The role of the exercise for the prevention of osteoporosis, from the adolescence to the old age/Gli esercizi nella prevenzione dell'osteoporosi, dall'eta adolescenziale a quella senile.
Abstract: Osteoporosis is a medical problem which is increasing, due to the aging of the population. Osteoporotic fractures have important individual and social consequences, causing direct and indirect costs. Therefore it is important to identify factors that can prevent its onset.

Peak bone mass (PBM) is influenced by genetic and environmental factors. Physical activity plays a crucial role both in increasing bone mineral density (BMD) up to the PBM, or to shorten the amount of BMD that physiologically declines over the years.

Although the mechanisms by which mechanical stimuli may alter the characteristics of bone are not fully understood, scientific literature supports a positive relationship between physical activity, muscle strength and BMD, both at the spine and at the femoral neck.

The aim of this study is to understand what level of physical activity and what exercises are effective for the prevention of osteoporosis, during different stages of life. This narrative review of the literature has considered the adolescent, premenopausal, postmenopausal and senile age.

The findings suggest that high-impact exercises, which involve vigorous efforts, and axial load, provoke an increase in BMD greater than the low-impact aerobic exercises. Prevention of osteoporosis should involve all stages of life and include a healthy and dynamic lifestyle.

KEYWORDS: osteoporosis, exercise, prevention, bone density.

L'osteoporosi e una condizione clinica in aumento, a causa dell'incremento dell'eta media della popolazione; le fratture osteoporotiche comportano notevoli conseguenze individuali e sociali, con costi diretti e indiretti. Diventa quindi importante individuare i fattori che possono prevenire la sua insorgenza. Il picco di massa ossea (PBM) e influenzato sia da fattori genetici che da fattori ambientali, tra cui l'attivita fisica gioca un ruolo cruciale, sia nell'incrementare la densita minerale ossea (BMD) fino al raggiungimento del PBM, sia nel ridurre la percentuale della BMD che fisiologicamente diminuisce nel corso degli anni.

Sebbene i meccanismi attraverso i quali gli stimoli meccanici possono modificare le caratteristiche dell'osso non siano del tutto chiariti, la letteratura scientifica supporta una correlazione positiva tra attivita fisica, forza muscolare e BMD a livello del rachide e del collo del femore.

Scopo dello studio e comprendere quale livello di attivita fisica e quali esercizi si sono dimostrati utili nella prevenzione dell'osteoporosi, durante le diverse fasi della vita. Questa revisione narrativa della letteratura ha considerato le eta dell'adolescenza, premenopausale, postmenopausale e senile.

I dati emersi suggeriscono che gli esercizi ad alto impatto, che comportano sforzi vigorosi, assiali e in carico, determinano incrementi maggiori della BMD rispetto agli esercizi aerobici a basso impatto. La prevenzione dell'osteoporosi deve riguardare tutte fasce di eta e deve comprendere uno stile di vita sano e dinamico.

PAROLE CHIAVE: osteoporosi, esercizio, prevenzione, densita ossea.
Article Type: Report
Subject: Exercise (Physiological aspects)
Adolescence (Health aspects)
Osteoporosis (Research)
Osteoporosis (Prevention)
Bones (Density)
Bones (Physiological aspects)
Bones (Research)
Authors: Ferrari, Silvano
Nava, Tiziana
Vanti, Carla
Pub Date: 10/01/2009
Publication: Name: Scienza Riabilitativa Publisher: Associazione Italiana Fisioterapisti Audience: Academic Format: Magazine/Journal Subject: Health Copyright: COPYRIGHT 2009 Associazione Italiana Fisioterapisti ISSN: 1828-3942
Issue: Date: Oct, 2009 Source Volume: 11 Source Issue: 4
Topic: Event Code: 310 Science & research
Geographic: Geographic Scope: Italy Geographic Code: 4EUIT Italy
Accession Number: 254679299
Full Text: INTRODUZIONE

Nell'adulto, i principali meccanismi che contribuiscono al mantenimento delle normali caratteristiche biomeccaniche del tessuto osseo sono rappresentati sia dalla densita minerale ossea (Bone Mineral Density--BMD) ottenuta al raggiungimento del picco di massa ossea (Peak Bone Mass PBM), sia dalle alterazioni quali-quantitative dell'osso che avvengono fisiologicamente intorno ai quarant'anni. Il PBM e influenzato per circa il 70% da fattori genetici e, per il restante 30%, da fattori ambientali; lo stato ormonale, l'alimentazione e le abitudini di vita rappresentano i fattori non genetici, e quindi modificabili, sui quali e possibile influire per ottimizzare l'espressione fenotipica del PBM. Tra questi fattori l'attivita fisica gioca un ruolo cruciale, sia nell'incrementare la BMD fino al raggiungimento del PBM, sia nel ridurre la percentuale della BMD che, dalla quarta decade, sara inevitabilmente perduta. Il ruolo degli stimoli meccanici sulle caratteristiche morfologiche dell'osso e conosciuto come "modello meccanostatico" (1,2,3,4).

L'assenza di carico determina una perdita di BMD a livello sia dello scheletro assiale, sia di quello appendicolare. In tal senso Vico et al, valutando lo stato minerale osseo in 15 astronauti russi, hanno osservato una perdita di osso spugnoso a livello della tibia che, gia evidente dopo i primi 30 giorni di missione, raggiungeva il 23% dopo sei mesi in assenza di gravita(5).

Sebbene i meccanismi attraverso i quali gli stimoli meccanici possono modificare le caratteristiche dell'osso non siano del tutto chiariti, Todd & Robinson hanno evidenziato una correlazione positiva tra attivita fisica, forza muscolare e BMD a livello del rachide e del collo del femore (6).

Il carico e l'elemento essenziale per mantenere l'osso nelle migliori condizioni strutturali, indipendentemente dalle influenze genetiche (7), poiche il corpo reagisce, aggiungendo nuove cellule che aiutano a mantenere l'osso resistente.

Due tipi di esercizi sono importanti per stimolare e mantenere la massa e la densita ossea: gli esercizi in carico e gli esercizi di rinforzo muscolare. Gli esercizi in carico sono quelli in cui le ossa ed i muscoli lavorano contro la gravita; in base alle diverse condizioni individuali dei soggetti, la corsa, il cammino, la salita e la discesa delle scale, il ballo, ecc. sono esercizi sotto carico, e sono quindi consigliabili. Al contrario, il nuoto e la bicicletta non lo sono.

Una semplice ricerca in PubMed utilizzando le parole chiave "osteoporosi" e "nuoto" ha evidenziato che si ottengono risultati superiori con le attivita in carico, rispetto alle attivita in acqua (8,9,10,11,12). Anche in coloro che praticano il ciclismo come unica attivita, come i ciclisti professionisti, si riscontra una minor densita minerale ossea, con rischio di sviluppare osteoporosi con l'avanzare dell'eta (13). Nuoto e bicicletta quindi, seppur largamente praticati e comunque preferibili rispetto all'inattivita, non sono da privilegiarsi rispetto alle attivita motorie in carico e dovrebbero esser consigliati solo in casi particolari.

Gli esercizi di rinforzo sono invece estremamente importanti, poiche la riduzione della forza muscolare diminuisce gli stimoli naturali che agiscono sull'osso (14,15). Le attivita che aumentano la massa muscolare e quindi favoriscono il potenziamento dell'osso sono essenzialmente gli esercizi controresistenza, con l'utilizzo di pesi o di macchine. Per indurre corretti stimoli biomeccanici sull'osso occorrono sforzi assiali, sia di tipo compressivo che distrattivo. Serve infatti un'adeguata contrazione muscolare, affinche la tensione delle strutture muscolo-tendinee sul periostio sia in grado di determinare potenziali piezoelettrici; quando il carico generato e parallelo agli assi longitudinali dell'osso, la densita minerale ossea puo incrementare (16,17,18,19,20)

Alla luce delle considerazioni espresse, abbiamo effettuato una revisione narrativa della letteratura, per comprendere quale grado di attivita fisica e quali esercizi specifici si sono dimostrati utili nella prevenzione dell'osteoporosi, durante le diverse fasi della vita.

ESERCIZIO, ETA E PREVENZIONE DELL'OSTEOPOROSI

Il tessuto osseo accumulato tra gli 11 e i 13 anni attraverso una dieta equilibrata e l'attivita fisica sono fondamentali gia nell'adolescenza, perche esso equivale approssimativamente alla quantita di tessuto osseo perduto durante i 30 anni che seguono la menopausa (21). Risultati analoghi sono emersi da uno studio condotto su ragazze, con eta media di 15 anni, che praticavano da alcuni anni sport in carico (22). Una ricerca effettuata in Italia su bambine con eta dai 9 ai 12 anni (23) ha purtroppo mostrato che una notevole percentuale di esse non assume un'adeguata dose giornaliera di calcio e che, man mano che aumenta l'eta, l'assunzione di calcio diminuisce ulteriormente. Inoltre, la maggior parte di esse pratica attivita non competitive in scarico. Si e visto invece che giovani che effettuavano 40 minuti di attivita fisica vigorosa ogni giorno avevano un aumento medio dell'8% di superficie ossea e del 10% di resistenza ossea, rispetto a quelli che effettuavano minore attivita (24). Risultati simili sono stati ottenuti misurando l'area trasversale e la densita della testa femorale: i bambini che effettuavano 40 minuti al giorno di attivita fisica vigorosa avevano un miglioramento del 3- 5%, rispetto a coloro che ne effettuavano solo 10 minuti (25). In uno studio analogo, bambini di 10 anni che hanno svolto un programma giornaliero di jumping su un bouncer e 15 minuti al giorno di attivita fisica, in aggiunta alla consueta educazione fisica, hanno dimostrato un aumento di forza a livello della parte distale della tibia (26). Risultati paragonabili sono stati ottenuti in un altro studio simile (27).

Per incrementare il picco di massa ossea in adolescenti, Van Langendonck e coll. (7) hanno utilizzato un programma di esercizi ad alto impatto, effettuato tre volte la settimana per nove mesi consecutivi. Anche dai 12 ai 22 anni, tra le diverse variabili dello stile di vita, l'esercizio e risultato l'elemento predominante nel determinare la massa e la forza dell'osso (28).

Restano non risolte alcune questioni rispetto al dosaggio ottimale (intensita, frequenza, durata e progressione) dell'esercizio occorrente per aumentare la forza dell'osso nei bambini e negli adolescenti. Possiamo comunque affermare che e importante che le attivita siano in carico, variate, applicate rapidamente e in modo intermittente; ne occorrono relativamente poche serie (29,30).

Per quanto riguarda l'efficacia degli esercizi effettuati in eta adulta, uno studio sulle donne in eta pre-menopausale (dai 35 ai 40 anni) ha mostrato che gli esercizi ad alto impatto sono efficaci per migliorare la densita minerale ossea (31). Anche in questo lavoro viene sottolineato come l'attivita fisica debba essere impegnativa.

Nonostante Martyn-St James e Carroll (32) abbiano sottolineato la difformita tra i risultati degli studi effettuati su vari distretti corporei e abbiano evidenziato la necessita di ulteriori studi randomizzati controllati, un recente lavoro (33) conclude comunque che l'attivita sportiva e l'esercizio dovrebbero essere incoraggiati nella vita della donna, per mantenere la salute dell'osso.

In eta post-menopausale sono state effettuate numerose ricerche a proposito della prevenzione e del trattamento dell'osteoporosi (vedi Tabella I), confermando anche in questo caso che la densita minerale ossea e mantenuta o aumentata, grazie all'esercizio fisico (33,34,35,36,37,38,39,40). E interessante notare come nella donna in post-menopausa l'incremento di densita ossea e in relazione al calcio assunto, se accompagnato dall'esercizio fisico (14, 41, 42). Quest'ultimo deve essere dinamico e non statico, di intensita adeguata, non saltuario, relativamente breve ma intermittente, e deve imporre uno sforzo eccedente l'abituale carico scheletrico. Il cammino regolare e infatti utile nel preservare la densita ossea a livello della testa femorale, ma e meno efficace a livello del rachide, per cui deve essere accompagnato ad altri tipi di esercizio (43). Un esempio di training vigoroso, ad alto impatto, della durata di due anni, attuato positivamente su donne con osteopenia in menopausa recente (da 1 a 8 anni) (44), e riportato nella Tabella II.

Completamente diverso lo stimolo indotto dal regolare utilizzo del "Tai Chi Chuan", ma sembra anch'esso in grado di ritardare la diminuzione di densita ossea nelle donne in menopausa (45). Lo stesso risultato e stato evidenziato in un altro studio, prospettico e randomizzato, che ha dimostrato che sono sufficienti 45 minuti al giorno di esercizio, 5 giorni alla settimana, per 12 mesi (46).

Una recente revisione (47) conclude che programmi misti di esercizi in carico, che abbinino la corsa con altre attivita in carico a basso impatto, e programmi che affiancano attivita ad impatto con esercizi resistiti, sembrano efficaci nel ridurre la perdita di massa ossea post-menopausale a livello del rachide e dell'anca. Altre forme di esercizi appaiono meno efficaci nel preservare la densita minerale ossea in questa fascia d'eta.

Anche nei soggetti anziani l'attivita fisica riduce la perdita di massa ossea (48). Una revisione sistematica che ha confrontato ed analizzato l'efficacia di tre tipi di esercizi (49), ha concluso che sia gli esercizi aerobici sia gli esercizi con resistenze e macchinari, hanno una significativa efficacia sulla massa ossea del rachide e del polso. Il cammino ha invece efficacia sulla massa ossea del femore e del rachide. Ancora piu specifiche le indicazioni che arrivano dalle ricerche eseguite da Sinaki, in soggetti in menopausa con osteoporosi. Questi lavori hanno evidenziato l'importanza degli esercizi in estensione e degli esercizi di rinforzo dei muscoli estensori, per diminuire le fratture vertebrali da compressione (50,51). Inoltre, l'aggiunta della riabilitazione propriocettiva e della correzione dell'ipercifosi sono efficaci nel prevenire il rischio di cadute (52,53,54).

La postura ipercifotica e spesso considerata un importante fattore di rischio per le fratture, indipendentemente da bassi valori di densita ossea o da fratture pregresse (55). La correzione posturale dovrebbe quindi essere sempre ricercata per la salute delle donne, dall'adolescenza alla menopausa, come raccomandano le Linee Guida Canadesi (56). Le indicazioni di eseguire esercizi specifici per le proprieta ossee, migliorare la postura e l'equilibrio trovano ancor piu riscontro nell'osteoporosi senile, in cui sono obiettivi pri mari contrastare la perdita di massa ossea e prevenire il rischio di caduta, maggior fattore contribuente per le fratture sintomatiche nelle persone anziane (57). Circa il 30% delle persone sopra i 65 anni cadono ogni anno; l'inattivita e la riduzione della funzione neuromuscolare sono fattori di rischio ben conosciuti (58,59,60,61). Migliorare l'equilibrio sembra efficace (62), ma anche il "Tai Chi Chuan" pare utile per ridurre il rischio di caduta (63,64,65), e nella prevenzione dell'osteoporosi nelle persone anziane ha mostrato un buon rapporto costo/beneficio (66).

Altri fattori devono essere considerati nella prevenzione delle cadute: fattori intrinseci (deficit visivi e uditivi, patologie vestibolari, ipotensione ortostatica, riduzione iatrogena della soglia di coscienza, scarsa coordinazione, ipostenia muscolare) ed estrinseci (calzature inappropriate, fattori ambientali come scarsa illuminazione, superfici sconnesse, tappeti, presenza di animali domestici) (67). Infine, non va dimenticato l'allenamento vibratorio, utilizzato negli astronauti durante e dopo il loro soggiorno nello spazio (68) e nella pratica sportiva. Il significato terapeutico delle vibrazioni (applicate con ampiezza delle oscillazioni laterali da 7 a 14 mm, tre serie di 2 minuti ciascuna, tre volte la settimana) riguarderebbe il loro effetto osteogenico e ne potrebbe giustificare l'applicazione, ma alcune ricerche nelle donne con osteoporosi hanno dato risultati discordanti (69,70).

CONCLUSIONI

Numerosi studi trasversali hanno evidenziato una correlazione positiva tra esercizio fisico e BMD. I dati emersi dagli studi randomizzati controllati suggeriscono che gli esercizi ad alto impatto determinano incrementi maggiori della BMD, rispetto agli esercizi aerobici a basso impatto, e che l'effetto e sito-specifico, manifestandosi soprattutto a carico del rachide lombare.

La prevenzione dell'osteoporosi deve riflettersi in uno stile di vita sano e dinamico e deve riguardare tutte fasce di eta. Il tipo di attivita e l'esecuzione di specifici esercizi sono condizioni importanti per mantenere la corretta osteogenesi. L'indicazione piu rilevante che si evince dalla letteratura scientifica e che solo sforzi vigorosi, assiali e in carico, superiori a quelli che il corpo subisce nelle normali attivita quotidiane, si sono dimostrati efficaci.

Anche nell'eta avanzata tali indicazioni sono rilevanti e vanno accompagnate ad un programma piu specifico, volto al miglioramento dell'equilibrio e alla prevenzione del rischio di cadute. L'attivita fisica in generale, e alcuni tipi di esercizio in particolare (Tai Chi Chuan), oltre agli effetti sulla BMD, inducono miglioramenti in molteplici aree della salute, accrescono l'equilibrio e la coordinazione e riducono il rischio di caduta nell'anziano.

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(67.) Nava T. La riabilitazione Integrata delle Malattie Reumatiche. Masson, Milano, 2006.

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Tab. I--Efficacia dell'esercizio fisico nell'arrestare la
diminuzione od incrementare la densita minerale ossea in soggetti
osteoporotici.

                          Disegno      Durata
Autore (Ref)     Anno   dello studio   (mesi)   Tipo di esercizio

Beverly (34)     1989      Aperto       1,5         Isotonico

Chow (35)        1989       RCT          12       Basso impatto

Hartard (36)     1996       RCT          12       Potenziamento

Chien (37)       2000       RCT          6          Aerobico

Iwamoto (33)     2001       RCT          6        Alto impatto

Villareal (38)   2003        CT          9         Resistenza

Engelke (39)     2006        CT          36       Alto impatto

Bocalini (40)    2009       RCT          24       Potenziamento

Autore (Ref)       BMD (sede)        BMD

Beverly (34)         Radio        [up arrow]

Chow (35)           Rachide       [up arrow]

Hartard (36)     Rachide Femore   [up arrow]
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Chien (37)       Rachide Femore   [up arrow]
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Iwamoto (33)     Rachide Femore   [up arrow]
                                  [up arrow]

Villareal (38)   Rachide Femore   [up arrow]
                                      NS

Engelke (39)     Rachide Femore   [up arrow]
                                  [up arrow]

                  Avambraccio         NS

Bocalini (40)    Rachide Femore   [up arrow]
                                  [up arrow]

Legenda: CT: studio controllato; RCT: studio randomizzato
controllato; BMD: bone mineral density; = aumento significativo;
NS: risultato non significativo

Tabella II--Protocollo utilizzato da Kemmler e coll. (44) per
incrementare la densita ossea nel rachide lombare. Il programma
consiste in due sessioni settimanali (60-70 minuti ciascuna), piu
due sessioni domiciliari (25 minuti ciascuna).

Prima fase (7 mesi)

Lavoro sulla resistenza

corsa fino a 15 minuti nei primi tre mesi, poi corsa per 10
minuti, aerobica a basso impatto per 5 minuti ed ad alto
impatto per altri 5 minuti
varie forme di salto con la corda
salti multidirezionali (4 serie di 15 ripetizioni)

Stretching (8-10 gruppi muscolari, 1-2 serie per 30 secondi)

Rinforzo muscolare

1 sessione:
esercizi dinamici alle macchine (horizontal leg press, leg
curls, bench press, rowing, leg adduction and abduction,
abdominal flexion, back extension, latissimus dorsi pull,
hyperextension, leg extension, shoulder raises, and hip
flexion). Ogni esercizio e eseguito al 50% della forza
massimale, con un movimento concentrico di 2 secondi, una
tenuta isometrica di 1 secondo ed un ritorno in eccentrica
di 2 secondi.

2 sessione:
12-15 esercizi isometrici a differenti angoli di ROM per tutti
i principali muscoli del gomito, delle spalle, del tronco,
l'anca e del ginocchio (2-4 serie con 6-10 secondi alla massima
intensita e 30 secondi di riposo).

In aggiunta, alcuni esercizi con gli elastici per la parte
superiore del tronco (2 serie di 20 ripetizioni).

Dal 5 mese in poi, tutti gli esercizi diventano piu intensi o
piu lunghi e si inizia la preparazione all'utilizzo dei pesi e dei
manubri (chest press, vogatore, squat)

Seconda fase (17 mesi)

Lavoro sulla resistenza

corsa per 10 minuti
aerobica
salti multidirezionali (4 serie di 15 ripetizioni)

Stretching (8-10 gruppi muscolari, 1-2 serie per 30 secondi)

Rinforzo muscolare

1 sessione:
esercizi dinamici alle macchine. Ogni esercizio e eseguito al
70-90% della forza massimale per 4 settimane, poi al
100% della forza massimale (con un movimento concentrico
di 2 secondi, una tenuta isometrica di 1 secondo ed
un ritorno in eccentrica di 2 secondi.)

2 sessione:
12-15 esercizi isometrici a differenti angoli di ROM per tutti
i principali muscoli del gomito, delle spalle, del tronco, del-
l'anca e del ginocchio (2-4 serie con 6-10 secondi alla
massima intensita e 30 secondi di riposo).

Il lavoro con i manubri, i pesi e gli squat e alternato ogni 3
mesi con gli esercizi con gli elastici (2-4 serie con 6-10
secondi al 70-90% della forza massimale per 4 settimane,
poi al 100% (con un movimento concentrico di 2 secondi,
una tenuta isometrica di 1 secondo ed un ritorno in
eccentrica di 2 secondi).
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