Sistema esoergonico a lungo termine: il sistema aerobico

A cura del Dott. Stefano Casali

Metabolismo Aerobico

Si riserva tale nome al complesso delle reazioni della catena di trasporto degli elettroni e alla fosforilazione ossidativa. In un certo senso questo termine di per sé è fuorviante, in quanto l'ossigeno non partecipa direttamente alla sintesi di ATP; tuttavia è proprio la disponibilità di ossigeno, alla fine della catena respiratoria, a determinare la capacità individuale di sostenere un elevato metabolismo aerobico.

Le reazioni ossidative sono i processi di gran lunga più importanti ai fini energetici, per la grande quantità di energia che può essere sviluppata dalla degradazione ossidativa delle scorte caloriche del corpo (grassi, glucidi). La massima potenza che può essere sviluppata dall'organismo sulla base dei soli processi ossidativi non è imposta, entro certi limiti, dalla disponibilità del combustibile, ma piuttosto dal comburente, cioè dal massimo possibile apporto di ossigeno ai muscoli (VO2max). In un vasta gamma d'intensità lavorative il consumo di ossigeno (VO2), raggiunto da 3 a 5 minuti dopo l'inizio del lavoro, è una funzione crescente dell'intensità del lavoro stesso. In queste condizioni il lavoro può essere continuato per periodi abbastanza lunghi (superiori a 10 minuti) senza ulteriore significativo aumento di VO2. Queste condizioni sono considerate tradizionalmente aerobiche e il VO2 raggiunto da 3 a 5 minuti dopo l'inizio del lavoro è definito come il valore di "Stato Stazionario" (VO2S).

Massima Potenza Aerobica (VO2max)

La quantità di ossigeno che l'organismo deve assumere è regolata dal livello metabolico cellulare.

Metabolismo Basale: quantità minima necessaria a soddisfare le esigenze vitali;

Massimo Consumo di Ossigeno: limite massimo, individuale, che il corpo può esprimere sulla base dei processi metabolici ossidativi. Viene espresso in Valore Assoluto (L/min) o in relazione al peso corporeo (mL/kg/min) o alla Massa Magra (mL/kg massa magra/min).

ASSUNZIONE E TRASPORTO DELL'OSSIGENO

 

L'assunzione ed il trasporto dell'ossigeno, dall'ambiente esterno all'ambiente interno delle cellule, richiede l'intervento:

1. Dell'apparato respiratorio (scambi gassosi con l'esterno);
2. Del sangue (per il suo contenuto in emoglobina, che è il vettore dell'O2, e per altre sue caratteristiche fisico chimiche);
3. Dell'apparato cardiocircolatorio (trasporto dei gas e dei materiali utilizzabili ai fini energetici; adeguamento della circolazione ai fabbisogni generali e locali dell'organismo);

Dipende inoltre:

dalle caratteristiche anatomiche, fisiologiche e biochimiche delle strutture degli organi effettori, elementi che influiscono sugli scambi gassosi tra cellule e capillari sanguigni.

Fattori limitanti la massima potenza aerobica (in  presenza di un eccesso di substrato ossidativo)

Fattori polmonari:

1. Ventilazione alveolare;
2. Capacità di diffusione dei gas respiratori, in particolare dell'O2.

Fattori ematici:

3. Capacità di trasporto del O2 e della CO2 da parte del sangue.

Fattori cardiocircolatori

4. Gettata cardiaca, Q;
5. Circolazione periferica, in particolare la circolazione muscolare, Qm.

Fattori tissutali

6. La capacità di diffusione dell'O2 dai capillari alla cellula e viceversa, del CO2 dalla cellula al sangue;
7. Capacità di utilizzazione dell'O2, da parte dei tessuti.

Massima potenza aerobica: il soggetto sedentario

Il VO2 max può essere espresso in valore assoluto (L/min) o relativo al peso corporeo (mL/kg/min). I dati concernenti gli adulti sani variano tra i 40-50 mL/kg/min, quanto alle influenze del sesso si ha una sensibile differenza tra maschi e femmine, queste hanno un valore assoluto (L/min) in media del 30% inferiore rispetto a quello dei maschi. La differenza tra i sessi tende ad annullarsi (3-4%) quando il valore è riferito alla massa muscolare (magra); ciò sta ad indicare che la minor potenza aerobica delle donne non è dovuta solo alla minor massa corporea ma anche al maggior contenuto percentuale di grasso. La residua differenza del 3-4% può essere spiegata con una diversa concentrazione emoglobinica del sangue, che nella femmina è del 5-10% inferiore a quello del maschio.

Massima potenza aerobica: l'Atleta

Il limite massimo di VO2 max sembra situarsi attorno ai 90 mL/kg/min; gli atleti caratterizzati dai più elevati valori sono i fondisti, indipendentemente dalle specialità praticata (sci, corsa o ciclismo). Comunque, indipendentemente dalla disciplina praticata, il valore di VO2 max, espresso per unità di peso corporeo, appare sensibilmente più elevato nell'atleta che nel soggetto sedentario. Una differenza sensibile si ha tra i valori riscontrati tra atleti praticanti specializzazioni diverse. Ad esempio il VO2 max dei maratoneti, espresso in valori assoluti, è inferiore a quello dei canottieri, che mediamente sono caratterizzati da una massa corporea maggiore. I canottieri non utilizzano l'energia per trasportare il loro corpo, che è sostenuto dall'acqua tramite l'attrezzo sportivo, e quindi non devono compiere alcun lavoro contro la gravità (il peso corporeo non entra in gioco come fattore limitante la prestazione). Il podista, invece, poiché compie quasi tutto il lavoro contro la gravità, necessita di un'elevata prestazione energetica per kg di peso corporeo e non necessariamente presenta valori assoluti elevati. Il ciclista si trova in una situazione intermedia a seconda che il percorso si svolga in pianura o in salita.

Basi fisiologiche per un elevata potenza aerobica

La Massima Gettata Cardiaca (Q'max) costituisce il requisito fondamentale per poter conseguire un elevato livello di VO2 max; può raggiungere nell'atleta i 40L/min, contro un valore di 22-25 L/min nel sedentario e nell'atleta non fondista. Altre importanti variabili sono quelle connesse al massimo coefficiente di utilizzazione dell'ossigeno a livello muscolare che può raggiungere, nel muscolo dell'atleta allenato, valori prossimi allo 0,9 è ciò probabilmente grazie:

ad una più uniforme distribuzione della perfusione conseguente ad un aumento (+20%) della superficie di sezione dei capillari per unità di superficie del muscolo;

ad un aumento dell'attività di alcuni enzimi mitocondriali, particolarmente della succinodeidrogenasi (SDH) anche in relazione alla diversa proporzione tra fibre muscolari lente e veloci.

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