La prestazione nello sprint è determinata da due caratteristiche fisiologiche complementari.
Una (analizzata in una precedente news) riflette i determinanti neuromuscolari, che richiedono contrazioni ripetute, rapide e ad alta forza rese possibili dal rapido reclutamento e dalla frequenza di scarica delle unità motorie, e da caratteristiche del muscolo scheletrico come una maggiore proporzione di fibre veloci, una maggiore dimensione delle fibre e una maggiore capacità di generare forza e potenza.
L’altra riflette la capacità delle vie metaboliche di risintetizzare rapidamente l’ATP riducendo al minimo le interruzioni dell’omeostasi metabolica che contribuiscono all’affaticamento.
Queste due caratteristiche sono altamente interconnesse, poiché l’apporto di ossigeno e la capacità ossidativa mitocondriale influenzano lo sviluppo della fatica e la capacità di mantenere forza e potenza, mentre il fenotipo delle fibre muscolari e le proprietà contrattili modellano la richiesta metabolica, la produzione meccanica e l’utilizzo dell’ossigeno.
Inoltre, la capillarizzazione del muscolo scheletrico è importante per la diffusione dell’ossigeno e la rimozione dei metaboliti, mentre l’abbondanza di cellule satelliti e la loro prossimità ai capillari possono contribuire al rimodellamento muscolare e al mantenimento delle dimensioni e della funzione delle fibre durante tutto l’arco della vita.
Sebbene lo sprint sia prevalentemente supportato dal metabolismo anaerobico, completare 200 m in ~50 s richiede un elevato turnover di ATP sostenuto per quasi un minuto, il che necessita di contributi coordinati dalla degradazione della fosfocreatina, dalla glicolisi e dal metabolismo ossidativo.
Lo studio di Colosia et al. (J Appl Physiol (1985). 2026 May 6. doi: 10.1152/japplphysiol.00279.2026) gli autori hanno ha caratterizzato la sua efficienza cardiorespiratoria, la capacità ossidativa del muscolo scheletrico, la distribuzione del tipo di fibra, la capillarizzazione e le cellule satellite e confrontato questi risultati, ove possibile, con i dati di riferimento pubblicati.
Tutte le valutazioni in vivo sono state effettuate nel maggio 2024.
Questa data è stata scelta per catturare lo stato di forma dell’atleta nel picco della sua attività agonistica: i test si sono svolti infatti un mese dopo il suo record mondiale indoor dei 200 metri e 15 giorni prima di stabilire il nuovo record mondiale outdoor.
Il disegno sperimentale ha previsto l’utilizzo di diverse tecniche per ottenere una visione d’insieme della “cascata del trasporto di ossigeno”.
In particolare:
- Test di esercizio incrementale: un test a rampa su un cicloergometro frenato elettronicamente con analisi degli scambi gassosi respiro per respiro per la misurazione della ventilazione polmonare (VE), consumo di ossigeno (VO2) ed emissione di anidride carbonica (VCO2). Da questi dati sono stati calcolati il VO2peak, il quoziente di scambio respiratorio (RER) e la soglia degli scambi gassosi (GET)
- La gittata cardiaca (CO) e la gittata sistolica (SV) sono state valutate attraverso la cardiografia a impedenza transtoracica
- Spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS): utilizzata per monitorare l’ossigenazione muscolare durante il test di sforzo e per stimare la capacità ossidativa muscolare attraverso il tasso di recupero dopo occlusioni arteriose intermittenti
- Biopsia muscolare: è stato prelevato un campione di tessuto dal muscolo vasto laterale sotto anestesia locale. I campioni sono stati poi suddivisi per tre finalità principali:
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- Respirometria ad alta risoluzione: per misurare il flusso di ossigeno mitocondriale
- Analisi biochimica: per determinare l’attività dell’enzima citrato sintasi
- Immunoistochimica: per analizzare la distribuzione dei tipi di fibre, la loro area, la capillarizzazione e il contenuto di cellule satellite
I risultati hanno evidenziato che l’atleta ha mostrato una fitness aerobica eccezionale per la sua età:
- Massimo consumo di ossigeno (VO2peak): ha raggiunto un valore di 23 ml·kg⁻¹·min⁻¹ a una potenza di 98 W, una prestazione che la colloca nel 50° percentile delle donne sulla cinquantina
- Parametri cardiaci: la frequenza cardiaca massima è stata di 141 bpm (98% del massimo predetto per l’età), con una gittata cardiaca di 13,6 L·min⁻¹ e una gittata sistolica di 96 mL
- Soglie ventilatorie: la soglia degli scambi gassosi (GET) si è verificata all’82% del VO2peak, mentre il punto di compensazione respiratoria è stato raggiunto al 91% del VO2peak, indicando un’elevata capacità di sostenere carichi di lavoro intensi
- Cinetica di recupero dell’ossigeno: la costante di velocità di recupero del misurata tramite NIRS è stata di 1,83 min⁻¹, simile ai valori riscontrati in soggetti sani di 20 o 50 anni
Per la funzione mitocondriale (analisi ex vivo), le analisi biochimiche e respirometriche hanno confermato l’alta capacità ossidativa del muscolo vasto laterale.
L’atleta presenta un fenotipo muscolare unico che combina velocità e resistenza:
- Dimensioni delle fibre: Le fibre lente (MyHC I) sono risultate significativamente più grandi rispetto alle fibre veloci (MyHC II), con un rapporto II/I di 0,59
- Distribuzione: Nonostante la taglia ridotta, le fibre veloci sono numericamente prevalenti: il 57% di fibre MyHC II (50% IIa, 5% ibride IIa-IIx, 2% IIx), contro il 38% di fibre lente MyHC I e il 5% di ibride I-IIa
Il supporto vascolare e rigenerativo è risultato particolarmente favorevole per le fibre lente:
- Microvascolarizzazione: le fibre MyHC I mostrano una maggiore densità capillare e contatti capillari (4,28) rispetto alle MyHC II (2,68). Il rapporto capillari-fibra (C/Fi) è di 1,67 per le fibre lente e 1,03 per le veloci
- Cellule satellite: le fibre MyHC I possiedono un maggior numero di cellule satellite (10,4 per 100 fibre) e, crucialmente, queste si trovano ad una distanza molto ridotta dal capillare più vicino (1,80 μm) rispetto alle fibre MyHC II (10,36 μm)
In sintesi, l’attività fisica vigorosa permanente può attenuare significativamente il declino cardiorespiratorio e metabolico, portando a livelli di fitness paragonabili a individui di 30 o 40 anni più giovani.
