Riassunto per esame fisiologia dello sport

Il muscolo scheletrico ha bisogno di più energia in esercizio che a riposo.

Esistono 3 sistemi utili per la contrazione muscolare:

1. Fosfati ad alta energia:

• circa 5mmoli di atp e 15-20mmoli di fosfocreatina per kg di muscolo.

• Ogni muscolo contiene un deposito.

• Queste quantità possono essere utili all’inizio, ma non di lunga durata. Sistema di pronto utilizzo.

• In alcuni esercizi è la principale e unica fonte di energia per tutta la durata di esercizio. (100m di

corsa, nuoto 25 m, powerlifting).

• Allenabile, basandosi su scatti ad elevata potenza.

• Le quantità di creatinfosfato nei nostri non si possono modificare con l’allenamento.

• LA MOLECOLA DI ATP LIBERA ENERGIA quando perde un fosfato. L atp si idrolizza in presenza di

ATPasi, e si trasforma in ADP + un po’ di energia. La molecola di ADP viene ritrasformata attraverso

la fosfocreatina. Il creatinfosfato si trasforma in creatina. La trasformazione è caratterizzata dalla

creatin-chinasi (dona il suo gruppo fosfato all ADP).

2. Sistema anaerobico:

• l’energia proviene dal glicogeno attraverso glicolisi, produce acido lattico, il glicogeno si trasforma in

piruvato.

• Non necessita di ossigeno.

• Il piruvato entra in una reazione catalizzata dall LTH che trasforma il piruvato il acido lattico. Il

piruvato può anche entrare nel ciclo di krebs, che necessita di ossigeno.

• LTH è contenuto nelle fibre bianche, di tipo 2, veloci: metabolismo glicolitico. Il piruvato entra nel

ciclo di krebs per essere usato come substrato metabolico nel sistema aerobico.

• Il sistema anaerobico crea energia rapidamente.

• Le reazioni non sono numerosi e quindi la produz. Di piruvato avviene in tempi rapidi.

• Produce piccole quantità di energia.

• Sistema prevalente con esercizi superiori ai 10 secondi (qualche minuto), accelerazioni, esercizio

sovra-massimale (ultima fase di una corsa in cui voglio accelerare).

Tutte le volte che si forma il piruvato si forma anche il

lattato. Si forma anche in riposo o esercizio

moderato, non si accumula perché viene prodotto

ma subito rimosso da altri sistemi:

- Viene utilizzato da fibre diverse da quelle che lo

producono

- Raggiunto il sangue, viene portato alle cellule

cardiache che hanno una capacità ossidativa, e

quindi possono utilizzarlo come substrato

metabolico

- Arriva anche a fegato reni, dove può essere

convertito in glicogeno.

- soglia del lattato: punto in cui il lattato inizia ad

accumularsi troppo.

3. Sistema aerobico: l’energia viene dal glicogeno attraverso la glicolisi aerobico o la fosforilazione ossidativa, o

anche dagli acidi grassi attraverso la beta-ossidazione.

Il glucosio viene trasform. In piruvato, questo trasf. In acetil-COA che entra il ciclo di krebs, la fosforilazione

avviene nei mitocondri e necessita di ossigeno. Da una molecola di glucosio otteniamo 36 molecole di ATP.

Tempi lenti ma tanta energia.

Solo in presenza di ossigeno

Tanta energia

No acido lattico

Esercizi di intensità medio-elevata che hanno una lunga durata (+ di 2 minuti).

Allenabile

Deve funzionare bene anche il sist. Di trasporto di ossigeno. L’ossigeno si lega ai globuli rossi, raggiunge il

cuore e il cuore ha la funzione di portare l ox a livello dei nostri tessuti e muscoli, dove l ox verrà usato per la

fosforilazione ossidativa.

- Capacità e potenza dei sistemi esoergonici:

1. Fonte alattacida

2. Anaerobiche lattacida

3. Aerobiche

I sistemi si attivano tutti insieme, ma in base all’esercizio e alla durata si attivano in diversa quantità.

DEBITO DI OSSIGENO:

A riposo consumiamo circa 2ml al minuto di ossigeno. Nei primi 2 minuti aumenta in stato esponenziale e poi

rimane costante, circa 16ml di ossigeno per kg di peso al minuto. Questo consumo di ossigeno costante viene

indicato come stato stazionario.

Il debito è definito come la differenza tra il consumo reale durante l’esercizio e il totale che sarebbe stato

consumato se il sistema si sarebbe adattato subito alle necessità

dell’esercizio. All’inizio il sistema non si adatta subito all’esercizio,

perché è un sistema lento.

EPOC: consumo di ossigeno durante il recupero. Dobbiamo ripagare il

debito verso gli altri sistemi che hanno sostenuto l’esercizio nei primi

minuti.

Con esercizio leggero ci vogliono 90 secondi per tornare al consumo di

ossigeno basale.

In esercizio moderato e intenso, nel recupero, serviranno ore per

recupero il debito di ossigeno

In esercizio submassimale, avremmo superato il vo2max, in questo

caso il recupero sarà molto lento, fino a 24 ore

• resintesi di ATP e CP (nel esercizio leggero è il 100% del debito

di ossigeno che si deve recuperare, nell’esercizio intenso è solo

la fase rapida del pagamento totale)

• Fase lenta del pagamento totale dei debiti:

- Riconversione lattato in glicogeno

- Riossigneazione del sangue e mioglobina

- Mantenimento ventilazione e FC elevata

- Effetto termogenico all’ aumento della T corporea

- Effetto termogenico dovuto all’azione degli ormoni

- Normalizzazione delle concentrazioni ioniche in muscoli e

liquidi corporei

La comprensione dell EPOC fornisce una base per strutturare intensità dell’esercizio e recupero nel migliore dei

modi.

Procedure pre il recupero funzionale:

- RECUPERO PASSIVO:

1. Durante la fase di recupero non viene compiuto lavoro

2. Risulta indicato nel recupero che non causa accumulo di lattato

3. Resintesi di atp e cp

4. Ossigenazione sangue e mioglobina

- RECUPERO ATTIVO:

1. Durante il recupero bassa attività aerobica

2. Prevenzione di crampi o rigidità

3. Perfusione degli organi in grado di muovere il lattato

CALCOLO PER CALORIMENTRIA INDIRETTA,

UTILE ANCHE PER CALCOLARE CO2 PRODOTTA

DURANTE L’ESERCIZIO

Possiamo calcolare anche il QR: quoziente

respiratorio:

RER=VCO2/VO2

In relazione al substrato:

- Carboidrati qr di 1

- Lipidi: qr di 0.7

- Proteine: qr di 0.8

In base al rer ricaviamo l’equivalente calorico

per l’ossigeno, ossia le kcal consumate per ogni

litro di ossigeno utilizzato.

MASSIMO CONSUMO DI O2: massima capacità di sintesi dell’atp per via esclusivamente ossidativa

VO2 MAX:

1. misurato in l/min

2. Parametro determinante ma non sufficiente nel garantire la prestazione sportiva di atleti praticanti discipline

aerobiche di lunga durata

3. Parametro di fondamentale importanza dal punto di vista clinico perché è una misura globale integrata di

quei meccanismi che presiedono al trasporto odi ossigeno fino alla sua utilizzazione all’ interno degli organi

FATTORI LIMITANTI:

1. polmonari (10%):

o La ventilazione alveolare

o Capacità di diffusione dei gas respiratori attraverso la membrana

2. Fattori cardiocircolatori (70-80%):

o capacità d trasporto dei gas nel sangue

o gettata cardiaca

circolazione periferica muscolare

3. Fattori tissutali (10-20%):

o capacità diffusione dei gas

o capacità utilizzazione gas dei muscoli

FATTORI CHE INFLUENZANO IL VO2MAX:

• tipo di esercizio:

a. specificità nella misura di vo2 max: ogni esercizio avrà un vo2max diverso, il valore massimo si ottiene

nella corsa su treadmill. Tutto questo dipende dai muscoli attivati.

b. Effetto dell’allenamento: in soggetti non allenati al nuoto il vo2max misurato potrà essere anche molto

inferiore a quello su treadmill. In campioni di nuoto sarà uguale rispetto a quello su treadmill

• fattore genetico

a. ruolo significativo: capacità diversa per la prestazione, per

la risposta all’ allenamento.

• livello di allenamento

• genere: nelle femmine il vo2max è circa il 40% inferiore.

a. Diversa taglia e composizione (70%)

b. Diverso livello di attività fisica (10%)

c. Diversa biologia:

- Diverso livello di testosterone e di emoglobina

• taglia e composizione corporea

• età: verso i 16 anni la differenza tra maschio e femmina si fa

più netta in quanto i livelli di testosterone nei maschi

aumentano notevolmente.

gli atleti caratterizzato dai più elevati valori di vo2max sono in genere i

fondisti. Potremmo aumentare il vo2max anche fino al 50% con

l’allenamento.

Otre alla misura di vo2max risulta essere utile la rilevazione del consumo di o2 con carichi submassimali, PURCHE’ si

sia raggiunto un equilibrio in cui tutti i meccanismi di supporto al metabolismo aerobico, raggiungono la piena

attivazione e si realizza un equilibrio tra spesa e produzione di energia.

La misura di vo2 con carichi submassimali permette la determinazione di alcuni parametri come il polso d’ ossigeno,

equivalente respiratorio che forniscono indicazione sull’ efficienza di soggetti nel trasformare l’energia chimica in

meccanica e sull’ efficienza del sistema cardiocircolatorio e respiratorio.

Polso 02= vo2/fc= indice di efficienza cardiocircolatoria

Equivalente ventilatorio: dopo il punto di rottura ventilatorio siamo in

una zona di vo2 max il nostro sist. Ossidativa è attivato al massimo, e la

nostra ventilazione non serve più a introdurre ossigeno per fornirlo alle

reazioni ossidative, ma serve per eliminare l’anidride che si forma alle

reazioni ossidative, ma soprattutto che si forma dall’ acido lattico.

K acido lattico viene formato dalla glicolisi anaerobica, si dissocia in ioni

h+ + ioni lattato.

Ione bicarbonato: HCO3-

LEZIONE 3

VALUTAZIONE DELLA PRESTAZIONE SPORTIVA

1- Specificità

- I soggetti differiscono nella capacità di erogare potenza con i sistemi esoergonici

- La capacità di erogare potenza non si mantiene costante ma dipende dal tipo di attività fisica

effettuata che svolge una funzione allenante

- Esiste un alto grado di specificità per quanto riguarda gli effetti dell’allenamento

2- Generalità

- Soggetti che presentano la capacità di erogare potenza sfruttando un dato sistema in un’attività

fisica manifestano la stessa caratteristica anche in altre attività

PRESTAZIONE = W/C

- W= potenza

- C: costo energetico

- Per migliorare la prestazione o si migliora la potenza o il

costo energetico.

- L ‘ economia del movimento definisce il costo energetico

della prestazione. È la richiesta per un’intensità di lavoro

costante.

ECONOMIA DI MOVIMENTO: richiesta energetica per

un’intensità di lavoro costante. Parametro determinante

ma non sufficiente nel garantire la prestazione sportiva di

atleti praticanti discipline aerobiche.

Dipende anche da:

- Biomeccanica del gesto

- Tipologie di fibre muscolari

VALUTAZIONE DEI SISTEMI ESORGONICI

MISURA DELLA POTENZA AEROBICA

METODO DIRETTO: eseguito su

treadmill

METODO INDIRETTO:

Un metodo prevede la misura della FC e consumo di ossigeno per esercizi

submassimali. Per ogni intensità di esercizio, si misura la FC, si disegna la

retta, si fa continuare / (linea tratteggiata) fino a raggiungere la

frequenza cardiaca max. il punto di intersezione sarà il vo2max

STEP TEST:

salita e discesa da un gradino nel tempo più veloce possibile, si mantiene

per circa 3 min. misura nei primi 15 sec durante il recupero.

Errore del 16%. Più è bassa la FC nei primi 15 sec, maggiore sarà la VO2max

del soggetto.

Misura della potenza anaerobica alattacida:

METODO DIRETTO:

misurare ATP e CREATINFOSFATO nei muscoli

METODO INDIRETTO:

esecuzioni di test massimali alattacida: salti. corsa su

40m.

TEST FISIOLOGICI:

1- Deplezione pool intracellulare di ATP e CP in seguito a esercizio submassimale (serve biopsia muscolare)

MISURA POTENZA ANAEROBICA(generale):

test al cicloergometro:

• Massimo numero di pedalate in 30-50 secondi

• Picco di potenza= energia liberata dal sistema anaerobico alattacido

• Media di potenza: energia dal sistema anaerobico lattacido

POTENZA ANAEROBICA LATTICIDA:

Test fisiologici:

1. Livello di lattato ematico

a. Quantità di lattato misurato nel sangue durante un

esercizio non riflette necessariamente quella riprodotta

nel muscolo

2. Deplezione di glicogeno

a. Bisognerebbe fare una biopsia muscolare o risonanza

magnetica

b. Il glicogeno immagazzinato nel muscolo sostiene il

sistema anaerobico lattacido

FATTORI CHE INFLUENZANO LA CAPACITA’ ANAEROBICA

1. Età

a. La potenza anaerobica è più bassa nei bambini per bassa concentrazione di glicogeno e enzimi della via

anaerobica

2. Genere

b. Potenza anaerobica è più bassa nelle donne per taglia corporea, massa magra e biologia differente

3. Allenamento

c. Negli atleti di alto livello: maggiore lattato, motivazione, aumento glicogeno, attività degli enzimi della

via anaerobica

La pompa respiratoria è costretta a incrementare la potenza meccanica per garantire gli scambi gassosi a livello degli

alveoli polmonari. Questo porta ad aumentare il consto energetico.

• L’ aliquota più importante è sostenuta sia a riposo che durante esercizio dal diaframma

• A riposo nel corso di lavoro leggero il fabbisogno energetico è relativamente basso, circa il 2% del vo2max

• Nel lavoro massimale il fabbisogno dei muscoli respiratori diventa tra l 11 e l 8 % del vo2 max

• Il costo è superiore in un anziano

Il costo della respirazione rappresenta un limite alla prestazione aerobica?

I fattori polmonari non sono quelli limitanti del v02 max, quello principale è quello cardiocircolatorio. In un soggetto

in buon salute la massima potenza aerobica non è mai influenzata dalla pompa respiratoria.

• In condizione di mancanza d’ aria, i nostri muscoli respiratori hanno tutto l ox necessario. non vanno

incontro ad esaurimento. La ventilazione

VOLUMI POLMONARI STATICI

Legati a:

• Età, genere, dimensioni

corporee

1. L’aumento della ventilazione

prevede una maggiore

profondità del respiro,

principalmente a spesa della

riserva inspiratoria e in minor

misura a spese di quella

espiratoria.

2. In esercizi di notevole intensità

il volume corrente aumenta ma

non supera il 60% della capacità

vitale

3. La capacità vitale non si modifica dall’ esercizio fisico

La capacità vitale viene modificate?

• Non esistono differenze significative tra campioni e soggetti “normali”

• Il nuoto e la specialità dei tuffi possono indurre un aumento della capacitò vitale, in questo caso abbiamo un

allenamento dei muscoli inspiratori che si allenano a lavorare contro l’azione di compressione esercitata dall’

acqua sul torace.

VOLUMI POLMONARI DINAMICI

• Fev1: volume max di aria espirata in

un secondo partendo dalla max

inspirazione

• Fev1/cvf x 100

• Stato di pervietà delle vie aeree

• Grado di elasticità del sistema

toracopolmonare

• Potenza e forza muscoli respiratori

MASSIMA VENTILAZIONE VOLONTARIA: MVV

Massimo volume di aria che può essere ventilato dal soggetto nell’unità di tempo

• La max ventilazione da esercizio MVE raggiunge il 60% del MVV.

MODIFICAZIONI INDOTTE DALL’ ALLENAMENTO:

• L’allenamento aerobico migliora la capacità di mantenere per lungo tempo livelli di ventilazione elevati

• I muscoli respiratori aumentano la capacità ossidativa e quindi la loro resistenza alla fatica in seguito all’

allenamento

LEZIIONE 4

VENTILAZIONE POLMONARE: uguale a prodotto tra freq respiratoria e volume corrente

La Fr a respiratoria è 12min x 0.5L = 6 l/min (ventilazione polmonare a riposo

Il contributo della freq respiratoria all’ aumento di

ventilazione è maggiore nei soggetti sedentari rispetto agli

atleti. Gli atleti aumentano la ventilaz polmonare

principalmente aumentando la profondità del respiro.

VENTILAZIONE ALVEOLARE

Aria che entra ed esce solo a livello degli alveoli. La porzione che entra in scambio respiratorio con il sangue. È la

porzione di aria più importante, in grado di donare ossigeno e di prendere la co2 e eliminarla.

La ventilaz alveolare è uguale a:

- VC – volume spazio morto respiratorio x FR = (500ml-150ml) x12 min = 4.2 l/min

CONTROLLO VENTILAZIONE POLMONARE

2 tipi di chemiocettori:

• chemiocettori centrali: vicini al centro di

controllo del respiro, SNC

• Chemiocettori periferici: su arco aorta,

biforcazioni delle carotidi

La ventilazione polmonare a riposo è regolata su

base chimica, informazioni che arrivano

chemiocettori aortici e carotidei:

1. PO2

2. PC02

3. PH  

H2 + HCO3 H2CO3 H20 + CO2

VENTILAZIONE POLMONARE DURANTE EX FISICO Esercizio aerobico carico costante mantenuto:

Cosa controlla la ventilaz polmon? Il meccanismo

principale non è legato alle afferenze dei chem