Dalla molecola al bilanciere: analisi degli effetti di una metodica di allenamento high intensity interval resistance training (HIIRT).

In the last years it has been well demonstrated that Resistance Training is a good stimulus to hypertrophy, but also as a strategy against cardiovascular and metabolic diseases. But RT is composed by numerous variables that make difficult to understand the real effects of this kind of training. For this reason, the main aim of this dissertation was to study a specific method of RT, in which “intensity” is defined as the ratio between the load (%1RM) and the rest between the sets. Nowadays the lack of time is one of the major barrier to practise regular physical activity; so, it is important to find an exercise methodology that could be efficient and, at the same time, not too much long. HIIRT technique (High Intensity Interval Resistance Training) consist in 2 sets of 6 repetition to exhaustion at 80% 1RM, 20” rest, how many reps the subjects are able o perform with the same load, 20” rest and another set. The aim of this research was to understand the effects of HIIRT technique on the health and wellness of people, starting from cellular analysis to muscular performance responses. The research program was divided in four phases. In the first experimental part we aimed to study the acute signalling response on three different kind of exercise: Traditional Resistance Training (TRT), High Intensity Resistance Training (HIIRT) e High Intensity Training (HIT). The first two training represent a different intensity of RT, while the last one, is an aerobic training. 16 subjects participated at the study. Biopsies from the vastus lateralis were taken one week before training sessions (pre), immediately after, 6 hours after and 24 hours after training. Blood pressure and heart rate responses were also monitored during exercise. No significant differences were found at any time points in ribosomial protein of S6 and 4EBP1, while HIIRT seems to increase Akt activation and TRT ERK 1/2 signalling. TRT showed a similar oxidation pathway activation (AMPK, ACC and PCG-1) to HIT; whilst HIIRT technique seems to have only some effects close to the end of exercise. No differences were found between RT groups in blood pressure and heart rate responses. In the second experimental we considered the effects of the same RT protocols during 8 weeks of training in 20 young subjects. We assessed blood and hormonal parameters, body composition, strength, VO2max and resting energy expenditure before and after the training period. HIIRT technique improved maximal strength and muscle’s endurance but didn’t affect body composition or resting metabolism. In the third experimental phase we studied HIIRT technique on the elderly. 35 old subjects took part to the study, and 23 of those, finished the program. The experimental design was 6 months long: in the first 4 months all subjects performed the same progressive RT protocol, then they were divided in TRT and HIIRT groups. We evaluated strength, body composition and blood parameters. At the end of the experiment no difference in strength improvement were found; the muscle mass showed no significant improvement in both group; anabolic hormonal blood concentration (IGF-1; GH; testosterone) decreased in both training groups while lipoprotein values appeared to improve more in HIIRT than in TRT. Finally, we compared HIIRT technique with another high intensity method called pyramidal (PYR) on muscle damage indexes in 6 bodybuilders. We assessed Creatin Kinase (CK), Total Cholesterol (CHOL TOT), Blood Lactate (LAT) and “delayed onset muscle soreness” (DOMS) after a single bout of training. Blood samples were collected at baseline, after 2 and 48 hours after training. No differences were found in CK value, while CHOL TOT significantly decreased only in HIIRT; blood lactate and DOMS were higher in PYR compared to HIIRT. These data seems to indicate that HIIRT induce greater muscle damage with less soreness perception. In conclusion, HIIRT technique might be a good solution to improve muscular strength because it is effective and it is well accepted by subjects. Anyway, it seems bee too much intense for elderly and, without a controlled diet, it could not be a good solution to improve body composition.Negli ultimi anni sta sempre di più affermando il concetto che l’allenamento contro resistenza, o Resistance Training (RT), sia un ottimo stimolo anabolico, e che la sua pratica costante possa migliorare la composizione corporea, contrastare i rischi di patologie cardiovascolari o metaboliche. Tuttavia, la struttura del RT è molto complessa e prevede l’interazione di numerose variabili che rendono disomogenei i protocolli utilizzati in letteratura per descrivere gli effetti di questa metodica di allenamento. Per questo motivo, l’argomento su cui fa perno questa ricerca, è lo studio di una specifica metodica di RT, in cui l’intensità è stata definita come il rapporto tra il carico sollevato (%1RM) e la durata del recupero tra le serie dell’esercizio. In considerazione della frenesia che contraddistingue la vita nella società odierna, uno dei principali ostacoli alla pratica continua di esercizio fisico è la mancanza di tempo: a tale scopo sarebbe importante trovare metodiche di allenamento che possano essere efficaci e al contempo avere una breve durata. La metodica HIIRT (High Intensity Interval Resistance Training) consiste nell’eseguire 6 ripetizioni ad esaurimento con un carico pari a circa l’80% di 1RM, 20” di pausa, per poi richiedere nuovamente al soggetto di effettuare il massimo numero di ripetizioni che è in grado di sostenere con il medesimo carico, altri 20” di pausa e ancora una serie. Lo scopo di questa ricerca è comprendere gli effetti della metodica HIIRT sulla salute ed il benessere dei soggetti mediante un’analisi a 360°, che comprenda sia lo studio degli adattamenti cellulari che le risposte in termini di performance muscolare. A tale scopo il progetto di ricerca è stato suddiviso in quattro fasi. In una prima parte sperimentale abbiamo confrontato l’effetto in acuto sul signalling muscolare di tre differenti protocolli di allenamento: Resistance Training Tradizionale (TRT), High Intensity Resistance Training (HIIRT) e High Intensity Training (HIT). Le prime due tipologie rappresentano due differenti intensità di allenamento con sovraccarichi, la terza proposta è invece un esercizio di tipo aerobico. Per il progetto ho reclutato 16 soggetti i quali sono stati assegnati random ai tre differenti protocolli. Le biopsie muscolari mediante ago sottile, sono state effettuate una settimana prima di ogni allenamento, immediatamente dopo la seduta, a 6h e 24h di distanza. I soggetti sono stati inoltre monitorati durante l’allenamento per valutare la risposta pressoria e cardiaca ai differenti protocolli di RT. L’analisi del signalling ha evidenziato una preferenziale attivazione di Akt in HIIRT, mentre il gruppo TRT sembra attivare maggiormente ERK1/2, invece le proteine ribosomiali 4EBP1 e S6 hanno subito la medesima influenza. TRT e HIT attivano in modo similare le vie di ossidazione mitocondriale (AMPK, ACC e PCG-1), mentre HIIRT sembra avere solo un effetto limitato alle prime ore successive all’allenamento. Nessuna differenza significativa è stata evidenziata per la risposta pressoria o cardiaca tra le due tipologie di RT. Nella seconda fase sperimentale abbiamo considerato gli effetti degli stessi protocolli di RT effettuati per un periodo di 8 settimane. Abbiamo reclutato 20 soggetti di età compresa da 20 e 30 anni. Prima e dopo il periodo di allenamento sono state effettuate le analisi ematochimiche ed ormonali, DEXA, test di forza, VO2max, e metabolismo basale. Il protocollo HIIRT ha migliorato la forza e la resistenza muscolare ma non la composizione corporea dei soggetti ,né è riuscito ad aumentare il metabolismo basale. La terza fase sperimentale prevedeva lo studio della metodica HIIRT su una popolazione di anziani sedentari. Per il progetto ho reclutato 35 anziani di età superiore ai 60 anni, di cui 23 hanno concluso lo studio. La sperimentazione ha avuto una durata complessiva di 6 mesi. I soggetti hanno iniziato un medesimo protocollo di RT a carichi progressivi per 4 mesi e, dopo una valutazione dei risultati raggiunti, sono stati assegnati random ai due differenti protocolli (HIIRT e TRT). È stato valutato l’effetto dell’allenamento sull’espressione di forza, sulla composizione corporea e su alcuni parametri ematochimici ed ormonali. Al termine dell’esperimento abbiamo potuto confermare quanto sta già emergendo dalla letteratura, ovvero che protocolli troppo intensi di allenamento non sono la metodica più efficace in una popolazione anziana. Nello specifico abbiamo rilevato un miglioramento di forza paragonabile al protocollo a bassa intensità; non si sono apprezzate differenze di massa muscolare dall’analisi della composizione corporea mediante BIA; il profilo ormonale ha mostrato una diminuzione in entrambi i gruppi della concentrazione basale degli ormoni anabolici (IGF-1; GH; testosterone) mentre, le lipoproteine ematiche hanno risposto in maniera positiva all’allenamento HIIRT. Infine, abbiamo confrontato la metodica HIIRT ed un’altra metodica ad alta intensità, chiamata piramidale (PYR) su indici di danno muscolare. Per questo studio sono stati reclutati 6 soggetti con esperienza nel mondo del body building. La procedura sperimentale prevedeva l’analisi degli indici di danno muscolare quali Creatin Kinase (CK), Colesterolo totale (CHOL TOT) e Acido Lattico (LAT) in seguito ad una singola seduta dei due protocolli allenanti. I campioni ematici sono stati raccolti a riposo, immediatamente dopo l’esercizio, e a distanza di 2 e 48 ore. Le due tipologie di allenamento somministrate non sembrano influenzare in modo significativo i valori di CK, mentre vi è una diminuzione significativa del CHOL TOT (indice di danno muscolare) con la metodica HIIRT rispetto alla metodica PYR; vi è stato un maggior aumento del lattato con metodica PYR rispetto a quella HIIRT. La percezione della dolenzia muscolare è stata maggiore dopo PYR. Questi dati, sembrano dimostrare che, in atleti esperti, la metodica HIIRT induce un maggior danno muscolare ma una minor sensazione di fatica rispetto al PYR. In conclusione, la metodica HIIRT è una buona soluzione per aumentare la forza muscolare, ed è ben tollerata dai praticanti. Tuttavia è troppo intensa per soggetti anziani, e non efficace nel migliorare la composizione corporea se non accompagnata, probabilmente, da una dieta controllata