La risposta metabolica all’esercizio fisico presenta notevoli analogie con quella che si osserva nel digiuno, soprattutto perché in entrambi i casi il fattore dominante è rappresentato dalla produzione e dalla mobilizzazione di substrati ossidativi. Il tipo e la quantità di substrato utilizzato varia in relazione all’intensità e alla durata dall’esercizio fisico. Per attività molto intense e molto brevi (ad esempio, una corsa veloce per 10-15 secondi) l’energia deriva prevalentemente dai depositi di creatin-fosfato e di ATP, a una velocità di circa 50 kcal/ min. Quando queste scorte si esauriscono, l’energia necessaria per sostenere un’attività intensa e di durata superiore (circa 2 minuti) deriva dalla glicolisi, e in particolare dalla degradazione del glicogeno muscolare a glucosio-6-fosfato (a una velocità di circa 30 kcal/min). Questa fase, detta anaerobica, non è limitata dalla disponibilità di glicogeno, ma dall’accumulo dell’acido lattico nei muscoli in attività e nel sangue.
Dopo alcuni minuti di intensa attività fisica anaerobica, si contrae un debito di ossigeno di circa 10-12 litri, che deve essere «pagato» prima che l’esercizio venga ripetuto. Dei 10-12 litri totali: 1) 6-8 litri sono necessari per la trasformazione dell’acido lattico accumulato in glucosio (che avviene nel fegato) o per l’ossidazione dell’ossigeno; 2) 2 litri circa sono richiesti per ripristinare il normale contenuto muscolare di ATP e di creatinfosfato; e 3) i rimanenti 2 litri servono per rifornire i polmoni, i fluidi corporei, la mioglobina e l’emoglobina.
Nel caso di esercizio fisico di minor intensità, ma di maggior durata, l’energia necessaria deriva dall’ossidazione aerobica dei substrati (a una velocità di circa 12 kcal/min). I substrati utilizzati sono sia il glicogeno muscolare che altri substrati forniti dalla circolazione. Dopo alcuni minuti di attività con le caratteristiche riportate sopra, si osserva un imponente aumento della captazione muscolare del glucosio plasmatico (fino a 30 volte i valori normali). Per fronteggiare questa situazione, la produzione epatica di glucosio aumenta fino a 5 volte, inizialmente per attivazione della glicogenolisi e successivamente per stimolazione della gluconeogenesi. Con il progredire della durata dell’attività, la gluconeogenesi diventa progressivamente più importante nel mantenere i livelli plasmatici di glucosio, in quanto i depositi di glicogeno tendono ad esaurirsi. È stato tuttavia dimostrato che la capacità glicogenolitica può essere sensibilmente migliorata somministrando una dieta particolarmente ricca di carboidrati nei giorni immediatamente precedenti uno sforzo prolungato (ad esempio, una maratona), in quanto questo determina un aumento dei depositi muscolari ed epatici di glicogeno. La gluconeogenesi viene anche rifornita dalla massiva liberazione di amino acidi che fa seguito alla proteolisi muscolare. Il contributo più importante alla gluconeogenesi deriva, tuttavia, dagli acidi grassi liberati dai trigliceridi del tessuto adiposo, che contribuiscono in una misura pari a circa il 75% al rifornimento energetico durante l’esercizio fisico prolungato. Le variazioni dei livelli plasmatici dei substrati sono, con l’eccezione dell’aumento del piruvato e del lattato legati all’incremento della glicolisi, del tutto simili a quelli che si verificano nel digiuno, con l’ovvia differenza che, nel caso dell’esercizio fisico, le varie fasi sono molto più ravvicinate nel tempo.
Nella fase di recupero dall’esercizio, devono essere ricostituiti i livelli epatici e muscolari di glicogeno e questo comporta una spesa energetica. Inoltre, anche i cicli futili di conversione degli acidi grassi liberi in trigliceridi comportano una notevole spesa energetica.
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