Ruolo della capillarizzazione basale negli adattamenti muscolari all’allenamento con sovraccarichi in anziani sani

Aging is associated with a progressive decline in muscle function and an increased prevalence of chronic diseases. Among these, sarcopenia represents one of the most critical conditions, as it is closely linked to frailty and disability. Muscle capillarization plays a key role in regulating the delivery of oxygen and nutrients, thereby influencing the muscle’s ability to adapt to training. Recent evidence suggests that the baseline level of capillarization may affect the hypertrophic response to resistance exercise in older adults. The aim of this study was to evaluate, in healthy older adults, whether different baseline levels of muscle capillarization, estimated through the capillary-to-fiber perimeter exchange index (CFPE), influence the structural and functional adaptations induced by four weeks of training. Twenty-seven participants (>65 years), recruited according to specific inclusion criteria, completed a 12-week training program (resistance training and combined protocols with aerobic exercise). For the purposes of this thesis, data from the final four weeks (T2–T3) were analyzed. Participants were divided into two subgroups based on the median CFPE value at T2: HIGH group (n=14) and LOW group (n=13). Assessments included body composition (DXA, BIA), strength tests (MVC, 1RM leg extension), and vastus lateralis muscle biopsies for the analysis of cross-sectional area (CSA), capillary-to-fiber ratio (C:Fi), and CFPE. Statistical analyses were conducted using t-tests and repeated-measures Two-way ANOVA. Results showed a significant increase in muscle strength (MVC +4.9%; 1RM leg extension +7.9%), without changes in lean mass or overall CSA. Subgroup analysis revealed divergent adaptations: the HIGH group exhibited a significant increase in total CSA (+11.9%), primarily driven by hypertrophy of type I fibers, whereas the LOW group showed a significant reduction (−11.1%), mainly due to a decrease in type I fibers. Regarding capillarization indices, no changes were observed in C:Fi, while CFPE total increased significantly in the LOW group (+8.9%) and the CFPE of the type II fibers decreased significantly in the HIGH group (−9.2%). These findings suggest that baseline CFPE is not a direct predictor of strength gains but acts as a discriminating factor in the hypertrophic response to training. In individuals with low capillarization (LOW), training appears to initially trigger angiogenic adaptations, whereas in those with higher CFPE values (HIGH), the primary adaptation is hypertrophy. However, it is not yet possible to define a precise CFPE threshold beyond which muscle growth is activated.

L’invecchiamento è associato a un progressivo declino della funzionalità muscolare e a un aumento della prevalenza di patologie croniche. Tra queste, la sarcopenia rappresenta una delle condizioni più rilevanti, poiché legata a fragilità e disabilità. La capillarizzazione muscolare svolge un ruolo chiave nel modulare l’apporto di ossigeno e nutrienti, influenzando la capacità di adattamento del muscolo all’allenamento. Evidenze recenti suggeriscono che il livello basale di capillarizzazione possa condizionare la risposta ipertrofica all’esercizio contro resistenza negli anziani. Lo scopo del presente studio è stato valutare, in soggetti anziani sani, se un diverso livello iniziale di capillarizzazione muscolare, stimato attraverso l’indice capillary-to-fibre perimeter exchange (CFPE), influenzi le modificazioni strutturali e funzionali indotte da quattro settimane di training. Ventisette partecipanti (>65 anni), reclutati secondo criteri di inclusione specifici, hanno seguito un programma di 12 settimane di allenamento (resistance training e combinazioni con aerobico). Ai fini di questa tesi sono stati analizzati i dati relativi all’ultimo mese (T2–T3). I soggetti sono stati divisi in due sottogruppi in base al valore mediano di CFPE a T2: gruppo HIGH (n=14) e gruppo LOW (n=13). Le valutazioni hanno incluso composizione corporea (DXA), test di forza (MVC, 1RM leg extension) e biopsie muscolari del vasto laterale per l’analisi di cross-sectional area (CSA), capillary-to-fibre ratio (C:Fi) e CFPE. L’analisi statistica ha previsto t-test e Two-way ANOVA per misure ripetute. I risultati hanno mostrato un incremento significativo della forza muscolare (MVC +4,9%; 1RM leg ext +7,9%), senza variazioni nella massa magra e nella CSA generale. La suddivisione in sottogruppi ha evidenziato adattamenti divergenti: il gruppo HIGH ha registrato un incremento significativo della CSA totale (+11,9%), sostenuto prevalentemente dall’aumento delle fibre di tipo 1, mentre il gruppo LOW ha mostrato una riduzione significativa (−11,1%), determinata da un calo nelle fibre di tipo 1. Per quanto riguarda gli indici di capillarizzazione, non sono state osservate variazioni nel C:Fi, mentre il CFPE totale è aumentato significativamente nel gruppo LOW (+8,9%) e il CFPE delle fibre di tipo 2 si è ridotto significativamente nel gruppo HIGH (−9,2%). I risultati indicano che il CFPE basale non è un predittore diretto dell’aumento di forza, ma rappresenta un fattore discriminante nella risposta ipertrofica al training. Nei soggetti con bassa capillarizzazione (LOW), l’allenamento sembra innescare inizialmente adattamenti angiogenici, mentre nei soggetti con CFPE più elevato (HIGH) si osserva un adattamento principalmente ipertrofico. Tuttavia, non è ancora possibile definire un valore soglia di CFPE oltre il quale si attivi la crescita muscolare.