Bioenergetica e fisiologia dell

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1 Bioenergetica e fisiologia dell esercizio 3. Metabolismo lattacido ed esercizio severo (sovra massimale), equivalente energetico del lattatato, potenza e capacità lattacida Prof. Carlo Capelli, Fisiologia Generale e dell Esercizio, Facoltà di Scienze Motorie, Università degli Studi di Verona

2 Equivalente energetico del lattato Problema: Valutare in vivo nell uomo la quantità di energia proveniente dalla glicolisi anaerobia (nel corso di esercizi sopramassimali)

3 Obiettivi Equivalente energetico del lattato Capacità Lattacida Potenza Lattacida Deficit di Ossigeno Maximal accumulated oxygen deficit (MAOD)

4 La soluzione di Margaria (1963) Il picco di concentrazione di lattato è raggiunto al 5-8 minuto di ristoro È identico in tutti i distretti corporei Il corpo è costituito per l ottanta per cento d acqua Il sangue è costituito per il sessanta per cento d acqua

5 Presupposto Conoscere il dispendio energetico dell esercizio Costo energetico (C) della corsa in piano, in salita ed in discesa (kj km -1 ) E = C v

6 Margaria et al 1963

7 Equivalente energetico del lattato (Margaria) 222 cal g kj mol -1

8 Le critiche Il picco di concentrazione di lattato (5-8 minuto) non è identica in tutti i distretti acquosi del corpo, mentre si assume che essa sia una misura accurata della concentrazione all equilibrio a prescindere del contenuto di acqua delle fasi intra ed extra-cellulari Gli anioni lattato sono localizzati preferenzialmente nella fase extra-cellulare

9 E possibile solo un approccio invasivo Per i critici dell approccio appena illustrato, sono possibili solo misure invasive (biopsia) Massima quantità di ATP sintetizzata glicogeno --> lattato 1.4 mmol s -1 kg mmol kg -1 di muscolo 2.35 mol min kg di muscoli

10 di Prampero et al. (1973, 1981, 1995) Si assume che: Il picco di concentrazione di lattato è il risultato di una condizione di equilibrio indipendente dalle reali concentrazioni nei fluidi intra- ed extra-cellulari; Le velocità di scomparsa del lattato dai vari compartimenti hanno la stessa costante di tempo

11 Concentrazioni di lattato in vari compartimenti

12 Conseguenze Se questo è vero, la cinetica di scomparsa del lattato durante il recovery dovrebbe seguire un andamento mono esponenziale t 1/2 di circa 15 min; più veloce se si compie esercizio aerobico; indipendente dal valore di picco di concentrazione di lattato.

13 Scomparsa del lattato dal sangue

14 Di conseguenza Il picco di concentrazione ematica di lattato è direttamente proporzionale alla quantità totale di lattato accumulata in un kg di massa corporea nel corso dell esercizio sovra-massimale; La velocità di accumulo del lattato nel sangue (rapporto tra il picco di lattato ed il tempo di esercizio) è direttamente proporzionale alla velocità di accumulo di lattato in un kg di massa corporea.

15 Energetica dell esercizio sovramassimale de/dt = (dvo 2 /dt) max + β (d[dlâ] b /dt) C dm/dt = (dvo 2 /dt) max + β (d[dlâ] b /dt) de/dt β (d[lâ] b /dt (dvo 2 /dt) max = 1 + (dvo 2 /dt) max

16 Applicato alla corsa Impossibile visualizzare l'immagine. La memoria del computer potrebbe essere insufficiente per aprire l'immagine oppure l'immagine potrebbe essere danneggiata. Riavviare il computer e aprire di nuovo il file. Se viene visualizzata di nuovo la x rossa, potrebbe essere necessario eliminare l'immagine e inserirla di nuovo.

17 Applicato al nuoto

18 Equivalente energetico del lattato β = (ΔE Δt -1 ) [(Δ[La] ˆ b Δt -1 ) ] -1 β = ΔE Δ [La] ˆ -1 b β = 3.3 ml O 2 mm -1 kg -1

19 Massima potenza lattacida d[dlâ] b /dt max raggiunge un valore massimo che non aumenta all aumentare dell intensità di esercizio l intervallo di tempo dopo il quale d[dlâ] b /dt max inizia ad aumentare, si accorcia all aumentare dell intensità di esercizio.

20 Massima potenza lattacida

21 Massima potenza lattacida 75 ml O 2 kg -1 min -1 (~1.5 volte la massima potenza aerobica)

22 Massima capacità lattacida ml 0 2 kg -1 (14-17 mm)

23 Deficit di O 2 Fonti energetiche del deficit di O 2 1. Quota obbligatoria Scissione dei fosfati energetici (PCr) - funzione lineare dell intensità di esercizio - non dipende dalla durata 2. Dipendenti dall intensità di esercizio Lattato precoce (early lactate) Deplezione delle riserve corporee di O 2

24 Deficit di O 2 in esercizi sovramassimali 2.0 Potenza richiesta Glic. Anaerobia ( Δ[La]) Potenza 1.0 Pcr MPA Tempo (s)

25 MAOD (Maximal Accumulated Oxygen Deficit) (Medbø et al. 1988) 1 Prova incrementale per determinare il V O 2max 2 Prove sottomassimali (20) di 10 min tra il % di V O 2max durante le quali si determina V O 2ss 3 Test sovra massimale (esaurimento in 2-3 minuti) a una potenza metabolica sovramassimale stimata estrapolando la relazione lineare ottenuta al punto 2.

26 MAOD (esempio) V O 2max y = x + 5 R 2 = V0 2 (ml min -1 kg -1 ) MAOD VO 2 richiesto

27 MAOD (cooking tricks) Carico del test massimale (2-3 ) Percentuale predeterminata (10-20 %) della cosiddetta massima potenza meccanica aerobica vera Percentuale predeterminata (5-10 %) della potenza meccanica corrispondente al wv O 2max Percentuale predeterminata (10 %) del V O 2max

28 Massima potenza meccanica

29 MAOD (dalla letteratura) Autori N. Età (aa) All.o MC (kg) MAOD (l) MAOD (ml/kg) [Lâ] b (mm) Hermansen - Medbø, F/C Hermansen - Medbø, S/NT Medbø et al, SED+S/NT Medbø et al, F+S/NT Eriksson et al, SED/C Eriksson et al, F/C Astrand - Saltin, F/C Karlson - Saltin, F/C

30 MAOD: le critiche Misura imprecisa del costo energetico o del rendimento a intensità sub - massimali Differenza di costo energetico o rendimento ai carichi massimali rispetto a quello misurato ai carichi sottomassimali

31 Dispendio durante esercizio sovra massimale

32 Conseguenze

33 MAOD: persino più semplice! E (kj) = MPA t +AnS - MPA τ (1-e-t τ -1 ) (Modificato da Wilkie D. R., 1980) 1) MPA: Massima Potenza Aerobica, proporzionale al V O 2max ; 2) AnS: Massima quantità di energia ottenibile dalla completa utilizzazione delle fonti energetiche anaerobiche (capacità alattacida più capacità lattacida); 3) τ: Costante di tempo con la quale viene raggiunto il V O 2max a livello muscolare dopo l inizio dell esercizio sovra - massimale, 24 s (Binzoni et al., J. Appl. Physiol. 1992)."

34 Wilkie 1. Variabili misurate 1 V O 2max 2 Δ[Lâ] b 2. Variabili assunte 1 τ (24 s) 2 Capacità anaerobica alattacida (20 ml O 2 kg -1 )

35 Bibliografia Fisiologia dell Uomo, autori vari, Edi.Ermes, Milano Capitolo 22: Enegetica del lavoro muscolare Dagli Abissi allo Spazio, Ambienti e Limiti Umani, Ferretti G e Capelli C, Edi.Ermes, Milano Capitolo 1: Ambiente esercizio Bilatt V et al. The concept of Maximal Lactate Steady State. Sports Med. 33: , Gladden LB The muscle as a consumer of lactate. Med Sci Sports Exerc. 32: , Antonutto G e di Prampero PE The concept of lactate thershold. J Sports Med Phys Fitness 35: 6-12, Valutazione dell Atleta, Dal Monte A, Faina M. UTET, Torino