di recente, una revisione narrativa ha suggerito che gli aumenti del numero di fibre muscolari (iperplasia) negli animali si verificano come risultato del sovraccarico di tensione, mentre l’ipertrofia compensatoria (ablazione, tenotomia) non cambia generalmente il numero di fibre (8). Inoltre, è stato anche riportato che i modelli di esercizio negli animali hanno portato a risultati misti per quanto riguarda l’aumento del numero di fibre muscolari (8). Anche se la suddetta revisione ha fornito informazioni preziose, si è basata sul tradizionale approccio narrativo, cioè, organizzando cronologicamente e poi descrivendo gli studi. Esiste la necessità di quantificare l’entità e la direzione dei cambiamenti nel numero di fibre muscolari scheletriche come risultato di diversi tipi di sovraccarico meccanico negli animali. Così lo scopo di questo studio è stato quello di utilizzare l’approccio meta-analitico (12, 14, 20, 26) per esaminare l’effetto di diversi tipi di sovraccarico meccanico (stretching, esercizio e ipertrofia compensatoria) sul numero di fibre muscolari scheletriche negli animali.

Ricerca della letteratura.

La ricerca della letteratura è stata limitata agli studi pubblicati in riviste tra il gennaio 1966 e il dicembre 1994. Gli studi in riviste di lingua inglese sono stati ottenuti da ricerche al computer (Medline) così come da ricerche manuali e riferimenti incrociati. La ricerca di studi in riviste in lingua straniera è stata limitata alle sole ricerche al computer (Medline). I criteri di inclusione specifici erano: 1) studi di ricerca “di base” pubblicati su riviste, 2) animali (non umani) come soggetti, 3) gruppo di controllo (intra- o tra animali) incluso, 4) qualche tipo di sovraccarico meccanico impiegato (allungamento, esercizio, ipertrofia compensativa), e (5) dati sufficienti per calcolare i cambiamenti percentuali nel numero di fibre muscolari. Gli studi sull’uomo non sono stati inclusi in questa analisi per due motivi: 1) è noto che esiste solo uno studio che fornisce dati quantitativi sull’uomo e 2) i metodi utilizzati per esaminare il numero di fibre muscolari nell’uomo non sono accurati come negli animali (29).

Registrazione e classificazione delle variabili.

Tutti gli studi che hanno soddisfatto i criteri di inclusione sono stati registrati su un foglio di registrazione (disponibile su richiesta) che poteva contenere fino a 81 informazioni. Le principali categorie di informazioni registrate includevano1) caratteristiche dello studio (anno, rivista, durata dello studio, numero di gruppi, numero di soggetti, tipo di studio, cioè intra-animale o tra animali, e muscolo esaminato),2) caratteristiche fisiche dei soggetti (tipo di animale, età, peso e dieta),3) caratteristiche del sovraccarico meccanico (lunghezza, frequenza, intensità, durata e modalità), e4) cambiamenti del muscolo scheletrico (massa muscolare, area delle fibre muscolari e numero di fibre muscolari). Per evitare distorsioni nella selezione e nel rifiuto degli studi, la decisione di includere un articolo è stata presa esaminando separatamente le sezioni dei metodi e dei risultati in condizioni codificate. Un gruppo di controllo è stato definito come quel gruppo che non ha ricevuto alcun tipo di sovraccarico meccanico durante lo studio. Due tipi principali di informazioni sono state desiderate dagli studi: i risultati e le variabili principali che potrebbero influenzare i risultati. Per questo studio, il risultato principale è stato il cambiamento del numero di fibre del muscolo scheletrico. Inoltre, sono stati esaminati anche i cambiamenti nella massa muscolare e nell’area delle fibre. Le principali variabili che potrebbero potenzialmente influenzare i cambiamenti nel numero di fibre includevano 1) la tecnica di conteggio delle fibre utilizzata (analisi istologica vs. digestione dell’acido nitrico), 2) il tipo di sovraccarico meccanico impiegato (allungamento, esercizio o ipertrofia compensativa), 3) le specie utilizzate (aviaria vs. mammifera), 4) il tipo di controllo (intra- vs. tra animali) e 5) il numero di fibre. tra animali), e 5) disposizione delle fibre del muscolo (pennato vs. parallelo).

Analisi statistica.

In una meta-analisi, i risultati medi per ogni gruppo di ogni studio sono registrati indipendentemente dal fatto che i risultati di ogni studio siano o meno statisticamente significativi. Per questo studio, le statistiche descrittive (percentuali) sono state utilizzate per riportare i cambiamenti nel numero di fibre muscolari, nonché i cambiamenti nell’area e nella massa delle fibre muscolari. Le percentuali sono state calcolate dividendo la differenza tra il trattamento e il gruppo di controllo per il valore del gruppo di controllo. Sono stati quindi stabiliti intervalli di confidenza del 95% per ciascuna delle tre principali variabili di risultato, ossia numero di fibre, area delle fibre e massa muscolare. Poiché non c’era alcuna relazione tra il numero di soggetti e i cambiamenti nel muscolo scheletrico, non sono state impiegate procedure di ponderazione. L’analisi grafica (Tukey box plots) è stata utilizzata per identificare i valori anomali. I singoli outlier sono stati poi esaminati per giustificare se c’era una giustificazione fisiologica per la loro rimozione dall’analisi. La valutazione del bias di pubblicazione (la tendenza delle riviste a pubblicare studi che danno risultati positivi) non è stata eseguita perché le attuali procedure statistiche che affrontano questo problema mancano di validità (26).

Le differenze tra i cambiamenti nel numero di fibre muscolari e nell’area delle fibre sono state esaminate utilizzando un test Mann-Whitney rank-sum. Le differenze tra i cambiamenti nel numero di fibre muscolari suddivise in base a variabili potenzialmente confondenti (tecnica di conteggio delle fibre, specie utilizzate, disposizione delle fibre nei muscoli e tipo di controllo) sono state esaminate anche utilizzando i test Mann-Whitney rank-sum. Un’analisi unidirezionale del test della varianza (Kruskal-Wallis) è stata utilizzata per esaminare l’effetto dei diversi tipi di sovraccarico meccanico (allungamento, esercizio e ipertrofia compensatoria) sul numero di fibre muscolari. Tutti i dati sono stati riportati come media ± SD. Il livello di significatività è stato fissato a P ≤ 0,05.

RISULTATI

Ricerca della letteratura.

Un totale di 17 studi che hanno prodotto 37 punti dati (alcuni studi avevano >1 gruppo) e 360 soggetti hanno soddisfatto i criteri iniziali di inclusione (1-7, 9, 15-19, 21, 28, 30-31). Due studi quantitativi (27, 33) sono stati esclusi a causa delle informazioni insufficienti necessarie per calcolare accuratamente i cambiamenti percentuali nel numero di fibre muscolari. Altri otto studi (10-11, 13, 22-25, 32) sono stati esclusi perché sono state fornite solo informazioni qualitative sul numero di fibre muscolari.

Caratteristiche degli studi.

Un riassunto delle caratteristiche degli studi è riportato nella tabella 1. Più studi (∼53%) hanno utilizzato lo stiramento cronico o intermittente rispetto all’esercizio o all’ipertrofia compensatoria (ablazione, tenotomia) come forma di sovraccarico meccanico. Circa il 47% degli studi ha utilizzato la quaglia per esaminare l’iperplasia delle fibre muscolari, mentre ∼53% ha esaminato il muscolo latissimus dorsi anteriore per l’aumento del numero di fibre muscolari scheletriche. Tutti gli studi hanno utilizzato la digestione dell’acido nitrico e/o sezioni istologiche per valutare i cambiamenti nel numero di fibre muscolari.

Cambiamenti nel muscolo scheletrico.

I cambiamenti nel numero di fibre muscolari per i singoli studi sono riportati nella tabella 2. In tutti i disegni e le categorie, sono stati riscontrati aumenti significativi della massa muscolare (90,50 ± 86,50%, intervallo di confidenza al 95% = 61,59-119,34), dell’area delle fibre (31,60 ± 44,30%, intervallo di confidenza al 95% = 16,83-46,37) e del numero di fibre (15,00 ± 19,60%, intervallo di confidenza al 95% = 16,83-46,37) (Fig. 1). L’esame dei gruppi outlier non ha rivelato alcun motivo fisiologico per escluderli dall’analisi. Gli aumenti dell’area delle fibre erano circa due volte più grandi degli aumenti del numero di fibre muscolari (P = 0,27). I cambiamenti nella massa muscolare, nell’area delle fibre e nel numero delle fibre variavano dal 6 al 318%, dal -21 al 141% e dal -10 all’82%, rispettivamente.

Quando si è suddiviso secondo la tecnica di conteggio delle fibre, sono stati riscontrati aumenti maggiori nel numero di fibre muscolari usando il metodo istologico vs. digestione dell’acido nitrico (istologico = 20,70%, digestione dell’acido nitrico = 11,10%; Fig. 2). I cambiamenti nel numero di fibre muscolari classificati secondo le specie esaminate si trovano in Fig. 3. Gli aumenti del numero di fibre sono stati maggiori tra i gruppi che hanno utilizzato specie aviarie (20,95%) rispetto a quelle mammifere (7,97%). I cambiamenti nel numero di fibre muscolari suddivisi per tipo di sovraccarico si trovano nella Fig. 4. Il sovraccarico da stiramento (20,95%) ha prodotto un aumento maggiore del numero di fibre muscolari rispetto all’esercizio (11,59%) e all’ipertrofia compensativa (5,44%). Inoltre, nessuna differenza statisticamente significativa tra i cambiamenti nel numero di fibre è stata trovata quando i dati sono stati suddivisi secondo il tipo di controllo (intra-animale = 15.20%, tra animali = 13.90%; P = 0.82) o la disposizione delle fibre del muscolo (parallelo = 15.80%, pennato = 11.60%;P = 0.61).

DISCUSSIONE

Questa meta-analisi ha cercato di quantificare l’entità del cambiamento nel muscolo (in particolare il numero di fibre muscolari) come risultato del sovraccarico meccanico. In tutti i disegni e le categorie, il sovraccarico meccanico ha portato a un aumento della massa muscolare, dell’area delle fibre muscolari (ipertrofia) e del numero di fibre muscolari (iperplasia). Non sorprende che l’aumento dell’area delle fibre sia stato circa il doppio rispetto all’aumento del numero delle fibre. Sembra che l’iperplasia negli animali sia maggiore quando vengono applicati alcuni tipi di sovraccarico meccanico, in particolare l’allungamento. I risultati di questa indagine sono simili a una recente revisione narrativa che ha concluso che l’iperplasia delle fibre muscolari1) si verifica costantemente come risultato di un allungamento cronico, 2) raramente si verifica con sovraccarico sotto forma di ipertrofia compensatoria, e3) ha prodotto risultati misti quando il sovraccarico sotto forma di esercizio è impiegato (8). Anche se è ben stabilito che l’allenamento con sovraccarico meccanico provoca un aumento dell’area delle fibre (ipertrofia) e quindi un aumento della massa muscolare, il contributo dell’aumento del numero di fibre (iperplasia) all’aumento della massa muscolare è stato più controverso. Tuttavia, ora esistono prove quantitative a sostegno del fatto che alcuni tipi di sovraccarico, in particolare l’allungamento, provocano un aumento del numero di fibre muscolari. Sfortunatamente, è oltre lo scopo di questa indagine esaminare i processi (proliferazione delle cellule satelliti e scissione longitudinale delle fibre) responsabili di tali cambiamenti. I maggiori cambiamenti nel numero di fibre muscolari riscontrati nelle specie aviarie rispetto ai mammiferi potrebbero non essere il risultato delle specie utilizzate, quanto il fatto che l’allungamento era il sovraccarico meccanico impiegato su tutte le specie aviarie incluse in questa meta-analisi. Il fatto che gli aumenti del numero di fibre siano stati approssimativamente due volte più grandi quando sono stati usati i metodi di digestione istologica e dell’acido nitrico è coerente con le indagini precedenti (5, 6). A causa della capacità di contare direttamente ogni fibra, il metodo di digestione dell’acido nitrico è generalmente considerato il metodo più accurato per valutare i cambiamenti nel numero di fibre. Tuttavia, quando si usa questo metodo si possono perdere fibre piccole (8).

Nonostante la consapevolezza che gli studi possono essere valutati più oggettivamente utilizzando l’approccio meta-analitico rispetto a quello narrativo tradizionale, esistono ancora potenziali limitazioni. In generale, la natura stessa della meta-analisi impone che la meta-analisi stessa erediti quelle limitazioni che esistono nella letteratura. Per esempio, un articolo di revisione di Timson (29) lo ha portato a concludere che nessuno dei modelli animali (allungamento, esercizio o ipertrofia compensatoria) attualmente utilizzati per esaminare l’ingrandimento muscolare indotto dall’esercizio rappresenta veramente la situazione umana di allenamento della forza in tutte le condizioni. Inoltre, il fatto che 11 dei 17 studi hanno coinvolto essenzialmente gli stessi autori potrebbe aver portato a risultati distorti. In sintesi, i risultati di questo studio suggeriscono che in diverse specie animali alcune forme di sovraccarico meccanico aumentano il numero di fibre muscolari.