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
Equivalente energetico del lattato Problema: Valutare in vivo nell uomo la quantità di energia proveniente dalla glicolisi anaerobia (nel corso di esercizi sopramassimali)
Obiettivi Equivalente energetico del lattato Capacità Lattacida Potenza Lattacida Deficit di Ossigeno Maximal accumulated oxygen deficit (MAOD)
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
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
Margaria et al 1963
Equivalente energetico del lattato (Margaria) 222 cal g -1-84 kj mol -1
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
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 -1 60-75 mmol kg -1 di muscolo 2.35 mol min -1 28 kg di muscoli
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 /dt (dvo 2 /dt) max = 1 + (dvo 2 /dt) max
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.
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 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
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 ( Δ[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) a una potenza metabolica sovramassimale stimata estrapolando la relazione lineare ottenuta al punto 2.
MAOD (esempio) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 V O 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 VO 2 richiesto 0 60 120 180 240 300
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
Massima potenza meccanica
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 - 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)."
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 )
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: 407-426, 2003. Gladden LB The muscle as a consumer of lactate. Med Sci Sports Exerc. 32: 764-771, 2000. Antonutto G e di Prampero PE The concept of lactate thershold. J Sports Med Phys Fitness 35: 6-12, 1995. Valutazione dell Atleta, Dal Monte A, Faina M. UTET, Torino