In biologia, il metabolismo è il complesso delle reazioni chimiche e fisiche che avvengono in un organismo o in una sua parte, coadiuvate dagli enzimi, finalizzate al funzionamento dello stesso. Il motore aerobico è costantemente attivo, anche se, per ottimizzarlo appieno dall'inizio dello sforzo, è necessario attendere un tempo sufficiente ad apportare gli adattamenti del caso (respiratori, vascolari). Tuttavia, esso può sostenere lo sforzo solo ad intensità basse o moderate, ovvero fino a quando la richiesta energetica non oltrepassa la sua capacità complessiva.
In condizioni di sforzo prolungato, il corpo fa sempre conto su questa via metabolica, che è l'unica in grado di funzionare "a lungo termine".
Cos'è l'Esercizio Aerobico?
Un esercizio aerobico è un'attività ginnico-condizionale in cui l'ossigeno diventa parte determinante del processo di risintesi dell'ATP (adenosin trifosfato). Fisiologicamente, un esercizio aerobico diventa tale quando le scorte di glicogeno muscolare non sono più sufficienti a consentire la ri-trasformazione dell'acido piruvico in ATP. Per questo motivo, un esercizio comincia a essere aerobico solo quando lo sforzo è prolungato per più di 3-4 minuti; un esercizio totalmente aerobico è uno sforzo prolungato per più di venti minuti circa.
Nella stessa unità di tempo s'impiega meno energia rispetto ad un esercizio anaerobico, ma essendo questi protratti per più tempo permette di consumare più energia.
Valutazione della Resistenza Aerobica
La valutazione del grado di resistenza aerobica, intesa come capacità di compiere un gesto prolungato nel tempo, è un dato interessante per tutte le discipline e determina anche lo stato generale dell'individuo. Nel caso specifico, è opportuno valutare la capacità aerobica, e cioè la capacità di un individuo a protrarre a lungo un lavoro, facendo ricorso al metabolismo aerobico. Un altro parametro connesso alla determinazione di questo parametro è la potenza aerobica, intesa come il massimo grado disponibile senza passare ad un lavoro aerobico detto anche lattacido.
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La potenza aerobica è valutabile con il VO2max ossia il massimo consumo di ossigeno utilizzabile dall'organismo per produrre lavoro, espresso in ml riferiti ad un kg di peso corporeo. Maggiore sarà il suo valore, maggiori saranno le distanze percorse in una prova di resistenza a parità di tempo. Poiché il consumo di ossigeno aumenta in maniera lineare, misurando il consumo di ossigeno si può valutare la capacità individuale di compiere lavoro aerobicamente.
Test di Cooper
Un valido test per valutare la performance aerobica è il test di Cooper, utilizzato nell'attività sportiva a livello agonistico e amatoriale. Fu creato da Kennet H. Cooper, medico della NASA, nel 1968 per usi militari. Nella sua forma originale, il test prevede che si corra per dodici minuti cercando di coprire la massima distanza possibile. Questo test intende misurare la resistenza dell'atleta che svolge il test e, per un risultato attendibile, il soggetto dovrebbe correre con un passo costante, piuttosto che fare una serie di sprint. I risultati del test danno una stima approssimata delle condizioni fisiche di una persona.
I possibili risultati del test sono Molto bene, Bene, Normale, Male e Malissimo. Il risultato si basa sulla distanza percorsa dal soggetto sottoposto al test durante 12 minuti di corsa, valutata in rapporto all'età e al sesso del soggetto. Il test di Cooper sviluppa una delle capacità condizionali, la resistenza. I risultati sono influenzati dalla motivazione dell'atleta nel momento della prova e dal suo livello di allenamento. Il test viene spesso proposto nelle scuole (solitamente nelle scuole medie e nelle scuole superiori) dagli insegnanti di educazione fisica ai propri alunni ed è oggetto di valutazione.
Metabolismo: Anabolismo e Catabolismo
Il metabolismo comprende due processi principali:
- Anabolismo: L'insieme dei processi di assimilazione delle sostanze nutritive.
- Catabolismo: L'insieme dei processi di disgregazione della materia vivente.
Calorimetria Diretta e Indiretta
La calorimetria è l'insieme delle tecniche di misurazione delle quantità di calore cedute o assorbite durante reazioni chimiche, passaggi di stato e altri processi chimici e fisici, ai fini di determinare i calori specifici, le capacità termiche, i calori latenti relativi alle sostanze, ai corpi e ai processi in esame.
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- Calorimetria diretta: Ha solo termini storici, perché, a causa della dispendiosità del mantenimento del calorimetro non viene più utilizzata, preferendosi quella indiretta.
- Calorimetria indiretta: È una metodica che misura i gas respiratori: l’ossigeno (O2) di un determinato volume di aria inspirata e l’anidride carbonica prodotta (CO2).
L’utilizzo si basa sul fatto che l’energia assunta dall’uomo è sotto forma di energia potenziale, che viene trasformata in energia termica, cinetica e in altra energia chimica potenziale.
Metabolismo Basale
Il metabolismo basale serve a mantenere le funzioni fisiologiche di base come temperatura, respirazione, circolazione sanguigna, battito cardiaco, in condizioni di riposo assoluto, supino, a digiuno e alla temperatura di 20°C. Al metabolismo basale si riconduce mediamente il 60-75% della spesa calorica giornaliera.
L’importanza del metabolismo basale (nel suo orientamento verso il basso) è tale da rappresentare, insieme ad altri, un fattore predittore di malattia nelle donne postmenopausali. Più precisamente, le donne in post menopausa con una scarsa fitness cardiorespiratoria (VO2max <26.87 ml/kg/min), con un alto livello di grasso viscerale stimabile con BIA ACC (>240 cm²) e un metabolismo basale basso (<1238 kcal/al giorno) sono esposte ad un maggior rischio di malattie metaboliche e endocrine, sindrome metabolica, osteoporosi e sarcopenia.
MET: Equivalente Metabolico
La sigla MET sta ad indicare l’equivalente metabolico ed è scientificamente definito come un multiplo del metabolismo basale. Più precisamente un multiplo del consumo di ossigeno a riposo necessario per mantenere il metabolismo basale che corrisponde a circa 3,5 ml di ossigeno per Kg di peso corporeo ventilato in un minuto. Quindi 1 MET è uguale a 3,5 ml di ossigeno/kg/min.
Termogenesi Indotta dalla Dieta
L’AZIONE TERMOGENICA DEGLI ALIMENTI, o A.D.S. (Azione Dinamico specifica), sono le calorie impiegate per la digestione e l’assorbimento dei cibi. Una dieta mista consumata in regime di equilibrio energetico (le entrate uguali alle uscite) induce una spesa aggiuntiva digestiva che va dal 5 al 15% del BMR. E’ convenzionalmente attestato a un 10% del metabolismo basale.
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Questo valore è frutto della media dell’aumento del metabolismo digestivo indotto dai carboidrati (+5/10%), proteine (+20/30%), grassi (+0/3%) e alcol (+10/30%).
Metabolismo del Lavoro e dell'Attività Fisica
- Metabolismo del lavoro: Sono le calorie spese nel corso dell’attività lavorativa.
- Metabolismo dell’attività fisica: Sono le calorie spese nel corso di un’attività sportiva/ricreativa.
Metabolismo Basale, Sesso ed Età
Il metabolismo basale è maggiore nei maschi e diminuisce con l’età. Tutto merito della massa muscolare, dotata di un elevato indice di spesa calorica. In realtà non solo i muscoli sono delle centrali brucia calorie. Tutta la parte “magra” del corpo è attiva. Il grasso è materia quasi inerte sotto il profilo della spesa calorica (ma è molto vivace nella produzione di molecole e ormoni). Gli si attribuisce una spesa di sole 4.5 cal/kg/die.
Di tutt’altro profilo metabolico i muscoli, il cervello e gli altri organi interni: il cuore (300 gr nell’uomo e 250 nella donna) e i reni (150 gr negli uomini e 135 nelle donne) spendono 400 Kcal/kg/die; il cervello 240 Kcal/kg/die (peso tra 1,3 e 1,6 kg); il fegato 200 Kcal/kg/die (peso circa 2 kg), il muscolo 13 Kcal/kg/die. Come i muscoli, anche il cervello si prende una fetta importante di BMR, il 18-20%, ma rappresenta solo il 2% della massa corporea.
Tolti gli organi interni su cui non possiamo agire, resta la massa muscolare, la vera titolare dei mutamenti indicativi del nostro metabolismo e sul cui declino possiamo mettere un freno a mano. A onor di cronaca, pare che anche la perdita di massa del cervello contribuisca al calo del BMR con l’età.
Al netto delle differenze tra uomo e donna, dove l’uomo ha mediamente più massa muscolare delle donne e dunque un BMR più alto del 5-10% in media (Mc Ardle e colleghi), l’età, lo stress e la sedentarietà possono giocare un ruolo cruciale nel lasciare per strada chili di massa muscolare e il metabolismo sarà il primo a pagarne le spese.
Due revisioni di studi pubblicate nel 2010 su Nutrition e su Aging Research Reviews mettono in dubbio l’ipotesi del calo del metabolismo di riposo (RMR) età dipendente correlato solo alla perdita della massa magra e non solo alla variazione della composizione corporea. Le ricerche indicano in una diminuzione media del 10-20% della massa di cervello, ossa, reni, fegato e muscoli tra i 20 e gli 80 anni. Con un dato drammatico relativo alla milza che fa registrare un 38% di variazione nel periodo indicato.
Strategie per Mantenere un Metabolismo Alto
Per frenare la perdita di massa muscolare possiamo mettere in gioco un potente anticorpo: l’attività fisica. Tant’è che soggetti giovani e di mezza età ben allenati in prove di resistenza con simile massa grassa hanno lo stesso metabolismo basale (Meredith, 1987). Soggetti anziani sottoposti ad allenamenti di forza o di resistenza hanno dimostrato di promuovere il metabolismo basale dall’8 al 10% (Katch e Mc Ardle).
L’allenamento con i pesi è il migliore antidoto contro la patologica perdita di massa muscolare (e di BMR) legata all’età, alla menopausa e all’inattività in generale. In tal senso non è altrettanto efficace l’allenamento aerobico.
Acido Lattico o Lattato?
Sentirai “acido lattico” e “lattato” usati in modo intercambiabile da allenatori, preparatori ed altri esperti sportivi. Colloquialmente, le persone presumono che tu intenda la stessa cosa quando usi uno dei due termini, ma sono tecnicamente diversi. Il lattato è prodotto dal corpo in risposta all’esercizio aerobico e funge da carburante per i muscoli, ritarda l’affaticamento e previene gli infortuni. L’acido lattico contiene un protone aggiuntivo e non viene prodotto dall’organismo durante l’esercizio.
Cos’è un protone?
La differenza tecnica tra lattato e acido lattico è chimica. Il lattato è acido lattico, a cui manca un protone. Per essere un acido, una sostanza deve essere in grado di donare uno ione idrogeno; quando l’acido lattico dona il suo protone, diventa la sua base coniugata, o lattato. Quando parli della produzione di lattato nel corpo e della soglia di lattato o acido lattico, la differenza è in gran parte una questione di semantica. Ma il corpo produce e utilizza lattato, non acido lattico.
Cos’è il lattato?
Durante l’esercizio fisico intenso, dalla corsa al surf sulle onde, la frequenza respiratoria aumenta per fornire più ossigeno ai muscoli che lavorano. Alcune attività sono più intense di altre, quando ad esempio fai attività in palestra con sovraccarichi, fai attività HIIT, fai attività con ripetute e recuperi stai sicuramente utilizzando, principalmente, il metabolismo anaerobico e producendo Piruvato.
Quando non hai abbastanza ossigeno per svolgere l’attività, il tuo corpo trasforma il piruvato in lattato per alimentare i muscoli. Ma attenzione, quando il Piruvato è prodotto non sempre diventa Lattato, perchè se hai un allenamento specifico puoi immediatamente utilizzare il Piruvato come energia con il metabolismo aerobico glicolitico, una possibilità che usa l’aerobico con gli zuccheri.
La glicolisi aerobica è una serie di reazioni in cui è necessario ossigeno per riossidare l’NADH in NAD +, da cui il nome. Questo processo in dieci fasi inizia con una molecola di glucosio e finisce con due molecole di piruvato. Questo allenamento specifico si può ricercare con opportuni allenamenti HIIT (ma non con il Tabata) che consentono di raggiungere specifici adattamenti con risultati e prestazioni completamente diversi dal passato.
Alti livelli di Lattato e bruciore muscolare
Quando i muscoli lavorano a livelli intensi, l’accumulo di acido lattico aumenta ed il pH intramuscolare si abbassa, ovvero aumentando il livello di acidità.
Questa acidità causa una forte riduzione della contrazione muscolare e della produzione energetica perchè a sua volta limita la glicolisi.
Il lattato però non è la causa di questa acidità; in realtà è un antidoto a questo cedimento muscolare. Man mano che i muscoli perdono potenza ed energia, il lattato si precipita per aiutare a contrastare la depolarizzazione delle cellule.
Questo è il momento che sicuramente avrai trovato nei tuoi allenamenti (altrimenti vuol dire che non hai fatto sport ma caccia alle farfalle): il bruciore muscolare.
Si, è la familiare bruciatura nei muscoli che senti quando non riesci a fare un’altra ripetizione. La produzione di lattato è un meccanismo protettivo che impedisce al corpo di ferirsi. Quando la produzione di lattato non può continuare ai livelli necessari per prevenire il completo fallimento dei muscoli, si raggiunge la soglia.
Più lattato, migliori prestazioni?
Può essere, ma non per tutti. Il lattato è essenziale per il processo di esercizio. Aiuta a rafforzare i mitocondri, centrali energetiche all’interno di ciascuna delle cellule muscolari. Quando aumenta il numero di mitocondri nelle cellule si migliora contestualmente sia la resistenza che la forza. L’allenamento HIIT ad intervalli ad alta intensità è particolarmente efficace per sviluppare la soglia del lattato. Maggiore è la capacità di lavorare con alti livelli di lattato, maggiore sarà la capacità di raggiungere alti livelli di prestazioni.
Circa il 75% del lattato prodotto durante l’esercizio viene utilizzato come fonte di energia moderatrice; l’altro 25% fuoriesce nel sangue, che è il modo in cui gli scienziati testano i livelli di lattato durante l’esercizio. Un tempo si pensava che gli atleti di alto livello producessero meno lattato; è più probabile che questi atleti siano in grado di utilizzare meglio il lattato che producono, quindi i loro test mostreranno quantità inferiori nel torrente ematico.
Aerobic Circuit Training (ACT)
L’Aerobic Circuit Training, chiamato anche Super Circuit Training (SCT) Super Circuit Resistance Training, o Super Circuit Weight Training, è un metodo di allenamento misto aerobico/anaerobico, che unisce il tradizionale allenamento coi pesi (resistance training) in modalità Circuit Training (CT) al tradizionale allenamento aerobico cardiovascolare (cardiofitness), con il fine di produrre sia miglioramenti sotto il profilo della forza e massa muscolare, che sulla capacità cardiovascolare.
In questo tipo di protocollo, gli esercizi allenamento coi pesi sono alternati da stazioni aerobiche (dette recupero attivo) la cui durata varia da 30-60 secondi a 2-3 minuti o più, a moderata intensità, con periodi di recupero molto brevi o nulli.
Vantaggi del recupero attivo
Un’interessante caratteristica che contraddistingue l’ Aerobic Ciruit Training dall’esercizio coi pesi tradizionale e dall’esercizio coi pesi in stile circuit training tradizionale, è il fatto che le fasi di recupero attivo, cioè gli intervalli aerobici, possono servire a smaltire la notevole mole di acido lattico prodotto durante lo sforzo anaerobico glicolitico.
Quando l’attività leggera viene svolta dopo l’esercizio, una parte del lattato accumulato viene metabolizzato per via aerobica per supportare parte della richiesta di ATP per svolgere la stessa attività leggera. Per permettere questo processo metabolico è necessario che la fase di recupero attivo venga svolta al di sotto della soglia anaerobica, la quale se superata, imporrebbe la continua produzione di acido lattico dovuta all’entità dello sforzo di natura anaerobica.
Confronto tra ACT e CFT/SCT
Come l’ACT, il CFT introduce l’attività cardio, e quindi coniuga in un’unica seduta l’allenamento aerobico su macchine cardio a quello con sovraccarichi e macchine isotoniche, in questo caso coinvolgendo tutti o una buona parte dei distretti corporei. La parte relativa ai sovraccarichi e macchine isotoniche è impostata ad intensità medio-bassa, cioè dalle 10-12 alle 20 ripetizioni, che potrebbero essere riconosciute come equivalenti ad un’intensità (% 1RM) di circa il 70% 1RM o inferiore. Inoltre la parte isotonica viene eseguita con più esercizi in super set, tri set, o set multipli (quindi senza pause tra le serie). Il passaggio da sovraccarichi a macchine aerobiche non prevede pause.
I sostenitori del CFT/SCT citano svariati benefici riguardo a questo metodo. Ad esempio, ne riconoscono una maggiore efficacia rispetto all’impostazione di un protocollo di allenamento che vede l’esecuzione consecutiva del classico esercizio anaerobico con sovraccarichi, e il tradizionale esercizio aerobico su macchine cardio (Concurrent training). Nel particolare contesto anaerobico dell’ipertrofia e della forza, molti segnalano un’attenuazione dei miglioramenti se viene integrata l’attività aerobica.
ACT ad alta intensità
L’ Aerobic Circuit Training ad alta intensità è una variante del normale protocollo ACT in cui le stazioni aerobiche vengono svolte ad alta intensità, arrivando al 90% della soglia anaerobica. L’ACT ad alta intensità ha favorito una maggiore riduzione del peso corporeo, una maggiore riduzione della massa grassa, una maggiore tolleranza lattacida e della forza muscolare rispetto al ACT tradizionale e al tradizionale allenamento di endurance.
Secondo i ricercatori, la maggiore efficacia sul dimagrimento è dovuta in parte all’aumento del EPOC (il dispendio energetico post-esercizio) e all’aumento dei livelli di GH, ormone dalle proprietà lipolitiche.
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