Bioenergetica e fisiologia dell esercizio 3. Metabolismo lattacido ed esercizio severo (sovra massimale), equivalente energetico del lattato, potenza e capacità lattacida Prof. Carlo Capelli, Facoltà di Scienze Motorie, Università degli Studi di Verona
Obiettivi Equivalente energetico del lattato Capacità Lattacida Potenza Lattacida Deficit di Ossigeno Maximal accumulated oxygen deficit (MAOD)
Equivalente energetico del lattato Problema: Valutare in vivo nell uomo la quantità di energia proveniente dalla glicolisi anaerobia (nel corso di esercizi sopramassimali)
E possibile solo un approccio invasivo? Secondo alcuni, sono possibili solo misure invasive (biopsia) Massima quantità di ATP sintetizzata dalla trasformazione del glicogeno a lattato (glicolisi anaerobia) 1.4 mmol s -1 kg -1 60-75 mmol kg -1 di muscolo 2.35 mol min -1 28 kg di muscoli
Presupposto sine qua non Conoscere il dispendio energetico dell esercizio P.e., il costo energetico (C) della corsa in piano, in salita ed in discesa (kj km -1 ) E = C v
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
Concentrazioni di lattato in vari compartimenti
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.
Scomparsa del lattato dal sangue
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.
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 / (dvo 2 /dt) max = 1 + (dvo 2 /dt) max
Applicato alla corsa 2.8 2.4 E/VO2max 2.0 1.6 1.2 y = 2.96 x + 1.1 0.8 0.0 0.2 0.4 0.6 Lab/VO2max
Applicato al nuoto
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
Massima potenza lattacida
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.
Massima potenza lattacida 75 ml O 2 kg -1 min -1 (~1.5 volte la massima potenza aerobica)
Massima capacità lattacida 45-55 ml 0 2 kg -1 (14-17 mm)
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
Deficit di O 2 in esercizi sovramassimali 2.0 Potenza richiesta Glic. Anaerobia ( [La]) Potenza 1.0 Pcr MPA 0.0 0 100 200 300 Tempo (s)
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 35-100 % di V O 2max durante le quali si determina V O 2ss 3 Test sovra massimale (esaurimento in 2-3 minuti)
MAOD (esempio) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 VO 2max y = 0.1469 x + 5 R 2 = 0.9899 82.5 0 100 200 300 400 500 600 V0 2 (ml min-1 kg -1 ) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 MAOD VO2 richiesto 0 60 120 180 240 300
MAOD (cooking tricks) Carico del test massimale (2-3 ) Percentuale predeterminata (10-20 %) della cosiddetta massima potenza aerobica pura Percentuale predeterminata (5-10 %) della potenza meccanica corrispondente al wv O 2max Percentuale predeterminata (10 %) del V O 2max
MAOD (dalla letteratura) Autori N. Età (aa) All.o MC (kg) MAOD (l) MAOD (ml/kg) [Lâ] b (mm) Hermansen - Medbø, 1984 6 25 F/C 70 3.15 45.0 12.6 Hermansen - Medbø, 1984 6 25 S/NT 75 4.06 54.1 17.0 Medbø et al, 1988 4 22 SED+S/NT 74 4.72 63.8 16.6 Medbø et al, 1988 7 26 F+S/NT 78 6.04 77.4 16.6 Eriksson et al, 1973 8 11.5 SED/C 44.7 1.48 33.1 4.7 Eriksson et al, 1973 8 12.1 F/C 45.4 1.64 36.1 5.9 Astrand - Saltin, 1961 4 29 F/C 77 6.25 81.2 14.8 Karlson - Saltin, 1970 3 26 F/C 74 4.95 66.9 13.4
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
Dispendio durante esercizio sovra massimale
Conseguenze
MAOD: persino più semplice! E (kj) = MPA t +AnS - MAP 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)."
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 Valutazione dell Atleta, Dal Monte A, Faina M. UTET, Torino
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 )