Dall' ATP al lavoro muscolare

L’ossigeno respirato viene impiegato in percentuali variabili dal 50% (a riposo) sino al 90% (massima attività fisica) dal muscolo scheletrico.
Il muscolo scheletrico è specializzato nella produzione di ATP come fonte energetica di pronto utilizzo.
Il muscolo scheletrico può utilizzare acidi grassi liberi, corpi chetonici o glucosio per soddisfare le esigenze energetiche. Nelle situazioni di riposo la principale fonte energetica è costituita dai trigliceridi e dai corpi chetonici. In situazioni di modesta attività, viene impiegato anche il glucosio ematico.
In situazioni di grande attività fisica la richiesta di ATP è tale che le normali sostanze nutrienti e l’ossigeno non sono sufficienti per la sua risintesi, in questi casi il muscolo impiega il glicogeno presente nelle cellule attraverso la fermentazione e la conseguente produzione di lattato consentendo la produzione di 3 molecole di ATP per ogni molecola di glicogeno. Questa produzione energetica, di natura anaerobica, si somma alla normale produzione aerobica di ATP.

In situazioni di emergenza, questo processo, viene accelerato dal rilascio di adrenalina che stimola il rilascio di glucosio nel sangue dalle riserve epatiche di glicogeno e la demolizione del glicogeno nel tessuto muscolare. Non essendo presente, nel muscolo scheletrico, la glucosio 6-fosfatasi, il glucosio 6-fosfato non può essere convertito in glucosio libero, viene pertanto utilizzato in loco dalla via glicolitica.
Un limite all’efficienza del sistema è posto dalle piccole quantità di glicogeno accumulate nel muscolo scheletrico e pari a circa l’1% del suo peso. Inoltre la via anaerobica provoca un accumulo di lattato e la conseguente variazione di pH che riduce ulteriormente la capacità di compiere lavoro.

Il lattato prodotto viene trasportato nel fegato dove viene convertito in glucosio che ritorna ai muscoli per fornire glicogeno in un processo noto come ciclo di Cori.
La fosfocreatina contenuta nel muscolo scheletrico può convertire rapidamente l’ADP in ATP, e questo avviene durante l’attività muscolare, nei periodi di riposo il processo tende ad essere invertito a favore della produzione di fosfocreatina partendo dalla creatina e ATP.
Al contrario del muscolo scheletrico, il muscolo cardiaco, è sempre attivo, e utilizza continuamente un processo aerobico per la produzione energetica. Non a caso, nel cuore, il numero dei mitocondri è a tal punto elevato da costituire circa il 50% del volume cellulare.
La produzione energetica è garantita da una miscela di glucosio, acidi grassi e corpi chetonici. Il cuore non conserva grandi quantità di lipidi o glicogeno, modeste quantità di energia sono conservate sottoforma di fosfocreatina. Se una regione del cuore, per varie ragioni, non dovesse ricevere l’adeguato apporto di ossigeno, verrebbe irrimediabilmente danneggiata (infarto cardiaco).