Come funzionano i meccanismi aerobici ed anaerobici-lattacidi.

Principi di metodologia di allenamento

Il meccanismo anaerobico-lattacido rientra nei meccanismi energetici per il nuoto, argomento del quale abbiamo parlato nell’articolo Fisiologia dei meccanismi energetici nel nuoto“, avviene attraverso la glicolisi anaerobica ed è rappresentato dalla demolizione di zuccheri (glicolisi) in assenza di ossigeno (anaerobiosi). La demolizione delle molecole di glucosio determina la formazione di acido lattico. In realtà, nel muscolo non si rinvengono molecole di acido lattico, ma piu’ precisamente si forma lo ione lattato e lo ione idrogeno, oltre all’energia che serve per la sintesi dell’ATP, partendo dall’ADP e dal fosfato.

Il lattato e lo ione idrogeno hanno un’azione tossica sul muscolo, rendendo difficoltosa la contrazione muscolare.  Il lattato diffonde rapidamente attraverso la membrana cellulare nel sangue e giunge al fegato dove viene riconvertito a glicogeno, attraverso il ciclo di Cori, mentre gli ioni idrogeno, la cui diffusione attraverso la membrana plasmatica dei muscoli e’ notevolmente piu’ lenta del lattato, si accumulano in elevate concentrazioni nel muscolo, determinando un incremento dell’acidita’ della fibra muscolare. Tale acidità viene controllata da sostanze in grado di tamponare il fenomeno (tamponi). Va sottolineato il fatto che gli ioni idrogeno, oltre che ai muscoli, danno fastidio anche al cervello, al quale arrivano dopo che sono stati immessi nel sangue. Per questo motivo, quando si produce tanto acido lattico, diminuisce anche la lucidita’ e la coordinazione. E’ possibile che in questo senso intervenga anche l’ammoniaca che si forma anche’essa nei muscoli. E’ oramai scientificamente provato che negli sforzi brevi ed intensi si assiste anche all’aumento nei muscoli della concentrazione di ammoniaca. Questa viene a formarsi a partire dall’AMP, derivato dall’ADP. Nelle fibre muscolari, in special modo quelle veloci, esiste un’enzima, che determina il distacco del gruppo aminico dall’AMP, con relativa produzione di ammoniaca.

Se la richiesta energetica dei muscoli e’ molto elevata, il processo glicolitico-anaerobico va in crisi; per ripristinare il processo occorre che ioni idrogeno vengano ossidati in presenza di ossigeno. Questo si verifica durante il recupero (debito di ossigeno) oppure con una diminuzione dell’intensita’ della contrazione muscolare (riduzione della velocita’ dell’atleta). Quindi il debito di ossigeno e’ definito come la quantita’ di ossigeno necessaria per produrre con il meccanismo aerobico l’ATP generato attraverso il meccanismo anaerobico-lattacido. Per tale motivo al termine di uno sforzo breve ed intenso (ad esempio una gara di nuoto di 100 o 200 metri) ansimiamo moltissimo per diversi minuti; ebbene in quei minuti stiamo pagando il debito di ossigeno.

Nell’individuo poco allenato il debito di ossigeno richiede tempi piuttosto lunghi; ci vogliono circa 15 minuti per pagare la prima meta’; altri quindici minuti saranno necessari per pagarne un altro quarto; un altro quarto d’ora per pagarne un altro ottavo e cosi’ via; si dice, pertanto, che il “ti-mezzi” (il tempo per pagare ogni successiva meta’ del debito) e’ 15 minuti. Nell’atleta ben allenato a smaltire l’acido lattico, il “ti-mezzi” e’ molto piu’ basso, anche intorno ai 7 minuti.

I muscoli ricorrono al meccanismo anaerobico-lattacido, quando lo sforzo che compiono e’ molto intenso, tanto che e’ necessaria una quantita’ di ATP per minuto piu’ elevata di quella che essi sono in grado di produrre con meccanismo aerobico. Nelle gare di nuoto di 100, 200 e 400 m il meccanismo lattacido e’ quantitativamente piu’ importante, basti pensare al termine di queste gare gli atleti possono avere concentrazioni di lattato nel sangue 15 volte superiori al valore basale, che e’ di 1 millimole/litro. Addirittura nelle gare di atletica leggera di 400 e 800 metri i valori di lattato riscontrati possono raggiungere anche i 22 – 25 mmoli/l; questa maggiore concentrazione e’ verosimilmente dovuta all’elevata percentuale di massa muscolare corporea rappresentata dagli arti inferiori, impegnati nella corsa.

Il meccanismo aerobico prevede la demolizione di zuccheri oppure di acidi grassi allo scopo di ottenere energia sufficiente per fabbricare l’ATP; questo meccanismo avviene attraverso una complessa catena di reazioni biochimiche (ciclo di Krebs), che richiedono la presenza di ossigeno; di qui il termine aerobico. Queste reazioni avvengono nei mitocondri, che vengono pertanto definiti le centrali energetiche del muscolo:

glucosio + ossigeno à anidride carbonica + acqua + energia

acidi grassi  + ossigeno à anidride carbonica + acqua + energia

Il meccanismo aerobico e’ molto redditizio in quanto non si formano scorie per la cui eliminazione occorre lungo tempo; in effetti con la ventilazione polmonare l’anidride carbonica puo’ essere facilmente allontanata dal sangue.

L’efficienza del meccanismo energetico aerobico e’ determinanto da due componenti:

  1. Le componenti aerobiche centrali, che riguardano gli organi ed apparati attraverso i quali l’ossigeno viene condotto ai muscoli;
  2. Le componenti aerobiche periferiche, rappresentate dal muscolo e della sua capacita’ di estrarre ossigeno dal sangue e di utilizzarlo.

Le componenti aerobiche centrali sono rappresentate da: apparato respiratorio, il sangue (quantita’ di emoglobina presente) ed apparato cardiocircolatorio (in particolare gittata cardiaca). In particolare, la gittata cardiaca e’ data dal prodotto della frequenza cardiaca per la gittata sistolica (quantita’ di sangue che il cuore pompa con ogni battito). Molti atleti specialisti di discipline aerobiche hanno la stessa frequenza cardiaca massima e la stessa frequenza cardiaca alla soglia anaerobica; questo fa ritenere che il fattore che limita la quantita’ di sangue che dal cuore puo’ essere pompato alla periferia sia la gittata sistolica; quest’ultima del resto e’ ritenuta migliorabile con l’allenamento.

Le componenti aerobiche periferiche sono rappresentate dalla capillarizzazione dei muscoli (distribuzione di sangue ai muscoli) e dall’utilizzazione di ossigeno da parte delle fibre muscolari. L’utilizzazione di ossigeno da parte dei muscoli e’ determinata dalla presenza di enzimi che si trovano nei mitocondri. Maggiore e’ la concentrazione di enzimi e di mitocondri nella fibra muscolare maggiore e’ la capacita’ del muscolo di produrre ATP con meccanismo aerobico. A tale proposito va ricordato che non tutte le fibre muscolari sono uguali. In linea di massima le fibre muscolari vengono suddivise in:

  • fibre di tipo I, dette anche lente, rosse; contengono molti mitocondri e sono circondate da una vasta rete di capillari; per tali motivi sono piu’ adatte a sforzi prolungati;
  • fibre di tipo II, dette anche pallide, veloci; sanno utilizzare molto bene il meccanismo anaerobico-lattacido.

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Maurizio Mastrorilli

Laureato in Medicina e Chirurgia e specializzato in Chirurgia Generale e Chirurgia Oncologica, è esperto di Ecografia Internistica. Dirigente Medico presso l’Unità Operativa di Chirurgia d’Urgenza del Presidio Ospedaliero Umberto I di Nocera Inferiore (Salerno).
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