Metabolismo Energetico Muscolare nell'Attività Aerobica

Metabolismo Energetico Muscolare nell'Attività Aerobica
Ultima modifica 21.01.2021
INDICE
  1. Substrati Energetici
  2. Fattori Essenziali
  3. Bassa Intensità
  4. Media o Moderata Intensità
  5. Alta Intensità
  6. Conclusioni

In questo articolo scopriremo la relazione tra il carico allenante - soprattutto intensità e vomule di esercizio - e il consumo di grassi nelle attività motorie con base aerobica.

Substrati Energetici

Quali sono i substrati energetici?

L'energia necessaria per soddisfare le richieste energetiche dell'organismo deriva in percentuale diversa dall'ossidazione di carboidrati, amminoacidi e lipidi.

metabolismo energetico Shutterstock
  • I carboidrati sono costituiti da glucosio plasmatico e glicogeno muscolare;
  • Gli amminoacidi (AA) sono quelli delle proteine alimentari e in piccola parte del muscolo o circolanti nel sangue. Quelli gluconeogenetici devono essere convertiti prima in glucosio, mentre i ramificati del muscolo vengono metabolizzati in maniera diretta;
  • I lipidi sono rappresentati dagli acidi grassi (FFA), contenuti sotto forma di trigliceridi negli adipociti del tessuto adiposo o nelle fibrocellule muscolari.

Nota: per utilizzare gli acidi grassi stoccati in trigliceridi è sempre necessario che avvenga un processo di scissione (FFA + glicerolo). Poi, ovviamente, quelli del tessuto adiposo dovranno essere immessi nel torrente circolatorio e veicolati (legati all'albumina) fino ai musccoli.

Fattori Essenziali

Fattori che incidono sulla prevalenza del substrato

I fattori che determinano quale substrato e in che quantità verrà utilizzato dai muscoli durante l'esercizio sono:

  • Intensità;
  • Volume;
  • Densità (eventuale, tipica degli esercizi intervallati o con variazioni di ritmo);
  • Condizione metabolica (data soprattutto dal livello di allenamento);
  • Stato nutrizionale e disponibilità immediata dei substrati (dieta);
  • Stato di salute (eventuale presenza di patologie, soprattutto metaboliche come il diabete mellito tipo 2, assunzione di farmaci ecc.).

Di seguito ripartiremo il "comportamento" metabolico durante l'esercizio soprattutto in base all'intensità e al volume, due criteri che - assieme alla densità - strutturano il cosiddetto carico allenante.

Bassa Intensità

Corrisponde al 25-30% di VO2 max.

L'energia è fornita principalmente dal metabolismo lipidico, con liberazione di acidi grassi dai trigliceridi prevalentmente depositati nel tessuto adiposo.

Gli acidi grassi dei trigliceridi muscolari non contribuiscono in maniera determinante alla produzione energetica. Il glicogeno viene utilizzato con moderazione.

Consumo di grassi e glucosio in funzione dell'intensità di esercizio

Nell'adipe,  gli acidi grassi cono orgaizzati in trigliceridi e stoccati all'interno degli adipociti.

Durante l'esercizio a bassa intensità, i trigliceridi vengono scissi liberando gli acidi grassi.

Nel circolo sanguigno, questi verranno trasportati ai muscoli in forma legata all'albumina, che li utilizzeranno come principale substrato ossidativo.

La massima attivazione del metabolismo di acidi grassi viene raggiunta mediamente dopo 20-30' dall'inizio dell'esercizio fisico; prima di questa soglia, viene utilizzato anche il glucosio proveniente dal glicogeno muscolare.

Questo perchè 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.

Inoltre, 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.

Quindi, anche mantenendo un'intensità bassa, se lo sforzo è di breve durata, la miscela dei substrati sarà costituita da percentuali simili di grassi adiposi e glucosio del glicogeno muscolare. Al contrario, se si protrae per almeno un'ora, il depauperamento delle riserve di glicogeno (comunque in atto) è percentualmente inferiore (20% dell'energia prodotta) rispetto all'utilizzo degli acidi grassi adiposi (80%).

Ad ogni modo, la sempre maggiore prevalenza del metabolismo lipidico rispetto a quello glucidico nel corso dell'attività fisica prolungata dipende dall'assetto ormonale che si instaura.

In sintesi, avviene che: la glicemia si riduce, di conseguenza anche l'insulina, con aumento opposto del glucagone. Ciò determina una deviazione della preferenza metabolica delle cellule muscolari dal glucosio agli acidi grassi.

Si osservano cambiamenti metabolici anche con il trascorrere del tempo oltre la prima ora di esercizio, nella quale si utilizza il 50% di grassi (37% di FFA adiposi). Gingendo fino alla terza, tale valore cresce fino al 70% (50% di FFA adiposi).

La miscela metabolica varia in percentuale a seconda dell'intensità del lavoro muscolare come segue:

  • Ad intensità più bassa la principale fonte energetica è costituita dagli acidi grassi;
  • Ad intensità pià alta l'utilizzo assoluto (kcal) rimane costante, ma vi è un progressivo aumento anche dell'impiego di glucosio (principalmente da glicogeno muscolare) che altera le percentuali della miscela metabolica

Pertanto, al 25% e al 75% del VO2max, la quantità di energia liberata dall'ossidazione dei grassi è uguale, mentre le kcal totali consumate aumentano drasticamente per l'incremento del consumo di glucosio.

Inoltre, i muscoli allenati per questo genere di sforzo hanno una maggiore capacità di usare gli FFA rispetto ai non allenati; quindi, aumentando il grado di allenamento è possibile:

 

Cosa succede al muscolo allenato?

  • 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 di 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.

Media o Moderata Intensità

Si svolge al 50-60% VO2max.

Con questo range di intentisà si riduce il ruolo degli FFA circolanti di origine adiposa e aumenta l'energia derivante dall'ossidazione di quelli dai trigliceridi muscolari, fino a pareggiare il conto tra queste due fonti.

Nota: ovviamente si riduce il contributo solo percentuale degli acidi grassi adiposi circolanti ma, in termini assoluti di kcal, rimane costante.

Nella transazione da riposo a lavoro submassimale la maggior parte dell'energia è fornita dal glucosio del glicogeno muscolare, analogamente a quanto avviene nel lavoro ad alta intensità.

Nei successivi 20' il glucosio ematico derivante dal glicogeno di origine epatica assieme a quello di provenienza muscolare forniscono il 40-50% dell'energia, mentre il resto viene garantito dai lipidi, con un piccolo contributo degli amminoacidi proteici.

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

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 90' di esercizio strenuo).

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

Alta Intensità

Si svolge al 75-90% del VO2MAX.

Non può essere protratta per oltre 30-60' anche nei soggetti allenati.

Dal punto di vista fisiologico si ha liberazione di catecolamineglucagone ed inibizione della secrezione di insulina.

L'assetto ormonale che si instaura stimola massivamente la glicogenolisi epatica e muscolare.

Durante questo tipo di attività il 30% della richiesta energetica è coperta dal glucosio plasmatico (da glicogeno epatico), mentre il rimanente 70% è coperto per la maggior parte dal glucosio del glicogeno muscolare (60' di attività portano 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 parzialmene la lipolisi nel tessuto adiposo.

Conclusioni

Il fattore limitante della prestazione sportiva è sempre la disponibilità di ossigeno.

In condizioni di scarsa ossigenazione, il glucosio e le riserve di fosfati muscolari sono 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 catabolita responsabile della fatica muscolare e centrale.

Ad un determinato carico di lavoro, più è alto il VO2 max e più alto sarà il contributo dei grassi nel metabolismo energetico.

Nel lungo termine quindi, un allenamento che migliora il VO2max aumenta anche la capacità di utilizzare i grassi come fonte energetica primaria.

Autore

Riccardo Borgacci
Laureato in Scienze motorie e in Dietistica, esercita in libera professione attività di tipo ambulatoriale come dietista e personal trainer