Rifornimento energetico

I muscoli hanno bisogno di energia per svolgere le loro funzioni. Il Rifornimento energetico può essere garantito in vari modi attraverso la scomposizione e la conversione dei nutrienti.

Qual è l'approvvigionamento energetico?

L'approvvigionamento energetico per le attività del muscolo è possibile in 4 modi diversi. Differiscono in termini di velocità e quantità con cui possono erogare energia. L'intensità dell'attività muscolare decide quale di questi processi viene utilizzato per fornire energia.

I vari processi spesso vengono eseguiti fianco a fianco. Nel processo anaerobico (senza ossigeno) alattico (senza attacco di lattato), il deposito di ATP (adenosina trifosfato) e il deposito di creatina fosfato forniscono energia per un breve periodo. Tuttavia, questo è sufficiente solo per 6-10 secondi, per atleti ben allenati fino a 15 secondi e viene richiamato al massimo delle prestazioni nell'area di massima, rapida forza e velocità. Tutti gli altri processi richiedono la presenza di glucosio o acidi grassi. Forniscono ATP (adenosina trifosfato) in varie quantità attraverso una degradazione completa o incompleta.

Con l'apporto di energia lattica anaerobica, il glicogeno, la forma di immagazzinamento del glucosio, viene scomposto in modo incompleto. Quindi questo processo è anche chiamato glicolisi anaerobica. Il risultato è lattato e poca energia, che è sufficiente per 15-45 secondi di prestazione intensa, per i migliori atleti per 60 secondi. Per le attività sportive di lunga durata e di bassa intensità l'energia è ottenuta dalla completa combustione di glucosio o acidi grassi nei processi di produzione energetica aerobica (con consumo di ossigeno) che avvengono nei mitocondri delle cellule muscolari.

Funzione e compito

I muscoli hanno bisogno di energia per svolgere le loro funzioni. Lo convertono in un lavoro meccanico per muovere le articolazioni o stabilizzare le aree del corpo. L'efficienza meccanica è tuttavia molto bassa, poiché solo un terzo circa dell'energia fornita viene utilizzata per i requisiti cinetici. Il resto viene bruciato sotto forma di calore, che viene rilasciato all'esterno o utilizzato per mantenere la temperatura corporea.

Gli atleti per i quali i movimenti veloci o quelli che richiedono uno sforzo fisico elevato sono importanti per un breve periodo di tempo traggono la loro energia dalle riserve di energia che si trovano nel plasma delle cellule muscolari. Le discipline tipiche che soddisfano questi requisiti sono, ad esempio, lo sprint dei 100 metri, il sollevamento pesi o il salto in alto.

Le attività sportive tipiche che mostrano una durata di 40-60 secondi al di sotto delle massime prestazioni possibili sono la corsa di 400 metri, il pattinaggio di velocità di 500 metri o il ciclismo su pista di 1000 metri, ma anche un lungo sprint finale al termine di una gara di resistenza. I muscoli ottengono l'energia per queste attività dal metabolismo energetico lattico anaerobico. Oltre al lattato si producono più ioni idrogeno, che gradualmente sovracidificano il muscolo e rappresentano quindi il fattore limitante per questo tipo di attività sportiva.

Nel caso di attività sportive a lungo termine e di bassa intensità, l'energia deve essere costantemente reintegrata senza la presenza di sostanze che provocano un guasto. Lo fa bruciando completamente glucosio e acidi grassi ottenuti da carboidrati e grassi. Alla fine, entrambe le fonti di energia finiscono dopo varie fasi di degradazione come acetil-coenzima A nel ciclo del citrato, dove vengono degradate consumando ossigeno e forniscono molta più energia rispetto alla glicolisi anaerobica.

È significativo che le riserve di grasso del corpo possano fornire energia per un tempo significativamente più lungo rispetto alle riserve di carboidrati, anche se a un'intensità inferiore. Se gli atleti di resistenza non riescono a reintegrare le loro scorte di carboidrati nel mezzo, ci può essere un calo significativo delle prestazioni.

Malattie e disturbi

Tutte le malattie che compromettono la degradazione, il trasporto e l'assorbimento degli acidi grassi e del glucosio hanno conseguenze negative per l'approvvigionamento energetico. Nel diabete, la compromissione primaria è l'assorbimento del glucosio dal sangue nelle cellule, per le quali è richiesta l'insulina. A seconda del grado di gravità, ciò può portare a un apporto insufficiente nelle cellule muscolari, che riduce le prestazioni. La conseguenza di questo disturbo dell'assorbimento è l'aumento del livello di zucchero nel sangue, un segnale per il pancreas di produrre ancora più insulina per ridurre questo eccesso. Oltre al danno d'organo a lungo termine causato dai cambiamenti nella composizione del sangue, questo processo ha un impatto diretto sulle possibilità di mobilitare le riserve di grasso e glucosio nel fegato. L'aumentata presenza di insulina favorisce la conversione del glucosio nella sua forma di immagazzinamento glicogeno e la formazione di grasso di immagazzinamento, che inibisce la mobilizzazione di queste sostanze per il rilascio di energia.

Le malattie del fegato come il fegato grasso, l'epatite, la fibrosi epatica o la cirrosi epatica hanno effetti simili sulla mobilizzazione dei grassi, anche se i meccanismi di azione sono diversi. L'equilibrio tra assorbimento e immagazzinamento dei grassi da un lato e degradazione e trasporto dall'altro è disturbato in queste malattie a causa di difetti enzimatici, con effetti sulla performance complessiva.

Ci sono alcune malattie rare che si verificano direttamente nelle cellule muscolari e in alcuni casi hanno conseguenze significative per le persone colpite. Queste malattie genetiche sono riassunte sotto il termine miopatie metaboliche. Esistono 3 moduli base con diverse varianti: Nelle malattie mitocondrali, i difetti genetici causano disturbi nella catena respiratoria, che è importante per la scomposizione aerobica del glucosio. Ciò significa che non si forma o si forma solo una piccola quantità di ATP e la si rende disponibile come fonte di energia. Oltre ai sintomi muscolari, le degenerazioni neurali sono in primo piano. Nel caso della malattia da accumulo di glicogeno (la forma più nota è la malattia di Pompe), i difetti genetici interrompono la conversione del glicogeno in glucosio. Prima si verifica questa malattia, peggiore è la prognosi. La malattia da accumulo di lipidi si comporta in modo simile, ma ci sono problemi con la conversione dei grassi.

Una varietà di sintomi si verifica con tutte le malattie. Nei muscoli si verificano a volte notevoli riduzioni delle prestazioni, rapido affaticamento, comparsa di crampi muscolari, ipotonia muscolare e, con progressione prolungata, atrofia muscolare.