I sistemi bioenergetici: cenni di fisiologia

Nello scorso articolo (link) abbiamo cercato di illustrare la suddivisione delle capacità condizionali e coordinative. Le prime sono altamente allenabili e dipendono, come abbiamo detto, dai sistemi che il corpo impiega per la produzione di energia.

In questo articolo verrà quindi affrontato il tema dei sistemi bioenergetici, nello specifico durante l’esercizio fisico.

Durante l’attività fisica, la richiesta di energia da parte dei muscoli aumenta in modo considerevole: di circa 20 volte durante una maratona e fino a 120 volte durante uno sprint, rispetto alla richiesta a riposo. A seconda del tipo di esercizio - durata, intensità, livello di allenamento -, infatti, varia il sistema energetico preponderante e di conseguenza la quantità di energia prodotta nell’unità di tempo e a parità di substrato consumato.

Prima di procedere, occorre introdurre brevemente il concetto di massimo consumo di ossigeno o massima capacità aerobica o, semplicemente, VO2Max. Con questi termini, si intende il massimo volume di ossigeno consumato per kg di massa corporea per ogni minuto di attività costante e submassimale. Nella pratica, il VO2Max è utile per comprendere come un soggetto possa sostenere un’attività oltre i 4 minuti. Conoscere il valore di VO2Max di una persona può fornirci dei dati sullo sforzo aerobico compiuto dalla stessa.

Si individuano tre sistemi di trasferimento di energia: anaerobico alattacido, anaerobico lattacido, aerobico. Procediamo all’analisi di ciascuno.

Il sistema anaerobico alattacido, anche detto ATP-PCr (adenosintrifosfato-fosfocreatina), è il sistema utilizzato dall’organismo per fornire energia immediata per un breve periodo di tempo. Il nome ATP-Pcr deriva dal fatto che i responsabili del trasferimento energetico sono l’ATP - molecola chiave nella contrazione muscolare - e la fosfocreatina, composti definiti ad alta energia a causa dei legami fosfato. La rottura di tali legami fornisce energia sufficiente a sostenere all’incirca un minuto di camminata veloce, 20-30s di corsa al ritmo di una maratona e 5-8s di sprint. In media, il tempo di esaurimento delle riserve di questi composti è di 20-30s. Facendo l’esempio di un centometrista, verosimilmente le sue scorte di ATP-PCr si esauriranno prima del raggiungimento del traguardo, rendendo gli ultimi metri non più una questione di correre il più veloce possibile, ma di rallentare il meno possibile.

Il sistema anaerobico lattacido, anche detto sistema dell’acido lattico, permette il mantenimento di un’attività intensa oltre i limiti del sistema alattacido. Come? Producendo ATP tramite la degradazione delle riserve di glicogeno muscolare, ovvero consumando la riserva energetica del muscolo al fine di ottenere i mattoncini necessari alla produzione di energia. Come si evince dal nome, tale processo avviene in assenza di ossigeno, motivo per cui avviene la formazione di lattato. Si è dimostrato che in soggetti non allenati, la concentrazione di lattato ematico subisce un picco positivo cominciando ad accumularsi superato il 50-55% della VO2Max, mentre per soggetti allenati si attende fino al 75% del VO2Max; questa percentuale si chiama soglia del lattato ematico; volendo semplificare, ci dice quando il sistema anaerobico lattacido diviene prevalente. In pratica, quando interviene? Quando, alla fine di uno sforzo prolungato, si esegue una repentina accelerazione (ultime centinaia di metri di uno o più chilometri di corsa) o quando si sostiene uno sforzo ad elevata intensità di durata compresa tra i 60 e i 180 secondi, quali 400m di corsa o i 100m-200m di nuoto.

Il terzo sistema energetico è definito aerobico in quanto sfrutta il trasferimento di energia del metabolismo aerobico, il quale permette di produrre una quantità di ATP sensibilmente maggiore rispetto ai metabolismi anaerobici, con lo svantaggio di essere più lento. Il sistema aerobico interviene dopo il terzo o quarto minuto di attività continua: il consumo di ossigeno che precedentemente aveva avuto un picco generando il cosiddetto debito di ossigeno, si stabilizza e raggiunge un plateau. Ciò significa che mantenendo un ritmo costante, le reazioni metaboliche assicurano rifornimento energetico senza accumulo di lattato. A questo stadio, teoricamente, si potrebbero mantenere lo stesso ritmo e la stessa intensità per tempo indefinito: ciò diventa improbabile a causa di fattori quali forza di volontà, perdita di liquidi ed elettroliti, esaurimento delle riserve di glicogeno muscolare ma sopratutto epatico, responsabile del rifornimento del sistema nervoso centrale.

È doverosa una precisazione: non si possono considerare i tre sistemi di cui sopra come dei comparti stagni, i quali si attivano solo al cessare dell’attività del precedente. Le variazioni di ritmo nell’attività fisica, sono la principale causa del mescolarsi dei sistemi di trasferimento di energia. Inoltre, ogni specialità sportiva ha determinate richieste energetiche, motivo per cui atleti che eccellono ad esempio negli 800m in pista non hanno gli stessi risultati nei 100m. Un approccio razionale all’allenamento, richiede l’analisi delle necessità e delle specificità di ogni attività così da poter costruire un programma di allenamento che permetta adattamenti organici ottimali.