Adattamenti biochimicinell’allenamento
Endurance trainingEndurance training
Endurance trainingEndurance training
Numerose variazioni metaboliche:Numerose variazioni metaboliche: Aumenta oxygen uptakeAumenta oxygen uptake
Aumenta il metabolismo dei grassiAumenta il metabolismo dei grassi
– Diminuisce il livello di lattato ematico e muscolare (submaximal Diminuisce il livello di lattato ematico e muscolare (submaximal
work load)work load)
– Aumenta l’accumulo di glicogeno Aumenta l’accumulo di glicogeno
Endurance training – Endurance training – effetti sulle riserve energetiche effetti sulle riserve energetiche muscolarimuscolari
Endurance training aumenta le riserve di glicogeno e trigliceridi (TG)Endurance training aumenta le riserve di glicogeno e trigliceridi (TG)
TG aumento ? Meccanismo non ancora noto TG aumento ? Meccanismo non ancora noto
2.5x aumento del glicogeno muscolare2.5x aumento del glicogeno muscolare
GLUT 4 (canale per il glucosio nel muscolo insulino-indipendente)GLUT 4 (canale per il glucosio nel muscolo insulino-indipendente)
glicogeno sintasiglicogeno sintasi
Endurance training – Endurance training – effetti su tessuti extra-muscolari effetti su tessuti extra-muscolari
Endurance training aumenta:Endurance training aumenta: Gluconeogenesi nel fegato e reni Gluconeogenesi nel fegato e reni
FFA disponibilità :FFA disponibilità : lipoprotein lipase activity ?lipoprotein lipase activity ?
– uptake FFA dal sangue al muscolouptake FFA dal sangue al muscolo
– Acyl CoA synthetase Acyl CoA synthetase
-- attivazione FFA per ossidazione-- attivazione FFA per ossidazione
Carnitine shuttle Carnitine shuttle
Carnitine transferase I and II
Carnitine acyl transferase
Endurance training Endurance training – effetti su enzimi citosolici– effetti su enzimi citosolici
ENZIMI GLICOLITICI:ENZIMI GLICOLITICI: Aumento : Hexokinase/PFK e PKAumento : Hexokinase/PFK e PK
Diminuizione: LDH Diminuizione: LDH riduzione della riduzione della
trasformazione del piruvato trasformazione del piruvato
a ac.latticoa ac.lattico
From: Summerlin LR (1981) Chemistry for the Life Sciences. New York: Random House p 543.
Endurance training Endurance training - effetti su enzimi citosolici- effetti su enzimi citosolici
Alanine aminotransferase aumenta Alanine aminotransferase aumenta
durante endurance trainingdurante endurance training
AAT trans-amina piruvato ad alaninaAAT trans-amina piruvato ad alanina Aumenta competizione con LDH per piruvatoAumenta competizione con LDH per piruvato
Diminuisce piruvato per LDH Diminuisce piruvato per LDH – diminuisce lattatodiminuisce lattato
Pyruvate dehydrogenase aumenta Pyruvate dehydrogenase aumenta
durante endurance trainingdurante endurance training
Aumenta competizione con LDH per Aumenta competizione con LDH per
piruvatopiruvato
– diminuisce lattatodiminuisce lattato
From: Summerlin LR (1981) Chemistry for the Life Sciences. New York: Random House p 550.
Endurance training Endurance training - effetti su enzimi citosolici- effetti su enzimi citosolici
Endurance training aumenta Endurance training aumenta
il numero di mitocondri il numero di mitocondri
slow-twitch and fast-twitch slow-twitch and fast-twitch
fibresfibres
Aumenta l’ossidazione Aumenta l’ossidazione
tramite:tramite:
-oxidation-oxidation
Krebs cycleKrebs cycle
Catena trasporto elettroniCatena trasporto elettroni
From: Keissling et al. (1971) Effect of physical training on ultrastructural features in human skeletal muscle. In: Muscle metabolism during exercise (ed. B Pernow
and B Saltin). New York:Plenum Press Pp.97-101.
Endurance training Endurance training - effetti su enzimi mitocondriali- effetti su enzimi mitocondriali
Mitochondrial creatine kinase Mitochondrial creatine kinase
(MBCK) aumenta durante (MBCK) aumenta durante
endurance trainingendurance training Stimola creatina a formare PCr Stimola creatina a formare PCr
ATPATP
rapida rimozione di ADP dal rapida rimozione di ADP dal
citoplasmacitoplasma
Mantiene elevati livelli di ATPMantiene elevati livelli di ATP
– inibizione PFK activityinibizione PFK activity
Ridotta produzione di lattato?Ridotta produzione di lattato?From: Bessman & Geiger (1981) Transport of energy in
muacle: The phosphorylcreatine shuttle. Science 211:448-452
Endurance training Endurance training - effetti su enzimi mitocondriali- effetti su enzimi mitocondriali
Endurance training Endurance training -mioglobina-mioglobina
????
Endurance training Endurance training – riduzione dell’acido lattico muscolare ed – riduzione dell’acido lattico muscolare ed ematicoematico
Si riducono le concentrazioni di Si riducono le concentrazioni di
lattato nel muscolo e nel sangue lattato nel muscolo e nel sangue
(submaximal work load) (submaximal work load)
2 meccanismi:2 meccanismi: Diminuita produzione lattatoDiminuita produzione lattato
• Diversi effetti (LDH,aumento Diversi effetti (LDH,aumento
FFA,transaminazione ALA)FFA,transaminazione ALA)
Aumento eliminazione lattatoAumento eliminazione lattato
Adapted from: Donovan & Pagliassotti (1990) J. Appl. Physiol. 68(3):1053-1058.Adapted from: Donovan & Pagliassotti (1990) J. Appl. Physiol. 68(3):1053-1058.
Lactate threshold
Aumento assorbimento Aumento assorbimento
nel muscolo nel muscolo
scheletrico ??? (MCT-X)scheletrico ??? (MCT-X)
Aumento gluconeogenesi Aumento gluconeogenesi
in fegato and reniin fegato and reni
aumento consumo da aumento consumo da
parte del cuore (MCT-X)parte del cuore (MCT-X)
Time (min)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Net
fore
arm
lact
ate
exch
ange
(um
ol-1
·100
ml-1
·min
-1)
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
Trained forearms
Untrained forearms
Net
ext
ract
ion
Net
out
put
Rest Infusion Post-infusion
From: Buckley et al (2001) No difference in net uptake or disposal of lactate by trained and untrained forearms during incremental lactate infusion. European Journal of Applied
Physiology. 85(5):412-419, 2001
Endurance training Endurance training – riduzione dell’acido lattico muscolare ed ematico– riduzione dell’acido lattico muscolare ed ematico
Endurance training Endurance training - Effetti tempo dipendenti- Effetti tempo dipendenti
50% mitochondri persi dopo 50% mitochondri persi dopo
un mese di stop allenamentoun mese di stop allenamento
From: Maughan R., Gleeson M, Greenhaff P (1997) Biocehmistry of Exercise and Training. Oxford: Oxford University Press pp.195
Mecccanismi di adattamento Mecccanismi di adattamento muscolaremuscolare
Sintesi di proteine (enzimi) regolati da geniSintesi di proteine (enzimi) regolati da geni
Alcuni geni vengono attivati/spenti da molecole come ormoni Alcuni geni vengono attivati/spenti da molecole come ormoni
etc.etc.
Variazioni nella composizione delle fibre muscolari Variazioni nella composizione delle fibre muscolari
(aerobiche)(aerobiche)
Endurance training - adattamenti ormonali
Adrenalina - stimulata glycolysis, lipolysisAdrenalina - stimulata glycolysis, lipolysisACTH - stimulata cortisolo secretion by adrenal cortexACTH - stimulata cortisolo secretion by adrenal cortexCortisol - stimulates gluconeogenesis, lipolysisCortisol - stimulates gluconeogenesis, lipolysisglucagon - increases glycogenolysis and glucagon - increases glycogenolysis and gluconeogenesisgluconeogenesisGH (somatropina) - increases lipolysis and GH (somatropina) - increases lipolysis and glycogenolysisglycogenolysis
Anaerobic TrainingAnaerobic Training
Anaerobic trainingAnaerobic training
Anaerobic training (i.e. training per forza, potenza, velocità..)Anaerobic training (i.e. training per forza, potenza, velocità..)
aumenta sistema anaerobico aumenta sistema anaerobico
fosfocreatinafosfocreatina
GlicolisiGlicolisi
Effetti limitati:Effetti limitati:
Metabolismo ossidativo ?Metabolismo ossidativo ?
Funzione cardiacaFunzione cardiaca
Effetti sulle risorse energeticheEffetti sulle risorse energetiche
Anaerobic training aumenta la concentrazione di: Anaerobic training aumenta la concentrazione di:
ATPATP
PCrPCr
GlicogenoGlicogeno
Effetti sulla glicolisiEffetti sulla glicolisi
Anaerobic training aumenta la velocità della glicolisi Anaerobic training aumenta la velocità della glicolisi
(2 enzimi) :(2 enzimi) :
PFK PFK
LDH LDH
Effetti sulla capacità Effetti sulla capacità tamponantetamponante
Alte concentrazioni di lattato nel muscolo e
nel sangue durante esercizi ad alta intensità:
Aumenta la capacità “buffer” , maggiore
nelle fibre Fast >slow;
Aumentano i trasportatori di lattato MCT
Effetti sull’ipertrofiaEffetti sull’ipertrofia
Anaerobic training porta ad Anaerobic training porta ad
ipertofrofia muscolare ipertofrofia muscolare
Stretch passivo puo’ indurre Stretch passivo puo’ indurre
ipertrofiaipertrofia
Ipertrofia induce un’aumento Ipertrofia induce un’aumento
nel numero di proteine nel numero di proteine
muscolarimuscolari
iperplasia?iperplasia?From: Kreider, RB (2000) High intensity training 1 set
vs 3 sets. Muscular Development Sports & Fitness Magazine 37(8): 104-121
Meccanismi di Meccanismi di adattamento muscolareadattamento muscolare
Aumento dell’espressione di proteine regolate da Aumento dell’espressione di proteine regolate da
genigeni
Accensione/spengimento geni (nucleo) da ormoni etc. Accensione/spengimento geni (nucleo) da ormoni etc.
direttamente - via citoscheletrodirettamente - via citoscheletro
indirettamente - via canali ionici sulla membranaindirettamente - via canali ionici sulla membrana
Variazioni nella composizione delle fibre muscolari ???Variazioni nella composizione delle fibre muscolari ???
Esercizio può indurre danni alle cellule Esercizio può indurre danni alle cellule
muscolari:muscolari:
Rilascio di fattori di crescitaRilascio di fattori di crescita
satellite cells e fibre muscolari si fondonosatellite cells e fibre muscolari si fondono
Ipertrofia Muscolare: MeccanismiIpertrofia Muscolare: Meccanismi
?
Mutazioni inattivanti Mutazioni inattivanti miostatinamiostatina
Approcci al doping genetico
Gene della miostatina
Due strade: modificare il gene che codifica la miostatina o somministrare inibitori della miostatina (es. follistatina)
La miostatina è una proteina regolatrice della crescita muscolare. Appartiene alla superfamiglia dei TGF-beta
E’ responsabile del differenziamento dei muscoli scheletrici
Ha una funzione inibitoria della proliferazione delle cellule satelliti alle fibre muscolari. Mutazioni genetiche (es. ceppo bovino Belgium blue bull) provocano abnormi crescite dei muscoli
Vedi: Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98:9306
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