Modificazioni metabolicheindotte dall’esercizio fisico

Prof. Giuseppe Calcagno MD PhD Università del Molise

METABOLISMO = CAMBIAMENTO

� Il complesso delle trasformazionichimiche che avvengono nelle cellule degliorganismi eucarioti e procarioti in modocoordinato e finalizzato, al qualecooperano molti enzimicooperano molti enzimi

e sistemi multienzimatici

intracellulari.

3

Tessuto Muscolare Scheletrico

Tessuto Maggiormente Rappresentato nell’Uomo:

∼ 55% Massa Corporea Totale nell’Adulto

Riduzione del 30-50% tra 40-80 anni

• Trasduttore di energia chimica in energia meccanica• Responsabile di una quota significativa del metabolismo basale• Tessuto Termogenico

Funzioni:

Tessuto Muscolare Scheletrico

Tessuto Maggiormente Rappresentato nell’Uomo:

∼ 55% Massa Corporea Totale nell’Adulto

Riduzione del 30-50% tra 40-80 anni

• Trasduttore di energia chimica in energia meccanica• Responsabile di una quota significativa del metabolismo basale• Tessuto Termogenico

Funzioni:

Substrati Energetici Utilizzati dal Muscolo Scheletrico

I differenti substrati sono utilizzati in maniera quali-quantitativamentequantitativamentedifferente in rapporto al tipo, durata ed intensità dell’attività fisica

Jeukendrup A. & Gleeson M., Sport Nutrition 2004, Human kinetics ed.

ATP

8

CONTRIBUTO DI GLUCOSIO/AC GRASSI IN FUNZIONE DELL’INTENSITA’

vs F

FA

Ra

-1·m

in-1

)

GLUCOSE FFA

40

50

60

% VO2 max 20 30 40 50 60 70 80

Brooks and Trimmer J Appl Physiol 80: 1073, 1996

Glu

cose

vs

(µm

ol·

kg

-

0

10

20

30

40

9

Reclutamento dei trasportatori di glucosio nel muscolo a riposo

5

10

15

20

Pla

sm

a in

su

lin

(µ u

nit

s/m

l)Variazioni della Concentrazione Plasmatica di Insulina in rapporto alla Durata e all’Intensità

dell’Esercizio

0

5

0 5 10 15 20 25 30

Pla

sm

a

Exercise duration (min)

Adattato da: McArdle WD et al (2010) Exercise Physiology, Seventh Edition, LWW Ed

11

Come avviene il reclutamento dei trasportatori di glucosio nel muscolo a lavoro ???

Il Tessuto muscolare Scheletrico è un Tessuto Insulino-IN/Dipendente

Il Glucosio entra nelle Cellule Muscolari attraverso un Trasporto Facilitato (trasportatori del glucosio)

Nell’uomo ci sono 5 differenti tipi di GLUT (Glut1-5)(Glut1-5)

Glut4 è implicato nella regolazione dell’ingresso del glucosio nel muscolo scheletrico

Glut4 è in grado di attivarsi, indipendentemente dall’insulina, a seguito della contrazione muscolare

VARIAZIONE DELLA CONCENTRAZIONE PLASMATICA DI INSULINA E DEGLI ORMONI

CONTROREGOLATORI IN RAPPORTO ALL’ESERCIZIO FISICO

S.K. Powers & E. T. Howley: Exercise physiology (2001) McGraw Hill eds

Insu

lin

a p

lasm

ati

ca (

pM

)

Modalità di Rilascio dell’Insulina

in funzione dell’Allenamento

untrained

Insu

lin

a p

lasm

ati

ca (

Minuti

0 10 20 30 0 10 20 30

trained

untrained

P. Buono in “Endocrinologia per le Scienze Motorie” Elsevier Masson , Milano, 2008

15

Effetti del Volume e dell’Intensità di Attività Fisica

sulla Sensibilità all’Insulina (Isi)

50

70

90

Isi

(%)

∗

∗#∗#

-10

10

30

Ch

an

ge

16

Aumento sensibilità all’insulina nel muscolo

•• ↑↑↑↑↑↑↑↑ perfusione del letto vascolareperfusione del letto vascolare

•• ↑↑↑↑↑↑↑↑ attività di IGFattività di IGF--1, chinine, 1, chinine, prostaglandineprostaglandine

17

•• ↑↑↑↑↑↑↑↑ attività di IGFattività di IGF--1, chinine, 1, chinine, prostaglandineprostaglandine

•• ↑↑↑↑↑↑↑↑ sensibilità dei recettori per l’insulinasensibilità dei recettori per l’insulina

•• ↑↑↑↑↑↑↑↑ esposizione dei recettori per l’insulinaesposizione dei recettori per l’insulina

•• ↑↑↑↑↑↑↑↑ disponibilità di Odisponibilità di O22

•• ↑↑↑↑↑↑↑↑ trasporto del glucosio dentro la cellulatrasporto del glucosio dentro la cellula

CONTRIBUTO DI GLUCOSIO/AC GRASSI IN FUNZIONE DELL’INTENSITA’

vs F

FA

Ra

-1·m

in-1

)

GLUCOSE FFA

40

50

60

% VO2 max 20 30 40 50 60 70 80

Brooks and Trimmer J Appl Physiol 80: 1073, 1996

Glu

cose

vs

(µm

ol·

kg

-

0

10

20

30

40

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19

Scorte energetiche in un uomo di Scorte energetiche in un uomo di Scorte energetiche in un uomo di Scorte energetiche in un uomo di

70 Kg all’esordio di un digiuno70 Kg all’esordio di un digiuno70 Kg all’esordio di un digiuno70 Kg all’esordio di un digiuno

Ac.GRASSI QUALI SUBSTRATO

ENERGETICO

Jeukendrup A. & Gleeson M., Sport Nutrition 2004, Human kinetics ed.

OSSIDAZIONE DEI FFA IN RELAZIONE ALL’INTENSITA’ DELL’ESERCIZIO

L’OSSIDAZIONE DEGLI FFA RAPPRESENTA LA PRINCIPALE FONTE DI ENERGIA IN UN ESERCIZIO FISICO A BASSA O MODERATA INTENSITA’ FISICO A BASSA O MODERATA INTENSITA’

ACHTEN et al. HANNO DIMOSTRATO CHE IN MEDIA LA MASSIMA VELOCITA’ DI OSSIDAZONE DEI FFA SI HA

INTORNO A 62-63% VO2max

Ossidazione dei FFA in relazione

all’Intensità dell’Esercizio

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Fat

oxid

ati

on

(g

/min

)

0

0,1

0,2

50 60 70 80 90

Fat

oxid

ati

on

(g

/min

Exercise intensity (% VO2max)

Adattato da: Achen J. et al. (2003) Int J Sports Medicine 24(8): 603-608

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Effetti del Volume e dell’Intensità di Attività Fisica

sui Livelli di HDL-C e TG plasmatici

∗∗∗

Kraus WE et al (2009) Obesity, 17 (3): S21-S26

∗∗∗

∗∗

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Effetti dell’esercizio fisicoEffetti dell’esercizio fisico

sul metabolismo sul metabolismo glicidicoglicidico ee lipidicolipidico

�� ↑↑↑↑↑↑↑↑ ormoni controregolatori ormoni controregolatori (glucagone, catecolamine, (glucagone, catecolamine, GH, cortisolo)GH, cortisolo)

�� ↑↑↑↑↑↑↑↑ lipolisilipolisi

�� ��������del grasso viscerale per del grasso viscerale per effetto di GH e effetto di GH e

�� �������� insulinemiainsulinemia

�� ↑↑↑↑↑↑↑↑ ormoni controregolatori ormoni controregolatori (glucagone, catecolamine, GH, (glucagone, catecolamine, GH, cortisolo)cortisolo)

�� ↑↑↑↑↑↑↑↑ gluconeogenesi gluconeogenesi

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effetto di GH e effetto di GH e catecolaminecatecolamine

�� �������� dell’apporto acidi grassi dell’apporto acidi grassi esterificati al fegato e della esterificati al fegato e della produzione di VLDLproduzione di VLDL

�� �������� trigliceridemiatrigliceridemia

�� �������� della lipasi epatica con della lipasi epatica con aumento delle HDLaumento delle HDL

�� ↑↑↑↑↑↑↑↑ gluconeogenesi gluconeogenesi

�� ↑↑↑↑↑↑↑↑ anabolismo proteicoanabolismo proteico

�� �������� del grasso viscerale per effetto del grasso viscerale per effetto di GH e catecolaminedi GH e catecolamine

�� �������� massa grassa ed massa grassa ed ↑↑↑↑↑↑↑↑ massa massa magramagra

�� ↑↑↑↑↑↑↑↑ sensibilità insulinica e sensibilità insulinica e �������� valori valori insulinemiciinsulinemici

26

� Nel muscolo scheletrico durante l’allenamento

aerobico si osservano modificazioni, di varia

natura, a livello di:

� Aumento del numero e dimensioni delle fibre di tipo I

� Aumento nel numero volume ed attività dei mitocondri

� Aumento molto cospicuo della sintesi e dell’attività � Aumento molto cospicuo della sintesi e dell’attività della cit. ossidasi, Carnitina aciltransferasi, tiochinasi

� Inibizione della Fosfofruttocinasi I e Piruvico cinasi-rallentamento della glicolisi

� Migliore capillarizazione muscolare

� Incremento delle riserve energetiche

IL MUSCOLO SCHELETRICO QUALE ORGANO ENDOCRINO

Miochine

• Citochine Prodotte dal Muscolo Scheletrico durante la Contrazione e liberate in circolodurante la Contrazione e liberate in circolo

• Azione Paracrina o Autocrina

• IL-6, IL-8, IL-15

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IL-6

Produzione Indotta da Contrazione Muscolare e Basso

Contenuto Muscolare di Glicogeno

Pedersen and Febbraio (2009) Physiol Rev 88: 1379-1406

CONCENTRAZIONE PLASMATICA DI IL6 E

TIPO DI ESERCIZIO

da Pedersen B.K. and Fischer C.P. (2007) TRENDS in Pharmacological Sciences 28, n.4, 152-156

30

Attività Fisica e Prevenzione

delle Patologie Dismetaboliche

L’Attività fisica moderata e costante associata a

un corretto regime alimentare favorisce:

•Riduzione di massa grassa e l’aumento della massa

magra

•Riduce il rischio di insorgenza di insulino-resistenza,

dislipidemie diabete e malattie CV

•L’attività fisica moderata e costante da sola riduce il RR

di morte da tutte le cause

•Riduzione del peso corporeo duraturo nel tempo

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GRAZIE DELL’ATTENZIONE

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