La forte associazione tra massa muscolare scheletrica (MMS) e numerosi risultati sulla salute sottolinea l’importanza di preservare e/o aumentare la MMS nel corso della vita (1). Gli esercizi di resistenza sono raccomandati come terapia di prima linea per aumentare l’MMS (2).
È controverso se l’esercizio aerobico fornisca uno stimolo sufficiente per aumentare la MMS. Un gruppo di ricercatori americani, Harber e colleghi, (3-6) hanno costantemente riferito che l’esercizio ciclistico eseguito a circa il 60%-80% della riserva di frequenza cardiaca è associato a un aumento sostanziale dell’MMS nei muscoli quadricipiti degli anziani, un risultato confermato da altri studi (7,8). Gli autori sostengono che il riscontro di ipertrofia muscolare in risposta all’esercizio aerobico è stato osservato in adulti generalmente sani che hanno aumentato l’apporto calorico per compensare il bilancio energetico negativo indotto dall’esercizio fisico e, quindi, dal mantenimento del peso corporeo (3–6).
Al contrario, diversi altri ricercatori concludono che l’esercizio aerobico non è associato ad aumenti dell’MMS indipendentemente dall’età, dal sesso biologico o dalla perdita di peso (9-13).
Un’attenta revisione degli studi utilizzati per studiare gli effetti dell’esercizio aerobico sull’MMS rivela limitazioni che confondono l’interpretazione e possono parzialmente spiegare i risultati discrepanti e, pertanto, l’aumento osservato dell’MMS non può essere attribuito con sicurezza al solo esercizio fisico (3–8). Non è noto se esistano differenze regionali nella risposta dell’MMS eall’esercizio aerobico e non è chiaro anche se gli effetti dell’esercizio aerobico sull’MMS differiscano in base al sesso biologico.
In questa nostra analisi, abbiamo cercato di determinare gli effetti dell’esercizio aerobico in linea con le raccomandazioni di consenso sull’MMS globale e regionale. La MMS di tutto il corpo è stata valutata mediante risonanza magnetica (MRI) in un ampio campione di adulti di mezza età con obesità addominale, consentendoci di rispondere alle seguenti domande. È aerobico esercizio eseguito camminando/facendo jogging associato a un mantenimento o aumento dell’ MMS totale o regionale rispetto ai controlli abbinati nel tempo? L’effetto dell’esercizio aerobico è limitato all’MMS lavorativo primario? L’effetto dell’esercizio fisico sull’MMS è diverso per maschi e femmine? Le risposte a queste domande negli adulti di mezza età sono clinicamente rilevanti perché, indipendentemente dal sesso biologico, l’invecchiamento è associato a una marcata diminuzione dell’MMS dopo la quinta decade di vita (14).
METODI
È stata completata un’analisi secondaria utilizzando i dati di quattro studi randomizzati precedentemente condotti all’interno dell’Unità di ricerca sullo stile di vita e sul cardiometabolico presso la Queen’s University di Kingston, Ontario, Canada. Da questi studi, abbiamo incluso 238 maschi e femmine adulti precedentemente sedentari, con sovrappeso e obesità, e con dati MRI sia prima che dopo l’intervento. I quattro studi sono stati condotti tra il 1999 e il 2015 e avevano una durata compresa tra 3 e 6 mesi con intensità comprese tra il 50% e il 75% del picco V̇O2 (15-18). In tutti gli studi, l’esercizio aerobico supervisionato è stato eseguito con i partecipanti che camminavano o facevano jogging su un tapis roulant. Ai partecipanti ai gruppi di controllo senza esercizio è stato chiesto di mantenere il loro stile di vita normale per tutta la durata dello studio.
PARTECIPANTI
I partecipanti erano prevalentemente bianchi e sono stati reclutati dai mass media della grande regione di Kingston. I criteri di inclusione in tutti gli studi erano i seguenti: indice di massa corporea >30 kg·m−2, circonferenza vita >102 cm negli uomini e >88 cm nelle donne, peso stabile (±2 kg) per 6 mesi prima dello studio, fisicamente inattivo, non assumere farmaci che potrebbero influenzare i principali risultati di ogni studio e non fumatori. I criteri di esclusione includevano storia di malattie cardiache, ictus, diabete mellito o qualsiasi condizione che impedisse all’individuo di impegnarsi in un regolare esercizio fisico.
Intervento di esercizio aerobico
Per tre dei quattro studi (15-17), i partecipanti hanno eseguito esercizi di camminata/jogging in linea con le raccomandazioni consensuali su un tapis roulant per il tempo necessario a raggiungere il dispendio energetico desiderato (kcal per sessione). Tutti i partecipanti si sono esercitati sotto supervisione 4-5 volte a settimana all’intensità prescritta (rispetto al V ̇O2 di picco) per la durata della rispettiva prova. Utilizzando i dati sulla frequenza cardiaca e sul consumo di ossigeno ottenuti dal test da sforzo di base, a ciascun partecipante è stata prescritta la frequenza cardiaca associata al V ̇O2 di picco (ad esempio, dal 50% al 75% del V ̇O2 di picco). . Sono stati eseguiti test da sforzo di follow-up per verificare la relazione tra frequenza cardiaca e consumo di ossigeno. Per il restante studio (18), a tutti i partecipanti è stato chiesto di camminare/fare jogging su un tapis roulant per 30 minuti al 60%–75% del loro picco V̇O2 5 volte a settimana. Per tutti gli studi, la frequenza cardiaca è stata monitorata continuamente in ogni sessione per garantire l’aderenza al protocollo di esercizio prescritto.
Regime dietetico
Per tutti gli studi, all’inizio, i partecipanti sono stati istruiti da un nutrizionista o un dietista a consumare un apporto calorico che avrebbe mantenuto il loro peso corporeo di base e, di conseguenza, che qualsiasi perdita di peso osservata durante l’intervento sarebbe stata attribuita al bilancio energetico negativo indotto dall’esercizio. Ai partecipanti è stato chiesto di compilare e inviare diari alimentari giornalieri per riportare il consumo di tutti gli alimenti autoselezionati. È stata incoraggiata una dieta equilibrata (~50% di carboidrati, ~20% di proteine e ~30% di grassi) per tutti i partecipanti, indipendentemente dall’intervento assegnato all’esercizio fisico. I partecipanti sono stati informati dal nutrizionista/dietologo se il loro peso corporeo si discostava sostanzialmente dalla perdita di peso stimata in base al bilancio energetico negativo prescritto indotto dal programma di esercizio aerobico.
Per determinare se i partecipanti stavano consumando la dose dietetica raccomandata di proteine (ad esempio, >0,8 g·kg−1⋅d−1 del totale), l’apporto calorico totale e di macronutrienti all’inizio e alle settimane 8, 16 e 24 è stato valutato per un sottocampione di 66 partecipanti di un singolo studio in cui erano disponibili l’assunzione nutrizionale completa e i dati MRI (7).
Le informazioni provenienti dai diari alimentari sono state inserite nel programma R24W, che contiene un database di 2865 prodotti alimentari e 687 ricette predeterminate associate a un codice alimentare corrispondente stabilito dal Canadian Nutrient File (21) o dall’USDA Nutrient Database (22).
| Caratteristica | Esercizio Aerobico (donne) | Controllo (donne) | Esercizio Aerobico (uomini) | Controllo (uomini) |
| Età, anni | 51.8 ± 11.3 | 55.9 ± 11.3 | 56.6 ± 11.7 | 56.6 ± 11.7 |
| Peso, kg | 86.1 ± 12.8 | 82.2 ± 9.6 | 97.1 ± 11.9 | 97.1 ± 11.9 |
| BMI, kg·m−2 | 32.0 ± 4.2 | 30.3 ± 2.9 | 31.1 ± 3.0 | 31.1 ± 3.0 |
| Circonferenza Vita, cm | 100.9 ± 10.2 | 99.0 ± 7.5 | 110.2 ± 8.4 | 110.2 ± 8.4 |
| MRI | ||||
| SM Totale, kg | 21.1 ± 3.1 | 20.8 ± 2.8 | 31.8 ± 3.7 | 31.8 ± 3.7 |
| SM Parte Superiore, kg | 9.9 ± 1.5 | 9.7 ± 1.3 | 15.6 ± 2.0 | 15.6 ± 2.0 |
| SM Parte Inferiore, kg | 11.2 ± 1.8 | 11.0 ± 1.7 | 16.2 ± 1.8 | 16.2 ± 1.8 |
| AT Totale, kg | 41.1 ± 8.8 | 37.9 ± 6.1 | 34.0 ± 8.1 | 34.0 ± 8.1 |
| SAT Totale, kg | 34.4 ± 7.8 | 31.6 ± 5.5 | 24.3 ± 6.1 | 24.3 ± 6.1 |
| VAT Totale, kg | 2.4 ± 0.9 | 2.4 ± 0.9 | 4.2 ± 1.4 | 4.2 ± 1.4 |
| VO2peak, L·min−1 | 3.3 ± 0.7 | 3.3 ± 0.7 | ||
| VO2peak, mL·kg−1·min−1 | 33.7 ± 6.6 | 33.7 ± 6.6 | ||
| Dieta | ||||
| Calorie Totali, kcal | 1883.6 ± 394.8 | 1699.3 ± 359.6 | 2448.4 ± 474.3 | 2448.4 ± 474.3 |
| Proteine Totali, g | 78.6 ± 18.7 | 70.1 ± 18.5 | 105.0 ± 25.6 | 105.0 ± 25.6 |
| Grassi Totali, g | 73.5 ± 18.0 | 65.7 ± 17.7 | 98.2 ± 22.2 | 98.2 ± 22.2 |
| Carboidrati Totali, g | 220.4 ± 57.4 | 210.9 ± 35.7 | 260.3 ± 51.8 | 260.3 ± 51.8 |
I valori sono espressi come media ± deviazione standard.
Legenda: SM (massa muscolare), AT (tessuto adiposo), SAT (tessuto adiposo sottocutaneo), VAT (tessuto adiposo viscerale), BMI (indice di massa corporea), MRI (risonanza magnetica), VO2peak (picco di consumo di ossigeno).
Risonanza magnetica
Il tessuto adiposo dell’intero corpo e la distribuzione del SMM sono stati determinati utilizzando un protocollo MRI consolidato (23). Una volta acquisiti, i dati MRI sono stati trasferiti a un computer per l’analisi utilizzando un programma software proprietario di analisi delle immagini.
Risultati
Dei 238 partecipanti prevalentemente bianchi, di mezza età (media ± DS: 53,1 ± 11,4 anni) (56% donne), 175 sono stati randomizzati all’esercizio aerobico e 63 ad un gruppo di controllo senza esercizio. Il valore medio della circonferenza vita per uomini e donne era rispettivamente di 111,4 ± 7,9 e 100,4 ± 9,6 cm. Il SMM rappresentava rispettivamente il 32,3% e il 24,6% del peso corporeo totale per uomini e donne (Tabella 1).
L’aumento del picco V ̇O2 e la riduzione del peso (−4,7 ± 3,8 kg, −5,0% ± 3,8%), della circonferenza della vita e del totale, il tessuto adiposo sottocutaneo e viscerale in risposta all’esercizio aerobico erano significativi rispetto al controllo (P <0,001, Tabella 2). Non è stata osservata alcuna interazione gruppo-sesso per il cambiamento del SMM di tutto il corpo, della parte superiore del corpo o delle gambe (P > 0,10). Per i partecipanti maschi e femmine combinati, indipendentemente dal valore basale, l’esercizio aerobico è stato associato a una piccola riduzione (differenza media stimata ± errore standard) nel SMM di tutto il corpo (-0,310 ± 0,150 kg, P = 0,039) e nel SMM della parte superiore del corpo (- 0,273 ± 0,121 kg, P = 0,025) rispetto al controllo. Non è stata osservata alcuna differenza tra i gruppi per il cambio della gamba
SMM (P = 0,701, Tabella 2).
Indipendentemente dal peso corporeo basale, la variazione relativa in
il peso corporeo per il gruppo di esercizio aerobico era associato alla variazione corrispondente del SMM totale (R2 = 0,29, P < 0,001), del SM della parte superiore del corpo (R2 = 0,21, P < 0,001) e del SM delle gambe (R2 = 0,09, P < 0,001).
Per esplorare ulteriormente le associazioni tra perdita di peso relativa e variazione del SMM, i partecipanti all’esercizio sono stati divisi in terzili in base alla perdita di peso relativa (Fig. 1). Per maschi e femmine combinati, dopo aggiustamento per i valori basali, la riduzione della SMM totale e della parte superiore del corpo osservata per il terzile 3 (perdita di peso massima, ~ 9%) è stata maggiore rispetto al terzile 1 e ai controlli (P < 0,001). La variazione del SMM delle gambe per tutti i terzili non era diversa dal controllo (P > 0,10). Salvo poche eccezioni, le osservazioni per uomini e donne considerati separatamente non erano diverse (Fig. 2).
Per i partecipanti all’esercizio aerobico, la riduzione del SMM (-0,5 ± 1,1 kg) è stata sostanzialmente inferiore alla corrispondente riduzione dell’adiposità totale (-4,01 ± 3,0 kg, P <0,001). In effetti, il contributo relativo del SMM al peso corporeo post-intervento è aumentato significativamente (P < 0,001) sia per gli uomini che per le donne di circa l’1%. Di conseguenza, il rapporto SMM/tessuto adiposo (SMAT) è aumentato rispetto al controllo sia per gli uomini che per le donne dopo l’intervento (P < 0,001, Tabella 2) ed è stato associato positivamente alla perdita di peso relativa per i maschi (R2 = 0,38, P < 0,001 ) e femmine (R2 = 0,33 P <0,001, Fig. 3).
L’apporto calorico totale e di macronutrienti al basale e alle settimane 8, 16 e 24 per un sottocampione di 66 partecipanti di un singolo studio per il quale erano disponibili l’assunzione nutrizionale completa e i dati MRI è mostrato nella Tabella 3. Non è stata osservata alcuna differenza per nessun macronutriente. componente o apporto calorico totale tra i gruppi per uomini o donne (P > 0,05). Per i partecipanti all’esercizio aerobico, l’assunzione media di proteine al basale era 96,6 e 78,6 g·d−1 rispettivamente per i maschi e le femmine al basale e non è cambiata durante l’intervento (P > 0,1, Tabella 3). La variazione dell’SMM non era associata all’assunzione di proteine alimentari (P > 0,1)
Infine, abbiamo studiato se i componenti della dose di esercizio fossero associati al cambiamento dell’SMM. Per gli uomini, l’intensità media dell’esercizio espressa come percentuale del picco V̇O2, il dispendio calorico totale nel corso dell’intervento e il tempo totale di esercizio non erano associati al cambiamento del SMM (P = 0,637, P = 0,342, P = 0,353, rispettivamente) . Per le donne, l’intensità media dell’esercizio (P = 0,008), il dispendio calorico totale (P <0,001) e il tempo totale di esercizio (P <0,001) erano associati al cambiamento del SMM (dati non mostrati).
DISCUSSIONE
La nuova scoperta di questo studio è che, indipendentemente dal sesso biologico e dalla perdita di peso, ci sono differenze regionali nella risposta del SM all’esercizio aerobico. Sebbene il muscolo della gamba coinvolto principalmente nell’esercizio prescritto fosse preservato, abbiamo identificato piccole riduzioni nel SM della parte superiore del corpo non interessato. Questi risultati dimostrano che l’esercizio aerobico fornisce uno stimolo di contrazione sufficiente a mantenere l’SMM, ma la risposta è limitata al muscolo che lavora. Dato che camminare è la forma più popolare di attività fisica per gli adulti e che la diminuzione del SM associata all’età è spiegata in larga misura da una diminuzione dei muscoli della parte inferiore del corpo (14), i nostri risultati sottolineano l’importanza dell’esercizio fisico regolare. cise come strategia per mitigare la perdita di SM legata all’età, a migliorare la funzione e diminuire il rischio per la salute indipendentemente dal sesso biologico.
La nostra scoperta che l’esercizio aerobico non porta ad un aumento della massa muscolare interessata dall’esercizio aerobico (SMM delle gambe) contrasta con la scoperta di altri che riferiscono che 12 settimane di esercizio in bicicletta (~60%–80% della riserva di frequenza cardiaca) è associato ad un aumento dell’SMM compreso tra circa il 5% e il 12% nei quadricipiti degli adulti più anziani, principalmente di sesso femminile (4–6,8). Nella maggior parte di questi studi, ai partecipanti è stato chiesto di consumare calorie aggiuntive per compensare il bilancio energetico negativo indotto dall’esercizio. Sebbene abbiamo osservato una conservazione del SMM delle gambe nei partecipanti che non hanno perso peso, il SMM delle gambe non è aumentato rispetto ai controlli (vedere Fig. 3, terzile 1).
| Variabile | Controllo n=6 | Donne esercizio aerobico n=32 | Controllo n=9 | Uomini esercizio aerobico n=19 |
| Proteine (g) | ||||
| Baseline | 70.1 ± 18,5 | 78.6 ± 18.7 | 105.0 ± 25.6 | 99.6 ± 23.3 |
| Settimana 8 | 72.4 ± 11.1 | 72.3 ± 20.7 | 108.6 ± 25.7 | 94.4 ± 21.5 |
| Settimana 16 | 66.2 ± 25.0 | 77.9 ± 19.5 | 93.3 ± 25.9 | 92.1 ± 26.1 |
| Settimana 24 | 83.0 ± 14.4 | 78.1 ± 19.6 | 99.8 ± 28.9 | 100.9 ± 27.1 |
| ΔProteine | 12.9 ± 21.7 | -0.5 ± 20.0 | -5.2 ± 25.3 | 1.3 ± 31.4 |
| Carboidrati (g) | ||||
| Baseline | 210.9 ± 35.7 | 220.4 ± 57.4 | 260.3 ± 51.8 | 287.1 ± 67.6 |
| Settimana 8 | 188.3 ± 63.3 | 218.7 ± 63.3 | 245.7 ± 77.4 | 298.6 ± 62.8 |
| Settimana 16 | 175.9 ± 53.6 | 227.1 ± 69.6 | 255.5 ± 67.7 | 301.1 ± 72.9 |
| Settimana 24 | 210.3 ± 46.6 | 225.0 ± 67.6 | 270.5 ± 63.9 | 296.9 ± 76.6 |
| ΔCarboidrati | -0.6 ± 28.8 | 4.6 ± 53.0 | 10.3 ± 83.9 | 9.8 ± 68.4 |
| Grassi (g) | ||||
| Baseline | 63.5 ± 23.1 | 73.5 ± 18.0 | 98.2 ± 22.2 | 91.1 ± 31.1 |
| Settimana 8 | 52.7 ± 18.2 | 67.6 ± 20.8 | 85.4 ± 25.9 | 86.4 ± 25.6 |
| Settimana 16 | 74.0 ± 25.5 | 74.0 ± 24.9 | 72.1 ± 26.7 | 80.3 ± 20.4 |
| Settimana 24 | 8.2 ± 29.3 | 69.1 ± 23.8 | 87.0 ± 41.3 | 76.6 ± 19.4 |
| ΔGrassi | ||||
| Calorie (kcal) | ||||
| Baseline | 1699.3 ± 359.6 | 1883.9 ± 394.8 | 2448.4 ± 474.3 | | 2407.8 ± 487.2 |
| Settimana 8 | 1613.0 ± 276.1 | 1795.9 ± 425.8 | 2269.4 ± 449.5 | 2443.0 ± 500.4 |
| Settimana 16 | 1423.2 ± 418.8 | 1907.2 ± 522.9 | 2077.2 ± 426.2 | 2343.4 ± 525.1 |
| Settimana 24 | 1818.8 ± 397.4 | 1867.3 ± 481.7 | 2332.0 ± 573.0 | 2351.8 ± 566.4 |
| ΔCalorie | -16.4 ± 410.0 |
Andare in bicicletta a un’intensità più elevata può comportare una maggiore attivazione muscolare rispetto alla camminata o al jogging. L’aumentata attivazione muscolare può portare ad un maggiore reclutamento di unità motorie a soglia elevata, che potrebbe potenzialmente migliorare la risposta anabolica all’esercizio in assenza di perdita di peso (25). Tuttavia, considerando che la maggior parte degli adulti nei paesi sviluppati sono sovrappeso o obesi, e che un numero significativo di anziani soffre di obesità sarcopenica, la fattibilità e le implicazioni cliniche di raccomandare esercizi ciclistici ad alta intensità combinati con un aumento dell’apporto calorico sono discutibili. . Di conseguenza, la nostra scoperta, e quella di altri (11-13), secondo cui l’esercizio aerobico eseguito mentre si cammina è associato a una conservazione del SMM indipendentemente dal sesso biologico con o senza perdita di peso è promettente.
In questo studio, la riduzione della SMM della parte superiore del corpo osservata in risposta a una riduzione del peso corporeo di circa il 10% è stata relativamente piccola (circa 1 kg). Per questi partecipanti, a causa della sostanziale riduzione dell’adiposità totale indotta dall’esercizio fisico, il rapporto SMAT è aumentato significativamente rispetto al controllo. Considerati i benefici ben consolidati della riduzione del tessuto adiposo totale e viscerale in un’ampia gamma di risultati sulla salute (26), suggeriamo Poiché la piccola diminuzione osservata per l’SMM in coloro che hanno ridotto il peso corporeo di circa il 10% può avere conseguenze cliniche marginali. In effetti, è ragionevole suggerire che l’aumento del rapporto SMAT porterebbe a un miglioramento del funzionamento muscolare dell’intero corpo a causa di un miglioramento associato del rapporto peso corporeo/forza muscolare. Questa nozione è rafforzata dall’osservazione consolidata che l’esercizio aerobico è associato al miglioramento della funzione SM (27) e dall’aumento osservato della forma cardiorespiratoria, che è associata alla forza SM (28).
Ai partecipanti a tutti i nostri studi è stato chiesto di consumare una dieta sana ed equilibrata che è stata monitorata continuamente durante l’intervento. Non sorprende quindi che il consumo di proteine per un sottogruppo dei nostri partecipanti rispettasse il fabbisogno dietetico raccomandato. Queste osservazioni suggeriscono che la sintesi proteica muscolare non è stata limitata a causa di una dieta inadeguata di proteine e che la mancata osservazione di un aumento del SMM in risposta all’esercizio aerobico non era il risultato di un’alimentazione insufficiente.
I meccanismi attraverso i quali l’esercizio aerobico mitigherebbe la perdita di SMM includono il miglioramento della sensibilità all’insulina e l’aumento della sintesi proteica. L’insulina è un potente inibitore della degradazione delle proteine muscolari (27) e l’esercizio aerobico è una strategia consolidata per migliorare la sensibilità all’insulina con o senza perdita di peso (15,16). È stato inoltre riportato che l’esercizio aerobico aumenta la sintesi proteica muscolare (29-31) e migliora la capillarizzazione muscolare. Una migliore capillarizzazione può potenziare il rilascio di insulina e di aminoacidi alla SM, sopprimendo rispettivamente i tassi di proteolisi e migliorando i tassi di sintesi proteica muscolare (29).
I punti di forza del nostro studio includono la valutazione di un campione relativamente ampio di partecipanti adulti maschi e femmine. L’esercizio prescritto era coerente con l’attività fisica stabilita linee guida. La misurazione MRI della SMM di tutto il corpo ha consentito di indagare sulle potenziali differenze regionali nella SMM. Il monitoraggio dell’assunzione alimentare giornaliera in un sottocampione ha aiutato a interpretare i potenziali effetti dell’assunzione di proteine alimentari sull’SMM. Le limitazioni includono il fatto che abbiamo studiato un campione omogeneo di adulti bianchi addominali sovrappeso e obesi. Tuttavia, poiché circa il 75% circa degli adulti nordamericani sono sovrappeso o obesi, una percentuale considerevole della popolazione adulta trarrebbe probabilmente beneficio dall’esercizio aerobico prescritto.
CONCLUSIONI
In sintesi, l’esercizio di camminata di moderata intensità coerente con le raccomandazioni di consenso mantiene ma non aumenta la SMM negli adulti con sovrappeso e obesità con o senza perdita di peso. La preservazione dell’SMM è limitata al muscolo interessato dal programma di esercizio aerobico. Gli operatori sanitari sono incoraggiati a consigliare i clienti riguardo ai potenziali benefici dell’esercizio aerobico come mezzo per mitigare le riduzioni del SMM legate all’età.