Utilizzo delle risorse energetiche
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Utilizzo delle risorse energetiche

L'utilizzo delle risorse energetiche nel corso dell'attività sportiva e gli adattamenti che ne conseguono. Effetti dell’allenamento sui muscoli e sulla prestazione muscolare.

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Tenendo presenti caratteristiche e durata delle varie discipline sportive è facilmente intuibile quali sistemi energetici vengano utilizzati durante la pratica sportiva. Al pari della ricostruzione di ATP partendo dalla fosfocreatina e ADP, è possibile usare l'energia del sistema glicogeno-acido lattico per risintesi di fosfocreatina e a ATP. Il sistema aerobico alattacido può sfruttare parte dell'energia prodotta per "ricaricare" entrambi gli altri due sistemi energetici. Il ripristino del sistema glicogeno-acido lattico, prevede una preventiva rimozione dell'acido lattico accumulato nei liquidi corporei. Tale rimozione può avvenire mediante riconversione ad acido piruvico, o mediante trasformazione in glucosio ad opera del fegato, glucosio che verrà convertito in glicogeno e stipato nei muscoli.
Anche durante le prime fasi di una prestazione sportiva intensa viene intaccata parte della potenzialità energetica del sistema aerobico dell'individuo. Come conseguenza sia del cosiddetto debito di ossigeno, che per la deplezione delle riserve di glicogeno dei muscoli.

Il debito di ossigeno è dovuto all'esaurirsi della riserva di ossigeno durante il primo minuto di intensa prestazione aerobica. La riserva corporea di ossigeno è pari a circa 2 litri dei quali 0,5 l sono contenuti nei polmoni, 0,25 l sono presenti come gas disciolti nei liquidi corporei, 1 l in combinazione con l'emoglobina del sangue e 0,3 litri nelle fibre muscolari combinato con la mioglobina. Dopo il suo utilizzo, tale riserva, dev'essere ripristinata mediante l'assunzione di ossigeno in eccesso rispetto all'ordinario fabbisogno. Altri 9 litri occorrono per il corretto ripristino del sistema del fosfagene e del sistema dell'acido lattico. Il debito totale ammonta a circa 11,5 litri (di cui circa 3,5 di debito d'ossigeno alattacido ed i restanti 8 di debito d'ossigeno lattacido), da restituire dopo il compimento dell'attività.
Il metabolismo aerobico è legato all'attività della catena enzimatica ossidativa, stimolata dalla spesa energetica. Quando si compie un lavoro si ha un aumento della spesa energetica, quindi un salto energetico dovuto alla differenza di tempo tra il comando motorio cerebrale e la latenza di risposta della catena enzimatica respiratoria. Tale tempo è influenzato anche dalla quantità di O2 disponibile nei tessuti contrattili. Il "vuoto di potenza" è compensato dal metabolismo anaerobico alattacido. Quando il metabolismo aerobico è spinto al massimo si ha il massimo consumo del volume di ossigeno (VO2max). In questa situazione non è possibile compensare il debito di ossigeno contratto e quindi il conseguente accumulo di acido lattico. La stimolazione del metabolismo aerobico può essere submassimale quando si lavora ad un livello inferiore alla soglia di VO2max, ed il vuoto energetico viene coperto dal sistema anaerobico alattacido, con livellamento del debito di ossigeno durante l'attività fisica; oppure stimolazione massimale dove la spesa energetica è tale da richiedere l'impiego del sistema anaerobico alattacido e successivamente anaerobico lattacido. L'accumulo di acido lattico (debito di ossigeno) non consente lunghi periodi di lavoro a questa soglia.
Cessata l'attività fisica, il consumo di ossigeno resta alto per consentire in un primo momento la ricostruzione del fosfagene ed il ripristino del debito d'ossigeno, e successivamente la rimozione dell'acido lattico. Il ripristino delle riserve corporee di glicogeno muscolare è un processo ben più lungo che, a seconda della dieta dell'atleta, può richiedere da un minimo di 2 giorni per chi si alimenta prevalentemente con carboidrati, sino a ben oltre i 5 (non sempre sufficienti) per chi ha una dieta ricca in proteine o grassi.

Va da se che i glucidi sono la fonte energetica preferita dai muscoli che, tuttavia, sfruttano anche ampie quantità di grassi (precedentemente degradati mediante betaossidazione) sottoforma di acidi grassi e acido aceacetico per la produzione di energia (ed una spesa in ossigeno maggiore del 15%), ed in minima parte anche protidi sottoforma di aminoacidi. I grassi divengono anche la principale fonte energetica in tutte le discipline di lunga durata che, per loro natura, tendono ad esaurire le scorte di glicogeno muscolare. Ricordiamo peraltro che, il glicogeno, può essere accumulato anche nel fegato, che lo rilascia sottoforma di glucosio per il suo utilizzo nei muscoli.
Durante le gare di lunga durata si possono rivelare particolarmente utili soluzioni di glucosio al 2-2,5% che, ingerite dall'atleta, possono fornirgli sino al 40% dell'energia richiesta.

Effetti dell'allenamento sui muscoli e sulla prestazione muscolare

Uno dei principi fondamentali riguardo allo sviluppo dei muscoli durante l'allenamento è che, se essi non si contraggono sotto carico, la loro forza aumenta di poco anche se vengono fatti esercitare per ore e senza interruzioni. Per contro è possibile rinvigorirli rapidamente ed efficacemente se si contraggono con la massima intensità anche poche volte al giorno. Tale aumento della forza è seguito da un pressoché pari aumento della massa muscolare, ossia dell'ipertrofia muscolare. Le dimensioni fisiologiche dei muscoli sono influenzate da fattori ereditari e dalla produzione di testosterone da parte dell'individuo. L'allenamento muscolare può portare ad un aumento dell'ipertrofia anche del 60%, come effetto dell'aumentato diametro delle fibre muscolari, e probabilmente (ma non certamente) anche per un loro aumento numerico, dovuto alla nascita di nuove fibre che originano per scissione longitudinale di una piccola percentuale di fibre muscolari fortemente ingrossate.

Le fibre muscolari ipertrofiche risultano avere un maggior numero di miofibrille, un maggior numero di enzimi mitocondriali, un maggior contenuto di elementi del metabolismo energetico, un aumento delle riserve di glicogeno, un aumento dei trigliceridi di riserva. Tali modificazioni consentono di ottimizzare l'utilizzo dei substrati energetici, migliorando l'efficienza generale del sistema metabolico ossidativo e del consumo massimo di ossigeno.
All'interno del muscolo ritroviamo in percentuali differenti fibre a contrazione rapida e fibre a contrazione lenta. Oltre le differenze precedentemente esposte, ricordiamo che le fibre rapide hanno un diametro pari a quasi il doppio rispetto alle fibre lente; hanno un più efficiente sistema di liberazione energetica ad opera degli enzimi del sistema fosfagene e del sistema glicogeno-acido lattico, potendo sviluppare una potenza massima di circa il doppio rispetto alle fibre lente. Queste ultime sono deputate prevalentemente a lavori di lunga durata e per generare energia aerobica, contengono quantità di mioglobina e mitocondri molto superiori rispetto alle fibre veloci. Anche il numero di capillari, a parità di massa muscolare, è maggiore in prossimità delle fibre a contrazione lenta.

Le percentuali di fibre rapide e lente variano da individuo a individuo e sono geneticamente determinate, conferendo al singolo determinate capacità atletiche. La loro percentuale non è modificabile con l'allenamento.