Energia del lavoro muscolare
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Energia del lavoro muscolare

Spesa energetica durante il lavoro muscolare. Definizione di VO2s. Tabella esplicativa sull'energia per l'esecuzione del lavoro muscolare. La ripartizione tra grassi e glucidi. Tempo di esaurimento e debito di ossigeno: definizioni

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Energia del lavoro muscolare

Il muscolo pur costituendo circa il 40% della massa corporea, a causa del suo basso metabolismo intrinseco è responsabile del 20 – 30 % del metabolismo totale a riposo.

La spesa cambia durante il lavoro muscolare, mentre il consumo di O2 di tutti gli altri organi (a eccezione del cuore) rimane invariato, il consumo di O2 aumenta enormemente, tanto da rappresentare circa il 90% del totale alle intensità massime di lavoro aerobico.

I processi ossidativi costituiscono la fonte energetica quantitativamente più importante per la resintesi dell'ATP; infatti, anche se nel corso di esercizi brevi e intensi si ha un massiccio intervento della produzione di lattato e/o dell'idrolisi della PCr, in un tempo successivo questi substrati sono a loro volta rimossi e/o ricostituiti a spese dei processi ossidativi.

All'inizio di un lavoro muscolare di intensità non eccessiva e costante, il consumo di O2 aumenta rapidamente fino a raggiungere, dopo circa 3 minuti, un valore stabile definito stato stazionario (VO2s) che può essere mantenuto per lunghi periodi di tempo.

In queste condizioni definite tradizionalmente aerobiche, VO2s è proporzionale all'intensità del lavoro fino ad un massimo oltre il quale, qualsivoglia incremento di intensità di lavoro, non vi è un incremento di VO2s.

Il livello di VO2s corrispondente a questo massimo è definito massimo consumo di ossigeno (VO2max).

Combustibile di scelta nel lavoro muscolare aerobico

L'energia per l'esecuzione del lavoro muscolare è interamente, o quasi, dovuta all'utilizzazione di glucidi e grassi.(Tabella 1)

La ripartizione tra i grassi e glucidi dipende da numerosi fattori, in particolare:

  • La quantità di energia di provenienza glucidica aumenta con l'intensità dell'esercizio dal 25% circa del totale a riposo fino a oltre il 90% per intensità di lavoro prossime a VO2max
  • Per un intensità di lavoro constante, l'utilizzazione di glucidi è tanto minore quanto minori sono le riserve di glicogeno nell'organismo
  • Se l'intensità del lavoro resta costante, il contributo energetico dei glucidi diminuisce con la durata del lavoro, a causa della progressiva deplezione delle riserve di glicogeno
  • Negli sportivi l'utilizzazione dei glucidi, a pari intensità di lavoro, ènettamente inferiore rispetto si soggetti non allenati
Via metabolica Substrato Fosforilazione a livello del substrato Fosforilazione ossidativa ATP prodotto CO2 prodotta
Glicolisi aerobica 1 glucosio 2 2 NADH + H+ 8 no
Decarbossilazione ossidativa del piruvato 2 piruvato no 6 (2 NADH + H+) 6 2 CO2
Ciclo di Krebs 2 acetil-CoA 2 22 (6 NADH + H+ FADH2) 24 4 CO2
Totale 4 34 38 6 CO2
Tabella 1. schema riassuntivo delle vie metaboliche e del loro quantitativo di ATP prodotto

Tempo di esaurimento e debito di ossigeno

Il tempo durante il quale un esercizio aerobico di intensità costante può essere sostenuto, diminuisce con l'aumentare della frazione di VO2max effettivamente utilizzata durante il lavoro. In soggetti allenati esso è di circa 5 ore per intensità corrispondente al 60% di VO2max, mentre è di soli 7 – 10 minuti per intensità corrispondente al 100%di VO2max.

Per esercizi di attività lavorativa compresa tra il 65% e il 90% di VO2max il tempo di esaurimento non dipende solo dall'esercizio ma anche dalla concentrazione di glicogeno nel muscolo all'inizio del lavoro.

Per intensità inferiori al 65% di VO2max, in soggetti allenati, il glicogeno muscolare non sembra essere fattore limitante la durata dell'esercizio; queste intensità metaboliche infatti possono essere sostenute interamente, o quasi, sulla base dell'ossidazione dei soli grassi.

In queste condizioni sembra quindi che altri fattori, come la stanchezza psicologica, i microtraumi associati all'esercizio o fattori di termoregolazioni intervengano, insieme con fattori puramente energetici, nello stabilire il limite di durata dell'esercizio.

All'inizio di un esercizio in cui si raggiunga immediatamente l'intensità voluta, e che questa si mantenga costante, la velocità di utilizzazione di ATP aumenta in modo praticamente istantaneo, per cadere bruscamente a livelli di riposo nell'istante stesso in cui il lavoro cessa.

Il consumo di O2 invece segue il tasso di utilizzazione di ATP con un certo ritardo ( raggiunge lo stato stazionario in 2 – 4 minuti); ne segue che nei primi minuti il consumo di O2 è insufficiente alla resintesi di ATP necessario all'attività muscolare. Si definisce debito di O2 la differenza tra il volume di O2 effettivamente consumato all'inizio del lavoro e il volume consumato in un tempo eguale, ma allo stato stazionario; il debito di ossigeno è quindi una misura della quantità di energia che, anche in esercizio aerobico, è presa a prestito da fonti energetiche diverse dal consumo di O2.

Alla fine del lavoro, mentre l'utilizzazione di ATP si riduce ai valori di riposo in modo pressoché istantaneo, le fonti energetiche non ossidative sono ricostituite a spese dell'O2 in eccesso rispetto al valori di riposo.