Attività aerobica e anaerobica e loro intensit
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Attività aerobica e anaerobica e loro intensità

Descrizione dell’attività aerobica e anaerobica con particolare attenzione all’intensità dell’esercizio. Mettere in relazione i segnali che permettono la mobilizzazione degli acidi grassi, in riferimento gli adattamenti fisiologici a cui risponde l’organismo quando deve adattarsi ad uno stimolo.

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Attività aerobica e anaerobica e loro intensità

Il nostro organismo è in grado di produrre energia soprattutto grazie al sistema muscolare, che può essere considerato come una macchina che trasforma energia chimica in energia meccanica.

Questa trasformazione avviene durante la contrazione muscolare. L’unico processo energetico che il muscolo può utilizzare direttamente per la contrazione è la scissione, tramite l’enzima ATPasi, dell’acido adenosintrifosfato (ATP) in acido adenosindifosfato(ADP) più fosfato(P) . Questa reazione libera una certa quantità di energia, di cui una parte viene trasformata in lavoro ed una dissipata in calore. Data però la limitata concentrazione nei muscoli di ATP (tale da consentire un lavoro di 1-3secondi), per permettere un lavoro prolungato nel tempo è necessario che l’ATP scissa con la concentrazione venga continuamente ricostituita. A tale ricostituzione l’organismo provvede attraverso l’ossidazione di diversi sub-strati in relazione al tipo di attività svolta.

Attività anaerobica

Comprende le attività che utilizzano come sub-strato energetico principalmente la fosfocreatina ed i glucidi per ricomporre ATP, e lo fanno in assenza di ossigeno:

  • alattacida: per definizione si intendono quelle attività che richiedono grande velocità e generano grande potenza in un brevissimo lasso di tempo. Sono caratterizzate da un tempo di attivazione rapidissima ed il loro sub-strato energetico è rappresentato dalla fosfocreatina, (fosfocreatina che è presente ed immagazzinata nelle cellule del muscolo in quantità abbastanza ridotte) ragione per cui può soddisfare questa richiesta energetica per un massimo di 10-30 secondi, la potenza massima generata sta intorno a i 10 secondi in ogni caso.
  • lattacida: si intendono quelle attività che generano potenza e possono essere sostenute per un periodo superiore rispetto alla precedente. Subentra di seguito al meccanismo anaerobico alattacido, ed è strettamente dipendente dall’intensità con cui è svolto l’esercizio.

Nel senso che questo sistema energetico è correlato con l'indice di soglia anaerobica, che può essere definita come l'intensità limite, in un determinato range più o meno definito, oltre la quale si verifica un accumulo progressivo di lattato nel sangue.

La soglia anaerobica (che segna lo shiftdal sistema aerobico al sistema anaerobico lattacido) viene raggiunta a intensità elevate.

Si parla, a tal proposito, di una frequenza cardiaca collocata approssimativamente tra l'85% e il 90% della frequenza cardiaca massima (FC max), oppure a circa il 75% e l'85% del VO2max rispettivamente, anche se l'individuazione di tale soglia varia da individuo a individuo e viene stabilita con la massima precisione mediante determinati test invasivi.

È interessante capire se l’attività anaerobica ha un impatto significativo sulla mobilizzazione degli acidi grassi e sulla loro ossidazione.

La risposta è no, in quanto:

  • sono attività che vengono svolte in una condizione di deficit di ossigeno perciò non rendono possibile i processi che permettono l’ossidazione (reazione ossigeno-dipendente) lipidica;
  • sono attività sostenibili per un periodo troppo breve che risulta non sufficiente a mobilizzare le scorte lipidiche;
  • non generano le condizioni fisiologiche favorevoli alla mobilizzazione degli acidi grassi.

Attività aerobica

Si intende quell’attività che permette l’ossidazione dei sub-strati energetici in presenza di ossigeno (lipidi e glucidi). Può essere protratta maggiormente nel tempo ma ad una intensità di lavoro minore.

Col termine aerobico si intende la capacità di ossigenare in maniera sufficiente l’organismo, in particolare le cellule muscolari, le quali, in presenza di ossigeno, ossidano i sub-strati di riferimento (glucidi e lipidi).

Dal punto di vista invece della mobilizzazione degli acidi grassi non ci sono dubbi che l’attività aerobica è l’unica in grado di stimolare la lipolisi del tessuto adiposo, questo grazie all’impatto che ha sull’organismo.

I motivi principali sono dati da:

  • una risposta ormonale (epinefrina; peptide natriuretico; GH; cortisolo; interleuchina indotta dall’esercizio che va a stimolare l’enzima lipasi ormone sensibile, responsabile della lipolisi
  • una iperemia non localizzata in maniera specifica, bensì generale (questo permette il reclutamento della micro-circolazione dei tessuti adiposi)
  • una presenza sufficiente di ossigeno nel flusso sanguigno

C’è da precisare che l’attività aerobica comunque è strettamente correlata a due parametri: l’intensità e il tempo.

Intensità: è riferita all’impegno cardio-circolatorio che prevede l’esercizio, può essere espresso anche come VO2.

Un’alta intensità sicuramente avrà un impatto energetico superiore rispetto alla moderata intensità, ma non sarà in grado di mobilizzare in maniera efficiente ed efficace gli acidi grassi, tanto meno ossidarli; il discorso è completamente differente per un esercizio a moderata intensità.

Tempo è un parametro importante quanto l’intensità, infatti una moderata intensità non è sufficiente a mobilizzare gli acidi grassi, è fondamentale che sia svolta per un periodo di tempo minimo di 30 minuti.

In diversi studi però è stato osservato che attività aerobiche ad intensità moderate utilizzano sì il sub-strato lipidico, ma ad intensità differenti la provenienza della quota lipidica cambia (IMTG-NEFA), e di conseguenza la percentuale di ossidazione.

Contributo di acidi grassi del plasma e di triacilgliceroli intramuscolari per l’ossidazione degli acidi grassi totali durante 30 minuti dell'esercizio eseguito al 25%, 65% e l'85% del consumo d'ossigeno massimo (VO2max) in soggetti allenati.

Risulta interessante analizzare il grafico preso da “Lipidmetabolismduring endurance exercise” 1 che mette direttamente in evidenza i tassi di ossidazione, e indirettamente i tassi di mobilizzazione degli acidi grassi, in riferimento a diversi livelli di intensità.

Si nota infatti che ad una intensità del 25% del VO2Max l’ossidazione dei NEFA è massima rispetto le altre intensità, mentre l’ossidazione degli IMTG è soppressa.

Di conseguenza anche la lipolisi del tessuto adiposo ha un’incidenza maggiore rispetto alle altre intensità, merito sia di una iperemia ottimale dei tessuti adiposi (e perciò un alto livello di lipolisi del tessuto adiposo), che di una sufficiente ossigenazione muscolare, permettendo così l’ossidazione degli acidi grassi.

Per quanto riguarda intensità più alte, nonostante un tasso relativamente alto di dispendio energetico (più del 70% di VO2max), la totale ossidazione lipidica è soppressa rispetto ai valori osservati durante l'attività fisica di moderata intensità.

La limitazione nell'uso di grassi durante un esercizio ad alta intensità deriva in parte da un declino della presenza di acidi grassi nel sangue a causa di una lipolisi soppressa, e in parte da una scarsa ossigenazione muscolare.

Questi dati suggeriscono che la diminuzione di acidi grassi (IMTG) durante l'esercizio fisico può essere causata dal crescente intrappolamento di acidi grassi nel tessuto adiposo, a causa di una diminuzione del flusso sanguigno verso di esso e dall’inadeguata rimozione della circolazione degli acidi grassi.

La soppressione dell'ossidazione dei lipidi durante l'esercizio fisico ad alta intensità potrebbe essere correlata all’aumento del metabolismo del glicogeno nel muscolo.

L'alto tasso di glicogenolisi muscolare durante l'esercizio ad alta intensità,infatti aumenta la quantitdiacetil-CoA derivato dal glicogeno, che presumibilmente incrementa le concentrazioni di malonil-CoA in muscolo, che, a sua volta, inibisce l'enzima (carnitina O palmitoyltransferase I, o CTO ho) responsabile dell’entrata degli acidi grassi a catena lunga (gli acidi grassi con > 12 atomi di carbonio) nei mitocondri.

Così, alti tassi di glicogenolisi durante l'esercizio fisico ad alta intensità possono modificare l'ossidazione grassa, alterando il trasporto di acidi grassi a catena lunga nei mitocondri.

Intensità ottimale di esercizio, li-hi?

La mobilizzazione degli acidi grassi è in stretta relazione all’intensità con cui è svolto l’esercizio.

L’attività aerobica a moderata intensità è la condizione fisiologicamente più funzionale per l’ossidazione e la mobilizzazione degli acidi grassi. Tuttavia risulta essere abbastanza generico parlare di alta e bassa intensità, perciò ora vedremo di individuare nel dettaglio l’intensità ottimale.

HI (hightintensity)

Si intendono tutte quelle attività sempre di tipo aerobiche ma che si spingono fino alla soglia del VO2Max aerobico.

Esistono numerose metodiche che “giocano” sui recuperi e sugli intervalli con lo scopo di non permettere all’organismo di trovare un equilibrio che sia come sempre il più funzionale possibile a livello metabolico.

A livello funzionale per esercizi ad alte intensità si intendono esercizi tra 70%-85% del VO2max, che comportano un aumento della FC, e di conseguenza un aumento della gittata sistolica(GS) , e perciò della gittata cardiaca (GC) ->FC x GS.

Questo provoca un aumento del flusso sanguigno e della velocità stessa del sangue, che è in stretta relazione al meccanismo di scambio dei gas(O2-CO2) .

Questi aumenti sono consequenziali ad una maggior richiesta di sangue da parte dei muscoli in attività; l’organismo perciò,compie una sorta di scelta nell’indirizzare il sangue dove al momento risulta essere più necessario, in questo caso principalmente nei muscoli scheletrici.

Si parla quindi di Iperemia funzionale riferita al muscolo scheletrico, in altri termini non è altro che un aggiustamento da parte dell’organismo in risposta ad uno stimolo, che, attraverso meccanismi di vasodilatazione e vasocostrizione, decide di ridistribuire la GC dove ce n’è più bisogno mantenendo però una quota verso gli organi essenziali.

Gli esercizi ad alta intensità perciò hanno un tasso relativamente alto di dispendio energetico (più del 70% di VO2max),ma la totale ossidazione grassa è soppressa rispetto ai valori osservati durante l'attività fisica di moderata intensità.

La limitazione nell'uso di grasso durante l’esercizio ad alta intensità deriva in parte da una scarsa presenza di acidi grassi nella circolazione, in particolare dei NEFA, causata a loro volta dalla diminuzione del rilascio degli acidi grassi dai tessuti adiposi, in quanto un’alta intensità di lavoro determina una diminuzione del flusso sanguigno verso i tessuti adiposi; perciò avremo una diminuzione della iperemia generale, la quale sarà più importante verso i muscoli attivi.

LI (Lowintensity)

Ci si riferisce ad esercizi con intensità di lavoro con un range che oscilla tra il 45%-65% del VO2max. Dal punto di vista fisiologico risulta essere ottimale per quanto riguarda la mobilizzazione degli acidi grassi, in quanto la velocità del flusso sanguigno aumenta in maniera tale da non penalizzare l’iperemia generale e perciò non avviene un vero e proprio indirizzamento del flusso sanguigno che comporti carenze verso il tessuto adiposo. A livello funzionale, una moderata intensità provoca una iperemia generale meno stressante, nel senso che la GC aumenta ma senza un indirizzamento massivo del flusso sanguigno maggiore verso la muscolatura. Questo gioca un ruolo fondamentale nella lipolisi dei TAG, in quanto si registra un maggiore coinvolgimento della microcircolazione in prossimità dei tessuti adiposi, dove proprio sulla superficie dell’endotelio è presente il recettore per l’enzima lipasi ormone sensibile (HSL) .

FATMax

Interessante è prendere in esame l’articolo “Exercise training at the intensity of maximalfatoxidation in obese boys ” 2 in cui ci si è prefissato lo scopo di individuare l’indice di massima ossidazione degli acidi grassi.

A tal proposito viene introdotta la definizione di FATMax, intendendo l’intensità con la quale si ottiene la percentuale di ossidazione di grassi maggiore.

Il valore metabolico relativo alla massima ossidazione lipidica durante uno sforzo fisico corrisponde alla massima quantità di ATP derivante dall’ossidazione degli acidi grassi.

L’identificazione della FATMax nello studio preso come riferimento è stato determinato grazie all’equazione stechiometrica di FRAYN, con l’ipotesi però che il tasso di escrezione dell’azoto urinario fosse trascurabile: (1,67xVO2)-(1,67xVCO2), ottenendo in questo modo l’ossidazione grassa totale.

Il valore di 1.67 è derivato dal volume di ossigeno consumato e dall’anidride carbonica prodotta nell'ossidazione di 1g di grasso.

L'intensità dell'esercizio in cui si è verificato il più alto tasso di ossidazione dei grassi è stato definito come il FATMax.

Lo studio di riferimento per determinare il FATMax prevedeva che tutti gli esercizi FATmax fossero effettuati al mattino tra le ore 08,00–10,00 per evitare variazioni circadiane.

Il protocollo iniziava con un esercizio di riscaldamento che prevedeva di camminare a 3 km/h con una pendenza dell'1% per 3 min, seguito successivamente da 3 min di stretching dei principali muscoli scheletrici e delle articolazioni.

La seconda fase dell'esercizio prevedeva una camminata su tapis rulant ad una velocità di 3 km/h con una pendenza dell'1% per 3 min.

Ogni 3 min era previsto un aumento della velocità di camminata (è importante specificare che sono protocolli studiati su misura e che ogni individuo perciò avrà un fatmax differente).

Le velocità dei passaggi seguenti era di 4 km/h, 5 km/h, 6 km/h e 6,5 km/h fino a quando il tasso di scambio respiratorio (RER) di 1 è stato raggiunto.

Il RER, che rappresenta un parametro importante nello studio del FATMax, si ottiene dal rapporto tra la CO2 espirata e l’O2 trattenuta (RER ->VCO2/VO2).

sub-strato energetico (lipidi e glucidi) è stato ossidato.

Se il rapporto oscilla tra 0.7-1 il sub-strato ossidato sarà prevalentemente quello dei lipidi, mentre se il rapporto è superiore a 1 sarà quello dei glucidi.

La misura del RER, e quindi del metabolismo basale e non, si ottiene attraverso l’utilizzo della calorimetria indiretta, ovvero si ottiene la spesa energetica attraverso la misurazione delle concentrazioni di O2 e CO2.

La misurazione di VO2 e di VCO2 è eseguita attraverso un analizzatore di gas indiretto a circuito aperto (analizzatore di gas di corteccia Metalyzer 3B; CORTECCIA BiophysikGmbH, Lipsia, Germania), che è stato calibrato con gas standard prima di ogni prova.

Successivamente i valori dei gas verso l'ultimo minuto di ogni esercizio, prima del raggiungimento della RER 1.0, sono stati utilizzati per calcolare il tasso di ossidazione dei grassi.

Risulta fondamentale specificare che ogni individuo avrà un FATMax differente, perciò una intensità di lavoro diversa da altri individui.

Ciò che però può essere affermato in maniera univoca è che la bassa intensità di esercizio permette la mobilizzazione e l’ossidazione grassa maggiore rispetto ad un esercizio ad alta intensità.

Grazie a questo protocollo è stato possibile individuare il FATMax.

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