Le ripetizioni eccentriche, o allenamento eccentrico, rappresentano una modalità di allenamento con i pesi (resistance training), usata molto spesso nelle pratiche di body building e fitness, ma anche in altre attività, come la riabilitazione, in cui la fase negativa (o eccentrica) del movimento viene trattenuta e prolungata. È un tipo di attività muscolare in cui viene aumentata la tensione muscolare in fase di allungamento. Si tratta, comunque, di una pratica sconsigliata per le sue controindicazioni, in quanto considerata pericolosa per la salute dei tendini.
Definizione Nella fisiologia muscolare esistono essenzialmente 3 tipi di contrazione: la contrazione concentrica, la contrazione eccentrica e la contrazione isometrica. L'azione muscolare eccentrica si verifica normalmente come meccanismo di frenata o opposizione ad un'azione concentrica (accorciamento) in diversi movimenti, col fine di proteggere le strutture articolari da eventuali infortuni. Con l'attività eccentrica il muscolo si allunga mentre rimane sotto tensione a causa della pressione imposta da una resistenza esterna (come un peso). Gran parte degli studi scientifici sulla fisiologia muscolare si sono focalizzati sulle contrazioni isometriche (contrazioni statiche in cui il muscolo non modifica la sua lunghezza) o isotoniche concentriche. Una delle prime osservazioni scientifiche che considerarono l'azione muscolare eccentrica risale al 1882 da parte di Adolf Eugen Fick, il quale scoprì che il muscolo sottoposto ad uno stiramento trattenuto avrebbe potuto produrre una forza maggiore rispetto alla contrazione muscolare in accorciamentoA Fick. Mechanische Arbeit und Wärmeentwickelung bei der Muskelthätigkeit. 1882, FA BrockhausLindstedt et al. When active muscles lengthen: properties and consequences of eccentric contractions. News Physiol Sci. 2001 Dec;16:256-61..
Una cinquantina di anni più tardi, nel 1938, Archibald Vivian Hill (già vincitore del premio Nobel per la medicina nel 1922) accertò che il corpo richiedeva un'inferiore spesa energetica quando si esegue un'azione muscolare eccentrica rispetto a un'azione muscolare concentricaA. V. Hill, The heat of shortening and the dynamic constants of muscle. Proceedings of the Royal Society of London. 1938. Nel 1953 Asmussen introdusse il concetto di esercizio eccentrico denominandolo "excentric exercise", dove l'"ex" significava "lontano da", e dove "centric" si riferiva al "centro", quindi "lontano dal centro"Asmussen E. Positive and negative muscular work. Acta Physiol Scand. 1953;28(4):364-82.. Lindstedt et al. spiegano che quando il peso supera la forza sviluppata dal muscolo, come nella posizione eccentrica del movimento, ci si riferisce al "lavoro negativo", perché il muscolo sta assorbendo l'energia dal movimento sovraccaricato. L'ampiamente approfondita ricerca sull'allenamento eccentrico è in continua evoluzione in molti campi sportivi e riabilitativi, così come nell'ambito del bodybuilding, e in generale nell'esercizio con sovraccarichi.
Ripetizioni eccentriche nell'esercizio con sovraccarichi Il lavoro muscolare eccentrico si verifica quando viene esercitata una maggiore resistenza durante la fase di ritorno nel sollevamento di un carico. Eseguire le ripetizioni eccentriche può essere una strategia efficace per guadagnare forza e ipertrofia, e risulta inoltre il metodo che tra tutti più influisce sulla manifestazione del DOMS, ovvero l’indolenzimento muscolare a insorgenza ritardata.
La contrazione eccentrica presenta alcune caratteristiche che la rendono differente da quella concentrica. Tra queste, una capacità di produzione di energia superiore del 40-50% e un inferiore reclutamento delle unità motorie, anche se impone un maggiore stress sulla singola unità motoria (), un aumento dei microtraumi muscolari e dei sintomi del DOMS. Questi sintomi si manifestano maggiormente quando la fase eccentrica del movimento viene accentuataEnoka RM. Eccentric contractions require unique activation strategies by the nervous system. J Appl Physiol. 1996 Dec;81(6):2339-46.. Le ripetizioni eccentriche sono una tecnica molto diffusa nel bodybuilding, e causano un conseguente danno cellulare e l'attivazione e proliferazione delle cellule satelliteHawke TJ. Muscle stem cells and exercise training. Exerc Sport Sci Rev. 2005 Apr;33(2):63-8..
Aspetti fisiologici della contrazione muscolare Il muscolo è un tessuto che produce tensione composto da piccole unità contrattili chiamate sarcomeri. Il sarcomero contiene miofilamenti proteici spessi (miosina) e sottili (actina), che si sovrappongono per formare i ponti trasversali. La teoria dei ponti trasversali nella fisiologia della contrazione muscolare sostiene che l'accorciamento di un muscolo si verifica quando i ponti trasversali di miosina si attaccano all'actina, e che i due filamenti si attirino creando la forza di accorciamentoHerzog et al. Mysteries of muscle contraction. J Appl Biomech. 2008 Feb;24(1):1-13.. Inoltre, secondo questa teoria, ogni ciclo di contrazione e rilascio tra i ponti trasversi è alimentato dalla liberazione di una molecola di adenosina trifosfato (ATP). Questo ciclo di contrazione o accorciamento è definito come azione concentrica (o contrazione). L'azione muscolare concentrica avviene ogni volta che il muscolo svolge un'azione come camminare su un terreno pianeggiante, calciare un pallone, o raccogliere un peso. Una contrazione muscolare eccentrica, invece, è l'allungamento di un muscolo in risposta a una forza in opposizione alla contrazione muscolare, in cui la forza di contrasto (come il sollevamento di un peso) è maggiore della produzione dell'energia in atto.
Quando i miofilamenti di una fibra muscolare vengono allungati mentre si contraggono (vale a dire durante una contrazione eccentrica), alcuni ricercatori suggeriscono la possibilità che si possa verificare una diminuzione del fenomeno di distacco dei legami a ponte (quindi un incremento di legami a ponte che rimangono attaccati), portando a una maggiore produzione di forza nella fase eccentrica. Gli stessi ricercatori suggeriscono che durante la contrazione eccentrica si verifichi un incremento della rigidità della proteina titina. La titina aggiunge un aumento della forza passiva alla produzione di forza del muscolo mentre rimane sotto carico. Esempi di contrazioni muscolari eccentriche sono la camminata in discesa, o resistere alla forze di gravità con un peso o un oggetto. L'azione eccentrica impone uno stiramento del sarcomero al punto in cui i miofilamenti possono accusare un affaticamento del sarcomero, o dei danni e delle lacerazioni muscolari denominati DOMS (indolenzimento muscolare insorgenza ritardata).
Durante l'azione concentrica, i legami a ponte miosinici collegati ai filamenti di actina si attirano tra loro, accorciando il sarcomero; Durante l'azione eccentrica, i legami a ponte miosinici si collegati ai filamenti di actina si allontanano tra loro (come quando il peso è maggiore della forza del muscolo), allungando il sarcomero;
In generale, la capacità di generare forza durante un'azione muscolare eccentrica è approssimativamente del 30-40% maggiore rispetto all'azione muscolare concentricaRoger M. Enoka. Neuromechanical Basis of Kinesiology. Human Kinetics Europe, Limited, 1994. ISBN 0873226658Brian R. MacIntosh, Phillip F. Gardiner, Alan J. McComas. Skeletal Muscle: Form and Function. Human Kinetics, 2006. ISBN 0736045171. Inoltre, durante l'azione eccentrica, vengono reclutate preferenzialmente le fibre muscolari di tipo 2, più soggette all'ipertrofiaFridén et al. Adaptive response in human skeletal muscle subjected to prolonged eccentric training. Int J Sports Med. 1983 Aug;4(3):177-83.Nardone et al. Selective recruitments of high-threshold human motor units during voluntary isotonic-lengthening of active muscles. J Physiol. 1989 Feb;409:451-71.. Poiché le fibre di tipo 2 sono per caratteristica più forti delle fibre di tipo 1, questo potrebbe spiegare in parte la maggior forza notata nella fase eccentrica. Durante la fase eccentrica è stato osservato un inferiore reclutamento di fibre muscolari. Questo significa che le fibre reclutate ricevono un maggiore sovraccarico specifico per fibraTeague BN, Schwane JA. Effect of intermittent eccentric contractions on symptoms of muscle microinjury. Med Sci Sports Exerc. 1995 Oct;27(10):1378-84., il che può spiegare l'ipertrofia preferenziale. Infine, è stato segnalato che le ripetizioni eccentriche siano superiori per stimolare la sintesi proteica muscolare.
Contrazioni eccentriche e DOMS
Il DOMS, acronimo inglese di "Indolenzimento muscolare a insorgenza ritardata", indica l'indolenzimento dei muscoli allenati che insorge nei giorni successivi alla loro stimolazione. Tra i vari tipi di contrazione muscolare, è stato dimostrato che quella eccentrica produce il maggior grado di DOMS rispetto alla contrazione concentrica o isometricaByrnes et al. Muscle soreness following resistance exercise with and without eccentric contractions . Research Quarterly for Exercise and Sport, 1985. (RQES), 56(3), 283 - 285.Schwane et al. Delayed-onset muscular soreness and plasma CPK and LDH activities after downhill running. Med Sci Sports Exerc. 1983;15(1):51-6.Kuipers H. Exercise-induced muscle damage. Int J Sports Med. 1994 Apr;15(3):132-5.. L'esercizio isocinetico al contrario non ha dimostrato una rilevante insorgenza del DOMS. Questo è presumibilmente legato al fatto che i macchinari per l'esercizio isocinetico non offrono alcuna resistenza nella fase di ritorno del movimento, quindi il muscolo non subisce una contrazione eccentricaVivian H. Heyward. Advanced Fitness Assessment And Exercise Prescription. Human Kinetics, 2006. p. 166. ISBN 0736057323. Le strette connessioni tra DOMS ed esercizio eccentrico sono dovute all'attività meccanica dei filamenti proteici actina e miosina, cioè le componenti delle miofibrille responsabili della contrazione muscolare. Durante la fase eccentrica, il muscolo prova ad accorciarsi per contrastare il carico esterno. Tuttavia la forza esterna è maggiore della capacità del muscolo coinvolto. Questo allunga il muscolo e il tessuto connettivo associato mentre il muscolo sviluppa tensioneDouglas Brooks. The Complete Book of Personal Training. Human Kinetics, 2004. p. 307-308. ISBN 0736000135. A seguito di un trauma muscolare indotto dalle ripetizioni eccentriche, il muscolo subisce un adattamento per prevenire ulteriori danni e il DOMS indotto dallo stesso caricoClarkson PM, Tremblay I. Exercise-induced muscle damage, repair, and adaptation in humans. J Appl Physiol. 1988 Jul;65(1):1-6.. La contrazione eccentrica si verifica quando i muscoli subiscono una contrazione durante la fase di allungamento. Questo tipo di contrazione provoca tensioni molto elevate all'interno dei muscoli, portando a strappi muscolari microscopici e un fenomeno chiamato "scorrimento della linea-Z", e questo gioca un ruolo importante nel dolore che si verifica dopo l'esercizio.
Contrazioni eccentriche e "Repeated bout effect" (RBE)