Il guanto di raffreddamento, un dispositivo rivoluzionario

“Simile o molto meglio degli steroidi… e non è illegale.”

Il ricercatore Dennis Grahn e il professore di biologia H. Craig Heller stavano portando avanti da 10 anni una ricerca sulla termoregolazione dei mammiferi e volevano ottenere un modello attraverso il quale studiare la dissipazione del calore.

Durante gli esperimenti, hanno fatto invece una scoperta stupefacente: sfruttando le vene specializzate nello scambio termico nei palmi delle mani, possono raffreddare rapidamente la temperatura interna degli atleti e, di conseguenza, migliorare sensibilmente le performance e il recupero fisico.

I ricercatori adesso sono finalmente vicini a una versione commerciale di questo speciale dispositivo per l’estrazione del calore, conosciuto come “il guanto”.
Ma perché il guanto fa quel che fa? E cosa ci dice riguardo all’affaticamento muscolare?

Radiatore naturale

Per Heller e Grahn la storia comincia con una vecchia questione sugli orsi.

Gli orsi bruni sono animali termicamente molto ben isolati, forniti di una folta pelliccia e di uno spesso strato di grasso sottocutaneo che li aiuta a mantenere la loro temperatura corporea quando d’inverno vanno in letargo. Ma quando arriva la primavera e le temperature salgono, questi stessi orsi vanno incontro a un rischio maggiore di surriscaldamento e quindi di ipotermia. Come fanno a rilasciare il calore senza modificare gli strati che permettono loro l’isolamento termico?

Heller e Grahn hanno scoperto che gli orsi e, di fatto, quasi tutti i mammiferi, hanno come dei caloriferi incorporati: le zone del corpo prive di peli che presentano reti estese di vene molto vicine alla superficie della pelle. I conigli le hanno nelle orecchie, i topi nella coda, i cani nella lingua. Il trasferimento di calore all’ambiente circostante avviene prevalentemente attraverso queste relativamente piccole porzioni di pelle. Quando si osserva la scansione termica di un orso, l’animale è in gran parte distinguibile rispetto allo sfondo, ma le piante delle zampe e la punta del naso sembrano andare a fuoco.

Questa rete di vene, conosciuta come anastomosi arterovenose (AVAs), sembra preposta a regolare la temperatura in maniera rapida. Non fornisce nutrimento alla pelle e apporta un flusso di sangue molto variabile, che passa da essere trascurabile nella stagione fredda a costituire un 60% della gittata cardiaca totale durante la stagione calda o durante un esercizio fisico.

Refrigeratori e isolamento

Negli esseri umani, le anastomosi arterovenose possono essere presenti in vari punti, compresi viso e piedi, ma il guanto dei ricercatori mira alle nostre strutture radianti più importanti, quelle nei palmi delle mani.

La nuova versione del dispositivo è un guanto di plastica rigida, attaccato attraverso un tubo a quella che sembra essere una borsa termica. Quando Grahn infila la mano nel guanto ermetico, il dispositivo crea un leggero sottovuoto; le vene del palmo si espandono, portando sangue alle anastomosi arterovenose, dove viene rapidamente raffreddato da acqua che circola attraverso il rivestimento del guanto di plastica.

Il metodo è più conveniente rispetto, ad esempio, all’immersione di tutto il corpo in acqua e ghiaccio ed evita le insidie di altre strategie di raffreddamento rapido. Poiché il flusso di sangue verso le AVAs può quasi fermarsi durante la stagione fredda, rendere la mano troppo fredda in quella stagione non avrà quasi alcun effetto sulla temperatura interna. Il raffreddamento, sostiene Grahn, è un delicato equilibrio.

Anche in forma di prototipo, il dispositivo dei ricercatori si è rivelato incredibilmente efficiente nell’alterare la temperatura corporea. Il più grande successo del guanto, attualmente, è aumentare la temperatura interna dei pazienti operati che devono risvegliarsi dall’anestesia. Mentre prima ci volevano ore, con l’introduzione di questa nuova tecnologia i pazienti possono essere risvegliati in 8-9 minuti.

Ma i ricercatori non si sono accorti degli effetti del guanto sulle prestazioni atletiche fino a quando non hanno iniziato a utilizzarlo per “raffreddare” un collaboratore che andava spesso in palestra durante i suoi esercizi alla sbarra. Il guanto sembrava cancellare quasi del tutto il suo affaticamento muscolare; dopo vari cicli, il raffreddamento gli ha permesso di fare all’incirca lo stesso numero di pull-up della prima volta. Così i ricercatori hanno iniziato a “raffreddarlo” dopo ogni serie.
“Nelle successive sei settimane, passò dal fare 180 pull-up totali a più di 620”, ha detto Heller. “Un tasso di miglioramento delle prestazioni fisiche senza precedenti”.

I ricercatori hanno applicato il metodo di raffreddamento ad altri tipi di esercizio (panca, corsa, ciclismo): i tassi di recupero sono stati incredibili, senza nessun segno che il corpo fosse stato danneggiato dal troppo lavoro – da qui l’affermazione “meglio degli steroidi”.

Il muscolo raffinato

Ma cosa c’entra il surriscaldamento con la fatica?

Gran parte della recente ricerca di laboratorio può essere riassunta con l’affermazione di Grahn che “la temperatura è il principale fattore limitante per la performance.”

Fino a poco tempo fa i ricercatori non avevano idea del perché ma nel 2009 si è scoperto che la piruvato chinasi muscolare, o MPK, un’enzima di cui i muscoli hanno bisogno per generare energia chimica, è altamente sensibile alla temperatura. L’enzima è attivo alla normale temperatura corporea, ma somministrando calore alcuni enzimi cominciano a diventare inattivi.
Ad una temperatura muscolare vicina ai 104 gradi Fahrenheit, l’attività MPK s’interrompe completamente.

C’è una buona ragione biologica per questo arresto. Aumentando la sua attività, la cellula muscolare si riscalda. Ma se questo processo continua per troppo tempo, la cellula si autodistrugge. Arrestando la sua attività al di sotto della temperatura critica, l’MPK funziona da raffinato sistema di autoregolamentazione per il muscolo. Quando raffreddi la cellula muscolare, riporti l’enzima allo stato attivo. In sostanza, resetti lo stato di affaticamento del muscolo.

La versione del dispositivo che sarà messa in commercio è ancora in fase di ottimizzazione, ma i ricercatori prevedono altre applicazioni ancora più importanti rispetto al semplice campo delle prestazioni sportive. Ipertermia e stress termico non solo portano a fatica,  possono diventare anche emergenze mediche.

” Ogni anno sentiamo storie di atleti delle scuole superiori che iniziano la preparazione calcistica nel mese di agosto, in luoghi caldi nel paese, e ci sono morti a causa di ipertermia “, ha detto Heller . “Non c’è alcun motivo per cui questo dovrebbe accadere. “