High Intensity Interval Training

E’ opinione diffusa che la preparazione per gli sport di endurance sia costituita esclusivamente da allenamenti nella zona di intensità che spazia dalla soglia aerobica, in cui la concentrazione del lattato ematico non supera le 2 mmol/l, al VO2max, ovvero alla massima potenza del sistema aerobico. Sicuramente il coinvolgimento dei sistemi energetici in gare che superano i 90’ di durata è praticamente a completo carico della fosforilazione ossidativa con, eventualmente, delle “incursioni” oltre soglia, tuttavia la recente ricerca dimostra che le modificazione biochimiche indotte da allenamenti oltre VO2max, ovvero anaerobici, incide in modo significativo sul profilo aerobico dell’atleta incrementando il patrimonio enzimatico della fosforilazione ossidativa, e quindi capacità e potenza aerobica.

In questo articolo saranno presi in esame alcuni studi significativi relativi all’effetto delle High Intensity Interval Training (HIIT) sul profilo aerobico di atleti impegnati in gare di endurance. Le HIIT sono prove ripetute eseguite ad intensità oltre il VO2max, quindi che stimolano il sistema anaerobico alattacido e lattacido, ma come vedremo anche il sistema aerobico. Allenamento classico per l’endurance E’ noto che l’allenamento prettamente anaerobico non costituisce un mezzo allenante molto impiegato in un piano di preparazione specifico per gli sport di endurance, specialmente quando essi prevedono prestazioni che superano l’ora o, in gare quali l’ironman nel triathlon, superano le otto ore di gara. La biochimica ci spiega che è una questione di sviluppo dei sistemi energetici, infatti una caratteristica degli sport di endurance, o cosiddetti aerobici, è quella di basarsi quasi esclusivamente sulla fosforilazione ossidativa, “spingendola” il più possibile verso l’utilizzo dei lipidi quale substrato per il ciclo di krebs. Questo, a livello enzimatico, ci allerta che insistere troppo su allenamenti anaerobici sviluppa enzimi tipici della glicolisi (come la fosfofruttochinasi), mentre inibisce gli enzimi legati al meccanismo aerobico della fosforilazione ossidativa, come la citrato sintetasi. Sembrerebbe pertanto un controsenso utilizzare l’interval training ad alta intensità nella preparazione a questi sport. L’interval training è un mezzo allenante che prevede l’alternanza di un periodo di tempo al alta intensità con un recupero, attivo o passivo, di durata variabile in base all’effetto che si desidera ottenere. Nel caso dell’high intensity interval training il periodo attivo è svolto ad intensità molto superiori al VO2max. Sappiamo che il VO2max rappresenta il massimo contributo del sistema aerobico per la produzione energetica, ma molti, erroneamente, considerano questa una intensità limite, mentre nelle HIIT si possono superare tranquillamente percentuali attorno al 200% del VO2max! L’allenamento continuato, alla base della metodologia classica di preparazione negli sport di endurance, è sempre stato associato al potenziamento del sistema cardiovascolare e al metabolismo energetico lipidico, tanto che è generalmente consigliato, da parte di specialisti nel campo del fitness, di praticare con continuità dai 20 ai 60 minuti di attività aerobica a bassa intensità per mantenersi in buona salute. La recente ricerca sembra svelare che allenandosi utilizzando le HIIT permette di conseguire risultati molto incisivi sotto l’aspetto aerobico, riducendo sensibilmente il tempo di allenamento. Quest’ultimo punto è molto importante nell’ottica di una pratica indirizzata al benessere di un’ampia fascia della popolazione, poiché la mancanza di tempo sembra essere una delle scuse addotte da molti sedentari per non impegnarsi in una costante attività fisica. Ecco allora che, proporre dei programmi che richiedono pochissimo tempo, può essere una strategia vincente per ottenere un coinvolgimento più massivo della popolazione usualmente sedentaria. Come sostengono Cordain e collaboratori (Cordain et al. 1998) dal punto di vista evolutivo l’uomo è più predisposto ad attività brevi e molto intense che non prolungate. Molto probabilmente l’uomo primitivo si muoveva camminando e correva molto forte quando doveva fuggire da un predatore o rincorrere una preda. Bailey (Bailey et al., 1995) in uno studio sul gioco dei bambini osserva come tendenzialmente i giochi siano costituiti da attività brevi ad alta intensità intervallate da risposo. Anche la presenza di un meccanismo come il “flight or fight response”, introdotto da Cannon, fa pensare che ci sia una predisposizione fisiologica agli sforzi di brevissima intensità e che l’endurance sia, di fatto, un comportamento acquisito. HIIT per l’endurance L’incremento del VO2max è causato da un’aumentata capacità di eiettare sangue da parte del miocardio e dalla capacità di estrarre ossigeno da parte delle fibre muscolari dei muscoli in esercizio. Il primo aspetto è definito centrale, mentre il secondo periferico. E’ noto che l’attività ad alta intensità ha un impatto positivo sulla componente centrale del VO2max, Enrico Arcelli consiglia allo scopo di utilizzare delle HIIT percorse su salite con pendenze pari al 15% per tratti di 30-60m. In questo modo si ottiene un “violento” innalzamento della frequenza cardiaca che agisce come stimolo per aumentare la gittata. Quello che spesso non è stato considerato è il possibile effetto, a livello periferico muscolare, conseguente ad un impegno quasi massimale sulla capacità di utilizzare l’ossigeno, le recenti ricerche, infatti, sembrano dimostrare che serie ripetute dalle caratteristiche anaerobiche inducono adattamenti pari a quelli prodotti da attività aerobica continuata. La cosa non dovrebbe sorprendere se si pensa che il contributo aerobico sui 200m piani in atletica è pari al 29%, mentre quello sui 400m è pari a 43% (Spencer e Gastin, 2001). Un recente studio (Duffield et al. 2004) ha sorprendentemente mostrato come, anche in impegni massimali, come le corse sui 100 e 200m in atletica, generalmente considerate regno del metabolismo anaerobico, nella realtà il contributo aerobico sia abbastanza rilevante. Secondo lo studio la proporzione tra sistema aerobico e anaerobico sui 100m piani è del 21%-79% nei maschi e del 25%-75% nelle donne, valori che passano rispettivamente al 9%-91% e 11%-89%, quando relazionati alla stima della degradazione della fosfocreatina (La/PCr). Lo studio che più ha influenzato l’approccio al HIIT è stato condotto da Izumi Tabata (Tabata et al., 1996). Sono stati confrontati due gruppi sperimentali, il primo si allenava per sei settimane, cinque giorni a settimana, per 60 minuti ad un’intensità massima del 70% del VO2max, l’altro gruppo effettuava lo stesso numero di allenamenti per le sei settimane, ma eseguiva 8×20″ al 170% del VO2max con un recupero di soli 10″ tra le ripetizioni. Entrambi i gruppi migliorarono il VO2max, ma il gruppo che eseguiva le HIIT migliorò anche del 28% la capacità anaerobica rispetto all’altro gruppo. Oltre a ciò il gruppo HIIT si allenava per solo 12’ rispetto ai 60’ del gruppo continuato con un considerevole risparmio di tempo. Burgomaster e collaboratori (Burgomaster et al., 2005) hanno recentemente dimostrato che un allenamento costituito da sei prove Wingate test su 30″ hanno un effetto molto marcato sulle componenti aerobiche della prestazione. In dettaglio c’è stato un aumento pari al 38% della citrato sintetasi, uno dei principali enzimi del metabolismo ossidativo, ed un incremento del 26% del glicogeno muscolare. Inoltre la prestazione ad esaurimento all’80% del VO2max è passata da 26’ a 51’. La cosa sorprendente è che questi incrementi si sono avuti in solo due settimane di training. Il Wingate test è costituito da una prova massimale della durata di 30″ eseguita su cicloergometro con una resistenza fissata in base alle caratteristiche dell’atleta. Un altro studio di Gibala e collaboratori (Gibala et al., 2006), ha confrontato due protocolli di allenamento, uno consisteva in sei allenamenti a bassa intensità (65% del VO2max) della durata di 120’, l’altro, manteneva gli stessi allenamenti ma eseguendo sei Wingate test (circa 250% VO2max). Notiamo che c’è una riduzione pari al 90% del volume tra il primo ed il secondo protocollo! I risultati dimostrano che in una prova a cronometro sui 60’ entrambi i gruppi hanno avuto prestazioni simili. Uno studio recentissimo (Gunnarsson e Bangsbo, 2012) ha utilizzato un protocollo variato sulla corsa facendo correre 30″ lentamente, 20″ a velocità media e 10″ a velocità molto sostenuta. Degli atleti con moderata preparazione su sport di resistenza sono stati ripartiti in due gruppi. Un gruppo sostituiva l’abituale allenamento con due serie da 5’ corse 30″ ad intensità inferiore al 30% del VO2max, 20″ ad intensità inferiore al 60% del VO2max e 10″ ad intensità molto superiore al 90% del VO2max. L’altro gruppo continuava con il normale allenamento. Il periodo di training è stato di sette settimane. I risultati mostrano un incremento del 4% del VO2max per il gruppo 30-20-10 ed un miglioramento di 21 secondi su una corsa di 1500m e di 48 secondi su una corsa di 5000m rispetto al gruppo tradizionale. Esfarjani e Laursen (2007) hanno sottoposto tre gruppi di podisti maschi a tre differenti regimi di allenamento, tutti della durata di 10 settimane con quattro allenamenti settimanali, rilevando prima e dopo il VO2max, la soglia del lattato e la prestazione su 3000m piani. Il primo gruppo eseguiva 8×60% del tempo di esaurimento a VO2max ad un’intensità pari al VO2max con recupero 1:1, il secondo 12x30s ad un’intensità pari al 130% del VO2max con 4’.30″ di recupero tra le ripetizioni, il terzo gruppo si allenava per 60’ ad un’intensità pari al 75% del VO2max. Il primo gruppo migliorò del 9,1% il VO2max, dell’11,7% la soglia del lattato e del 7,3% la prestazione sui 3000m. Il secondo gruppo migliorò sugli stessi parametri rispettivamente del 6,2%, del 4,7% e del 3,4%. Non furono, invece, rilevati significativi cambiamenti nel terzo gruppo. Uno studio molto interessante (Paton e Hopkins, 2005) propone una metodologia di allenamento che combina l’allenamento pliometrico con quello rivolto allo sviluppo del VO2max finalizzati al miglioramento della performance di ciclisti di livello nazionale. Il risultato è un aumento della potenza di picco di circa il 7% e una riduzione del costo energetico attorno al 3%. La proposta di allenamento consiste nell’eseguire 2-3 sedute composte da 20 ripetizioni di rimbalzo pliometrico da 40cm di altezza, seguite da 5 serie di Wingate test con 30 secondi di recupero tra le serie. Il tutto va ripetuto per tre volte con un recupero di due minuti tra le serie. Una metodologia molto simile (Berryman et al., 2010) è utilizzata nella preparazione del mezzo fondo e del fondo, per quanto concerne l’atletica leggera. Una tipica seduta può essere caratterizzata da un allenamento a circuito (circuit training) da ripetere più volte, composta da esercizi pliometrici come il rimbalzo da varie altezze (20, 40 o 60 cm), o vari tipi di balzi tecnici (corsa rimbalzata, skip, etc.) o ancora da sequenze di ostacoli da superare reattivamente, intramezzati da corse sprint massimali, su distanze comprese tra i 20 ed i 200 metri. Secondo Gibala (Gibala, 2009) a livello cellulare le HIIT agiscono incrementando l’attività del PGC-1a, che serve a coordinare la biogenesi dei mitocondri, l’AMP-attivato ed il p38. Queste modificazioni hanno un’azione sull’incremento della prestazione di endurance. Perry e collaboratori (Perry, 2008) hanno rilevato, in seguito a 6 settimane di allenamento con le HIIT rispetto al gruppo di controllo, un incremento del 18% del citocromo c ossidasi IV, del 26% del citrato sintetasi, del 29% del b-hydroxyacyl-CoA deidrogenasi, del 26% dell’aspartato-amino-transferasi, del 21% del piruvato deidrogenasi. C’è stato inoltre un incremento di FAT/CD36, FABPpm, GLUT 4, MCT 1 e 4 (14%–30%) e del glicogeno muscolare (59%). Dagli studi presentati si evince che il beneficio rappresentato dalle HIIT si estende anche a quelle discipline di endurance che storicamente hanno utilizzato mezzi allenanti di intensità molto inferiore. Secondo alcuni allenatori come Skiba, che vanta vincitori di titoli mondiali sul duathlon ed il triathlon, negli sport di resistenza c’è stato un ripensamento metodologico nell’impostazione della preparazione. Ci si è resi conto che atleti di alto livello non beneficiano dell’aumento del volume oltre un certo limite oltre il quale, solo agendo sull’intensità, si riescono ad ottenere ulteriori miglioramenti. Oltre a questo, per il principio di specificità nella periodizzazione delle discipline di endurance, c’è la tendenza a sviluppare nella fase generale i presupposti funzionali su cui costruire il passo gara. In quest’ottica, prendendo come esempio l’allenamento per un ironman, che prevede 3,8km di nuoto, 180km di ciclismo e la maratona finale, nella fase generale dell’allenamento l’obiettivo deve essere posto sull’elevazione del VO2max. Avere un elevato massimo consumo di ossigeno garantisce le precondizioni per poter sviluppare una più alta percentuale del suo utilizzo, ovvero una intensità di sforzo più alta alla soglia e, di conseguenza, un miglior potenza lipidica. Il paragone è quello della ristrutturazione di una casa a cui si vuole aggiungere un piano. Se si vuole alzare la casa per prima cosa si deve stabilire l’altezza del tetto (VO2max), poi è possibile definire l’altezza dei muri (soglia del lattato) e del pavimento (potenza lipidica). A livello pratico nella preparazione delle prove di endurance prolungato, si inverte la classica periodizzazione la quale prevede una fase generale di allenamento a bassa intensità ed alto volume, seguita da una fase specifica caratterizzata da un aumento dell’intensità con rispettivo decremento del volume. Nella prima fase si cerca di aumentare il VO2max e la sua percentuale di utilizzo (soglia del lattato) successivamente si determina il passo gara e si estende la prestazione aumentando il volume. L’impiego delle HIIT sembra contraddire anche uno dei cavalli di battaglia dei sostenitori dell’attività aerobica per il mantenimento o la riduzione del peso corporeo. Tremblay e collaboratori (Tremblay et al., 1994), hanno confrontato l’effetto di venti settimane di allenamento che prevedeva attività continuata a bassa intensità, rispetto a quindici settimane nelle quali si impiegavano le HIIT. I risultati sostengono che il programma che utilizzava le HIIT conduceva ad una più pronunciata riduzione del grasso sottocutaneo. Gli autori hanno effettuato anche una biopsia muscolare rilevando solo nel gruppo HIIT, un incremento dell’attività dell’enzima 3-hydroxyacyl-coenzima A deidrogenasi [HADH], un enzima della beta ossidazione. Secondo gli autori durante la fase post esercizio (EPOC) ci sarebbe aumento dell’utilizzazione dei lipidi. Altri studi (Smith J et al. 1993; Bahr R et al., 1992; Brockman, L. et al., 1993) hanno dimostrato che l’EPOC è più influenzato dall’intensità dell’esercizio che non dalla sua durata. Sembrerebbe quindi che, anche nel campo della prevenzione di massa, il ricorso ad esercizio più vigorosi con minor impiego di tempo conduca a risultati più incisivi rispetto a quanto, ancora oggi consigliato, anche da molti esperti del settore.   Considerazioni Nel paragrafo precedente è stato spiegato come delle esercitazioni anaerobiche possano condizionare lo sviluppo della capacità e potenza aerobica, ma come si inseriscono questi allenamenti all’interno della programmazione della stagione agonistica? La periodizzazione classica prevede una rapporto inverso tra quantità ed intensità dell’allenamento. La quantità di allenamento è alta ad inizio preparazione, con un’intensità bassa (la fase definita di costruzione aerobica, mentre con l’avvicinarsi delle gare, cala sostanzialmente il volume di allenamento in favore di una crescita dell’intensità. Quest’impostazione fu proposta da Matveyev ed era relativa a sport quali l’atletica leggera, il nuoto e la pesistica, nei quali le specifiche richieste dal modello prestativo sono coerenti con un aumento dell’intensità. Tale modello, tuttavia, mal si adatta, per il principio di specificità dell’allenamento, a sport in cui le caratteristiche del modello prestativo richiedono lo sviluppo delle caratteristiche che permettano di gareggiare per più ore ad un’intensità medio/bassa. Dal mio punto di vista nel caso di gare di endurance prolungata l’ordine della periodizzazione è invertito rispetto al modello classico, prevedendo allenamenti ad alta intensità nella fase generale della preparazione e, successivamente, un’enfasi sulle caratteristiche estensive della prestazione con la costruzione del passo gara. In base a queste considerazioni, dopo un riadattamento organico di 2-3 settimane si dovrebbe allenare l’incremento della VO2max con le HIIT ed esercitazioni affini, successivamente spostare l’attenzione sullo sviluppo della soglia del lattato e, a partire da circa 3 mesi dalla gara, concentrarsi sulla costruzione del passo gara. Parliamo sempre di percentuali relative dei vari mezzi allenanti, poiché comunque modulati in base al momento della stagione tutti i tipi di allenamento sono sempre mantenuti. Le prestazioni di endurance sono caratterizzate dalla relazione V=FrVO2max*Cr-1, in cui FrVO2max è la frazione di VO2max utilizzabile dall’atleta ovvero lo sviluppo della soglia del lattato, mentre Cr-1 rappresenta il costo energetico (Billat et al., 2001). Agendo in base alla periodizzazione invertita si ha l’effetto di ridurre Cr, attraverso le HIIT e successivamente di aumentare FrVO2max, con lo sviluppo in successione di VO2max e FrVO2max (alias soglia del lattato).


Bibliografia 

Bahr R et al. Effect of supramaximal exercise on excess postexercise O2 consumption. Med. Sci. Sports Exerc. 1992; 24(1): 66‐71.

Billat, V. L., A. Demarle, J. Slawinski, M. Paiva, And J.-P. Koralsztein. Physical and training characteristics of top-class marathon runners. Med. Sci. Sports Exerc., Vol. 33, No. 12, 2001, pp. 2089–2097.

Brockman, L. et al. Oxygen uptake during recovery from intense intermittent running and prolonged walking. J. Sports Med. Phys. Fitness. 1993; 33(4): 330‐336.

Burgomaster KA, Hughes SC, Heigenhauser GJ, Bradwell SN, Gibala MJ. Six sessions of sprint interval training increases muscle oxidative potential and cycle endurance capacity in humans. J Appl Physiol. 2005 Jun; 98(6): 1985‐90.

Bailey RC, Olson J, Pepper SL, Porszasz J, Barstow TJ, Cooper DM. The level and tempo of children’s physical activities: an observational study. Med Sci Sports Exerc. 1995 Jul;27(7):1033‐41.

Berryman N.,Maurel D., Bosquet L. Effect Of Plyometric Vs. Dynamic Weight Training On The Energy Cost Of Running. J Strength Cond Res 2010; 24(7): 1818–1825.

Cordain, L., Gotshall, R.W. and Eaton, S.B. Physical activity, energy expenditure and fitness: an evolutionary perspective. International Journal of Sports Medicine 1998; 19:328‐335.

Duffield R., Dawson B., Goodman C. Energy system contribution to 100-m and 200-m track running events. Journal of science and medicine in sport 2004; Sep;7(3):302-13.

Esfarjani F., Laursen P. B. Manipulating high-intensity interval training: Effects on VO2 max, the lactate threshold and 3000m running performance in moderately trained males. Journal of Science and Medicine in Sport 2007; 10, 27-35.

Gibala M., Molecular responses to high-intensity interval exercise. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 2009; 34: 428–432.

Gibala M.J., Little J.P., van Essen M., Wilkin G.P., Burgomaster K.A., Safdar A., Raha S., Tarnopolsky M.A. Short‐term sprint interval versus traditional endurance training: similar initial adaptations in human skeletal muscle and exercise performance. J Physiol. 2006 Sep 15;575 (Pt 3):690.

Gunnarsson T.P. and Bangsbo J. The 10-20-30 training concept improves performance and health profile in moderately trained runners. J Appl Physiol (May 3, 2012) in corso di stampa.

Inbar O. et. al. The wingate anaerobic test. (1996) Champaign, Illinois: Human Kinetics.

Jacobs I, Tesch PA, Bar-Or O, Karlsson J, Dotan R. Lactate in human skeletal muscle after 10 and 30 s of supramaximal exercise. J Appl Physiol 1983; 55:365–367.

Paton, C.D., and W.G. Hopkins. Combining explosive and high-resistance training improves performance in competitive cyclists. J. Strength Cond. Res. 2005; 19(4):826–830.

Perry C.G.R., Heigenhauser G.J.F., Bonen A., Spriet L.L. High-intensity aerobic interval training increases fat and carbohydrate metabolic capacities in human skeletal muscle. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 2008; 33: 1112–1123.

Smith J et al. The effects of intensity of exercise on excess postexercise oxygen consumption and energy expenditure in moderately trained men and women. Eur. J. Appl. Physiol. 1993; 67(5):420‐425.

Spencer M.R., Gastin P.B. Energy system contribution during 200- to 1500-m running in highly trained athletes. Med Sci Sports Exerc. 2001 Jan;33(1):157-62

Tabata I, Nishimura K, Kouzaki M, Hirai Y, Ogita F, Miyachi M, Yamamoto K. Effects of moderate‐intensity endurance and high‐intensity intermittent training on anaerobic capacity and VO2max. Med. Sci. Sports Exerc. 1996; 28(10):1327‐30.

Tremblay A, Simoneau JA, Bouchard C. Impact of exercise intensity on body fatness and skeletal muscle metabolism. Metabolism. 1994; 43(7): 814‐8.

Annunci

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...