Il tempo è prezioso. Tra le innumerevoli esigenze della vita moderna e i nostri ritmi sempre più frenetici, può essere difficile resistere al fascino dell’«efficienza in termini di tempo» quando si tratta di fare esercizio fisico. 

«Questa settimana ho solo due ore a disposizione», ci diciamo, «quindi corro in palestra, mi alleno un po’ con i pesi e poi torno di corsa: così sfrutterò al meglio il mio tempo».  

Sebbene sia sicuramente un metodo efficiente in termini di tempo, alcune evidenze suggeriscono che combinare diverse modalità di esercizio in questo modo, ovvero unire allenamento di forza e cardio in un'unica sessione, possa in realtà rivelarsi controproducente per la crescita muscolare. 

Gli studi condotti sull'allenamento combinato, in cui i soggetti eseguono immediatamente dopo gli esercizi di forza (resistenza) quelli cardiovascolari (aerobici/di resistenza), hanno rilevato che tale approccio può comportare un aumento minore della forza, della massa e della potenza muscolare rispetto al solo allenamento di forza. Sebbene non vi sia ancora un consenso unanime, questi risultati suggeriscono che salire sul tapis roulant subito dopo aver sollevato pesi potrebbe non essere la scelta migliore, almeno se l'obiettivo è massimizzare la crescita muscolare. 

È stato definito « effetto di interferenza»: mentre l'allenamento di resistenza attiva i percorsi di segnalazione che inducono le fibre muscolari a crescere, aggiungere un esercizio cardiovascolare subito dopo sembra «interferire» con questi segnali, limitando la crescita muscolare. 

Sebbene i meccanismi biologici alla base dell'effetto di interferenza non siano ancora del tutto chiari, ciò potrebbe essere dovuto alla risposta di uno speciale gruppo di cellule che stimola la crescita muscolare: le cellule satellite. 

Cosa sono le cellule satellite?

Probabilmente avrai già sentito parlare delle cellule staminali: sono cellule in grado di trasformarsi in diversi tipi di cellule presenti nell'organismo. 

Da embrioni, possediamo cellule staminali in grado di differenziarsi in qualsiasi cellula del corpo umano, il che è fondamentale per il nostro sviluppo da ovulo fecondato a essere umano adulto. Ma anche gli esseri umani adulti possiedono cellule staminali: le cellule staminali adulte. Queste possono svilupparsi o “differenziarsi” in una gamma più limitata di altre cellule. Il nostro sangue e il nostro midollo osseo, ad esempio, contengono cellule staminali ematiche, che hanno il potenziale di formare globuli rossi che trasportano l'ossigeno in tutto il corpo, o globuli bianchi che combattono le infezioni. 

Un altro esempio di cellule staminali adulte si trova nella nostra pelle. Se avete mai aspirato le cellule morte dal tappeto, non vi sorprenderà sapere che la nostra epidermide (lo strato superiore della pelle) si rinnova regolarmente, all’incirca ogni 4 settimane. Alla base (letteralmente) di questa straordinaria capacità di riparazione e rigenerazione dell'epidermide ci sono le cellule staminali cutanee, che, situate più in profondità nella pelle, si replicano costantemente (o si "auto-rinnovano") e poi si differenziano in cellule epidermiche. 

E ora parliamo dei muscoli. Nel nostro tessuto muscolare sono presenti cellule staminali adulte note come cellule satellite. Chiamate così perché si trovano alla periferia delle fibre muscolari (miofibre), queste cellule ci consentono di rigenerare il tessuto muscolare. 

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Più precisamente, le cellule satellite hanno la capacità di trasformarsi in nuove fibre muscolari oppure di fondersi con le fibre esistenti, ripararle e ingrossarle, un processo fondamentale per l'aumento della forza e della massa muscolare attraverso l'allenamento di resistenza. 

In che modo le cellule satellite favoriscono la crescita muscolare? 

Di norma, le cellule satellite rimangono inattive (per usare il gergo tecnico, si dice che si trovano in uno stato di quiescenza). Quando ci alleniamo, tuttavia, sottoponiamo i nostri muscoli a uno stress meccanico e metabolico, provocando un danno muscolare che attiva le cellule satellite.* 

Una volta attivate, le cellule satellite iniziano a duplicarsi e ad aumentare di numero: un processo chiamato proliferazione. Queste cellule satellite attivate possono quindi fondersi con le fibre muscolari esistenti e, così facendo, donare i propri nuclei. 

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^{*L'esercizio fisico stimola il rilascio di varie molecole di segnalazione dai muscoli (miochine), come l'IGF-1 e l'IL-6 (argomento del rapporto di questa settimana su Infiammazione e crescita muscolare (IL-6)). È stato dimostrato che queste molecole di segnalazione attivano le cellule satellite, promuovono la crescita muscolare e aiutano a sviluppare adattamenti muscolari all'esercizio fisico.} 

Come forse ricorderete dalle lezioni di biologia delle scuole superiori, il nucleo di una cellula è essenzialmente il suo centro di controllo. Contiene il materiale genetico con le istruzioni per la sintesi sia di una varietà di proteine sia del meccanismo che le assembla, i ribosomi. In genere, le cellule hanno un solo nucleo, ma le fibre muscolari rappresentano un caso particolare, poiché contengono da centinaia a migliaia di nuclei, che chiamiamo miociti. 

Ora, se prendeste un microscopio e confrontaste le fibre muscolari, ad esempio, di Dwayne “The Rock” Johnson con quelle di una persona non allenata, notereste che le fibre muscolari del primo contengono un numero significativamente maggiore di mio-nuclei. Questo perché, grazie a regolari sessioni di allenamento con i pesi, Johnson ha attivato le sue cellule satellite, le quali, a loro volta, si sono fuse con le sue fibre muscolari fornendo loro nuovi mio-nuclei. 

Questi nuovi nuclei muscolari derivati dalle cellule satellite iniziano quindi a seguire le loro istruzioni genetiche e a produrre proteine, determinando la crescita muscolare. È proprio la sintesi di nuove proteine contrattili muscolari, l'actina e la miosina, che non solo ci conferisce maggiore forza, ma aumenta anche il diametro delle nostre fibre muscolari, con conseguente aumento della massa muscolare (ipertrofia)*.

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^{*È interessante notare che si ipotizza che le cellule satellite siano alla base del fenomeno della «memoria muscolare». Una persona non allenata aumenterà il numero di mionuclei delle cellule satellite nelle proprie fibre muscolari con l'allenamento, acquisendo forza e massa muscolare. Se successivamente smette di allenarsi per un periodo prolungato (detraining), perderà forza e massa muscolare ma, cosa fondamentale, manterrà il numero più elevato di mionuclei delle cellule satellite. Ciò le consentirà di iniziare a produrre più proteine muscolari quando riprenderà l'allenamento, permettendole di recuperare forza e massa muscolare più rapidamente rispetto alla prima volta.} 

Il grado di attivazione delle cellule satellite dipende dal tipo di esercizio e dalla modalità di contrazione muscolare che si sta eseguendo. 

È stato ampiamente dimostrato che l'allenamento di resistenza, in particolare quello che prevede contrazioni eccentriche, aumenta il numero di cellule satellite presenti nei muscoli e ne favorisce la fusione, determinando un aumento del numero di miociti nelle fibre muscolari. 

Anche l'allenamento di resistenza può stimolare questi processi, sebbene si ritenga che l'effetto sia meno marcato. È possibile che ciò sia dovuto al minore carico muscolare durante le attività di resistenza: i muscoli delle gambe non devono infatti generare forze così elevate quando, ad esempio, si pedala su una bicicletta per migliaia di volte rispetto a quando si esegue uno squat con un bilanciere pesante. A questo proposito, studi condotti sui topi hanno dimostrato che un maggiore carico sui muscoli porta a una maggiore attivazione delle cellule satellite. 

Ma cosa succede se si combinano l'allenamento di forza e quello di resistenza?

‍Cosa succede alle cellule satellite quando si combinano l'allenamento di forza e quello di resistenza in un'unica sessione? ‍

Uno dei primi studi volti ad analizzare la risposta delle cellule satellite all'allenamento combinato ( ovvero la combinazione di esercizi di forza e di resistenza in un'unica sessione) è stato condotto da Lyle Babcock e dai suoi colleghi della James Madison University nel 2012.

Nello studio, otto uomini che praticano attività fisica a livello amatoriale hanno eseguito due diverse sessioni di allenamento. In una sessione, i soggetti hanno eseguito 4 serie da 10 ripetizioni di leg press e leg extension (ovvero la fase di allenamento di forza) e, 10 giorni dopo, hanno proseguito con 90 minuti di ciclismo (ovvero la fase di allenamento di resistenza). 

Nella seconda prova, quella con esercizio fisico in concomitanza, i soggetti hanno eseguito lo stesso protocollo di allenamento di resistenza, ma questa volta hanno atteso solo 10 minuti prima di salire sulla cyclette. 

Per confrontare gli effetti di questi diversi protocolli di allenamento sulle cellule satellite, i ricercatori hanno prelevato delle biopsie dai muscoli della coscia dei soggetti prima e dopo le due sessioni. Hanno poi colorato le biopsie con coloranti fluorescenti e le hanno esaminate al microscopio, contando il numero di cellule satellite presenti nelle fibre muscolari. Ciò ha permesso loro di valutare e confrontare le variazioni nella densità delle cellule satellite (il numero di cellule satellite ogni 100 fibre muscolari) a seguito dell’allenamento di resistenza, dell’allenamento di resistenza e dell’allenamento combinato.

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Come illustrato nei grafici sopra riportati, mentre l'allenamento di resistenza (RE) ha determinato un aumento percentuale significativo della densità delle cellule satellite dopo 4 giorni, tale effetto è risultato molto più modesto nei soggetti sottoposti ad allenamento combinato (CE). Ciò è valso sia per le fibre muscolari a contrazione lenta (MHC I) che per quelle a contrazione rapida (MHC II). 

Allora, perché questa differenza nell'attivazione delle cellule satellite? 

I ricercatori hanno ipotizzato che l'esercizio di resistenza aumenti l'attività dell'AMPK, un enzima e una molecola di segnalazione che funge da sensore energetico per i muscoli. 

Durante l'attività fisica, in particolare quella di resistenza, i nostri muscoli consumano energia. L'AMPK rileva questa situazione e attiva diverse vie di segnalazione che consentono ai muscoli di assorbire più glucosio dal flusso sanguigno e di bruciare i grassi per produrre energia. Tuttavia, al fine di conservare l'energia indispensabile, l'AMPK invia anche un segnale che inibisce la crescita muscolare. 

Per quanto riguarda lo studio sull'esercizio combinato, la teoria è che i forti segnali provenienti dall'esercizio di resistenza, volti ad attivare le cellule satellite e a promuovere la crescita muscolare, siano stati annullati, o almeno attenuati, dall'aumento della segnalazione dell'AMPK indotto dal ciclismo praticato immediatamente dopo. In altre parole, se si esegue un esercizio di resistenza troppo presto dopo un esercizio di forza, le cellule satellite ricevono segnali contrastanti. Devono attivarsi, replicarsi e fondersi con le fibre muscolari, oppure devono rimanere inattive e consentire ai muscoli di conservare energia?  

È proprio questo messaggio contraddittorio inviato alle cellule satellite che potrebbe spiegare l'effetto di interferenza. 

Mettere le cose nel giusto contesto

Prima di rinunciare alla corsa in palestra per andare in auto, è bene tenere presente che i risultati dello studio sopra citato presentano alcune importanti precisazioni. 

In primo luogo, occorre interpretare con cautela le variazioni nel numero delle cellule satellite. Nello studio di Babcock del 2012 è emerso che i soggetti presentavano già un numero leggermente elevato di cellule satellite nei muscoli della coscia prima di sottoporsi alla prova di esercizio concomitante. Di conseguenza, potrebbero aver avuto una capacità più limitata di aumentare la densità delle cellule satellite durante la prova di esercizio concomitante rispetto alla prova di esercizio di resistenza. 

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In secondo luogo, studi successivi non hanno effettivamente riscontrato alcuna differenza nell’attivazione delle cellule satellite tra l’allenamento di resistenza, quello di resistenza aerobica e l’allenamento combinato. Ad esempio, come illustrato nei grafici sopra riportati, uno studio del 2021 in cui i soggetti sono stati sottoposti a 12 settimane di allenamento di resistenza (RES), di resistenza aerobica (END) o combinato (CET) non ha riportato alcuna differenza apprezzabile nel numero di cellule satellite tra le diverse modalità di esercizio. Allo stesso modo, uno studio del 2018 ha rilevato che aggiungere un allenamento HIIT (allenamento a intervalli ad alta intensità) alla fine dell'allenamento di resistenza non sembra limitare alcun aumento del numero di cellule satellite. 

Ok, quindi combinare esercizi di resistenza e di forza in un'unica sessione potrebbe non influire necessariamente sull'attivazione delle cellule satellite, ma ostacola comunque l'aumento della massa muscolare, giusto? Sembra comunque esserci un effetto di interferenza, esatto? 

Sì, ma forse non è così significativo come pensi. Una revisione sistematica e una meta-analisi del 2022, che hanno preso in esame 15 studi, hanno rilevato che l'allenamento combinato ha un lieve effetto negativo sull'ipertrofia delle fibre muscolari rispetto al solo allenamento di resistenza. 

È interessante notare che questo effetto di interferenza era più marcato nelle fibre muscolari a contrazione lenta (tipo I) e quando l'esercizio di resistenza era seguito dalla corsa (anziché dal ciclismo). Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che la corsa comporta contrazioni muscolari eccentriche più ripetitive, che causano un maggiore danno muscolare infiammatorio dopo l'esercizio. L'ambiente infiammatorio che ne deriva nelle cellule muscolari potrebbe quindi attenuare i segnali di crescita muscolare indotti dall'esercizio di resistenza. 

Nel complesso, tuttavia, l'impatto negativo sull'ipertrofia delle fibre muscolari è risultato relativamente modesto. Inoltre, la salute e la forma fisica, come ogni altro aspetto della vita, sono una questione di compromessi. Sia l'allenamento di resistenza che quello di forza apportano ovviamente numerosi benefici alla salute muscolare e generale; pertanto, se il tempo è un fattore determinante, è probabilmente comunque meglio combinare forza e cardio in un'unica sessione piuttosto che rinunciare completamente a uno dei due. 

Detto questo, se il tuo obiettivo principale è ridurre al minimo l'effetto di interferenza e massimizzare la crescita muscolare, i seguenti consigli potrebbero esserti utili:

• Esegui l'allenamento di resistenza e quello di forza in giorni diversi.

• Se devi svolgere entrambe le attività nello stesso giorno, inizia con l'allenamento di resistenza. 

• L'ideale sarebbe cercare di distanziare le sessioni di allenamento di qualche ora. Potresti, ad esempio, andare a correre al mattino e poi dedicarti ai pesi la sera. 

• Se dopo l'allenamento di forza passi subito a un esercizio di resistenza, preferisci la bicicletta o l'ellittica alla corsa. 

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Riferimenti alle immagini

Babcock, L., Escano, M., D'Lugos, A., Todd, K., Murach, K. e Luden, N. (2012). L'esercizio aerobico concomitante interferisce con la risposta delle cellule satellite all'esercizio di resistenza acuto. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, 302(12), R1458-R1465.

Bruusgaard, J. C., Johansen, I. B., Egner, I. M., Rana, Z. A. e Gundersen, K. (2010). I nuclei muscolari acquisiti grazie all'esercizio con sovraccarico precedono l'ipertrofia e non vengono persi in caso di interruzione dell'allenamento. Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(34), 15111-15116.

Carnes, M. E. e Pins, G. D. (2020). Ingegneria dei tessuti muscolari scheletrici: strategie basate sui biomateriali per il trattamento della perdita di massa muscolare. Bioengineering, 7(3), 85.

Shamim, B., Camera, D. M. e Whitfield, J. (2021). Ipertrofia delle fibre muscolari in assenza di variazioni nel numero di cellule satellite a seguito di un programma di allenamento fisico concomitante in giovani uomini sani. Frontiers in Physiology, 12, 625044.

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