dr. med. Cosimo Savoia

BIOENERGETICA

da "A tutto sport"
(D.Gambarara, E.Albini, A.Chiadini...Panozzo Editore Rimini 1999)

INTRODUZIONE

Gli organismi viventi necessitano di un continuo apporto energetico che deve essere fornito dagli alimenti e convertito, tramite diverse vie metaboliche, in una forma chimica agevolmente utilizzabile. Nell'uomo, e nella maggior parte degli esseri viventi, la molecola comune alle varie tipologie d’utilizzo dell'energia è l'ATP che, pur non possedendone una gran quantità per ogni suo legame fosforico, è in grado di liberarla sotto una forma facilmente impiegabile nei vari processi biochimici.

Nella produzione d’energia avremo quindi un diverso impiego in base alla durata (capacità) ed all’intensità (potenza) del gesto atletico richiesto

Potenza erogata dai tre sistemi energetici in rapporto al tempo

Il recupero del sistema alattacido è rapido: in poco più di due minuti avviene la resintesi dei fosfageni consumati, mentre il t½, cioè il tempo perché avvenga il 50% della resintesi, è inferiore a 60 secondi.

SISTEMA ANAEROBICO ALATTACIDO (dei FOSFAGENI)

E' basato sull'utilizzo dei fosfageni muscolari: fosfocreatina (PC) e ATP. La PC è idrolizzata liberando energia che è utilizzata per la risintesi dell'ATP consumato durante la contrazione muscolare. I fosfageni forniscono rapidamente energia, ma causa la loro bassa concentrazione muscolare (4-6 mmoli/kg ATP e 15-17 mmoli/kg PC), si esauriscono altrettanto velocemente in pochi secondi.

SISTEMA ANAEROBICO LATTACIDO (Glicolisi Anaerobica)

E' l'idrolisi parziale del glucosio, che, in assenza d’O2, si arresta ad acido lattico: quando l'utilizzo di tale sistema è protratto abbastanza a lungo, l'acido lattico tende ad accumularsi e può causare fatica muscolare. Oltre a quest’aspetto potenzialmente negativo, la glicolisi anaerobica è una via metabolica a basso rendimento: infatti sono prodotte solo tre moli d’ATP per mole di glicogeno consumato.
L'utilizzo è massimo per i primi 90 secondi, e continua ad essere, insieme al meccanismo aerobico, importante fonte d’energia per esercizi continui e massimali sino a circa 3-4 minuti.

SISTEMA AEROBICO

Si basa sull'utilizzo dei substrati alimentari (carboidrati, lipidi e proteine) metabolizzati in presenza d’ossigeno; è un sistema a relativa bassa potenza, ma a grandissima capacità e ottimo rendimento: vengono, infatti, prodotte ben 39 moli d’ATP per mole di glicogeno consumato. Il tempo con cui il sistema arriva alla massima potenza (VO₂ max) è di circa 2-3 minuti: carichi di lavoro intorno al 70% di tale intensità possono essere sostenuti anche per diverse ore.

CLASSIFICAZIONE BIOENERGETICA DEGLI SPORT

In base al tipo di sistema energetico prevalentemente utilizzato durante l’attività sportiva si può proporre una classificazione:

Utilizzo dei substrati energetici alimentari

La produzione d’energia durante l'attività aerobica si basa sull'utilizzo bilanciato di carboidrati e lipidi. Le proteine contribuiscono marginalmente e solo in determinate situazioni hanno un ruolo energetico importante.

Il maggiore o minore utilizzo dei lipidi rispetto ai carboidrati è in funzione dell’intensità e della durata dell’attività aerobica; infatti, aumentando l’intensità dell’esercizio e di conseguenza diminuendone la durata, l’organismo tende ad aumentare l’utilizzo dei carboidrati rispetto ai grassi. Ad esempio, dai 2.5-3 g/minuto di consumo glucidico per carichi di lavoro pari al 70% del VO2 max, si passa a 4 g/minuto aumentando l’intensità sino all’85% del VO2 max. I carboidrati sono quindi preferiti ai lipidi quando vi è la necessità di avere un rapido e importante apporto energetico, pur avendo un potere calorico (4 cal/g) inferiore alla metà di quello dei grassi (9 cal/g). Questo perché questi ultimi, per produrre energia, necessitano di molto più ossigeno rispetto agli zuccheri: quindi l’equivalente energetico per volume d’ossigeno consumato, cioè il reale indice d’efficienza energetica, è più alto nei carboidrati rispetto ai grassi.

Nelle attività di lunga durata la fatica può essere descritta riferendosi a quella sensazione molto comune nei maratoneti che intorno al 35° Km sperimentano, come si dice in gergo, di scontrarsi contro un muro ("hitting the wall"). 
In questo gruppo di sport, nel quale vanno considerate, non solo le attività ad impegno prevalentemente aerobico, ma anche alcune prove delle attività ad impegno combinato (come i giochi di squadra), una delle cause d'insorgenza della fatica va individuata nell'esaurimento delle scorte di glicogeno muscolare.
Il glicogeno muscolare rappresenta la forma con la quale i carboidrati sono immagazzinati nell‘ organismo. Esso si trova in quantità limitata nei muscoli (1,5 - 2 grammi per 100 grammi di muscolo) e nel fegato (80 grammi).
 I depositi epatici e muscolari glucidici, possono quindi andare incontro ad esaurimento in un lasso di tempo abbastanza breve, di qui la necessità comunque di un ottimale impiego anche dei lipidi. E’ da rimarcare che l’adattamento biochimico-fisiologico indotto dall’allenamento di resistenza facilita l’utilizzo dei lipidi che, nei soggetti allenati, può arrivare a coprire il 65% del VO2 max contro il 55% dei non allenati. Comunque, la disponibilità d’O2 e la dotazione in mitocondri muscolari limitano l’utilizzo degli acidi grassi liberi anche se la loro concentrazione è, e permane elevata.

Per esercizi che richiedono meno del 60% o più del 90% della massima potenza aerobica non si assiste ad una significativa riduzione delle scorte di glicogeno. Nel primo caso, poiché l'intensità dello sforzo è molto modesta, il carburante utilizzato è rappresentato quasi esclusivamente dai grassi, con un modestissimo uso del glicogeno; l'interruzione dello sforzo per fatica acuta è causata, da altri motivi come ipoglicemia, iperammoniemia, alterazione dei neurotrasmettitori cerebrali, discomfort, dolore muscolare, aumento della temperatura corporea, disidratazione. 
Nel secondo caso, trattandosi di sforzi molto intensi (di tipo lattacido), il glicogeno rappresenta l'unico substrato utilizzabile per la produzione glicolitica di ATP e l'esaurimento interviene precocemente, impedendo quindi la deplezione dei depositi di glicogeno, essenzialmente per l'accumulo d'acido lattico nei tessuti (acidosi metabolica).
Si assume, da quanto riportato in letteratura, che uno sforzo che sia protratto alla massima intensità sostenibile dal metabolismo aerobico per tempi prolungati (come la maratona, per l'appunto), il glicogeno muscolare può fornire l'energia per non più di due ore. 
Se si vuole resistere di più, come nella marcia per esempio, si deve utilizzare un livello più basso di potenza del proprio motore aerobico.

L’utilizzo delle proteine per fornire energia durante l’attività fisica sembra assumere un valore significativo solo quando le riserve muscolari di glicogeno sono molto scarse fin dall’inizio della prestazione (ad esempio in una dieta ipocalorica e ipoglucidica) oppure diminuiscono significativamente, fatto che, come visto, si verifica non prima dei 60-80 minuti d’esercizio aerobico intenso. In queste situazioni il catabolismo proteico può concorrere dal 3 sino al 18% delle richieste energetiche dell’organismo. Anche in questo caso il ruolo energetico degli aminoacidi è maggiore nei soggetti allenati rispetto ai sedentari. In queste condizioni rivestono un importante ruolo energetico gli aminoacidi a catena ramificata (BCAA: valina, leucina e isoleucina) che possiedono, a livello del muscolo, la peculiarità di poter diminuire la proteolisi, cioè l’utilizzo a fini energetici delle proteine, che si può verificare negli sforzi di endurance in concomitanza con la riduzione delle riserve di glicogeno. Inoltre entrano, come altri aminoacidi, nel ciclo epato-muscolare del glucosio-alanina che permette la neoglucogenesi epatica, fornendo appunto del glucosio neoformato che è inviato al muscolo per produrre energia. I BCAA hanno anche un importante ruolo nella sintesi del glutammato che, trasformandosi in glutamina, contrasta l’aumento della concentrazione dell’ammoniaca indotto dall’esercizio. E’ da ricordare che i BCAA sono rappresentati nel normale apporto proteico di una dieta equilibrata (circa il 20% degli aminoacidi) e, tranne reali e motivate indicazioni, non è necessaria una loro integrazione farmacologica..