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Tecniche e metodologia dell'allenamento
di Marco Valente
Primo capitolo
Analisi funzionale dell'apparato locomotore
In questo capitolo ci occuperemo d’apparato locomotore e proveremo a trovare una serie di relazioni tra anatomia dell’apparato locomotore e il movimento. L’apparato locomotore è un insieme funzionale, questo significa che ogni parte che lo compone ha la stessa importanza delle altre. L’errore che molto spesso viene compiuto da chi si occupa di movimento a scopo sportivo, è di attribuire maggior importanza ad una parte dell’apparato (i muscoli) occupandosi quasi esclusivamente degli effetti dell’esercizio su di loro, trascurando le altre parti che altrettanto efficacemente sono impegnate a trasferire delle forze all’esterno dell’organismo. Questa visione troppo parcellare rischia di far dimenticare che altre funzioni e apparati vengono sollecitati dalle condizioni d’esercizio, ad es. quello cardiocircolatorio, o il metabolismo energetico. Questo errato punto di vista conduce spesso a dover fare i conti con danni più o meno gravi, la cui insorgenza può essere legata ad un trauma unico (lesione acuta), una forza in altre parole che vince repentinamente la resistenza delle strutture anatomiche abnormemente sollecitate (ossa, muscoli, tendini, legamenti, capsule, ecc.) oppure a lesioni da sovraccarico funzionale (o da stress). Entrambi, se non affrontati in modo opportuno, possono evolvere in senso cronico. Ritengo importante rilevare che lesione da stress e lesione cronica non sono sinonimi. Di fronte a queste patologie l’interesse è di tale portata da giustificare un più puntuale ed esauriente chiarimento. I danni possono dipendere da condizioni predisponenti o da fattori determinanti; le prime possono essere distinte in esogene od endogene a seconda che dipendano o meno da una causa esterna, ma spesso la causa del danno è complessa e collegata al tipo d’attività che si svolge, all’età ed al sesso di chi la pratica, allo stato di salute. Se poi si tratta di uno sportivo praticante, bisogna considerarne lo stato di forma, il grado d’affaticamento, il tipo di sport praticato, l’abilità tecnica posseduta, le condizioni climatiche d’esercizio, la presenza di traumi precedenti; tutte diverse ed importanti variabili che devono essere considerate se si desiderano affrontare i problemi dell’attività motoria con competenza. Tralasciando le condizioni che possono incidere sullo stato di salute dello sportivo indipendentemente dal nostro intervento professionale, ci occupiamo d’alcune situazioni che ci vedono più direttamente coinvolti e, poiché sono presenti con una certa frequenza nelle casistiche dell’infortunistica sportiva, significa che possiedono potenzialmente un certo grado di pericolosità e vanno studiate per individuarne la genesi e predisporre gli opportuni correttivi. Il quadro d’insieme che le riassume comprende le banali lesioni, che derivano dalle forze d’attrito che provocano eccessive frizioni tra parti del corpo e superfici d’attrezzi o sostegni, procurando abrasioni e bolle (spesso sperimentate, nelle mani, da vogatori principianti e, nei piedi, da podisti che indossano calzature non appropriate) ed arriva fino alle fratture da stress; includendo fra questi due estremi una casistica molto vasta, che riguarda tutti i tessuti coinvolti nella funzionalità dell’apparato locomotore. Abbiamo ricordato che le lesioni croniche sovente traggono origine da lesioni acute o da traumi da sovraccarico funzionale non evidenziati o trattati in maniera inadeguata. In tali circostanze, il trauma ripetuto e l’infiammazione che si perpetua, determinano a livello locale la formazione di tessuto cicatriziale (tessuto di granulazione) che si contraddistingue per una notevole vascolarizzazione e per la presenza di terminazioni nervose caratterizzate da un’elevata sensibilità al dolore. La loro guarigione è possibile ma lenta. Quando un’articolazione si trova per varie cause ad essere sostenuta in modo insufficiente, soffre di danni ricorrenti ai legamenti ed alle superfici articolari che, nel tempo, degenerano in forme poco distinguibili dalle osteoartrosi.
Per un interesse prevalentemente pratico attribuiamo la definizione di danni acuti, alle patologie dell’apparato locomotore che insorgono, quando lo stato di preparazione dell’atleta è insufficiente, rispetto all’esercizio intrapreso. Tale insufficienza si può registrare in diverse situazioni; per distretti dell’apparato locomotore che, in precedenza, hanno subito un qualche tipo d’insulto, per l’intrinseca pericolosità di un’esercitazione, per la presenza di paramorfismi, per il mancato rispetto di un’opportuna successione cronologica delle esercitazioni a livello della singola seduta o dell’intero ciclo d’allenamento. La definizione di “danni cronici” riguarda invece le patologie di più subdola insorgenza; si manifestano, infatti, con un certo ritardo rispetto all’inizio della causa invalidante. L’ordine di grandezza del ritardo va da qualche settimana o mese, come per infiammazioni da sovraccarico e da microtraumi dei tessuti molli (muscolo, tendini, capsule articolari, ecc.), oppure la loro manifestazione si evidenzia dopo anni; in questo caso i danni all’apparato locomotore riguardano lo scheletro, riducendo in modo irreversibile l’efficienza della sua funzione di sostegno, come avviene ad es. per la “degenerazione artrosica della colonna” dovuta all’uso di sovraccarichi. La qualità di un operatore sportivo, si misura dalla sua capacità professionale nel saper individuare i fattori di rischio (a breve e a lunga scadenza) e nel saper fornire sia a livello di singola esecuzione che di completo ciclo di programmazione le opportune soluzioni ai differenti problemi.
Ossa
L’accrescimento e lo sviluppo del sistema osseo e muscolare, sono processi che forse più di altri, altrettanto importanti, aiutano a rendersi conto attraverso quali passaggi, da una cellula uovo fecondata si arrivi, o non si arrivi, all’adulto di 70 kg. formato da (6 x 10)13 cellule, finemente organizzate in strutture ed apparati strettamente connessi ed interagenti.
Lo scheletro costituisce un sistema organico preposto a cinque funzioni fondamentali: - (1) è il supporto meccanico di tutto l’organismo; - (2) con il sistema muscolare è la struttura deputata al movimento; - (3) contiene e protegge tessuti ed organi; - (4) è una perenne riserva di minerali da cui l’organismo si rifornisce; - (5) dal midollo osseo originano globuli rossi, globuli bianchi e piastrine. La funzione che analizziamo in questa sede è la 2°. La consistenza delle ossa, non deve far pensare ad una loro indifferenza nei confronti degli stimoli interni od esterni; la risposta biologica che noi sollecitiamo con l’esercizio o, in ogni caso, con un carico è dipendente però da almeno tre‚ ordini di fattori:
a) maturazione scheletrica;
b) rimaneggiamento osseo;
c) effetto piezoelettrico
a) lo scheletro, raggiunge la sua completa maturazione funzionale ad accrescimento ultimato che, statisticamente, s’identifica per le donne con il 18° anno d’età e per gli uomini con il 20°. Fino al raggiungimento di quest’età le ossa lunghe si accrescono in lunghezza in virtù di un dispositivo cartilagineo (cartilagini di coniugazione) che è sostituito gradualmente da tessuto osseo, fino al completamento del procedimento. Durante l’intero periodo evolutivo, la presenza d’aree cartilaginee, meno resistenti del tessuto osseo, costituisce una condizione di fragilità di fronte a stimoli meccanici quali pressioni o trazioni, che superano i limiti di tolleranza d’alcune zone scheletriche specifiche. Rendono molto bene conto di questo fenomeno, patologie quali “l’apofisite tibiale anteriore” o morbo di “Osgood - Schlatter” od anche “l’avulsione del tendine d’Achille” o malattia di “Sever”. È importante ricordare che nuclei cartilaginei permangono nei corpi vertebrali oltre il 18° anno d’età.
b) l’osso è continuamente modificato dall’azione di due processi contrapposti: un intervento demolitivo realizzato da cellule a funzione specifica, gli “osteoclasti”, ed un’azione rimodellatrice e rigeneratrice affidata agli “osteoblasti”, cellule specializzate nella deposizione di sempre nuova sostanza ossea. Fino a che il bilancio fra i due processi è positivo non sussistono problemi; ma se il rapporto va in negativo l’osso aumenta la sua fragilità ed è maggiormente esposto al pericolo di fratture. È ciò che avviene negli anziani quando la minore ricostruzione del tessuto osseo dà origine a fenomeni d’osteoporosi senile.
c) L’ attività degli osteoblasti non avviene in modo anarchico, ma risponde a fenomeni precisi, funzionali al mantenimento delle più vantaggiose condizioni d’efficienza. L’orientamento della ricostruzione del tessuto osseo viene guidato dal potenziale elettrico negativo che si determina nelle zone sottoposte a carico; è la risposta fisiologica per modellare lo scheletro secondo le necessità imposte dall’uso. La funzione del carico è quindi indispensabile per rendere l’osso adatto a rispondere in modo appropriato agli stimoli. Ma se il carico è inadeguato, come nel caso del soprappeso o dell’obesità, o se si è sottoposti a pratiche lavorative o sportive dove si deve interagire contro elevate resistenze, cessa la funzione fisiologica dello stimolo e si determinano risposte anomale a carattere patologico, con modificazioni strutturali permanenti dell’osso.
Articolazioni
Le ossa dello scheletro (circa 208), prendono rapporto tra loro mediante speciali dispositivi, detti articolazioni. La scienza che si occupa di tutte le strutture, dure o molli, che partecipano alla composizione di un’articolazione è l’artrologia.
Schematicamente, la funzione delle articolazioni garantisce la concessione di una certa quantità di mobilità passiva all’apparato locomotore. Per lo svolgimento di questo compito sono chiamate in causa, una serie di strutture che in caso di traumi od uso improprio possono entrare in sofferenza e determinare, secondo la gravità, livelli diversi d’inefficienza.
La composizione di un’articolazione tipo prevede: (a) due o più capi ossei che si collegano tramite apposite superfici di contatto, la cui forma determina il grado di libertà dell’articolazione; (b) le cartilagini articolari, tessuto specifico che riveste le superfici articolari a contatto. La sua funzione specifica è di garantire l’estrema scorrevolezza delle superfici, riducendo al minimo i coefficienti d’attrito, statico e dinamico; (c) la capsula articolare, formata da robuste fibre collagene che circondano i due capi ossei vincolandoli fra loro; (d) la membrana sinoviale, che tappezza l’interno della capsula e le superfici ossee non articolari; è formata da cellule che secernono un liquido (sinoviale) che funge da lubrificante delle superfici articolari; (e) i legamenti che si tendono da un osso all’altro, collegandoli. Frequentemente sono costituiti da un ispessimento della capsula articolare, oppure possono essere separati e disposti all’esterno della capsula stessa. Limitano la mobilità articolare eccedente; (f) il liquido sinoviale, della cui funzione di scorrimento già abbiamo detto, svolge anche un ruolo di nutrizione della cartilagine articolare; (g) i menischi (non sempre presenti), strutture fibrocartilaginee che unitamente alla diversa forma delle superfici ossee, influenzano i movimenti articolari, sia aumentandone l’area di contatto, sia stabilizzando l’articolazione.
In sintesi, in un’articolazione, l’ampiezza del movimento dipende dalla forma dei capi ossei che la costituiscono. Tre strutture: le cartilagini articolari, la membrana sinoviale ed il liquido sinoviale, sono preposti alla riduzione degli attriti, con conseguente riduzione dell’usura e miglioramento del rendimento; due strutture: la capsula articolare ed i legamenti, stabilizzano passivamente l’articolazione, impedendo escursioni articolari anomale e pericolose. I muscoli conferiscono al sistema articolare una stabilità attiva
Legamenti
I legamenti si associano alla capsula articolare che avvolge l’articolazione, tendendosi da un osso all’altro e collegandoli; possono essere costituiti da un ispessimento della capsula articolare stessa o costituire strutture separate che decorrono separatamente al suo esterno. Sono costituiti da fasci di fibre collagene intrecciati fra loro e orientati parallelamente alla linea di trazione. La loro struttura è a lamine parallele assai interconnesse e, nell’insieme possiamo descriverli come strutture a forma appiattita. La presenza d’elastina in alcuni di loro garantisce una certa elasticità.
Tendini
I tendini collegano il muscolo all’osso. Possono essere di lunghezze differenti e, genericamente, li possiamo considerare formazioni con una sezione trasversa pressoché tondeggiante. La loro struttura microscopica è simile a quella dei legamenti, se si esclude il decorso delle fibre che li compongono che procedono parallelamente. La loro composizione presenta un’esigua quantità di fibroblasti, circondati da abbondante matrice extracellulare composta di collageno, proteoglicani, glicoproteine, elastina ed acqua secondo proporzioni che nel soggetto adulto sono adeguate per consentire risposte ottimali alle sollecitazioni dei carichi. Nella vita di una persona, l’efficacia di queste strutture si modifica con variazioni che, per motivi differenti, riguardano l’età evolutiva e l’età senile. Ciò rende indispensabile per le persone che rientrano in questi stadi della vita, affrontare con un attenzione ed un riguardo particolari tutte le situazioni che inducono esagerati stati tensivi . Il raccordo tra tendine ed osso, avviene per la mediazione di un tessuto fibrocartilagineo che presenta caratteristiche intermedie tra quelle proprie di tendine ed osso; la sua funzione è di protezione nei casi di sollecitazioni molto violente ed improvvise. Talvolta a protezione del tendine è presente una guaina, composta di un doppio strato di cellule che produce, con lo strato interno, un liquido simile al liquido sinoviale che lubrifica il tendine e ne facilita lo scorrimento. Tendini e legamenti rispondono alle sollecitazioni meccaniche secondo tre proprietà fisiche della materia: l’elasticità, la plasticità, la viscosità. Una deformazione elastica è una deformazione reversibile, che annulla i suoi effetti al cessare dello stimolo deformante. La deformazione plastica riguarda una modificazione permanente di una materia sottoposta ad uno stimolo di durata temporanea. Esperienze sulla deformazione dei tendini hanno portato a queste conclusioni: per carichi fino a 2 kg. per cm2 il tendine si allunga, in modo reversibile, fino al 4% della sua lunghezza originaria. Oltre questo limite il tendine si mostra rigido ed inestensibile. Per carichi progressivamente crescenti dai 4 agli 11kg. per cm2 la deformazione aumenta fino al 12% ed è irreversibile. Carichi superiori portano alla rottura del tendine. Dopo una prima deformazione plastica, le strutture tendinee si deformano (in modo permanente), molto più facilmente. La grandezza delle deformazioni dipende da diversi fattori quali età, sesso, stato di salute, entità del carico deformante, o sovraccarico (che va sempre interpretato come valore relativo e non assoluto) e molte altre cause legate a variabili certamente non secondarie.
Borse
Le borse, sono formazioni vescicolari contenenti piccole quantità di liquido e sono disposte dove tendini e legamenti incrociano sulle ossa od altre strutture, con la funzione di ridurre gli attriti creati dai movimenti. La loro collocazione riguarda le aree dove vi è maggior mobilita articolare; bisogna però tenere conto che un loro esagerato od inadeguato sfruttamento può generare reazioni infiammatorie (borsiti) che, pur non rappresentando un grave fenomeno patologico, limitano comunque il movimento.
Muscoli
I muscoli volontari, a secondo della posizione che occupano nel corpo si distinguono in : (1) SUPERFICIALI, detti anche pellicciai o cutanei, che sono localizzati immediatamente sotto la pelle, nello spazio sottocutaneo, con almeno un’estremità attaccata alla faccia profonda della cute; (2) PROFONDI o scheletrici, disposti in profondità a rivestire lo scheletro e prendono attacco direttamente su spazi ossei ed in assenza di fattori d’impedimento, determinano il movimento. Alla vista, la loro porzione principale, costituita dalla sostanza contrattile appare di colore rossastro, mentre le parti biancastre di natura connettivale e non contrattili prendono il nome di tendini ( o aponeurosi, se si tratta di muscoli appiattiti) con funzione di collegamento sull’osso o su altre strutture. In base alla forma possono essere distinti in : (a) fusiformi, semplici o a più capi; (b) pennati, mono pennati o bipennati; (c) larghi e segmentati; (d) dentati, con fasci che hanno inserzioni indipendenti. In base al numero d’articolazioni che vengono comprese tra origine ed inserzione l’analisi biomeccanica suggerisce una classificazione dei muscoli scheletrici in MONOARTICOLARI e BIARTICOLARI.
Secondo il punto di vista metabolico e della biochimica i muscoli vanno distinti in : “ROSSI, LENTI e TONICI” e “BIANCHI, RAPIDI e FASICI”.
Ritornando a considerazioni di tipo pratico possiamo sicuramente ammettere che il muscolo è fatto di proteine, visto il gran numero di molecole proteiche che sono implicate nel fenomeno della contrazione, ma percentualmente la loro reale presenza va quantificata attorno al 16 - 18% del totale; la presenza dell’acqua invece è dell’ 80 %. Il 3% in grassi e l’ 1% in ceneri completano il quadro globale dei dati. Gli studi sulla composizione corporea hanno evidenziato che normalmente la percentuale di muscoli nel corpo umano, oscilla tra il 32 ed il 42 %; quote superiori possono essere raggiunte da atleti. Questo induce a riflettere su quale sia l’effettivo aumento delle proteine, in soggetti che praticano attività fisica, mirata al miglioramento della massa magra. Un soggetto di 80 kg, con un 45% di massa muscolare, pari a kg. 6,5 di proteine muscolari, che ottenesse nell’arco di un anno d’allenamento, un aumento ponderale di 5 kg. di muscoli, avrebbe in effetti sintetizzato circa 900 gr. di proteine muscolari ( 2,5 gr./die ).
Il muscolo scheletrico è un tipo di tessuto connettivo specializzato nella contrattilità. È circondato da una fascia connettivale, l’epimisio che si connette direttamente all’osso od ai tendini d’origine ed inserzione. Al suo interno le fibre muscolari sono raccolte in fasci da un connettivo fibroso: il perimisio. Ogni singola fibra è a sua volta contornata da un sottile strato di collagene: l’endomisio. L’unità fondamentale costitutiva di questo sistema è la fibra muscolare. Essa è costituita da una sola cellula, provvista di molti nuclei. Ogni cellula è a sua volta composta da un fascio di miofibrille disposte in parallelo e contenenti miofilamenti di catene proteiche, l’Actina e la Miosina. Queste catene proteiche hanno una disposizione spaziale particolare, per cui l’arrivo dello stimolo nervoso provoca l’agganciamento dell’ Actina da parte dei ponti mobili della Miosina, inducendo uno scivolamento reciproco delle catene e determinando in tal modo la contrazione. Non sono ancora completamente chiari tutti i passaggi di quest’importante processo ed ancora si avanzano ipotesi che dovranno essere dimostrate. Suggestiva, è la teoria di R.E.Devies che si articola in questo modo: nel muscolo a riposo i filamenti d’Actina portano delle cariche negative per la presenza di molecole d’ADP (strutturalmente portatrici di una carica negativa). Anche i filamenti di Miosina sono portatori di cariche negative e, negative sono anche le cariche poste alle estremità dei ponti che da loro originano, per la presenza su ognuna di essi di una molecola d’ATP. Per reciproca repulsione (cariche uguali si respingono) i ponti stanno a metà strada tra filamenti d’Actina e Miosina.
Questo equilibrio viene rotto per l’intervento degli ioni calcio a carica positiva (++) che, al segnale nervoso, escono dal reticolo sarcoplasmatico e vanno a neutralizzare la carica negativa posta sul filamento d’Actina e la carica negativa posta sull’estremità del ponte che si può quindi riavvicinare alla sua base, comportando in contemporanea l’avvicinamento tra Actina e Miosina. L’enzima ATPasi miosinica scinde l’ATP in ADP e fosfato inorganico, lo ione Calcio si stacca e Actina e Miosina si allontanano fra loro. Successivamente l’ADP si riconverte in ATP ed i ponti ritornano nella condizione primitiva di distacco per repulsione d’Actina e Miosina In effetti la struttura dei filamenti sottili ha un’organizzazione più complessa che vede ogni 7/8 molecole d’Actina la presenza di un’altra molecola proteica, la Troponina, che nella sua sub unità “c” (Troponina “c”) inibisce la contrazione sino all’entrata in gioco degli ioni Calcio. Un’altra proteina, la Tropomiosina s’insedia nei solchi formati dalle molecole d’Actina. Il miofilamento spesso è composto da molte molecole di Miosina legate fra loro nella parte caudale, dove si forma un ispessimento che si evidenzia all’interno della zona “H” e prende il nome di linea “M”. Altre conoscenze hanno arricchito il campo delle possibili ipotesi; la scoperta delle macroproteine Titina e Nebulina hanno permesso a Horowitz (1988) di ipotizzare la maggiore stabilità del sarcomero rispetto alla teoria di Huxley che prevedeva i filamenti miosinici liberi, ma ancora gli studiosi sono lontani dalla comprensione completa del fenomeno della contrazione muscolare. L’ipotesi che maggiormente ci convince è quella formulata da Lehnertz che si rifà alla legge di Coulomb relativa ai campi elettrici e valida in tutte le dimensioni, comprese quelle biomolecolari. Il passaggio da piccole forze del campo attorno agli ioni, a forze dall’azione macroscopica, avverrebbe per la regolarità della disposizione delle teste miosiniche sui filamenti spessi e la loro periodica relazione con i punti di contatto sui filamenti sottili. I ponti miosinici sono caratterizzati da teste con aree enzimaticamente molto attive che catalizzano la reazione ATP —> ADP + P. La proteina troponina che è presente con regolarità sui filamenti d’actina ha carica negativa. Tra le troponine è disposta un’altra proteina in forma allungata, la tropomiosina. Nel muscolo non attivo le cariche negative dell’ATP miosinico e della troponina si respingono ed il muscolo in questa fase risulta facilmente allungabile. L’arrivo dello ione Ca++ dal reticolo sarcoplasmatico interessa la troponina che cambia campo ed attrae il complesso ATP-miosina; quest’avvicinamento determina (per la legge di Coulomb) un aumento della forza del campo ed un aumento d’energia tensiva (forza elastica) nel collo elastico della testa miosinica. L’ entrata perentoria dell’ATP nel campo d’azione del Calcio fissato alla troponina, induce la sua netta scissione in ADP + P, determinando il distacco dell’ADP miosinica dalla troponina e la rapida e brevissima adesione della testa della miosina ( privata dell’ADP) all’actina. Ricaricati nuovamente i centri attivi, la miosina si stacca dall’actina ed è disponibile per un nuovo ciclo. Il valore della forza dell’unità muscolare è determinato dal numero dei legami elettromagnetici tra “ATP-miosina e Calcio-troponina” prima che P (il fosfato terminale dell’ATP) venga indotto a sganciarsi per l’azione del calcio. L’adesione dei ponti all’actina, avviene dopo l’idrolisi dell’ATP in ADP + P. Questo tempo in cui si compie la reazione è un tempo morto che durante il regime concentrico si ripete alla formazione d’ogni legame. È questo processo che impedisce al muscolo di realizzare con questo tipo di regime gli stessi valori di forza prodotti in regime isometrico ed eccentrico che sfruttano nel primo caso il legame elettromagnetico (ATP-miosina/calcio-troponina) sempre garantito da uno degli otto ponti; nel secondo il contatto tra i siti sensibili che avviene in direzione contraria e non provoca scissione dell’ATP mantenendo il legame elettromagnetico che garantisce una notevole forza del muscolo ed un risparmio di fosfato.
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