La contrazione muscolare, così come ogni altra attività che avviene nel nostro corpo, la dobbiamo all’energia che immettiamo nel nostro organismo attraverso il cibo. Nel più classico degli esempi il nostro corpo viene paragonato ad una macchina perfetta, la cui benzina è rappresentata dagli alimenti che assumiamo, bruciati grazie all’ossigeno che respiriamo. Questo modello è ovviamente molto semplificato, un paragone che si faceva soprattutto a scuola, la realtà è che esistono diversi modi per utilizzare questo carburante, che differiscono tra loro in base alla velocità con cui l’energia viene utilizzata e solamente in uno di questi entra l’ossigeno. Questi metodi prendono il nome di meccanismi energetici e l’energia ricavata dagli alimenti è rappresentata dall’ATP.

Adenosin trifosfato

L‘adenosin trifosfato (o ATP) è una molecola formata da una base azotata, cioè l’adenina, dal ribosio, uno zucchero a cinque atomi di carbonio, e da tre gruppi fosfato: la formula chimica è C₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃.

L’ATP è estremamente importante, rappresenta infatti il collegamento chimico fra catabolismo e anabolismo e ne costituisce la corrente energetica, ovvero con l’ATP possiamo quantificare gli spostamenti di energia che attraversano il nostro corpo.

Tramite una reazione di idrolisi, mediata dall’enzima ATPasi, una molecola di ATP perde un gruppo fosfato divenendo ADP, adenosin difosfato, con una liberazione di energia di circa 7,3 kcal/mole. Questa energia viene immediatamente convogliata alle reazioni che ne hanno bisogno.

Come si ottiene l’ATP?

Dal catabolismo dei macronutrienti abbiamo:

• 36 moli nette di ATP da una molecola di carboidrato;
• 460 moli dall’ossidazione di una molecola di trigliceridi;
• le proteine invece entrano nella produzione di ATP solo in casi particolari.

Meccanismi energetici

Sistema Anaerobico Alattacido

Il primo sistema è detto Anaerobico Alattacido perché avviene in assenza di ossigeno e non vi è la produzione di acido lattico. Quando l’organismo ha la necessità di avere immediatamente disponibile dell’energia per svolgere dei compiti ad altissima intensità, non ha il tempo di aspettare che vengano metabolizzati zuccheri e grassi, ma si avvale delle riserve che ha già immagazzinato precedentemente. Il primo sistema sfrutta quindi l’energia rilasciata dal metabolismo dell’ATP già disponibile e del CP, Creatin Fosfato, che usa per risintetizzare ATP a partire dall’ADP.

ATP -> ADP + P + energia

CP + ADP -> creatina + ATP + energia

Con la prima reazione ricaviamo 7,3 Kcal/mole, mentre la secondo libera 10,3 kcal/mole, quindi la riconversione da ADP ad ATP rappresenta una reazione estremamente vantaggiosa dal punto di vista energetico, con un guadagno netto di 3 kcal/mole. Nonostante questo vantaggio e sebbene la potenza espressa in questo modo sia la maggiore possibile tra tutti i meccanismi energetici, questo sistema può essere sostenuto solo per tempi brevissimi, da 0 a 10 secondi circa, perché terminate le riserve dei due componenti, ATP e CP, la contrazione muscolare si arresta.

Corsa nei 100 metri piani, salti in alto e in lungo, lanci del peso, giavellotto, martello e disco sono esempi di attività nelle quali sfruttiamo questo meccanismo.

 Sistema Anaerobico Lattacido

Quando l’attività in cui siamo impegnati supera la decina di secondi interviene il meccanismo Anaerobico Lattacido, sempre in assenza di ossigeno, ma con produzione di acido lattico. In questo caso il carburante utilizzato sono i carboidrati tramite la glicolisi anaerobica. La reazione avviene nel citosol delle cellule ed ha come risultato 2 molecole di ATP e due di acido lattico

1 glucosio + 2 ADP  -> 2 acido lattico + 2 ATP

Il limite di questo sistema è dato dalla capacità di smaltire l’acido lattico: quando la velocità di smaltimento diventa inferiore a quella di produzione compare l’acidosi, che porta ad una diminuzione della capacità contrattile delle cellule muscolari. Questo meccanismo è molto potente, capace di sostenere uno sforzo di grande intensità per una durata fino a 120 secondi circa, con un massimo rendimento intorno ai 40 secondi.

Utilizziamo questo sistema ad esempio durante i vari circuiti nelle sessioni di allenamento funzionale o di crossfit.

 Sistema Aerobico

Nei casi in cui lo sforzo si protrae ulteriormente, viene finalmente utilizzato l’ossigeno. Nella prima fase, glicolisi aerobica, vengono ancora utilizzati i carboidrati, dopo circa venti minuti entrano in gioco i lipidi, mobilitati dalle riserve immagazzinate nei tessuti, metabolizzati nel processo di beta ossidazione. Il sistema di 8 reazioni che si ripete ciclicamente sino al completo utilizzo dei substrati energetici si chiama Ciclo di Krebs e si svolge nei mitocondri, gli organi deputati alla respirazione cellulare.

Dei tre sistemi è il meccanismo più lento, data la complessità delle reazioni chimiche innescate, ma, grazie alle riserve di grassi, è possibile una resa prolungata nel tempo, come dimostrano le maratone, in cui gli atleti corrono per diverse ore.

Meccanismi energetici nella pratica

L‘acido lattico non è un prodotto di rifiuto, ma un composto che fa parte del normale processo biologico. Per migliorare negli allenamenti basta tenere presente i giusti tempi di recupero. Esistono diversi metodi di allenamento che sono nati proprio dalla corretta comprensione dei meccanismi energetici, uno dei più famosi è il Metoto Tabata, dal nome di uno dei ricercatori che hanno trovato il giusto compromesso tra attività e tempi di recupero in un esercizio (Tabata, Nishimura, Kouzaki, Hirai, Ogita, Miyachi e Yamamoto, 1996).

Abbiamo visto che per consumare i grassi e perdere peso servono almeno venti minuti, il tempo per attivare il terzo meccanismo energetico, prima vengono utilizzati esclusivamente i carboidrati. Un errore grossolano che ho visto più volte compiere è quello di non mangiare correttamente o peggio, non mangiare proprio, prima di un allenamento, magari la mattina prima di fare colazione. Nella glicolisi aerobica viene prodotta una sostanza, l’ossalacetato, che è alla base dell’ossidazione dei grassi, senza la quale il meccanismo si inceppa. Bisogna sempre alimentarsi correttamente, “i grassi bruciano al fuoco dei carboidrati” è una frase ben nota in campo scientifico che rende benissimo l’idea.

Questi meccanismi sono strettamente correlati tra loro ed è impossibile attivarne uno in modo esclusivo. Quando ci sottoponiamo ad uno sforzo che richiede una grande quantità di energia vengono usate delle risorse prese in prestito dal metabolismo aerobico, anche senza utilizzare quest’ultimo. Il cosiddetto debito di ossigeno (EPOC) è la quantità di ossigeno necessaria ad eliminare l’acido lattico prodotto durante il secondo sistema e, in misura minore, quello necessario alla riconversione di ATP del primo meccanismo energetico.  Tale debito è “pagato”, dopo lo sforzo, in un periodo che va da pochi minuti a diverse ore, ed è il motivo per cui dopo allenamenti intensi si continua a bruciare calorie anche nella fase di riposo. Gli allenamenti a circuito ad alta intensità, infatti, si sono dimostrati scientificamente più efficaci dell’attività aerobica pura e semplice nella perdita di peso (Obes, 2011).