in un ambiente controllato come con un chinesiologo una e offre capacità di applicare un sovraccarico mirato. Ad esempio, un pattinatore di velocità che desidera aumentare la resistenza muscolare del corpo in un ROM specifico per il pattinaggio, attraverso adattamenti morfologici, può sperimentare un allenamento quasi isometrico o EQI utilizzando un leg-press (Figura 3).
Figura 3: fase iniziale quasi-isometrica e posizione finale in contrazione eccentrica massimale con 1 arto su leg-press
Ipertrofia
La massa muscolare è fortemente correlata alla forza (53) ed è quindi un fattore importante della prestazione sportiva. Mentre il carico pesante, compreso l’allenamento eccentrico sovramassimale, offre uno stimolo forte, il lavoro totale e il volume di allenamento sono i fattori più importanti per l’adattamento ipertrofico (91,110,137,139). Mentre un allenamento di forza moderata consente l’accumulo di volume efficienti in termini di tempo, gli EQI possono essere superiori in particolare circostanze. A seconda dell’intensità, dell’angolo iniziale dell’articolazione e di altri fattori, le contrazioni EQI possono esporre un gruppo muscolare a un carico totale sostanziale in un periodo relativamente breve. Le contrazioni quasi isometriche eccentriche offrono anche un probabile vantaggio rispetto all’allenamento dinamico quando si tratta di accumulare volume, poiché le contrazioni in accorciamento sono energicamente e meccanicamente meno efficienti (110). Mentre esiste una relazione inversa non lineare tra intensità e TUT (83, 169), che consente l’esclusione della fase concentrica meno efficiente ed intensità più elevate per tutta la durata stabilita o più lavoro alle stesse intensità (38,608110). Pertanto una singola contrazione EQI probabilmente impartirebbe più tempo sotto tensione rispetto a un insieme carico di contrazioni dinamiche quando entrambi vengono portate al fallimento (esaurimento). Allo stesso modo durate simili potrebbero essere soddisfatte con un carico esterno maggiore applicato a una contrazione EQI rispetto a un’alternativa contrazione dinamica. Inoltre è probabile che gli EQI riducano l’ossigenazione e clearance dei metaboliti nei muscoli (4,150) che possono portare a reclutamento preferenziale di fibre muscolari di tipo II con aumentata capacità di aumentare la sezione trasversale e la produzione di forza e il segnale per gli ormoni anabolizzanti, noti per contribuire alla risposta ipertrofica (98,140,158).
Forza e potenza
Una varietà di fattori morfologici e neurologici tra cui dimensioni dei muscoli, il tipo di fibra e le caratteristiche di reclutamento dell’unità motoria determinano la forza e la potenza (7,33,34,38,43,48,93,114,153,163, 172,175). Mentre le contrazioni EQI possono essere uno strumento praticabile per il miglioramento dell’ipertrofia totale, un’abbondanza di prove supporta l’uso dell’alta velocità e/o carichi da massimi a soramassimali per colpire preferenzialmente le fibre di tipo II (48,121). Da una prospettiva neurologica, la capacità di esprimere la forza massima e la potenza dipende da diversi fattori. Mentre l’allenamento di forza isometrica ed eccentrica può portare agli adattamenti neurologici e neuromuscolari di codifica di velocità, dell’agonista, dell’antagonista e all’attivazione e alla co-attivazione di un sinergico, gli adattamenti di cui sopra sono altamente specifici (1). Come le contrazioni dell’EQI sono intrinsecamente sottomassiali e intenzionalmente a bassa velocità, è probabile che il riporto diretto ad attività ad alta soglia sarebbe minimo. Tuttavia, il lento, potrebbe essere sinonimo di un elevato carico accumulato di contrazioni EQI e può potenzialmente portare a tassi migliorativi di sintesi del collagene e di stiffness di SEC e PEC (81, 90, 101). C’è motivo di ritenere che questi adattamenti morfologici possano migliorare la trasmissione della forza diminuendo il ritardo elettromeccanico, migliorando quindi la velocità di sviluppo della forza e la funzionalità del ciclo di accorciamento-allungamento (52,101). Le contrazioni quasi-isometriche ed EQI sono un postulato per costruire la forza specifica della posizione e potenzialmente ridurre il rischio di infortunio (167, 168).Verkhoshansky e Siff (169), hanno descritto i sollevatori di pesi che utilizzano l’allenamento EQI per rafforzare posizioni chiave nelle loro tirate di sollevamento pesi. Ad esempio un sollevatore di pesi che lotta per mantenere una posizione ideale durante il “primo tiro” (151) può sperimentare contrazioni EQI (Figura 4).
Figura 4: fase iniziale quasi-isometrica e posizione finale in contrazione eccentrica massimale in snatch
Recupero
Le lesioni a uno dei tre componenti della trasmissione della forza richiedono un movimento meccanico sovraccarico a un certo punto del processo di riabilitazione (101). Esercizio isometrici e quasi isometrici sono già all’ordine del giorno nelle fasi iniziali della riabilitazione muscolare e tendinea con protocolli che consentono uno stretto controllo su ROM e intensità (54,83,128-130,161). Le contrazioni isometriche sottomassali sostenute evitano grandi forze di picco e riducono fortemente il dolore al tendine, che consente potenzialmente periodi di esercizio dinamico senza dolore, appunto (129,130,161). Inoltre mentre la tensione meccanica progressiva è cruciale (79, 81), il movimento lento e le velocità dovrebbero essere prescritte per stimolare le fibre danneggiate (13). Pertanto il combinato fasi statiche – fasi allunganti delle contrazioni EQI possono fornire un effetto analgesico mentre si stimola la rigenerazione del tessuto connettivo. In caso di lesioni gravi, come fratture ossee o gravi strappi del tessuto connettivo, i pazienti possono subire un periodo completo o parziale immobilizzazione. Questi periodi d’immobilizzazione spesso provocano una significativa atrofia muscolare e accorciamento del fascio muscolare (155). L’esercizio quasi isometrico eccentrico può offrire un mezzo per migliorare la morfologia del tendine, la capacità di lavoro, lo spessore muscolare e la funzionalità neuromuscolare mentre riporta i fasci muscolari ad una lunghezza normale (101). Le contrazioni EQI possono essere eseguite con un’ampia gamma di carichi e possono essere facilmente implementate attraverso un ROM specifico. Ad esempio, un paziente può sperimentare contrazioni EQI eseguendo una flessione del gomito in regime EQI, con il busto inclinato, fino al gomito raggiunge la fine ROM (Figura 4). A questo punto, un secondo EQI con un focus sui flessori della spalle che possono essere avviati per impartire ulteriore carico meccanico, stress metabolico ai tessuti bersaglio (Figura 5). Mentre attualmente altamente speculativo, un ipotetico piano di allenamento con EQI per un atleta che si sta riprendendo dalla tendinite rotulea è riportato nella tabella 2.
Figura 5: EQI in curl con I bicipiti
Tabella 2: programma di allenamento per un atleta che sta recuperando da una tendinite patellare. Ogni fase= 2-3 settimane. Tempo= eccentric-pause-concentric-pause. Reps= repetitions. ROM= range of motion. BW= body-weight. N/A= not applicable. MVIC= maximal voluntary isometric contraction. EQI= eccentric quasi-isometric. s= seconds. 1RM= one repetition maximum. DB= dumbbell. ECC= eccentric. BB= barbell.
Limitazioni
A causa della mancanza di indagini a lungo termine sull’EQI i limiti sono abbondanti in questa recensione. Come molti metodi di allenamento di forza, gli EQI possono essere applicati con una combinazione infinita di variabili tra cui intensità, durata della contrazione, ripetizioni, serie, periodi di recupero, frequenza e selezione dell’esercizio. Qualunque adeguamento ai suddetti parametri altererà la somiglianza dell’EQI con metodi più tradizionali. Allo stesso modo molto resta da determinare sui metodi di allenamento stabiliti e definiti come isometrici. Ad esempio, mentre le caratteristiche di “spingere” e “tenere” per le contrazioni isometriche differiscono (50, 71, 132-134, 136), c’è una scarsità di analisi di ricerca sulle conseguenze a lungo termine di tali parametri di carico. Ricercatori e professionisti hanno la necessità di progredire nelle conoscenze e nella comprensione dei risultati acuti e a breve termine sugli effetti neuromuscolari, biomeccanici e metabolici delle contrazioni quasi isometriche ed EQI (50,71,132-134,136). Inoltre sono necessarie indagini a lungo termine per confrontare i potenziali adattamenti strutturali e funzionali ai metodi di allenamenti stabiliti.
Applicazioni pratiche
È comune che metodi di allenamento “nuovi” precedano la pratica basata sull’evidenza. Mentre ci sono dati limitati su adattamenti a lungo termine, indagini a breve termine, prove aneddotiche e le pertinenti conoscenze scientifiche sono un valido esempio per lo studio del caricamento EQI e per il su svolgimento in allenamento. Sulla base della letteratura esistente, il valore degli EQI sembra essere strettamente correlato, innescando adattamenti morfologici piuttosto che neuromuscolari e probabilmente sono meglio applicati all’inizio di un piano di allenamento periodico, che un lavoro neuromuscolare distale nel programma che preveda alta soglia di velocità. L’allenamento quasi-isometrico ed EQI può anche valere in contesti pre-riabilitativi e di recupero per strutture muscolo-tendinee, dato che forniscono effetti analgesici e si adattano perfettamente ai movimenti funzionali da una prospettiva neurologica. Infine gli EQI sembrano avere il potenziale per fornire dei mezzi efficienti per aumentare il carico totale e i volumi in posizioni specifiche. L’esame delle azioni muscolari EQI e l’allenamento sono necessari per via della completa mancanza di prove empiriche dirette che indagano su questo settore. Come tale esistono studi di ricerca in tal senso. Da un punto di vista acuto le contrazioni EQI possono coinvolgere attivazione neuromuscolari e contrazione dinamiche in modo unico, di cui sarebbe degna un’indagine. I ricercatori potrebbero anche voler confrontare gli effetti a breve termine dell’esercizio dell’EQI con modalità volume equivalenti, come contrazioni dinamiche o isocinetiche su sull’affaticamento neuromucolare, sui DOMS e sull’effetto di varie fasi allenanti ripetute. Inoltre a lungo termine sono necessari studi sull’allenamento per determinare i parametri di carico ottimali e la selezione degli esercizi.
Riferimenti
Tratto da: Oranchuk D.J., Storey A.G, Nelson A.R., Cronin J.B. Scientific Basis for Eccentric Quasi-Isometric Resistance Training: A Narrative Review. Journal of Strength and Conditioning Research: October 2019, Volume 33, Issue 10, pp.2846-2859