ⓘ Soglia anaerobica. Nella medicina sportiva la soglia anaerobica o soglia del lattato, o in inglese lactate threshold o anaerobic threshold o LT, è un indice che ..

                                     

ⓘ Soglia anaerobica

Nella medicina sportiva la soglia anaerobica o soglia del lattato, o in inglese lactate threshold o anaerobic threshold o LT, è un indice che determina il livello massimo di sforzo fisico che lorganismo può sostenere senza accumulare acido lattico e ioni idrogeno nel sangue e nei muscoli, oppure il livello di intensità dellattività fisica di durata oltre il quale il metabolismo energetico passa dallaffidamento al sistema aerobico verso quello anaerobico.

                                     

1. Cenni fisiologici e metabolici generali

quasi tutte le trasformazioni energetiche che avvengono nel corpo sono indicate come metabolismo. Così una via metabolica è una serie di reazioni chimiche che provocheranno la formazione di ATP e di prodotti di scarto come lanidride carbonica. I tre sistemi energetici del corpo sono:

  • il sistema aerobico o ossidativo o respirazione mitocondriale, con limpiego di substrati energetici quali glicogeno/glucosio, acidi grassi FFA, amminoacidi glucogenetici GAA;
  • il sistema anaerobico alattacido o sistema dei fosfageni, con limpiego di substrati energetici quali adenosina trifosfato ATP e fosfocreatina PC;
  • il sistema anaerobico lattacido o glicolisi, con limpiego di substrati energetici quali glicogeno e glucosio carboidrati;

Il sistema anaerobico alattacido ATP-PC è il sistema energetico più semplice del corpo con la capacità più breve fino a 15 secondi per mantenere la produzione di ATP. Durante lesercizio intenso, come nello sprint, i fosfati rappresentano la fonte di ATP più rapida e disponibile. La principale via metabolica per la rigenerazione dellATP durante lesercizio cardiovascolare e di endurance è quasi esclusivamente la respirazione mitocondriale sistema aerobico, che inizialmente condivide la stessa via metabolica del processo anaerobico della glicolisi. È sbagliato credere che i sistemi energetici del corpo lavorino in modo indipendente. Infatti, i tre sistemi energetici lavorano insieme cooperativamente per produrre ATP. Attraverso la glicolisi, il glucosio ematico e il glicogeno muscolare il glicogeno è la forma immagazzinata di glucosio nel muscolo o fegato vengono convertiti in unaltra molecola chiamata piruvato che, a seconda dellintensità dellesercizio, entrerà nel mitocondrio o sarà convertito in lattato. A livelli di intensità di esercizio al di sotto della soglia anaerobica, il piruvato entra nel mitocondrio e la contrazione muscolare continua attraverso la produzione aerobica di ATP. Mentre a livelli di intensità superiori alla soglia anaerobica la capacità di produrre ATP attraverso la respirazione mitocondriale è compromessa, e il piruvato viene convertito in lattato. Il lattato quindi risulta come un sottoprodotto del metabolismo che viene prodotto durante il catabolismo o limpiego energetico dei carboidrati. Le vie metaboliche che supportano lintensità di allenamento al di sopra della soglia anaerobica cioè i sistemi anaerobici sono in grado di sostenere la contrazione muscolare solo per brevi periodi, limitando così la prestazione. È a questo punto che lesercizio fisico ad alta intensità è compromesso, perché i sistemi energetici della glicolisi e dei fosfageni che stanno sostenendo la contrazione muscolare continuata al di sopra della soglia anaerobica possono produrre ATP ad un ritmo elevato, ma sono in grado di farlo solo per un periodo limitato. Quindi, la produzione di energia per le attività fisiche richiede una miscela di tutti i sistemi energetici. Tuttavia, le determinanti del coinvolgimento del particolare sistema energetico sono altamente dipendenti dalla intensità dellesercizio.

                                     

1.1. Cenni fisiologici e metabolici generali Definizione e fisiologia della soglia anaerobica

A riposo e in condizioni di esercizio continuato, cè un equilibrio tra la produzione di lattato nel sangue e la rimozione del lattato nel sangue. La soglia anaerobica si riferisce allintensità dellesercizio in cui avviene un brusco aumento dei livelli di lattato nel sangue. Inoltre, è stata definita come il livello specifico di intensità dellesercizio in cui le concentrazioni di lattato raggiungono i 4 millimoli per litro 4 mmol/l. Altri ricercatori lhanno descritta come il livello di lavoro di consumo di ossigeno subito prima che si instauri lacidosi metabolica le relative variazioni degli scambi gassosi. Sebbene le soglia anaerobica possa sembrare la rappresentazione di un passaggio netto, è stato suggerito che in realtà non sia da interpretare come un punto di separazione o una soglia così definita, ma che le concentrazioni di lattato aumentano in maniera curvilineare sin dallinizio dellesercizio, e che al livello della soglia anaerobica si verifica un aumento esponenziale della produzione di energia tramite le vie metaboliche anaerobiche.

In termini più semplici, la soglia anaerobica è landamento o lintensità massimo che una persona riesce a mantenere durante la corsa, la pedalata, il nuoto o altri esercizi aerobici a ritmo costante senza accusare la fatica fino ad unora in base al livello di tolleranza individuale. In sostanza, si tratta dellandamento o il ritmo costante massimo maximal steady state che una persona riesce a mantenere durante un esercizio continuato. Se la soglia anaerobica viene superata, la fatica insorgerà in tempi molto più rapidi pochi minuti. Se ad esempio, ad una velocità di 15 km/h il corpo necessita di più ATP per la produzione di energia più di quello che viene prodotto nei mitocondri, cioè la centrale di produzione di ATP delle cellule per continuare la contrazione muscolare, lacqua viene utilizzata per scindere altro ATP allesterno dei mitocondri. Da questa reazione, inizieranno rapidamente ad accumularsi ioni idrogeno H +. Con il crescente accumulo di H +, le concentrazioni di lattato aumentano per tamponare lacidità in modo che lesercizio possa continuare. Se la velocità di 15 km/h viene mantenuta per un allenamento prolungato 30-60 minuti, avverrà un aumento esponenziale della produzione di lattato. La soglia anaerobica o soglia del lattato viene descritta in laboratorio come il punto in cui i livelli di lattato cominciano a salire in modo esponenziale durante lesercizio progressivamente crescente. Inoltre, dovrebbe essere chiarito che lintensità dellesercizio al di sopra della soglia anaerobica può essere mantenuto solo per pochi minuti. Pertanto, in quasi tutte le prestazioni di endurance, anche quelle che si mantengono al livello della soglia anaerobica maximal steady state, è indispensabile rimanere al di sotto di questo livello.

                                     

1.2. Cenni fisiologici e metabolici generali Correlazione tra lattato e fatica

I termini acido lattico e lattato, nonostante le differenze biochimiche, sono spesso usati come sinonimi benché in realtà, lacido lattico risulti composto da lattato e uno ione idrogeno H +. Lacido lattico viene in genere ritenuto la causa della stanchezza indotta dallesercizio fisico, denotata da sensazioni di dolore e di bruciore muscolare percepiti durante lesercizio fisico intenso. Molti allenatori, atleti, personal trainer e scienziati, tradizionalmente collegano lacidosi lattica con lincapacità di continuare lesercizio ad una data intensità, una teoria che è stata sostenuta per oltre 80 anni. Sebbene la soglia anaerobica indichi che le condizioni allinterno della cellula muscolare siano spostate verso uno stato favorevole per lo sviluppo dellacidosi, di per sé la produzione di lattato non contribuisce direttamente allinstaurarsi della fatica percepita ad elevate intensità di allenamento. È laccumulo di ioni idrogeno H +, che coincide con la produzione di lattato, ma che non è da esso causato, a provocare una diminuzione del pH cellulare acidosi metabolica, compromettendo la contrazione muscolare, e portando in definitiva alla fatica e al bruciore percepito. Il crescente accumulo di ioni idrogeno H + si verifica a causa di alcune differenti reazioni biochimiche che avvengono durante lintenso esercizio fisico, soprattutto dalla scissione di ATP la molecola liberata dal corpo nei miofilamenti muscolari durante una contrazione muscolare intensa, allesterno del mitocondrio. Quindi la scissione dellATP produce molti ioni idrogeno nel sarcoplasma portando allacidosi cellulare. È interessante notare che i ricercatori più di recente hanno proposto che la produzione di lattato sia un evento fisiologico capace di neutralizzare o ritardare linstaurarsi di un ambiente acido nelle cellule del muscolo in attività. La vera causa dellacidosi, o del bruciore, quindi è laccumulo di H + nellambiente contrattile del muscolo, mentre il lattato in realtà tampona lacidità nelle cellule accettando H + allinterno della sua struttura biochimica che altrimenti altererebbe le prestazioni fisiche. In effetti, se non fosse per leffetto del lattato come tampone o neutralizzatore dellambiente acido nella cellula, si sarebbe in grado di allenarsi solo a bassi livelli di intensità. Pertanto, laccumulo di lattato, che per anni è stato impropriamente considerato come la causa del bruciore, è in realtà un evento metabolico benefico volto a diminuirlo.

Ad ogni modo svariate ricerche hanno dimostrato che la scala RPE è fortemente relazionata con lelevazione dei livelli di lattato ematico perché proporzionali allaccumulo di H +, vera causa dellaffaticamento in risposta allesercizio indipendentemente dal sesso, dal tipo di esercizio eseguito, e dallintensità dellesercizio. Come è stato già indicato, la soglia anaerobica si verifica tra i punteggi 13 e 15 sulla scala RPE, che corrispondono alle percezioni un po duro e duro.



                                     

1.3. Cenni fisiologici e metabolici generali Aspetti endocrini

La risposta endocrina-ormonale al superamento della soglia anaerobica è simile a quella vista a valori inferiori. La differenza sostanziale è un netto maggiore incremento di alcune molecole endocrine se comparato allesercizio di inferiore intensità, cioè nei range tipicamente aerobici. Queste molecole sono le due principali catecolammine coinvolte nellesercizio fisico, ovvero ladrenalina e la noradrenalina, a cui si aggiungono la somatotropina GH e il cortisolo. Le catecolammine in questione sono entrambe coinvolte nella produzione di energia. Queste accelerano il battito cardiaco e alzano la pressione, stimolano la mobilizzazione dei grassi depositati, aumentano il rilascio di glicogeno epatico e muscolare, e inibiscono la produzione di insulina da parte del pancreas. Di conseguenza favoriscono un aumento delle concentrazioni di acidi grassi e glucosio nel sangue. Entrambe le catecolammine aumentano durante lesercizio in concentrazioni variabili in proporzione allintensità dellesercizio. I livelli di noradrenalina incrementano ad intensità relativamente basse, stimolando lutilizzo di acidi grassi liberi FFA nel muscolo, avendo uno scarso impatto sullutilizzo di glicogeno epatico e muscolare. I livelli di adrenalina invece aumentano più lentamente di pari passo con laumento dellintensità fino alla soglia anaerobica, la quale se superata ne determina un brusco incremento. Curiosamente questo punto è stato battezzato da alcuni ricercatori come soglia delladrenalina adrenaline threshold e coincide proprio con la soglia anaerobica. Questo significa che il superamento della soglia anaerobica determina un picco di adrenalina se comparato a livelli al di sotto di questo livello. Poiché ladrenalina è uno dei principali ormoni responsabili della stimolazione del fegato a rilasciare glicogeno, aumentare i livelli di adrenalina allenandosi al livello pari o al di sopra della soglia anaerobica porta il fegato a rilasciare glicogeno ad un tasso maggiore di quanto ne riesce ad essere utilizzato, aumentando la glicemia e portando una maggiore e più rapida deplezione delle scorte di glicogeno epatico. Infatti, lesercizio anaerobico mostra in generale maggiore tasso di risintesi del glicogeno rispetto allesercizio aerobico a causa della maggiore deplezione indotta da questo tipo di attività.

In generale, le catecolammine hanno un ruolo inibitorio verso linsulina, le riduzioni di questo ormone permettono agli acidi grassi di essere liberati dalle cellule adipose. In realtà però questo non succede in tutti i casi; ad esempio, se vengono assunti alimenti insulinostimolanti come i carboidrati lintensità di allenamento deve essere sufficientemente elevata perché le catecolammine abbiano un effetto inibitorio sullinsulina. Durante lesercizio a bassa intensità (

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