Modificazioni metaboliche indotte dall esercizio fisico Prof. Giuseppe Calcagno MD PhD Università del Molise
METABOLISMO = CAMBIAMENTO Il complesso delle trasformazioni chimiche che avvengono nelle cellule degli organismi eucarioti e procarioti in modo coordinato e finalizzato, al quale cooperano molti enzimi e sistemi multienzimatici intracellulari.
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Tessuto Muscolare Scheletrico Tessuto Maggiormente Rappresentato nell Uomo: Funzioni: 55% Massa Corporea Totale nell Adulto Riduzione del 30-50% tra 40-80 anni Trasduttore di energia chimica in energia meccanica Responsabile di una quota significativa del metabolismo basale Tessuto Termogenico
Tessuto Muscolare Scheletrico Tessuto Maggiormente Rappresentato nell Uomo: Funzioni: 55% Massa Corporea Totale nell Adulto Riduzione del 30-50% tra 40-80 anni Trasduttore di energia chimica in energia meccanica Responsabile di una quota significativa del metabolismo basale Tessuto Termogenico
Substrati Energetici Utilizzati dal Muscolo Scheletrico ATP Jeukendrup A. & Gleeson M., Sport Nutrition 2004, Human kinetics ed. I differenti substrati sono utilizzati in maniera quali- quantitativamente differente in rapporto al tipo, durata ed intensità dell attività fisica
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CONTRIBUTO DI GLUCOSIO/AC GRASSI IN FUNZIONE DELL INTENSITA Glucose vs FFA Ra (µmol kg -1 min - -1 ) 60 50 40 30 20 10 GLUCOSE FFA % VO 2 max 0 20 30 40 50 60 70 80 Brooks and Trimmer J Appl Physiol 80: 1073, 1996 9
Reclutamento dei trasportatori di glucosio nel muscolo a riposo
Plasm ma insulin (µ units/ml) 20 15 10 5 0 Variazioni della Concentrazione Plasmatica di Insulina in rapporto alla Durata e all Intensità dell Esercizio 0 5 10 15 20 25 30 Exercise duration (min) Adattato da: McArdle WD et al (2010) Exercise Physiology, Seventh Edition, LWW Ed 11
Come avviene il reclutamento dei trasportatori di glucosio nel muscolo a lavoro???
Il Tessuto muscolare Scheletrico è un Tessuto Insulino-IN/Dipendente Il Glucosio entra nelle Cellule Muscolari attraverso un Trasporto Facilitato (trasportatori del glucosio) Nell uomo ci sono 5 differenti tipi di GLUT (Glut1-5) Glut4 è implicato nella regolazione dell ingresso del glucosio nel muscolo scheletrico Glut4 è in grado di attivarsi, indipendentemente dall insulina, a seguito della contrazione muscolare
VARIAZIONE DELLA CONCENTRAZIONE PLASMATICA DI INSULINA E DEGLI ORMONI CONTROREGOLATORI IN RAPPORTO ALL ESERCIZIO FISICO S.K. Powers & E. T. Howley: Exercise physiology (2001) McGraw Hill eds
Modalità di Rilascio dell Insulina in funzione dell Allenamento Insulina plasm matica (pm) 0 10 20 30 0 10 20 30 untrained trained Minuti P. Buono in Endocrinologia per le Scienze Motorie Elsevier Masson, Milano, 2008 15
Effetti del Volume e dell Intensità di Attività Fisica sulla Sensibilità all Insulina (Isi) # # 90 Isi (%) Change 70 50 30 10-10 16
Aumento sensibilità all insulina nel muscolo perfusione del letto vascolare attività di IGF-1, chinine, prostaglandine sensibilità dei recettori per l insulina esposizione dei recettori per l insulina disponibilità di O 2 trasporto del glucosio dentro la cellula 17
CONTRIBUTO DI GLUCOSIO/AC GRASSI IN FUNZIONE DELL INTENSITA Glucose vs FFA Ra (µmol kg -1 min - -1 ) 60 50 40 30 20 10 GLUCOSE FFA % VO 2 max 0 20 30 40 50 60 70 80 Brooks and Trimmer J Appl Physiol 80: 1073, 1996 18
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Scorte energetiche in un uomo di 70 Kg all esordio di un digiuno
Ac.GRASSI QUALI SUBSTRATO ENERGETICO Jeukendrup A. & Gleeson M., Sport Nutrition 2004, Human kinetics ed.
OSSIDAZIONE DEI FFA IN RELAZIONE ALL INTENSITA DELL ESERCIZIO L OSSIDAZIONE DEGLI FFA RAPPRESENTA LA PRINCIPALE FONTE DI ENERGIA IN UN ESERCIZIO FISICO A BASSA O MODERATA INTENSITA ACHTEN et al. HANNO DIMOSTRATO CHE IN MEDIA LA MASSIMA VELOCITA DI OSSIDAZONE DEI FFA SI HA INTORNO A 62-63% VO2max
Ossidazione dei FFA in relazione all Intensità dell Esercizio 0,6 Fat oxi idation (g/min) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 50 60 70 80 90 Exercise intensity (% VO 2 max) Adattato da: Achen J. et al. (2003) Int J Sports Medicine 24(8): 603-608 23
Effetti del Volume e dell Intensità di Attività Fisica sui Livelli di HDL-C e TG plasmatici Kraus WE et al (2009) Obesity, 17 (3): S21-S26 24
Effetti dell esercizio fisico sul metabolismo glicidico e lipidico insulinemia ormoni controregolatori (glucagone, catecolamine, GH, cortisolo) gluconeogenesi anabolismo proteico del grasso viscerale per effetto di GH e catecolamine massa grassa ed massa magra sensibilità insulinica e valori insulinemici ormoni controregolatori (glucagone, catecolamine, GH, cortisolo) lipolisi del grasso viscerale per effetto di GH e catecolamine dell apporto acidi grassi esterificati al fegato e della produzione di VLDL trigliceridemia della lipasi epatica con aumento delle HDL 25
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Nel muscolo scheletrico durante l allenamento aerobico si osservano modificazioni, di varia natura, a livello di: Aumento del numero e dimensioni delle fibre di tipo I Aumento nel numero volume ed attività dei mitocondri Aumento molto cospicuo della sintesi e dell attività della cit. ossidasi, Carnitina aciltransferasi, tiochinasi Inibizione della Fosfofruttocinasi I e Piruvico cinasirallentamento della glicolisi Migliore capillarizazione muscolare Incremento delle riserve energetiche
IL MUSCOLO SCHELETRICO QUALE ORGANO ENDOCRINO Miochine Citochine Prodotte dal Muscolo Scheletrico durante la Contrazione e liberate in circolo Azione Paracrina o Autocrina IL-6, IL-8, IL-15 28
IL-6 Produzione Indotta da Contrazione Muscolare e Basso Contenuto Muscolare di Glicogeno Pedersen and Febbraio (2009) Physiol Rev 88: 1379-1406
CONCENTRAZIONE PLASMATICA DI IL6 E TIPO DI ESERCIZIO da Pedersen B.K. and Fischer C.P. (2007) TRENDS in Pharmacological Sciences 28, n.4, 152-156 30
Attività Fisica e Prevenzione delle Patologie Dismetaboliche L Attività fisica moderata e costante associata a un corretto regime alimentare favorisce: Riduzione di massa grassa e l aumento della massa magra Riduce il rischio di insorgenza di insulino-resistenza, dislipidemie diabete e malattie CV L attività fisica moderata e costante da sola riduce il RR di morte da tutte le cause Riduzione del peso corporeo duraturo nel tempo 31
GRAZIE DELL ATTENZIONE 32