Fisiologia dell'allenamento ad alta intensità
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Fisiologia dell'allenamento ad alta intensità

Acido lattico: cos'è e perché viene prodotto dall'organismo. Analisi dei principali vantaggi del lavoro anaerobico e degli effetti fisiologici indotti dall'allenamento ad alta intensità

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Fisiologia dell'allenamento ad alta intensità

L'allenamento ad alta intensità è un lavoro di tipo anaerobico. Un Esercizio si definisce anaerobico quando la produzione di energia avviene in assenza di ossigeno. Ciò avviene perché le richieste energetiche muscolari sono troppo elevate per potere essere soddisfatte dall'utilizzo dell'ossigeno. In queste condizioni il corpo utilizza il glicogeno tramite la glicolisi come fonte di energia, in quanto esso ne permette una rapida produzione. Quando la richiesta di ATP è superiore al flusso ossidativo, come nei casi di sforzo muscolare anaerobico, le fibre muscolari  producono acido lattico. Questo, se prodotto in elevate quantità, non riesce ad essere metabolizzato dal muscolo e viene trasportato al di fuori della cellula muscolare per essere immesso nel circolo sanguigno e quindi essere inviato al fegato. Nel fegato l'acido lattico viene riconvertito, mediante gluconeogenesi, in glucosio.

La produzione di lattato (o acido lattico) è direttamente collegata all'intensità d'Esercizio e inizia dopo pochi secondi di attività intensa per andare ad accumularsi, se le capacità di smaltimento sono inferiori a quelli di produzione, fino a impedire l'ulteriore contrazione muscolare. Questo avviene se l'intensità rimane elevata, o meglio, se il corpo non riesce a rispondere all'esigenze energetiche richieste da quel determinato Esercizio fisico. L'accumulo di acido lattico rappresenta un fattore chiave dell'allenamento ad alta intensità, in quanto questa sostanza è responsabile di alcuni degli effetti metabolici utili ai fini dimagranti.

Perché produciamo acido lattico

Quando all'organismo è richiesto uno sforzo muscolare intenso, può accadere che l'O2 presente nei muscoli non è sufficiente per produrre l'energia necessaria, e che la riossidazione (conversione attraverso una reazione di ossidoriduzione) a NAD+ del NADH prodotto nella glicolisi, non possa più avvenire.

acido lattico

Il NAD+ è un enzima indispensabile per la produzione di energia e pertanto deve essere in qualche modo ripristinata la sua concentrazione per permettere la produzione di ulteriore energia. Se ciò non accadesse, ogni attività muscolare cesserebbe per mancanza di ATP e la glicolisi sarebbe bloccata. Per evitare ciò, le cellule del muscolo scheletrico hanno creato un meccanismo alternativo che si innesca ogni volta che la glicolisi rischia di bloccarsi per mancanza di NAD+: la produzione di lattato.

I vantaggi sono:

  • rigenerazione del NAD+ che fa continuare la glicolisi
  • produzione di ATP in loco, cioè nella cellula muscolare che può essere catalizzata più rapidamente
  • autonomia della fibra muscolare nei confronti della concentrazione di ossigeno nel sangue
  • elevata energia contenuta nei legami C-H del lattato che viene riciclato come glucosio

Lo svantaggio è dato dal fatto che lo ione lattato è un catabolita tossico per la cellula perché la sua produzione porta all'acidosi lattica nei muscoli. Ciò può diminuire l'efficienza dei sistemi tampone nel sangue e porta ad affaticamento fisico poiché l'aumento dell'acidità nei tessuti ne impedisce la normale contrazione. La risposta immediata è l'iperventilazione che fa diminuire l'acidità dell'organismo creando il cosiddetto debito di ossigeno post Esercizio. Questo viene soddisfatto quando tutto il lattato viene riconvertito in glucosio tramite la glicogenesi epatica (sintesi del glucosio a partire da molecole che non sono carboidrati); il lattato perciò segue un andamento ciclico(perché viene prodotto e poi riconvertito in ciò che era precedentemente alla base della glicolisi) noto come ciclo dei cori.

L'elevato lavoro muscolare porta ad accumulare acido lattico che, oltre una certa soglia, impedisce la contrazione muscolare, questo è uno dei fattori che determinano l'incapacità di continuare l'Esercizio caratteristico dell'alta intensità. Anche il debito d'ossigeno prodotto dall'iperventilazione (la mancanza di fiato) porta ad interrompere l'Esercizio in quanto il corpo non ha più le capacità per continuarlo.

Questi sono i principali fattori che determinano l'incapacità fisica, precedentemente descritta, traguardo finale dell'allenamento ad alta intensità.

L'incapacità fisica è quel limite che una volta raggiunto promuove le modificazioni metaboliche che permettono il dimagrimento.

La tabella qui di seguito riportata è estratta dall'articolo "coronary heart desease" di Wise FM e mostra alcuni dei benefici ottenuti dall'allenamento con i pesi che come anticipato rientra a pieno titolo nell'allenamento ad alta intensità. Questo è solo un esempio di quali benefici si possono ottenere utilizzando protocolli di lavoro prettamente anaerobici.

Variable Benefit
Body composition
Bone mineral density
Percent body fat
Lean body mass
Muscle strength
Increased
Decreased
Increased
Increased
Glucose metabolism
Insulin response to glucose challenge
Basal insulin levels
Insulin sensitivity
Decreased
Decreased
Increased
Plasma lipids and lipoproteins
HDL cholesterol
LDL cholesterol
Triglycerides
Increased
Decreased
Decreased
Cardiovascular dynamics
V02 max
Basal metabolic rate
Resting blood pressure
Increased
Increased
Decreased
Health related quality of life
Mood
Self efficacy for exercise
Functional independence
Increased
Increased

Ora andremo ad analizzare più nel dettaglio gli effetti fisiologici indotti dall'allenamento ad alta intensità. Faccio presente che tutti gli eventi di natura biochimica che verranno illustrati nelle prossime pagine sono documentati da studi rigorosamente scientifici pubblicati su prestigiose riviste del settore. I riferimenti letterali sono tutti presenti in bibliografia a fine libro.

Effetti dell'allenamento ad alta intensità a livello muscolare

L'apparato muscolare è il primo luogo in cui l'allenamento intenso produce degli effetti. Abbiamo visto che la produzione di acido lattico è uno dei primi effetti che avviene con questo tipo di attività, ciò porta ad acidosi cellulare che riduce appunto le capacità del muscolo di contrarsi efficacemente. Inoltre a livello muscolare avviene ipossia (mancanza di ossigeno) e aumenta anche la concentrazione di CO2, di ADP e si riduce la concentrazione di glicogeno e di calcio intracellulare responsabile della contrazione muscolare. Anche la temperatura aumenta a causa dell'elevata produzione di energia.

Da un punto di vista biomeccanico l'allenamento intenso, soprattutto quello di forza, produce microlacerazioni nelle componenti contrattili del tessuto muscolare. Queste microlacerazioni producono una sorta di stato infiammatorio locale mediato dalla produzione di prostaglandine responsabili di quei dolori muscolari che si sentono il giorno dopo aver fatto sforzi a cui non si è abituati. Oltre alle prostaglandine vengono prodotti vari fattori di crescita ed altre sostanze che vedremo nelle prossime righe, responsabili della sintesi di nuove proteine contrattili.

La cosiddetta iperplasia ovvero la capacità del corpo di produrre nuove cellule muscolari è un altro di quei processi indotti da allenamenti intensi ed in particolare è un processo indotto dai danni tissutali prodotti da questo tipo di allenamento. Questo effetto è ottenuto dall'attivazione delle cellule satelliti ossia cellule staminali non ancora differenziate specifiche del tessuto muscolare. Una volta attivate queste cellule vanno a generare nuove fibre muscolari.

Tutti questi effetti alterano l'omeostasi delle cellule muscolari e pertanto innescano dei processi metabolici di adattamento altamente dispendiosi da un punto di vista energetico: dalla sintesi proteica di proteine contrattili, enzimi e proteine della giunzione nueromuscolare.

Questi processi di adattamento allo stimolo dell'allenamento promuovono sostanzialmente la rigenerazione dei tessuti che è uno dei fattori chiave per stimolare il metabolismo.

I processi di adattamento a livello muscolare o la supercompensazione di cui parlavamo prima promuovono la rigenerazione dei tessuti danneggiati e la produzione di ulteriori strutture contrattili nonché la produzione di maggiori quantità di enzimi deputati al mantenimento dell'omeostasi cellulare alterata dall'allenamento ma non solo, infatti vengono prodotti anche maggiori quantità di enzimi responsabili dell'ossidazione dei substrati per produrre energia e di conseguenza deputati al metabolismo dei grassi come la citrato sintasi, enzima del ciclo di Krebs.

Ovviamente anche gli enzimi della glicolisi come l'esochinasi, la fosfofruttochinasi e la lattato deidrogenasi aumentano significativamente dopo allenamenti ad alta intensità, questi enzimi di fatto non rientrano nel sistema di combustione dei grassi, ma aumentano comunque il dispendio energetico agendo a livello degli zuccheri, pertanto nel nostro contesto vengono presi in considerazione come fattore atto all'incremento del dispendio energetico in generale.

Anche il numero di mitocondri nel tessuto muscolare (organuli responsabili della produzione di energia, in quanto ossidanti grassi e zuccheri attraverso l'impiego dell'ossigeno) aumenta con questo tipo di allenamento. Tant'è vero che il consumo di ossigeno da parte del corpo, e quindi anche dei grassi che vengono metabolizzati con l'ossigeno, dopo allenamenti anaerobici aumenta per 36/48 ore.

Anche il trasportatore del glucosio GLUT4 viene prodotto in maggiori quantità in seguito ad allenamenti ad alta intensità. Questa proteina è la chiave del metabolismo glucidico, è responsabile dell'assimilazione del glucosio da parte del muscolo ed è espressa e trasportata sulla membrana della cellula muscolare in risposta ai livelli di insulina circolante. La sua maggiore produzione rende il muscolo più sensibile alle concentrazioni ematiche di glucosio ed all'azione dell'insulina. Questo significa che più GLUT4 viene prodotta meno glucosio andrà a finire negli adipociti dove verrebbe convertito in grasso, ma non solo, infatti la cosiddetta sindrome metabolica, patologia che porta ad ingrassare e nei casi più gravi al diabete tipo2, è strettamente correlata con la sensibilità del tessuto muscolare all'azione dell'insulina, quindi gli effetti dell'allenamento ad alta intensità prevengono queste problematiche.

Ovviamente bisogna ricordare come allenamenti intensi aumentino la massa muscolare e come visto in precedenza la crescita dei tessuti aumenta il dispendio energetico.

La produzione di questi componenti cellulari richiede energia e questi processi richiedono giorni per avvenire completamente stimolando così il metabolismo.

Sostanzialmente allenamenti ad alta intensità favoriscono il trofismo e l'attività muscolare che come abbiamo visto precedentemente è uno dei maggiori stimoli metabolici che possono essere dati al nostro corpo, infatti gli stessi studi che verificano un incremento della massa magra verificano anche una perdita della massa grassa nelle persone sottoposte ad allenamenti di questa natura, dato che l'incremento muscolare alza il metabolismo e di conseguenza promuove il dimagrimento. Questi benefici sono riscontrati in tutte le fasce di età: dagli adolescenti, agli adulti, agli  anziani; ed in entrambi i sessi. Questi effetti si possono ottenere solo con allenamenti anaerobici mentre l'attività aerobica non dà questo tipo di beneficio non agendo sul trofismo muscolare.