Metabolismo di Lipidi e Proteine durante l’esercizio fisico
Prima parte
Nel precedente numero abbiamo preso in analisi il metabolismo dei carboidrati durante l’esercizio fisico (1), in questo articolo analizziamo invece il comportamento metabolico di lipidi e proteine durante l’attività. Come già accennato in precedenza (1 e 2) nell’esercizio fisico da leggero a moderato i grassi rimangono il principale substrato energetico. I grassi disponibili provengono da due fonti: gli acidi grassi rilasciati dai trigliceridi conservati negli adipociti e trasportati, in modo relativamente lento, ai muscoli sotto forma di acidi grassi liberi (FFA) legati all’albumina plasmatica, e i trigliceridi presenti nel muscolo attivo.
Lipidi. L’inizio dell’esercizio produce una iniziale caduta transitoria della concentrazione di acidi grassi liberi nel plasma, dovuta all’aumento della captazione da parte del muscolo attivo e al ritardo del loro rilascio e trasporto dagli adipociti. In seguito, un aumentato rilascio di acidi grassi liberi dal tessuto adiposo si realizza attraverso una stimolazione enzimatica ormonale mediata dal sistema nervoso simpatico e dai diminuiti livelli di insulina. Gli adipociti sottocutanei addominali rappresentano una zona particolarmente vivace per la lipolisi se confrontata con la regione gluteo-femorale.
Tuttavia, quando l’esercizio diventa più intenso, il rilascio di FFA dal tessuto adiposo non riesce a reggere il ritmo e si osserva una diminuzione degli acidi grassi liberi plasmatici, che, a sua volta, stimola l’uso del glicogeno muscolare; con concomitante incremento significativo dell’ ossidazione dei trigliceridi a livello intramuscolare. In proporzione quindi, durante l’esercizio a bassa intensità l’energia utilizzata proviene in buona parte dall’ossidazione degli acidi grassi. Per esempio, la combustione dei grassi fornisce quasi totalmente l’energia necessaria a eseguire un esercizio condotto al 25% della capacità aerobica.
I carboidrati e i grassi forniscono energia in eguale misura durante l’esercizio moderato. L’ossidazione dei grassi aumenta gradualmente man mano che l’esercizio supera l’ora di durata mentre, contemporaneamente, i carboidrati vengono esauriti. Verso la fine dell’ esercizio prolungato (con basse riserve di glicogeno), gli acidi grassi liberi circolanti forniscono quasi 1’80% dell’ energia totale richiesta.
Gli ormoni epinefrina, norepinefrina, glucagone e ormone della crescita stimolano l’attivazione della lipasi e la conseguente lipolisi e mobilizzazione degli acidi grassi liberi dal tessuto adiposo. L’esercizio fisico incrementa la concentrazione plasmatica di ormoni lipogenici spiegando la migliorata utilizzazione dei lipidi a scopo energetico durante l’esercizio di intensità moderata a seguito di un allenamento aerobico (3).
L’aumentato metabolismo lipidico nell’esercizio prolungato si verifica in conseguenza di una piccola caduta del glucosio ematico, accompagnata da una diminuzione dell’insulina (un potente inibitore della lipolisi) e da un incremento nella produzione di glucagone da parte del pancreas, man mano che l’esercizio procede. Questi cambiamenti, in definitiva, riducono il metabolismo del glucosio provocando un’ulteriore stimolazione e conseguente liberazione di acidi grassi liberi a scopo energetico.
La captazione di FFA da parte del muscolo attivo aumenta durante le prime quattro ore nell’esercizio moderato: nella prima ora i lipidi forniscono circa il 50% dell’energia, mentre nella terza ora contribuiscono fino al 70% della richiesta energetica totale. Con la deplezione dei carboidrati, l’intensità dell’esercizio diminuisce a un livello limitato dalla capacità dell’organismo di mobilizzare e ossidare i grassi.
Il contributo dei lipidi alla miscela metabolica durante l’esercizio è in relazione all’intensità dell’esercizio stesso. La figura 1 mostra la dinamica dell’utilizzazione dei lipidi in individui allenati che pedalano al 25-85% del livello massimale del loro metabolismo aerobico. Durante un esercizio leggero-medio (40% del massimale o meno), i grassi forniscono la principale fonte energetica, sostanzialmente come acidi grassi liberi plasmatici liberati dai depositi tissutali adiposi.
Aumentando l’intensità dell’esercizio, si può osservare uno spostamento nell’equilibrio dell’utilizzazione del combustibile: l’energia prodotta dal catabolismo dei grassi plasmatici diminuisce, mentre intervengono i trigliceridi muscolari, il glucosio ematico e il glicogeno muscolare, glicogeno e glucosio forniscono inoltre l’energia accessoria per l’esecuzione di un esercizio più intenso (85%). Tali dati evidenziano l’importante ruolo che i carboidrati (specialmente il glicogeno muscolare) svolgono come principale fonte energetica durante l’esercizio aerobico ad alta intensità (1).
Con l’esercizio moderato, invece, l’aumentata utilizzazione di acidi grassi a scopo energetico riduce la loro concentrazione nelle cellule attive, stimolando così il catabolismo dei trigliceridi con produzione di glicerolo e acidi grassi. Nel contempo, il rilascio ormonale innescato dall’esercizio stimola la lipolisi a livello del tessuto adiposo con conseguente ulteriore aumento del trasporto di acidi grassi liberi al muscolo attivo.
L’esercizio aerobico regolare influenza profondamente la capacità di ossidazione degli acidi grassi a catena lunga, durante l’esercizio di intensità da media a moderata. Si osserva un rilevante incremento del catabolismo lipidico durante un esercizio submassimale conseguente a un allenamento aerobico, con una corrispondente diminuzione della scissione dei carboidrati.
Tali adattamenti derivati dall’allenamento nella risposta degli adipociti alla lipolisi permettono all’atleta di endurance di poter lavorare a valori più elevati di esercizio submassimale prima di risentire degli effetti della fatica (dovuta alla deplezione di glicogeno), rispetto ad una persona non allenata (Fig 2). Anche negli atleti di endurance, tuttavia l’aumentata capacità di ossidazione dei grassi non può comunque competere con i livelli metabolici che si sviluppano quando viene utilizzata a fini energetici l’ ossidazione del glicogeno. Di conseguenza gli atleti di endurance che si nutrono correttamente (dieta ad alto contenuto di carboidrati e basso contenuto di lipidi) fanno affidamento quasi totalmente all’ossidazione delle riserve di glicogeno per sostenere uno sforzo aerobico di intensità prossima al massimale (1).
La maggiore captazione di acidi grassi liberi e la concomitante conservazione delle limitate riserve di glicogeno da parte della muscolatura allenata durante l’esercizio moderato avviene attraverso numerosi meccanismi di azione:
-
Facilitato andamento di lipolisi e riesterificazione all’interno degli adipociti.
-
Proliferazione di capillari nei muscoli allenati che determinano un aumento del numero totale e della densità di questi microvasi.
-
Aumentato trasporto degli acidi grassi liberi attraverso la membrana plasmatici della fibra muscolare.
-
Aumentato trasporto degli acidi grassi all’interno delle cellule muscolari grazie all’azione della carnitina e della carnitina-aciltransferasi.
-
Aumento di numero e dimensione dei mitocondri.
-
Incrementata quantità degli enzimi coinvolti nella ?-ossidazione, nel ciclo di Krebs e nella catena del trasporto di elettroni all’interno di fibre muscolari allenate specificamente.
I miglioramenti riscontrati, in seguito all’allenamento di tipo aerobico, nella produzione di ATP proveniente dalla scissione dei lipidi sono anche in grado di mantenere l’integrità e la funzione cellulare con conseguente miglioramento della prestazione di endurance indipendentemente dal mantenimento delle riserve di glicogeno.
Altri articoli che possono interessarti:
Carboidrati e attivita’ fisica
Metabolismo dei lipidi durante l’esercizio fisico
Acqua Bilancio Idrico e Reidratazione
Dott. Augusto Innocenti
Bibliografia
1) Innocenti A. “I Metabolismo dei Carboidrati durante l’esercizio fisico” – Spirito Trail 8; 2009
2) Innocenti A. “Metabolismo energetico e bioenergetica dell’attività fisica” – Spirito Trail 7; 2009
3) McArdle, W.D.; Katch F.I.; Katch V.L. “Alimentazione nello sport” Cap 5 – Casa Editrice Ambrosiana
4) Romijn et al. “Regulation of endogenous fat and carbohydrate metabolism in relation to exercise intensity and duration” – Am. J. Physiol. 265, 1993
5) Saltin B. e Astrad P.O. “Free fatty acid and exercise” Am. J. Clin. Nutr. 57(suppl.); 1993
