Esercizio fisico e modulazione del dolore

Molti studi dimostrano che l'esercizio fisico mette in condizioni di stress tali da permettere all'organismo di secernere oppioidi endogeni.

Si è scoperto che la sensibilità al dolore è alterata dopo l'esercizio fisico. Molti studi riportano una diminuzione della percezione del dolore durante e dopo l'esercizio. Tuttavia, al momento non si sa se c'è un'intensità specifica alla quale bisogna essere sottoposti durante un esercizio per avere un effetto ipoalgesico nell'organismo. Esercizi aerobici quali corsa e ciclismo sono stati i più spesso studiati in quest'ambito, con diversi protocolli di esercizio, ma la modulazione della percezione del dolore è stata esaminata anche durante esercizi di resistenza e in esercizi isometrici. In generale un effetto ipoalgesico è stato riscontrato in esercizi aerobici di intensità medio - elevata o di lunga durata; per quanto riguarda gli esercizi di resistenza, è stata effettuata poca ricerca, ma sembra che anche in questo caso si verifichi un effetto ipoalgesico; negli esercizi isometrici si sono trovati risultati contrastanti: in alcuni casi si riscontrava ipoalgesia, in altri iperalgesia.¹⁵

Si illustrano ora i fenomeni centrali e periferici che accadono nel nostro organismo per dare una spiegazione di come lo sport può modulare la percezione del dolore.

Il ruolo delle endorfine nell'analgesia indotta dall'esercizio fisico

Molti studi dimostrano che l'esercizio fisico mette in condizioni di stress tali da permettere all'organismo di secernere oppioidi endogeni. Questo è stato dimostrato sia in animali da laboratorio ¹⁶¹⁷ che negli esseri umani ^18192021. Si sa che l'aumento della concentrazione periferica di β-endorfina provocato dall'esercizio è associato a rallentamento della ventilazione polmonare, cambiamenti nella percezione del dolore e nell'umore, in particolare può causare quello stato mentale chiamato euforia indotta dall'esercizio fisico.²² Le endorfine sono secrete in esercizi di lunga durata quando il livello di difficoltà è tra il medio e l'elevato e la respirazione inizia ad essere più difficile. La loro funzione è quella di percepire meno dolore, aumentare la tolleranza al lattato ²³ e rendere la respirazione più regolare ed efficiente. Anche per questo motivo gli atleti di alto livello sono in grado di correre ad alte intensità, nonostante il dolore e la fatica, superando i propri limiti fisiologici. Questo effetto è conosciuto in america con il nome di Runner's high.

Per studiare il rilascio delle endorfine durante l'esercizio fisico si è usato il naloxone, un antagonista non selettivo dei recettori degli oppioidi. Se iniettato il naloxone nell'organismo prima dell'esercizio fisico, l'effetto analgesico non si presenta ²⁴ e viene inibita la capacità delle endorfine di stimolare la secrezione di ormoni dello stress come il cortisolo ²⁰ (vedi paragrafi successivi). Con questo metodo Schwartz e Kinderman hanno scoperto che ²²:

• Esercizi anaerobici incrementali di breve durata portano un aumento dei livelli di β-endorfine proporzionale all'aumento di concentrazione del lattato. L'inizio di accumulo degli oppioidi endogeni coincide con il superamento della soglia anaerobica.
• In esercizi di resistenza a stato stazionario dove la produzione e l'assorbimento del lattato si equivalgono, l'incremento dei livelli di β-endorfine nel sangue iniziano a salire solo dopo almeno un ora di esercizio.
• Negli esercizi di tipo prevalentemente aerobico il comportamento delle β-endorfine dipende soprattutto dal grado di richiesta metabolica suggerendo un influenza degli oppioidi endogeni sulla capacità anaerobica e sulla tolleranza al lattato.

Oltre alle endorfine il nostro cervello secerne altri oppioidi endogeni durante l'esercizio: le encefaline. Esse sono secrete oltre che dal cervello, anche dalla midollare del surrene in caso di stress. Anche le encefaline servono a sopprimere il dolore, ma agiscono con finalità diversa: l'obiettivo della soppressione del dolore è quello di consentire all'organismo di affrontare lo stress dolorifico, rimanendo concentrati e vigili, piuttosto che consentire alla percezione del dolore di inondare il sistema e provocare panico, angoscia e confusione. È dimostrato che le encefaline vengono rilasciate da un soggetto non allenato mentre svolge attività fisica ad intensità elevata. ¹⁸ In questo studio vengono analizzate le concentrazioni di β-endorfina e met-encefalina in soggetti non allenati all'inizio (T1), a metà (T2) e alla fine (T3) di un programma di allenamento di otto settimane. Il sangue viene prelevato durante un test aerobico sul treadmill. Come si vede in Figura 1.8 l'aumento della concentrazione di β-endorfina non è influenzata dal grado di allenamento, mentre la secrezione di met-encefalina diminuisce man mano che il soggetto raggiunge un grado di allenamento più elevato. Questo suggerisce che questo oppioide endogeno gioca un ruolo importante negli adattamenti del corpo all'esercizio fisico.

Figura 1.8. Variazioni plasmatiche di β-endorfine e met-encefaline dopo l'esercizio. Da "Release of beta-endorphin and met-enkephalin during exercise in normal women: response to training" Howlett TA 1984 ¹⁸

Barocettori, pressione sanguigna e effetti ipoalgesici

Nella parete delle grandi arterie sono localizzati recettori capaci di misurare la pressione arteriosa. I più importanti recettori per la pressione si chiamano barocettori e sono localizzati nell'arco dell'aorta (barocettori arteriosi) e nei seni carotidei (barocettori carotidei). I recettori sono formati da terminazioni nervose che si diramano nella tonaca avventizia e portano informazioni al tronco encefalico. Oltre ai recettori di pressione dislocati nelle grandi arterie, altri barocettori sono presenti nel cuore. (Fig. 1.9) Dal punto di vista funzionale i barocettori sono meccanocettori sensibili allo stiramento della parete dell'arteria causato dall'aumento della pressione del sangue che vi scorre. La stimolazione dei barocettori induce per via riflessa risposte che coinvolgono l'attività cardiaca e il tono della muscolatura liscia dei vasi sanguigni. Un aumento della pressione arteriosa (ipertensione) induce diminuzione della frequenza cardiaca e riduzione delle resistenze periferiche con la vasodilatazione. La diminuzione della pressione arteriosa (ipotensione) determina risposte cardiovascolari diametralmente opposte. In questo modo il nostro corpo reagisce alle variazioni di pressione durante l'esercizio fisico per aumentare la funzionalità del sistema cardiocircolatorio e per evitare situazioni dannose.¹⁰

Figura 1.9. I barocettori arteriosi e carotidei. Da https://rfumsphysiology.pbworks.com/Regulation%20of%20Cardiac%20Contraction

La ricerca suggerisce che ci sono delle interazioni tra il sistema cardiovascolare e i meccanismi di modulazione del dolore. Studi effettuati su cavie, dimostrano che ratti ai quali è stato provocato uno stato di ipertensione, oppure che sono geneticamente predisposti ad avere una pressione sanguigna più elevata, percepiscono meno dolore dei soggetti normali. ²⁵ Queste scoperte valgono anche per l'uomo. La stimolazione del riflesso barocettivo nei barocettori carotidei e la stimolazione dei barocettori cardiopolmonari tramite l'elevazione passiva degli arti inferiori, entrambe provocano ipoalgesia. ²⁶ L'attivazione dei barocettori stimola nel cervello centri coinvolti nella modulazione del dolore e le prove indicano che c'è una stretta interazione tra questi centri e quelli che regolano il sistema cardiovascolare. Inoltre, la somministrazione di farmaci che elevano la pressione sanguigna riduce la sensibilità a stimoli nocicettivi. ²⁷ La pressione sanguigna è di solito elevata durante l'esercizio a causa delle richieste fisiologiche dell'attività. Alcuni studi hanno esaminato la relazione tra esercizio fisico, pressione sanguigna e ipoalgesia. ²⁸ Tutti riportavano un aumento delle soglie del dolore in correlazione con l'aumento della pressione. I meccanismi alla base della relazione tra percezione del dolore e pressione sanguigna non sono ancora del tutto chiari. È stato proposto che quando la pressione sanguigna supera una certa soglia, sia per stimoli fisiologici, che per stati patologici, la stimolazione da parte dei barocettori del tronco encefalico attivi il sistema degli oppioidi endogeni. ²⁹ Si suppone che sia per questo motivo che individui che soffrono di ipertensione hanno livelli più alti di endorfine nel sangue.³⁰ In conclusione le prove scientifiche dimostrano una correlazione tra l'esercizio, l'aumento della pressione sanguigna, l'attivazione dei barocettori e l'ipoalgesia. Questa interazione tra sistemi diversi può essere parte di un meccanismo adattativo che aiuta l'organismo ad affrontare eventi stressanti.

Esercizio fisico, stress e modulazione del dolore

Fin dall'antichità il nostro corpo ha escogitato un sistema di difesa che ci aiuti ad affrontare situazioni sfavorevoli. Si immagini un homo sapiens che si trova davanti ad un predatore quale una tigre dai denti a sciabola. In questo caso l'organismo attiva la risposta da stress, che ha il compito di concentrare tutte le energie fisiche e mentali nella fuga o nel combattimento. La risposta da stress ha queste caratteristiche:

• Comportamento di evitamento
• Aumento della vigilanza e dell'attivazione mentale
• Attivazione della divisione simpatica del sistema nervoso autonomo (risposta del "combatti o fuggi")
• Rilascio di cortisolo da parte delle ghiandole surrenali

Per avere un'idea di come questa risposta è regolata bisogna conoscere il funzionamento dell'asse ipotalamo-ipofisi-surrenale. (Fig. 1.10)

Figura 1.10. Da "Neuroscienze" 2007 ⁷

L'effetto finale dell'attivazione dell'asse ipotalamo-ipofisi-surrenale è il rilascio in circolo del cortisolo, il cosiddetto ormone dello stress. Questo ormone ha numerose funzioni nell'organismo, tra cui mobilitare le riserve energetiche, sopprimere il sistema immunitario e fare si che i neuroni in certe aree cerebrali (per lo più del sistema limbico) accettino una maggiore quantità di calcio, ottimizzando la capacità del cervello di affrontare lo stress. Inoltre, la temperatura corporea si alza e i meccanismi cardiovascolari diventano più efficienti.

Molti studi dimostrano che l'esercizio fisico attiva i circuiti cerebrali correlati con lo stress, e che alla fine di una corsa, il livello di cortisolo in circolo è molto elevato. ⁵¹ Abbiamo visto finora i meccanismi e le vie neurali che regolano l'analgesia indotta dallo stress che provoca l'esercizio fisico. Alcuni studi, però, dimostrano che forte stress può anche produrre il fenomeno opposto. Cioè, lo stress è in grado anche di abbassare la nostra soglia di dolore, provocando iperalgesia. ⁴⁹ I parametri che differenziano l'analgesia e l'iperalgesia indotti dallo stress sono ancora sconosciuti, ma sembra che il livello di intensità e di avversione dell'evento stressante possano determinare quale rete neurale attivare. ⁵⁰ Quindi più lo stress è elevato, maggiore è la probabilità di sviluppare iperalgesia. Questo effetto sembra dovuto all'interazione sinaptica tra due aree cerebrali ben precise: l'ipotalamo (che è un componente centrale della mediazione neuroendocrina, cardiovascolare e termogenica allo stress) e il bulbo encefalico (che come abbiamo visto gioca un ruolo fondamentale nella modulazione del dolore). Stimolazioni elettriche dell'ipotalamo attivano nel bulbo encefalico neuroni che incrementano o che diminuiscono la nocicezione. Il fatto che si attivi uno o l'altro circuito può dipendere dagli aspetti neurocognitivi della percezione del dolore (livello di ansia, aspettative sul dolore, avversione dell'evento stressante, attenzione) che attivano diverse aree nel cervello in grado di indicare se è più conveniente sviluppare in quel momento analgesia o iperalgesia. ⁴⁹ In conclusione, lo stress è da tempo riconosciuto per dare origine ad uno stato di analgesia che può essere considerato adattativo nel permettere all'organismo di affrontare le sfide più immediate. Vi è, tuttavia, una crescente letteratura legata all'iperalgesia indotta da stress che suggerisce l'esistenza di un meccanismo neurale attraverso il quale lo stress favorisce la nocicezione.