Metabolismo energeticoaerobio e anaerobio

BIOCHIMICA DELTESSUTO MUSCOLARE:

CONTRAZIONE MUSCOLARE

ADP +

LENTE INTERMEDIE RAPIDE

Fibre IIC rare e indifferenziate rilevabili

durate il processo di remodelling muscolare

TIPI di FIBRE

TIPO FIBRE

� Allenamenti per la resistenza stimolano la trasformazione di

fibre muscolari, che per esempio convertono fibre IIA

(intermedie) in fibre I (lente) . In questo modo i muscoli saranno

più predisposti a prestazioni di lunga durata aumentando la loro

capacità di resistenza.

� Invece la conversione di fibre I in fibre II innescate

dall’esercizio fisico è possibile solo in quantità limitate

FIBRE I FIBRE II

SISTEMI ENERGETICI

• SISTEMA ANAEROBICO ALATTACIDO (dei FOSFAGENI)

• E' basato sull'utilizzo dei fosfageni muscolari: fosfocreatina (PC) e

ATP. I fosfageni forniscono rapidamente energia, ma causa la loro

bassa concentrazione muscolare (4-6 mmoli/kg ATP e 15-17 mmoli/kg

PC), si esauriscono altrettanto velocemente in pochi secondi.

• SISTEMA ANAEROBICO LATTACIDO (Glicolisi Anaerobica)

• E' l'idrolisi parziale del glucosio, che, in assenza d’O2, si arresta ad

acido lattico: quando l'utilizzo di tale sistema è protratto abbastanza

a lungo, l'acido lattico tende ad accumularsi e può causare fatica

muscolare. Oltre a quest’aspetto potenzialmente negativo, la glicolisi

anaerobica è una via metabolica a basso rendimento: infatti sono

prodotte solo 2 moli d’ATP per mole di glicogeno consumato.

L'utilizzo è massimo per i primi 90 secondi, e continua ad essere,

insieme al meccanismo aerobico, importante fonte d’energia per

esercizi continui e massimali sino a circa 3-4 minuti.

SISTEMI ENERGETICI

• SISTEMA AEROBICO

• Si basa sull'utilizzo dei substrati alimentari (carboidrati, lipidi e

proteine) metabolizzati in presenza di O2;

• E’ un sistema a relativa bassa potenza, ma a grandissima capacità e

ottimo rendimento: vengono, infatti, prodotte ben 36/38 moli

d’ATP per mole di glicogeno consumato. Il tempo con cui il sistema

arriva alla massima potenza (VO2 max) è di circa 2-3 minuti: carichi

di lavoro intorno al 70% di tale intensità possono essere sostenuti

anche per diverse ore.

SISTEMI ENERGETICI

� L’intensità e la durata dell’esercizio fisico determina «l’arruolamento» dei vari tipi di fibra e il tasso di produzione dell’ ATP

FONTI ENERGETICI nella CONTRAZIONE

GLICOLISI ANAEROBICA

� ATP GLICOLISI AEROBICA

(4-5nmol/mg prot) Beta-ossidazione

� FosfoCreatina CP + ADP Creatina + ATP

� 2 ADP ATP + AMP

SISTEMA DEI FOSFAGENI

miochinasi

Valutazione dell’energia disponibile mediante il ATP/CP

FIBRE IIa e FIBRE IIb

� GLICOLISI ANAEROBIA

GLUCOSIO PIRUVATO LATTATO

GLICOGENO

AUMENTO della [LATTATO] e [H+]

DIMINUZIONE della [CP]

LDH M4

FATICA

IL LATTATO …………………

DISALLINEAMENTO DEI SARCOMERIContrariamente a quanto spesso si afferma, l'acido lattico non è il responsabile del dolore muscolare avvertito il giorno seguente ad un allenamento molto intenso. Questo dolore è causato da microlacerazioni muscolari che originano processi infiammatori; inoltre vi è un incremento delle attività ematiche e linfatiche che aumentano la sensibilità nelle zone muscolari maggiormente sollecitate.

SHUTTLE DEL LATTATO

Il lattato viene prodotto già a partire da basse intensità di esercizio; i globuli

rossi, per esempio, lo formano continuamente anche in condizioni di completo

riposo.

Un uomo adulto normalmente attivo produce circa 120 grammi di acido lattico

al giorno; di questi 40 g sono prodotti dai tessuti aventi un metabolismo

esclusivamente anaerobio (retina e globuli rossi) i rimanenti da altri tessuti

(soprattutto muscolare) in base all'effettiva disponibilità di ossigeno

L'acido lattico rappresenta un forte stimolo per la secrezione di ormoni

anabolici come il GH ed il testosterone. Per questo motivo esercizi con i pesi

ad elevata intensità, intervallati da pause non troppo lunghe, massimizzano il

guadagno di massa muscolare.

COME VIENE SMALTITO IL LATTATO ??

� Il ciclo di Cori è il meccanismo responsabile della conversione del lattato in glucosio e avviene nel fegato

� Il lattato viene captato anche dal miocardio e dalle fibre I

.

L'acido lattico inizia ad accumularsi nei muscoli e nel sangue quando la velocità di sintesi supera la velocità di smaltimento. Approssimativamente tale condizione si innesca quando durante un esercizio fisico intenso la frequenza cardiaca supera l'80% (per i non allenati) ed il 90% (per i più allenati) della frequenza cardiaca massima.

Valutazione dell’energia disponibile mediante Glicolisi Anaerobia

FIBRE Ia

� GLICOLISI AEROBIA

GLUCOSIO PIRUVATO ACETYL-CoA CO2

GLICOGENO

� Beta-OSSIDAZIONE

ACIDI GRASSI ACETYL-CoA CO2

� CORPI CHETONICI

� AA RAMIFICATI (lisina, isoleucina, valina)

CONSUMO ENERGETICO

PCrPCr

CONVERSIONE ATP CP

• Vo2Max: il massimo volume di ossigeno consumato per minuto.

•Il massimo consumo di ossigeno è una misura globale ed integrata della massima intensità di esercizio che un soggetto può tollerare per periodi di tempo abbastanza lunghi" (Cerretelli e Prampero, 1987).

•Soglia anaerobica (SA): è un parametro che rappresenta la soglia MINIMA di intensità in grado di provocare l'accumulo di lattato;

•

ENERGIA A BREVE TERMINEIL SISTEMA ANAEROBICO-

Esercizio intenso ma breve

ENERGIA A LUNGO TERMINE-IL SISTEMA AEROBICO-

• Maggior quantitativo di energia

• Carboidrati > Trigliceridi

• Sistema più lento nel produrre Energia

DEBITO DI OSSIGENO

DEBITO D’OSSIGENO

• Esprime quantitativamente la differenza fra

l’ossigeno totale consumato durante l’esercizio e il

totale che sarebbe consumato con un metabolismo

aerobico a ritmo costante raggiunto sin dall’inizio

errore

Esercizio moderato

ma prolungato

METABOLISMOPROTEICO

AA RAMIFICATI–BCAA-

IPERTROFIA MUSCOLARE

(*) Le fibre interessate all’aumento di volume riguardano entrambi i tipi (lente e rapide), ma l’aumento maggiore avviene a carico delle fibre rapide.Normalmente per ipertrofia si intende l’aumento più o meno evidente dei diametri trasversi del muscolo.

MIOCARDIOBIOCHIMICA, BIOENERGETICADANNO CARDIACO

30 % GLICOLISI AEROBICA

� ATP 70 % Beta-ossidazione

(4-5nmol/mg prot)

� FosfoCreatina CP + ADP Creatina + ATP

� 2 ADP ATP + AMP

FONTI ENERGETICI nella CONTRAZIONE

GLICOLISI vs BETA-OSSIDAZIONE

• GLICOLISI POCO

UTILIZZATA PERCHE’ GLI

ALTI LIVELLI DI ATP E

CITRATO RALLENTANO LA

GLICOLISI

• IL MIOCARDIO CAPTA IL

LATTATO E LO CONVERTE

IN PIRUVATO

ALTI LIVELLI DI CARNITINA

Ca2

+

Ca2+ Ca2+

ADATTAMENTI CARDIACI

• Ipertrofia 25 % (aumento della sintesi proteica aumento del numero di filamenti)

• Praticamente tutti i velocisti olimpionici possiedono l’allele 577R, una variante del gene ACTN3 (codifica per l’α-actinina3) che aumenta la potenza muscolare. Circa la metà degli Euroasiatici e l’85 /% degli Africani possiede questo fortunato allele, il resto può mettere da parte qualsiasi aspirazione olimpionica…….

DOPING GENETICO� Basato sulla manipolazione dei geni

� Utilizzo dei risultati ottenuti nella terapia genica

� Sarà il doping del futuro ???

� According to World Anti-Doping Agency:

“the non-therapeutic use of genes, genetic elements and/or cells

that have the capacity to enhance athletic performance”

• In 2003, gene doping is banned by WADA World Anti-Doping Agency

Case Study� Ye Shiwen� Swimming� 400 meter category� 16 years old� Swim the last 50 meters faster than Ryan Lochte (the men’s

champion)� John Leonard, American director of the World Swimming

Coaches Association described as ‘suspicious’, ‘disturbing’ and ‘unbelievable’

� Jiang Zhixue (China’s anti-doping official) claims completely unreasonable.

http://www.dailymail.co.uk/news/article-2181873/Genetically-

modified-athletes-Forget-drugs-There-suggestions-Chinese-

athletes-genes-altered-make-stronger.html

ESEMPI DEL POTENZIALE DIDOPING GENETICO

� Aumento dell'ematocrito tramite EPO

� Aumento della forza muscolare tramite IGF-1

� Aumento della massa muscolare tramite la rimozione della miostatina

� Aumento del flusso sanguigno tramite VEGF