Il problema dell’utilizzazione dei lipidi come fonte energetica primaria durante gli esercizi non è data dalla disponibilità del grasso, ma quella di portare nel muscolo i lipidi per l’ossidazione e di renderli disponibili per la produzione di energia.

L’esercizio durante un periodo di bassa ingestione di carboidrati pone particolari problemi e sembra essere seguito da altri tipi di adattamenti. Apparentemente gli esercizi a bassa intensità protratti per un periodo sufficientemente lungo permettono degli adattamenti; durante queste condizioni, grazie anche alla chetosi, il lavoro puô essere svolto con l’impiego prevalente dei lipidi e permette una riduzione dell’utilizzo dei carboidrati durante esercizi di intensità moderata ma protratti per un periodo sufficientemente lungo. Gli adattamenti che si devono verificare devono mirare al cambiamento del substrato principale per la produzione di energia dai carboidrati ai lipidi.

Gli adattamenti attraverso l’allenamento
Il principale cambiamento nell’organismo durante un allenamento di endurance è il graduale aumento della capacità di trasporto dell’ossigeno che rende il lavoro muscolare più efficiente. Tutto questo accade solo dopo diversi adattamenti:
•Il sistema circolatorio diventa più efficiente nel trasporto dell’ossigeno e dell’emoglobina e il cuore viene abituato ad un migliore trasporto dell’ossigeno.
•La capacità enzimatica si adatta al nuovo carico di lavoro incrementando l’attività ossidativa enzimatica dei lipidi.
•La lipasi lipoproteica viene aumentata.
•La muscolatura si adatta modificando l’utilizzazione dell’ossigeno disponibile riuscendo ad effettuare un lavoro submassimale con un minore flusso sanguigno; inoltre cambia la morfologia delle fibre: le rosse che utilizzano come mezzo principale per la loro contrazione l’ossigeno aumentano di numero.

Con l’allenamento i processi lipolitici diventano più sensibili agli stimoli, il livello di insulina risulta più basso, la produzione di lattato è più bassa, infine per uno stesso livello di lavoro submassimale i segnali che arrivano dal SNC per la mobilizzazione dei lipidi sono meno pronunciati. In altre parole l’intero sistema diventa più economico e più efficiente. Questo significa che durante un allenamento di lunga durata il substrato lipidico non è in grado di sostituire i carboidrati come benzina ossidativa, ma risulta possibile ossidarne una maggiore quantità alla stessa intensità di lavoro. In termini pratici questo si concretizza in un maggior utilizzo di tessuto adiposo (il più grande serbatoio di benzina biologica del uomo) durante la performance.

Metabolismo dei lipidi
Esistono due modalità di immissione del “grasso” nell’organismo: una che possiamo considerare come “diretta”, ovvero attraverso l’immissione di lipidi con la dieta, e la seconda “indiretta” per trasformazione dai glucidi. Quindi andremo ad analizzare brevemente sia il metabolismo dei lipidi che quello dei glucidi a causa della loro possibile trasformazione in acidi grassi.
Il processo di beta ossidazione: la reazione fondamentale che permette agli acidi grassi di inserirsi nel ciclo di Krebs producendo energia. Infatti la possibilità di produzione massiccia di energia avviene grazie al ciclo di Krebs attraverso la trasformazione dell’ ATP. Il ciclo di Krebs può essere definito come la via metabolica terminale nella quale le sostanze che derivano dai carboidrati possono entrare per uscirne come lipidi, mentre altre che derivano dagli aminoacidi entrare per essere convertite in carboidrati; solo una via metabolica sembra essere vietata e cioè quella che da molecole di origine lipidica porta alla sintesi degli zuccheri. Il ciclo comporta la conversione dell’acido piruvico in anidride carbonica ed acqua in presenza di ossigeno molecolare producendo la sintesi di ATP. Tutto questo avviene nei mitocondri. Questi sono degli organuli (dal greco Mitos = filamento e Chondros = granulo) di forma cilindrica con sede nella cellula con una struttura altamente organizzata.
Possiamo definirli anche come la centrale elettrica della cellula infatti il 95% delle molecole di ATP sintetizzate dal glucosio e il 100% di quelle sintetizzate dagli acidi grassi avvengono in queste strutture grazie a quel processo chiamato fosforilazione ossidativa. La funzione fondamentale di questa via metabolica è la produzione di energia, diversa a seconda del “materiale” utilizzato. Di tutte le sostanze che possono fornire energia analizzeremo le reazioni fondamentali del metabolismo degli acidi grassi. I grassi neutri sono costituiti da una molecola formata da tre acidi grassi e tre atomi di carbonio del glicerolo e costituiscono la maggior parte dei lipidi presenti nell’organismo.
Di seguito verranno elencati i punti principali delle varie reazioni, evitando di addentrarci in formule biochimiche, ma cercando di far comprendere l’utilità e il funzionamento generale (si rimanda il lettore per un approfondimento ad un buon testo di biochimica per analizzare tutti i passaggi e le rispettive formule).

Catabolismo dei lipidi e beta ossidazione
Per metabolismo si intende l’insieme di tutte le reazioni chimiche che hanno luogo nell’organismo vivente (Siliprandi). Due sono le reazioni base che lo governano; il catabolismo generalmente di natura ossidativa che produce energia e l’anabolismo che la richiede; sono processi complementari che utilizzano i loro prodotti rispettivamente.
La demolizione completa dei acidi grassi avviene in due fasi la prima attraverso la beta-ossidazione, preceduta da un processo di” attivazione” nel quale entra a far parte il coenzima acetil CoA e la seconda attraverso l’immissione nel ciclo di Krebs. Per beta ossidazione si intende la rottura ossidativa che viene a verificarsi fra i carboni alfa e beta dell’acetil CoA con la concomitante ossidazione del carbonio in beta. La beta ossidazione permette di produrre ad ogni rivoluzione un ricavo di 3 molecole di ATP (5 - 2 per l’attivazione dell’acido grasso).

Il ciclo di krebs
Questo processo risulta fondamentalmente come un produttore di energia, richiede necessariamente l’utilizzo dell’ossigeno, può svolgersi in sincronia con altre forme di produzione di energia come la glicolisi che per gli organismi aerobici quale l’uomo, costituisce la fase anaerobica citoplasmatica preliminare a quella aerobica mitocondriale. Facendo un esempio nel muscolo scheletrico le fibre rosse sono energizzate prevalentemente dal ciclo di Krebs, quelle bianche dalla glicolisi.
Le reazioni che compongono il ciclo di Krebs permettono la formazione di 12 molecole di ATP che sommate alle 3 formate nella decarbossilazione ossidativa in Acetil CoA formano 15 molecole di ATP, considerando inoltre che una molecola di glucosio produce due molecole di piruvato, la resa totale risulta di 30 molecole di ATP contro le 2 prodotte dalla fase anaerobica (glicolisi). Se invece prendiamo in esame un acido grasso a 18 C e sapendo che il ciclo di Krebs fornisce 12 ATP per ogni acetilCoA avremo la produzione di 40 molecole di ATP dovute alle otto beta-ossidazioni, 108 dall’acetil CoA, meno 2 molecole utilizzate per l’attivazione dell’acido grasso, quindi con un risultato finale di 46 molecole di ATP. Questi calcoli vanno a confermare l’importanza del metabolismo energetico derivante dai lipidi e la grande capacità di produzione di energia ricavata da questo substrato.

Mobilizzazione del tessuto adiposo
Con un semplice calcolo possiamo renderci conto che i 180 g di glicoso prodotto dal fegato non sono sufficienti per l’intero fabbisogno energetico del corpo, di conseguenza l’organismo deve attingere energia da altre fonti soprattutto durante lo stato di transizione dallo stato di assorbimento a quello di post-assorbimento. Il sistema nervoso continua ad utilizzare glicoso come fonte di energia, ma gli altri organi e tessuti traggono energia soprattutto dal grasso e risparmiando il glicoso necessario dalle insopprimibili necessità del sistema nervoso. Il passaggio essenziale risulta quindi essere il catabolismo dei TG del tessuto adiposo che porta alla liberazione degli acidi grassi nel sangue. Ciô avviene nel ciclo di Krebs, dove questi sono ossidati ad anidride carbonica ed acqua fornendo energia.

I metabolismi energetici e l’attività fisica
Unità di misura Le unità di misura per il dispendio energetico abitualmente utilizzate sono le Kilocalorie (Kcal) o i Kilojoules (KJ)

1 Kcal = 103 cal = 4,19 KJ

ma un’unità di misura altrettanto importante e molte volte utilizzata in condizioni stazionarie è il consumo di ossigeno, questo perché lo scopo dei processi ossidativi è la resintesi dell’ATP che, come tutti sappiamo, è la fonte principale dei processi energetici dell’organismo; un litro di ossigeno per portare all’ossidazione dei lipidi da un potere calorico di 9,4 Kcal contro le 5 dei carboidrati. Abbiamo parlato di ossidazione, è appunto grazie alla degradazione ossidativa dei substrati che, in condizioni di equilibrio metabolico, fornisce l’energia per la resintesi dell’ATP (adenosintrifosfato) la cui scissione sostiene direttamente la totalità dei processi vitali. Il massimo consumo aerobico, il famigerato V02 max è direttamente coinvolto nella capacità di mobilizzazione dei diversi substrati e nella quantità dello stesso ossigeno consumata nell’unità di tempo. E’ importante conoscere questo dato con dei test personali poichè ha un limite preciso per ognuno di noi e conoscendolo possiamo specificare al meglio l’intero allenamento aerobico.

 

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a cura di M.Romanazzi PhD 
Docente facoltà di Scienze Motorie di Torino
Ricercatore
Esperto in teoria dell'allenamento

 

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