Sistema esoergonico a lungo termine: il sistema aerobico

A cura del Dott. Stefano Casali

Andamento temporale del consumo di ossigeno

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Lo Stato Stazionario e il Debito di ossigeno

Il ritardo con cui il consumo di ossigeno si porta allo stato stazionario dipende dalla relativa lentezza con cui le reazioni ossidative si adeguano ad una aumentata richiesta energetica. Per tutto il tempo in cui il consumo di ossigeno rimane inferiore al valore dello stato stazionario, l'energia viene fornita da un sistema anaerobico; in un certo senso è come se il sistema aerobico contraesse un debito in quanto l'energia viene fornita da un altro sistema esoergonico. In condizioni di stato stazionario non esistono differenze tra un soggetto allenato e uno non allenato. La differenza sta nella velocità di adeguamento del VO2 allo stato stazionario (VO2S), che è nettamente superiore nel soggetto allenato.

Massimo consumo di ossigeno

Il VO2S aumenta monotonicamente con l'intensità del lavoro fino ad un massimo, raggiunto il quale, qualsivoglia incremento dell'intensità non è più accompagnata da alcun ulteriore aumento di VO2S. Il livello di VO2S corrispondente a questo massimo è definito "massimo consumo di ossigeno (VO2max)".

Andamento del consumo di ossigeno durante il lavoro e il recupero:

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Metabolismo nel recupero

Il concetto di debito fu proposto da Hill nel 1923 e successivamente ripreso da altri autori tra cui Margaria; tutti identificavano 2 componenti: una definita alattacida e l'altra lattacida. Tale modello è durato per circa 65 anni. Allo stato attuale il termine di debito di ossigeno è stato sostituito da fase di consumo di ossigeno nel recupero (O2 recovery) o consumo di ossigeno globale in eccesso rispetto al basale (EPOC, dagli autori anglosassoni, acronimo di Excess Postexercise Oxygen Consumption). EPOC riflette non solo la quota di pagamento del debito lattacido ma anche la condizione di aumentata richiesta energetica dei vari organi e apparati che sono stati coinvolti nel corso del lavoro muscolare.

Cause dell'EPOC

1. Risintesi di ATP e CP;
2. Risintesi di glicogeno a partire dal lattato (ciclo di Cori);
3. Ossidazione del lattato;
4. Riossigenazione del sangue;
5. Effetto termogenico legato all'aumento della temperatura corporea;
6. Effetto termogenico dovuto all'azione degli ormoni, specie le catecolamine;
7. Mantenimento di una frequenza cardiaca e ventilazione polmonare  elevata.

Massimo consumo di ossigeno

La relazione fra durata del lavoro ad esaurimento e intensità del lavoro fra il 65-90 % di VO2max, in soggetti allenati è descritta da:

t(min) = 940-1000 VO2S / VO2max. Questa relazione non è valida per esercizi d'intensità superiore al 90% del VO2max ( il tempo diverrebbe infatti negativo per VO2S › 0,94 VO2max) ed è indipendente dal valore assoluto di VO2max, purché il soggetto sia in buone condizioni di allenamento.

Fattori di conversione

Definizione di alcune grandezze fisiche e delle corrispondenti Unità SI

• Forza : capacità di imprimere accelerazione ad una massa. L'unità di forza è il newton (N) che imprime alla massa di 1kg un'accelerazione di 1 m * s^-2.

• Pressione: forza per unità di superficie.

• Lavoro: il joule, unità di lavoro, è il lavoro fatto quando il punto di applicazione della forza di 1 N è spostato di 1 m lungo la direzione della forza.

• Potenza: lavoro per unità di tempo. 1W è la potenza uguale a 1joule per secondo.

Molto usato fino a poco tempo fa era il cosiddetto sistema metrico, in cui l'unità di forza è il chilogrammo peso (kgp): la forza capace di imprimere ad 1 kg un'accelerazione eguale a quella della gravità terrestre (9,81 m*s^-1). Di conseguenza l'unità di lavoro e potenza nel sistema tecnico sono il kgpm (chilogrammetro) e il kgpm * s^-1 (chilogrammetro per secondo) eguali rispettivamente a 9,81 J e 9,81 W.  Si noti che sulla terra l'accelerazione di gravità è costante: ogni corpo subisce la stessa accelerazione  g = 9,81 m * s^-1, indipendente dalla sua massa. Altra unità di energia e di lavoro ancora molto usata è la caloria (cal), equivalente alla quantità di energia immagazzinata in 1 g di acqua, in seguito all'aumento di temperatura di 1°C (da 14,5 a 15,5); 1000 cal = 1kcal.