Metabolismo energetico nel lavoro muscolare

Esiste una relazione tra intensità di esercizio e consumo di grassi, scopriamo quale


L'energia necessaria per soddisfare le richieste energetiche dell'organismo deriva in percentuale diversa dall'ossidazione di CARBOIDRATI (glucosio plasmatico e glicogeno muscolare), PROTEINE E LIPIDI (acidi grassi del tessuto adiposo e trigliceridi muscolari).

I principali fattori che determinano quale di questi tre substrati energetici verrà utilizzato dai muscoli durante l'esercizio sono:

TIPO DI ESERCIZIO (continuo o intermittente)

DURATA

INTENSITA'

STATO DI ALLENAMENTO

COMPOSIZIONE DELLA DIETA (stato nutrizionale del soggetto)

STATO DI SALUTE DEL SOGGETTO (patologie metaboliche quali il diabete modificano l'utilizzo delle fonti energetiche)

Nell'attivita' fisica di BASSA intensità (25%-30% di VO2 max) l'energia è fornita principalmente dal metabolismo lipidico con liberazione di acidi grassi dai trigliceridi del tessuto adiposo (diete dimagranti) mentre i trigliceridi intramuscolari ed il glicogeno non contribuiscono in maniera determinante alla produzione energetica.

Consumo di grassi e glucosio in funzione dell'intensità di esercizioGli acidi grassi vengono trasportati nel circolo sanguigno legati ad una proteina, l'albumina,  e vengono poi rilasciati nei muscoli dove costituiscono il substrato per i processi ossidativi.

La massima attivazione del metabolismo di acidi grassi viene raggiunta mediamente dopo 20-30 minuti dall'inizio dell'esercizio fisico.  La mobilizzazione degli acidi grassi dal tessuto adiposo, il successivo trasporto nel circolo sanguigno, l'entrata all'interno delle cellule e poi nel mitocondrio è infatti un processo piuttosto lento.

aerobico anaerobicoInoltre, all'inizio dell'esercizio vengono utilizzati principalmente gli acidi grassi ematici e solo successivamente, quando il loro livello plasmatico diminuisce, aumenta la liberazione di acidi grassi dal tessuto adiposo.

Riassumendo:

SE L'ATTIVITA' FISICA E' DI BASSA INTENSITA' MA DI BREVE DURATA LIPIDI E CARBOIDRATI CONTRIBUISCONO IN EGUAL MISURA ALLA RICHIESTA ENERGETICA


SE L'ATTIVITA' FISICA E' DI BASSA INTENSITA' MA SI PROTRAE PER ALMENO UN'ORA VI E' UN DEPAUPERAMENTO DELLE RISERVE DI GLICOGENO E MAGGIORE UTILIZZAZIONE DI LIPIDI CHE ARRIVANO A COPRIRE L'80% DELLA RICHIESTA ENERGETICA.

La progressiva prevalenza del metabolismo lipidico nel corso di attività fisica prolungata dipende dall'assetto ormonale che si instaura:


anaerobico lattacido

Nella prima ora si utilizza il 50% di grassi (37% di FFA) nella terza il 70% (50% di FFA).


La miscela metabolica varia in funzione dell'intensità del lavoro muscolare:

AD INTENSITA' PIU' BASSA LA PRINCIPALE FONTE ENERGETICA E' RAPPRESENTATA DAI GRASSI


AD INTENSITA' PIU' ALTA L'UTILIZZAZIONE DEI GRASSI RIMANE COSTANTE, MA VI E' UN PROGRESSIVO AUMENTO DELL'UTILIZZO DI GLUCOSIO E GLICOGENO MUSCOLARE (la quantità di energia liberata dall'ossidazione dei grassi è uguale al 25% e al 75% del VO2max ).

I muscoli allenati hanno una maggiore capacità di assumere FFA rispetto ai non allenati, quindi

L'ALLENAMENTO CONSENTE DI RISPARMIARE LE SCORTE DI GLICOGENO

L'ALLENAMENTO CONSENTE DI OTTIMIZZARE L'UTILIZZAZIONE DEI GRASSI A SCOPO ENERGETICO

Substrati energetici

Adattamento del muscolo scheletrico all'allenamento:


Aumenta la disponibilità intracellulare degli enzimi del ciclo di Krebs e della catena di trasporto degli elettroni

Migliora il trasporto degli acidi grassi attraverso le membrane della cellula muscolare

Aumenta il trasporto di acidi grassi dentro il mitocondrio (meccanismo legato alla carnitina)

Aumenta il numero e la grandezza dei capillari

Aumenta il numero e la grandezza dei mitocondri

Aumenta il VO2 max , quindi aumenta la disponibilità di OSSIGENO che è IL FATTORE LIMITANTE DELL'UTILIZZO DEGLI ACIDI GRASSI A SCOPO ENERGETICO

L'allenamento di tipo aerobico consente quindi una maggiore liberazione di ATP dalla βossidazione ed aumenta la resistenza della cellula indipendentemente dalle scorte di glicogeno.



Nell'attività fisica di MEDIA O MODERATA intensità (50%-60% VO2max) si riduce il ruolo degli acidi grassi plasmatici e aumenta l'energia derivante dall'ossidazione dei trigliceridi muscolari fino a pareggiare il conto tra queste due fonti (N.B: si riduce il contributo percentuale degli acidi grassi ma in termini assoluti rimane costante).

acido latticoNella transazione da riposo a lavoro submassimale la maggior parte dell'energia è fornita dal glicogeno muscolare analogamente a quanto avviene nel lavoro ad alta intensità; nei successivi 20 minuti il glicogeno di origine epatica e muscolare fornisce il 40-50% dell'energia mentre il resto viene garantito dai lipidi con un piccolo contributo delle proteine.

Col passare del tempo durante un esercizio di intensità moderata si manifesta:

deplezione di glicogeno, diminuzione del livello di glucosio ematico ed aumento dei trigliceridi, aumentato catabolismo proteico per coprire il fabbisogno energetico. Il glucosio plasmatico diventa quindi la principale sorgente energetica per quanto riguarda i carboidrati ma la maggior parte di energia è fornita dai lipidi.

Se l'esercizio si protrae a lungo il fegato non è più in grado di immettere in circolo glucosio sufficiente a soddisfare le richieste muscolari e la glicemia scende (addirittura di 45 mg/dl durante 90min di esercizio strenuo).

La fatica si manifesta quando c'è deplezione estrema di glicogeno nel fegato e nel muscolo indipendentemente dalla disponibilità di ossigeno a livello muscolare.

 

L'attività fisica di ELEVATA INTENSITA' (75-90% del VO2MAX) non può essere protratta per oltre 30-60 minuti anche nei soggetti allenati. Dal punto di vista fisiologico si ha liberazione di catecolamine, glucagone ed inibizione della secrezione di insulina. L'assetto ormonale che si instaura stimola la glicogenolisi epatica e muscolare.

metabolismo energeticoDurante questo tipo di attività il 30% della richiesta energetica è coperta dal glucosio plasmatico, mentre il rimanente 70% è coperto per la maggior parte da glicogeno muscolare (1 ora di attività porta alla deplezione del 55% delle scorte, 2 ore azzerano sia il glicogeno muscolare che quello epatico).

INOLTRE L'ELEVATA RICHIESTA ENERGETICA CAUSA L'AUMENTO DELLA PRODUZIONE DI ACIDO LATTICO CHE SI ACCUMULA NEL MUSCOLO E NEL SANGUE INIBENDO LA LIPOLISI NEL TESSUTO ADIPOSO.


CONCLUSIONE: il fattore limitante della prestazione sportiva è la disponibilità di ossigeno.

In condizioni di scarsa ossigenazione il glucosio, insieme alle riserve di fosfati muscolari è l 'unica fonte energetica utilizzabile.

La glicolisi anaerobica ha un rendimento di 20 volte inferiore rispetto alla glicolisi aerobica e causa la produzione di acido lattico un metabolita responsabile della fatica muscolare.

Ad un determinato carico di lavoro più è alto il VO2 max e più alto sarà il contributo dei grassi nel metabolismo energetico. Un allenamento che migliora il VO2max aumenta pertanto anche la capacità di utilizzare i grassi come fonte energetica primaria.



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