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Fisiologia: più prolungato è l'esercizio maggiore è l'utilizzo dei grassi

90% dopo 6 H - 62 gr di Grasso/ora (EDWARDS & MARGARIA 1934)



Sappiamo come vi sia una relazione inversa tra l’intensità del lavoro e quota di grassi ossidati.
Il lavoro a bassa intensità utilizza come substrato preferenzialmente i lipidi; man mano che aumenta l’intensità il Quoziente Respiratorio (QR) si sposta verso 1 e quindi l’utilizzazione quasi esclusiva dei carboidrati.

Quando si effettua un esercizio aerobico a bassa intensità, il consumo di ossigeno sale in modo esponenziale nei primi minuti di attività. Dopo 3-4 minuti il consumo di ossigeno si stabilizza raggiungendo lo stato di steady state.

In questa fase c’è equilibrio tra ATP usata ed ATP resintetizzata e quindi non c’è accumulo di acido lattico la cui eventuale formazione è subito riconvertita in glicogeno nel fegato.
Prima della fase di steady state c’è uno sbilancio nell’uso di ossigeno rispetto al suo reintegro dovuto ai tempi di adattamento dell’organismo alle nuove richieste di energia. Immediatamente dopo l’esercizio il consumo di ossigeno rimane elevato per un certo periodo consentendo all’organismo di ripristinare le riserve, essenzialmente dei fosfati inorganici, utilizzate durante le fasi iniziali del lavoro. Tale permanere di un’elevazione del consumo di ossigeno viene chiamata debito d’ossigeno.

Per un esercizio leggero il debito di ossigeno è pagato con reazioni metaboliche ossidative che si verificano in breve tempo. 

Per esercizi intensi, invece, questo avviene molto più lentamente, entro le 16-19 ore. Dopo un lavoro di tipo esaustivo, parte del consumo di ossigeno del recupero va perso per la resintesi di ATP e CP e per la gluconeogenesi.
Questo meccanismo è attivo anche durante l’esercizio ed è migliorabile con l’allenamento (MacRae 1992), anche se la principale via di resintesi è basata sull’assunzione di carboidrati dalla dieta.

L’andamento del consumo di ossigeno durante il recupero mostra due importanti caratteristiche:



  • se l’esercizio è leggero, quindi essenzialmente aerobico e di breve durata (presumibilmente in questo caso non vi è un consistente aumento della temperatura corporea e una variazione dell’assetto ormonale), circa il 50% del debito di ossigeno è pagato in 30 secondi, e il debito si annulla Si parla in questo caso di componente rapida nel pagamento del debito di ossigeno (Poehlman 2002).


  • Il recupero da un lavoro intenso presenta un quadro diverso, che si correla al fatto che vi è stato un considerevole aumento della temperatura corporea, della concentrazione del lattato e una forte modificazione dell’assetto ormonale; si parla in questo caso di componente lenta nel ritorno del consumo di ossigeno verso il valore basale.


Diversi ricercatori hanno riscontrato che, in funzione dell’intensità e della durata dell’attività fisica, questa fase può prolungarsi fino a 24 ore prima che si ritorni al consumo di ossigeno basale.
Fino agli anni Ottanta la definizione di “debito di ossigeno” non è mai stata messa in discussione.
Ma, grazie ad uno studio di Gaessere e Brooks nel 1984, è stata introdotta la dicitura di “eccesso di consumo di ossigeno post-esercizio” o EPOC (dall’inglese Excess Postexercise Oxigen Consumption).

Benedict e Carpenter nel 1910 utilizzarono il calorimetro umano per misurare il costo del metabolismo a riposo dopo un intenso esercizio fisico in due soggetti adulti e sani. Nelle 7-13 ore seguenti l’attività, venne registrato un aumento di addirittura l’11,1% della spesa calorica. 

Herxheimer e i suoi collaboratori, nel 1926, notarono che la VO2 di cinque soggetti non allenati non tornava ai valori basali fino a 36-48 ore dopo un esercizio.



Per molti anni sulla curva dell’EPOC sono state descritte due componenti distinte: una iniziale veloce e una secondaria più lenta. Secondo le teorie classiche, la componente veloce rappresenterebbe l’ossigeno richiesto per ricostituire le riserve di ATP E PC utilizzate durante l’esercizio, specialmente nella fase iniziale. Infatti, senza O2 sufficiente, i legami dei fosfati altamente energetici vengono rotti per supplire alla richiesta di energia.

Durante il riposo, questi legami avrebbero bisogno di essere riformati, attraverso i processi ossidativi, per rimpinguare le riserve di energia. La componente lenta della curva, invece, si pensava risultasse dalla rimozione dai tessuti del lattato accumulato, sia convertendolo in glicogeno sia ossidandolo in CO2 e H2O, in modo da fornire l’energia necessaria per ripristinare le scorte di glicogeno.

Con questa teoria, sia la componente veloce che quella lenta della curva dell’EPOC erano ritenute un riflesso del metabolismo aerobico intervenuto durante l’esercizio. 

Si credeva che, quantificando il consumo di ossigeno post-esercizio, si potesse stimare la spesa aerobica. Tuttavia, studi più recenti dimostrano che questa spiegazione classica dell’EPOC è troppo semplicistica.

Per esempio, durante la prima fase dell’esercizio, una piccola quantità di ossigeno è “presa in prestito” dalle scorte dell’ossigeno stesso (emoglobina e mioglobina). Questa quantità deve essere recuperata nella fase di riposo. Inoltre, il ritmo respiratorio rimane elevato temporaneamente dopo la fine dell’esercizio, in parte a causa della rimozione di CO2 che si è accumulata nei tessuti come prodotto di scarto del metabolismo. Anche la temperatura corporea rimane elevata, e di conseguenza aumentano il metabolismo e il ritmo respiratorio; inoltre, anche i livelli elevati delle catecolamine durante l’esercizio hanno gli stessi effetti.
Da un’analisi superficiale, quindi, si può vedere che sono coinvolti molti più processi rispetto a quanti alludono le teorie classiche. L’elevato consumo di ossigeno dipende da molti fattori, e non solo da quelli riguardanti la resintesi di ATP e Pc e la rimozione del lattato prodotto dal metabolismo aerobico.

L’eccesso di consumo di ossigeno post prestazionale si chiama EPOC (excess postexercise oxygen consumption) e le sue cause possono essere ricondotte a:


  • Resintesi di ATP
  • Resintesi di glicogeno da acido lattico (ciclo di Cori)
  • Ossidazione del lattato
  • Reossigenazione del sangue
  • Effetto termogenico legato all’aumento della T° corporea
  • Effetto termogenico determinato dagli ormoni catecolaminergici
  • Mantenimento di una FC e ventilazione elevata in corso di esercizio


Considerando i dati ricavati dagli studi presi in esame si può affermare che:

Nel caso di esercizi blandi (di intensità inferiore al 50% della VO2max e di durata inferiore ad 1 ora), l’EPOC si esaurisce nella mezz’ora successiva alla fine dell’attività; inoltre, il contributo dell’EPOC al totale consumo energetico è minimo.

Nel caso di esercizi di moderata intensità (vicina al 50% della VO2max e di durata superiore a 1 ora), l’EPOC si prolunga al massimo per un paio di ore, e il suo contributo alla spesa energetica totale è moderato.
Sembra possibile che se aumentasse la durata dell’esercizio (da 2 a 4 ore) si potrebbe ottenere un EPOC più durevole anche a questa intensità di lavoro. 

Nel caso di esercizi strenui (di intensità pari o superiore al 70% della VO2max), si verifica un persistente incremento nel consumo di ossigeno durante il recupero, e questo contribuisce in modo significativo al totale consumo energetico.

A questa intensità di lavoro, l’EPOC mostra una relazione lineare con la durata dell’esercizio, ed equivale approssimativamente al 15% dell’ossigeno totale consumato durante l’esercizio.



 

 

Studi interessanti
In un recente studio, Thornton e Pottiger hanno esaminato gli effetti di due allenamenti con i pesi ad alta e bassa intensità ma di simile quantità di lavoro sull’EPOC. I periodi di attività consistevano in due sets di 9 esercizi. Nella sezione ad alta intensità i soggetti eseguivano 8 ripetizioni all’85%, nella sessione a bassa intensità eseguivano 15 ripetizioni al 45%.
Entrambe le sessioni prevedevano 2 minuti di recupero fra i sets. Il tempo impiegato dai soggetti per concludere la sessione ad alta intensità è stato 23 minuti, mentre 26 minuti sono stati impiegati per completare l’altra. La VO2 è stata misurata tra 0-20, 45-60 e 105-120 minuti dopo l’esercizio. Il valore dell’EPOC era maggiore dopo la sessione ad alta intensità rispetto a quella a bassa intensità durante ogni periodo di misurazione (Thornton 2002).



Elliot ed i suoi collaboratori misero a confronto un esercizio aerobico sulla bike (40 minuti all’80% della VO2max), con un allenamento con i pesi a circuito (4 sets, 8 esercizi, 15 ripetizioni al 50% di 1RM) e con un intenso allenamento con i pesi (3 sets, 8 esercizi, esaurimento all’80-90% di 1RM). Trovarono che l’ultima sessione di esercizi dava il valore più alto di EPOC. Anche se non vennero riportati i volumi di lavoro dell’esercizio, i ricercatori di questo studio ipotizzarono che la quantità della massa muscolare implicata nel lavoro fosse l’importante variabile che causava il valore più alto di EPOC.


Laforgia et al. compararono l’EPOC misurato dopo un esercizio sovramassimale (20 x 1 minuto di corsa al 105% della VO2max intervallati da 2 minuti di recupero) all’EPOC misurato dopo una corsa sotto massimale (30 minuti al 70% della VO2max). Rilevarono che l’EPOC misurato dopo l’esercizio sovramassimale si prolungava per 9 ore in più rispetto a quello successivo all’esercizio sottomassimale (Laforgia 1997).


Bahr ed i suoi collaboratori trovarono che la somma di periodi intermittenti di esercizi sovramassimali che portavano all’esaurimento (1, 2 o 3 periodi di 2 minuti alla bike al 108% della VO2max, separati da 3 minuti di recupero) aumentava la spesa energetica post-esercizio per 4 ore (Bahr 1992).



Di estremo interesse il lavoro di Schuenke 2002; che ha dimostrato come un lavoro con i sovraccarichi (10 reps 4 set per 3 esercizi) aumentava l’EPOC nelle 38h post esercizio, ben più delle 16h prima riportate in letteratura (Melby 1993, Osterburg 2000).

 


Felice Alfuso

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