L’allenamento ad intervalli ad alta intensità (HIIT) si riferisce a un protocollo di allenamento che comprende più sessioni di esercizi ad alta intensità o sprint, intervallati da periodi di recupero. HIIT rappresenta un’attività che aumenta in modo significativo la capacità di esercizio sia aerobico, che anaerobico e gli studi hanno scoperto che la capacità aerobica viene influenzata dall’HIIT attraverso un aumento degli enzimi ossidativi, una maggiore attività degli enzimi ossidativi, un migliore trasferimento di ossigeno alle cellule, più mitocondri per cellula ed una migliore funzione mitocondriale.
Tabata et al. nel 1996 hanno confrontato gli effetti dell’allenamento di resistenza e dell’allenamento HIIT sulle capacità anaerobiche e in questo studio sono state completate ogni giorno otto serie di 20s di esercizi ad alta intensità, con intervalli di 10s tra ogni serie, per 5 giorni alla settimana. Dopo 6 settimane di allenamento, la capacità anaerobica del gruppo HIIT è aumentata del 28%, mentre il gruppo d’allenamento di resistenza non ha subito cambiamenti significativi. Sebbene altri studi che valutano l’HIIT abbiano utilizzato diversi metodi di allenamento, diversi protocolli di allenamento e diversi gruppi di soggetti, la maggior parte dei risultati suggerisce che l’allenamento HIIT migliora efficacemente la capacità anaerobica. HIIT è caratterizzato da un apporto energetico derivato principalmente dal metabolismo anaerobico, sebbene sia noto che tutti e tre i sistemi energetici supportino l’esercizio in proporzioni diverse durante periodi di tempo di esercizio differenti. La capacità di mantenere la potenza richiesta è correlata alla capacità di fornire continuamente ATP mediante glicolisi anaerobica. Il miglioramento della capacità anaerobica durante l’allenamento HIIT è dovuto probabilmente da risultati combinati, come una maggiore capacità di approvvigionamento energetico della fosfocreatina, una migliore attività degli enzimi glicolitici e un aumento del metabolismo aerobico.
Mentre è in uno stato di riposo, il sangue umano è leggermente alcalino (pH di circa 7,4), mentre il muscolo è neutro (pH di circa 7,0). La mediazione costante dell’equilibrio acido-base del sangue e del muscolo è uno dei requisiti importanti per assicurare il normale metabolismo cellulare. Neutralizzando l’acidità in eccesso e/o l’alcalinità, i sistemi tampone nel corpo tentano di mantenere il pH in un intervallo desiderato e sano. Un sistema tampone primario è il sistema di acido carbonico (H2CO3) – ioni bicarbonato (HCO3−), che funziona attraverso la reazione: H+ + HCO3- ⇋ H2CO3 ⇋ H2O + CO2.
Gli studi hanno confermato che l’acidosi influisce negativamente sul rilascio di ioni calcio durante la contrazione muscolare, sull’attivazione dei recettori del segnale elettrico, sul legame degli ioni calcio alla troponinaC e sull’attività degli enzimi metabolici e questi cambiamenti hanno l’effetto di ostacolare la risintesi di ATP e rallentare la glicolisi. L’acidosi può derivare da un calo del pH intracellulare durante un esercizio anaerobico intenso di breve durata. Gli studi hanno scoperto che l’HCO3− può tamponare il rilascio accelerato di ioni idrogeno associato a questa intensa attività anaerobica, riducendo così l’acidosi e inoltre, lo ione sodio (Na+) nel bicarbonato di sodio (HCO3−) può essere utile neutralizzando l’impatto acido dello ione idrogeno (H+). È stato anche stabilito che l’ingestione di Na+ può aumentare il volume plasmatico, il che potrebbe essere un ulteriore vantaggio per l’attività anaerobica creando un potenziale tampone ampliato attraverso la diluizione della concentrazione di H+. Altri studi hanno anche scoperto che l’HCO3 esogeno acuto o cronico può migliorare le prestazioni nelle gare di 400 e 800 m, 2 minuti di sprint, il test Wingate e altre attività anaerobiche. La tempistica della supplementazione in acuto di HCO3- negli studi precedenti variava tipicamente da 1 a 3 ore prima dell’esercizio, il che aumenta significativamente il livello di HCO3- e il pH nel sangue. Gli studi hanno scoperto che l’attività della proteina transmembrana H+ aumenta in proporzione all’aumento della concentrazione di H+ intracellulare e di conseguenza, gli ioni H+ e lattato, che traboccano dalle cellule a causa dell’esercizio, possono essere tamponati da HCO3−, per cui, la capacità di tamponamento dell’acido dei muscoli viene migliorata, mentre l’aumento di H+ nei muscoli viene ridotto per ritardare l’affaticamento muscolare.
Una meta-analisi che riassume 29 studi ha rilevato che l’integrazione di HCO3− può migliorare la capacità di esercizio anaerobico, estendendo significativamente il tempo di esercizio fino all’esaurimento e gli studi suggeriscono anche che maggiore è la caduta del pH durante l’esercizio, più vantaggioso è l’integrazione di HCO3–. Alcuni studi hanno confrontato anche gli effetti dell’integrazione acuta e cronica di HCO3- sulla capacità anaerobica, con i risultati che suggeriscono come l’integrazione cronica sia più efficace nell’aumentare la capacità di esercizio anaerobico rispetto all’integrazione acuta. Un potenziale problema con l’integrazione di HCO3 è che un dosaggio inappropriato che può provocare reazioni gastrointestinali acute, con sintomi che includono nausea, mal di stomaco, diarrea e vomito e che possono influire negativamente sulle prestazioni dell’esercizio. Studi dose-risposta che valutano le dosi di HCO3 comunemente usate, tipicamente comprese tra 0,1 e 0,5 g/kg di massa corporea (BM), hanno rilevato che la dose più comunemente usata è 0,3 g/kg per BM. Gli studi hanno anche dimostrato che l’integrazione cronica a dosi inferiori a 0,3 g/kg di BM determina una migliore tolleranza gastrointestinale rispetto alla dose di integrazione di HCO3- acuta una tantum e maggiore prima dell’esercizio.
Gli studi attuali hanno valutato gli effetti dell’integrazione di HCO3- sulla prestazione fisica HIIT, ma pochi studi hanno valutato gli effetti indipendenti di HIIT e HCO3- sulla prestazione anaerobica. Ci sono diversi studi che hanno anche valutato l’impatto dell’HIIT con l’integrazione di HCO3- sulla prestazione aerobica. Gli studi di Jourkesh et al. (2011) e Edge et al. (2004) hanno scoperto che l’integrazione di HCO3- con HIIT influenza positivamente la capacità aerobica, ma, al contrario, uno studio di Driller et al. (2013) ha scoperto che questa combinazione aveva l’effetto opposto, sebbene i ricercatori ipotizzassero che la scoperta potesse essere dovuta alle caratteristiche uniche del soggetto (membri altamente qualificati nelle squadre nazionali), le cui prestazioni aerobiche erano sufficientemente sviluppate da non essere influenzate dall’aggiunta di HCO3− supplementare. Per via di questa scoperta, Wang e gli altri autori hanno scelto studenti universitari come soggetti, invece di atleti altamente qualificati, per consentire una migliore comprensione del possibile impatto dell’ingestione di HCO3-, quando accoppiato con HIIT. Hanno così sviluppato un progetto di ricerca per valutare la combinazione dell’integrazione cronica di HCO3- con l’allenamento HIIT, per esplorare se questo intervento possa o meno migliorare efficacemente la capacità anaerobica in giovani uomini.
Metodi
Venti partecipanti maschi sani in età universitaria sono stati assegnati in modo casuale al gruppo HCO3− (SB) o al gruppo placebo (PL), con 10 soggetti in ciascun gruppo. Entrambi i gruppi hanno completato 6 settimane (3 giorni a settimana) di HIIT con l’SB che ha ingerito una soluzione al gusto di arancia contenente 15 g di xilitolo e 0,2 g di HCO3−/kg di massa corporea durante ogni giornata di allenamento, e PL ha ingerito una bevanda simile che non conteneva HCO3− . Questo studio ha separato 6 settimane di allenamento in due fasi con diverse intensità di allenamento, con le prime 3 settimane a un’intensità inferiore rispetto alle seconde 3 settimane. I campioni di sangue per misurare l’HCO3 sierico sono stati ottenuti 5 minuti prima e 30 minuti dopo le seguenti sessioni di allenamento HIIT: nella prima settimana, alla prima sessione di allenamento; nella terza settimana, nella terza sessione di allenamento; nella sesta settimana, nella terza sessione di allenamento. Tre Wingate test di 30’’ (WAnT) sono stati condotti prima, a metà e dopo gli interventi di allenamento e d’integrazione, con potenza di picco, potenza media e indice di fatica ottenuti durante WAnT, lattato sanguigno e frequenza cardiaca ottenuti dopo WAnT.
Risultati
Tutti i soggetti hanno completato 6 settimane di intervento, senza abbandoni, con i risultati che seguono:
1) Il livello sierico di HCO3 di SB era significativamente più alto di PL (p <0,05) sia prima che dopo ogni HIIT;
2) La potenza di picco relativa in WAnT era significativamente più alta nel gruppo SB dopo 6 settimane (p<0,01);
3) Il tasso di eliminazione del lattato e la velocità di eliminazione del lattato dopo 10 min di WAnT erano entrambi significativamente più alti in SB nel post-test (p <0,01);
4) La velocità di recupero della frequenza cardiaca a 10 minuti dopo WAnT sia in SB, che in PL dopo 6 settimane è risultata significativamente migliorata (p <0,01 e p<0,05, rispettivamente), senza alcuna differenza tra i gruppi su queste misure.
Discussione
Lo scopo di questo studio era di indagare se l’integrazione di HCO3- durante 6 settimane di HIIT si traducesse in un miglioramento della capacità anaerobica nei giovani rispetto al solo HIIT. Gli autori hanno ipotizzato che l’integrazione cronica di HCO3− sarebbe in sinergia con l’allenamento HIIT per migliorare la riserva alcalina dei soggetti e aumentare la capacità di tamponamento acido durante l’esercizio. I risultati hanno dimostrato che l’HCO3 sierico era significativamente diverso tra i gruppi in tutti i test (p<0,05). Inoltre l’HCO3− sierica dell’SB è aumentato significativamente dopo ogni fase dell’intervento (dal pre-intervento a metà-intervento, p<0,01; da metà-intervento al post-intervento, p<0,05), suggerendo che la riserva alcalina dei soggetti in SB sono aumentati dopo l’integrazione con HCO3. Secondo i risultati del test di WAnT, i cambiamenti positivi significativi erano più evidenti in SB piuttosto che in PL, il che è probabilmente dovuto all’intervento di integrazione cronica di HCO3-. Durante l’esperimento di 6 settimane, solo un soggetto ha avuto effetti gastrointestinali problematici dopo aver assunto integratori di HCO3, probabilmente dovuto a una condizione gastrointestinale preesistente e/o ad una velocità di consumo dell’integratore eccessiva, creando un aumento del carico gastrointestinale.
Secondo i dati analizzati, dopo 6 settimane d’intervento la potenza media relativa (p<0,05), la potenza di picco relativa (p<0,05) e l’indice di fatica (p<0,01) di PL sono migliorati significativamente, il che implica che l’effetto dell’allenamento HIIT da solo migliora significativamente la capacità anaerobica. Questo risultato è coerente con studi precedenti. Nello studio di Naimo et al. (2015), 4 settimane di allenamento HIIT hanno aumentato significativamente la potenza di picco (PP) e la potenza media (PM) in WAnT dei giocatori di hockey di college. Astorino et al. (2012) hanno condotto un allenamento HIIT a breve termine per 20 maschi e femmine che spesso si sono impegnati in attività fisica e hanno scoperto che sia la PP relativa che la PM relativa sono migliorate in modo significativo. Tuttavia nessuno di questi due studi ha riscontrato un miglioramento significativo nell’indice di fatica, probabilmente perché il periodo di allenamento era più lungo in questi due studi rispetto allo studio di Wang et al. Pertanto imponendo stimoli fisiologici più intensi attraverso l’allenamento, la capacità di trasporto e di eliminazione dell’acido lattico potrebbe essere più evidente, la resistenza muscolare agli acidi potrebbe essere più forte e in definitiva, l’inizio della fatica potrebbe essere più lento.
I dati suggeriscono che l’integrazione di HCO3- ha aiutato a migliorare le prestazioni anaerobiche e si sono verificati alcuni cambiamenti aggiuntivi in SB, incluso il significativo aumento della PP relativa nel secondo periodo di intervento di tre settimane. Nessuno di questi cambiamenti è stato osservato in PL. Come risultato dei meccanismi descritti in precedenza, assumere una dose sufficiente di HCO3− prima di un esercizio ad alta intensità può ridurre l’accumulo di acido nelle cellule muscolari, ritardare la generazione di affaticamento e migliorare la contrazione del muscolo scheletrico ed è anche stato dimostrato che i cambiamenti nel metabolismo dei muscoli scheletrici derivanti dall’integrazione di HCO3- prima dell’esercizio migliorano la funzione del metabolismo anaerobico dei muscoli scheletrici. Pertanto i dati suggeriscono che nella popolazione studiata, l’integrazione di HCO3- durante HIIT può avere un impatto positivo dell’allenamento HIIT sulla capacità anaerobica, attraverso molteplici meccanismi.
Il test anaerobico Wingate di 30s è fortemente dipendente dall’ATP/CP e dal sistema glicolitico anaerobico e il livello massimo di lattato dopo l’esercizio rappresenta la massima tolleranza del corpo all’acido lattico e riflette anche la capacità del sistema glicolitico di produrre ATP. Nelle sei settimane di allenamento c’è stato un aumento significativo del livello massimo di lattato solo in SB (p <0,01) e ciò suggerisce che la capacità del sistema glicolitico di produrre ATP è migliorata con l’integrazione di HCO3−. Inoltre sebbene la velocità di eliminazione dell’acido lattico e la velocità di eliminazione a 10 min dopo WAnT in PL siano migliorate, i risultati indicano che l’aumento di SB è più evidente su questi valori, risultando in una differenza significativa tra SB e PL (p<0,01). Ciò suggerisce, visto che gli stessi risultati scaturiscono anche in studi precedenti, che l’integrazione di HCO3− influisce positivamente sulla clearance del lattato dopo l’esercizio. Il miglioramento della clearance dell’acido lattico suggerisce che l’integrazione esogena di HCO3− può aumentare la riserva alcalina intracellulare, rallentare la riduzione del pH nei muscoli e ritardare l’insorgenza della fatica.
Inizialmente gli autori hanno ipotizzato che l’integrazione di HCO3- possa promuovere la clearance dell’acido lattico dopo l’esercizio anaerobico, ridurre l’accumulo di acido lattico e aumentare il pH del sangue, il che potrebbe aumentare la pressione parziale dell’ossigeno (PO2) nel sangue e accelerare il recupero della frequenza cardiaca. Il possibile meccanismo alla base di questo è che il pH del sangue e la pressione parziale dell’anidride carbonica (PCO2) sono pertinenti all’affinità dell’emoglobina (Hb) con O2 e PO2 nel sangue. Sia un pH elevato che una PCO2 ridotta possono aumentare l’affinità di Hb con O2 e aumentare la PO2 nel sangue. È noto che il recupero della frequenza cardiaca e la PO2 sono positivamente correlati e l’ipossia e la disfunzione nervosa autonomica cardiaca sono strettamente correlate. La velocità di recupero della frequenza cardiaca in entrambi i gruppi è aumentata dopo sei settimane di intervento e non vi era alcuna differenza significativa tra i gruppi nel recupero della frequenza cardiaca (p>0,05). Ciò è coerente con il fatto che gli autori non hanno trovato alcun rapporto che dimostri un miglioramento del recupero della frequenza cardiaca dopo l’esercizio in seguito l’ingestione di HCO3−, i dati suggeriscono che l’integrazione orale di HCO3- in un basso dosaggio possa influenzare positivamente il recupero della frequenza cardiaca dopo l’esercizio, ma sebbene questo possa essere il risultato di una migliore regolazione neurologica, non esiste una causa ovvia di questo risultato.
Il presente studio ha diversi limiti, tra cui nessun dato su come migliorare il gusto degli integratori senza comprometterne l’efficacia, lo studio ha utilizzato un campione relativamente piccolo di soli giovani uomini sani, il che limita la ricerca verso le donne e ad altre popolazioni e pertanto, gli autori incoraggiano ad una duplicazione del protocollo di questo studio con altre popolazioni nella ricerca futura.
Conclusioni
I dati suggeriscono che la combinazione di integrazione di HCO3− e HIIT può aumentare l’effetto di HIIT sulle prestazioni anaerobiche, incluso il miglioramento della produzione di potenza, il ritardo dell’inizio della fatica e il miglioramento del tasso di eliminazione del lattato nel sangue e della velocità dopo l’esercizio anaerobico.
Tratto da: Wang J., Qiu J., Yi L., Hou Z., Benardot D and Cao W., Effect of sodium bicarbonate ingestion during 6 weeks of HIIT on anaerobic performance of college students. Journal of the International Society of Sports Nutrition, Volume 16, Article number: 18(2019)