La Biochimica della Fatica

La Fatica Muscolare La fatica muscolare Incapacità di mantenere nel tempo una determinata intensita’ nell’esercizio o nella forza generata

La Fatica Muscolare Chi provoca la fatica muscolare? Fenomeno dovuto all’insorgenza di molteplici eventi biochimici : Diminuizione di metaboliti importanti nel meccanismo della contrazione muscolare (fosfageni e glicogeno) Accumulo di metaboliti che impediscono la contrazione (acido lattico e calcio)

Copyright 1997 Associated Press. All rights reserved. I fosfageni La diminuzione dei fosfageni associata con la fatica durante esercizi ad alta intensità e breve durata Copyright 1997 Associated Press. All rights reserved.

I fosfageni Fonte immediate per la sintesi di ATP è la fosfocreatina (PCr) Creatine kinase mantiene ATP concentrazione fisiol.

I fosfageni Durante esercizio ad un determinato carico, PCr diminuisce in due fasi: Rapido declino iniziale Declino secondario più lento Dovuto alla glicolisi e KC che producono ATP e quindi PCr L’intensità dell’esercizio modifica l’andamento delle due fasi Adapted from: Brooks GA & Fahey TD. (1985) Exercise Physiology: Human Bioenergetics and its Applications. New York: MacMillan. p705

I fosfageni L’insorgenza della fatica coincide con la riduzione della PCr PCr si riduce, ATP si riduce (esercizi breve durata, alta intensità) Adapted from: Sahlin K. (1986) Metabolic changes limiting muscle performance. In: B Saltin (Ed) Biochemistry of Exercise VI. Champaign: Human Kinetics. p334

I fosfageni Formazione di ATP da PCr consuma H+ “buffer effect” negli esercizi ad alta intensità ADP + PCr + H+  ATP + Cr

I fosfageni ADP + ADP  ATP + AMP AMP  IMP + NH3 Alta intensità, PCr si riduce adenylate kinase (myokinase) ADP + ADP  ATP + AMP AMP  IMP + NH3

Valori espressi mmol•kg-1 DW

Il glicogeno La diminuizione delle riserve di Glicogeno associata con l’insorgenza della fatica durante esercizi prolungati “submaximal”

Il glicogeno Le fibre Slow-twitch perdono glicogeno prima delle fast-twitch; La diminuizione di Glicogeno aumenta con l’aumentare dell’intensità dell’esercizio

Il glicogeno Il fegato rilascia glucosio per contrastare la riduzione del glicogeno muscolare Quando il glicogeno muscolare ed epatico termina, l’acetyl CoA si forma da: -oxidation (FFA) glucosio da gluconeogenesi Ridotta sintesi di acetyl CoA (e ATP) = inorgenza della fatica

COOH HO – C – H CH3 H+ COO- HO – C – H CH3 L’acido lattico Durante esercizi di intensità moderata/alta, l’acido lattico si accumula nei muscoli e nel sangue Acido lattico 99.5% si dissocia a pH fisiologico ?? acido Lattico accumulato è associato con l’insorgenza della fatica (segnale della fatica?) Ione lattato , non ancora noto il suo ruolo ? H+ , diverse ipotesi (H+ origine diversa?)

FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA IPOSSIA TISSUTALE GLUCOSIO 2 LATTATO 2 ADP + 2 Pi 2 ATP + 2 H2O influisce solo parzialmente sul pH ! IDROLISI ATP ADP + Pi + H+ ATP + H2O COOH - HO – C – H CH3 FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA L’acidosi metabolica in corso di ipossia MUSCOLARE NON è data dalla sintesi del lattato ma dal consumo dell’ATP non più associato ad una efficiente fosforilazione ossidativa

L’acido lattico H+ ipotesi: quando H+ aumenta Stimola la degradazione della PCr ADP + PCr + H+  ATP + Cr Inibizione della PFK (enzima della glicolisi)

L’acido lattico H+ ipotesi: Impedisce al Ca2+ di legarsi con troponina C Inibizione della triacylglycerol lipase (Adipociti) Ridotta lipolisi aumenta il consumo di zuccheri, quindi le riserve di glicogeno finiscono prima!!! Adapted from: Tortora GJ & Grabowski SR. (2000) Principles of Anatomy and Physiology (9th Ed). New York: Wiley. p279

L’acido lattico L’aumento dell’acidosi muscolare potrebbe favorire la capacità dei tubuli T nel trasmettere il potenziale d’azione al reticolo sarcoplasmico (riduzione dell’accumulo di K+) Carburante per altre fibre, cuore Ruolo delle MCT-X Adapted from: Pedersen et al. Intracellular acidosis enhances the excitability of working muscle. Science 305:1144-1147, 2004.

Glicolisi

Acido Lattico La formazione di Ac.lattico permette di eliminare gli ioni H+ che si accumulano nella cellula (idrolisi ATP)

Il calcio Ca2+ rilasciato dal reticolo sarcoplasmico puo’ entrare nei mitocondri (induce morte cell) Diminuizione del potenziale di membrana mitocondriale Ridotta ATP sintasi Ridotta ATP From: Matthews, CK & van Holde KE (1990) Biochemistry. Redwood City:Benjamin Cummings p.526.