gennaio 2015

L’utilizzo dei substrati energetici durante l’esercizio

di Scuola Nazionale Personal Trainer

Relazione intensità tra allenamento e consumo energetico

Durante l’attività fisica, la richiesta di energia viene soddisfatta dai diversi substrati energetici in proporzione variabile.

La ripartizione del consumo calorico tra le principali fonti di energia, ovvero i carboidrati e i grassi, è determinata principalmente dall’intensità dell’esercizio e dal tempo per cui viene protratto.

Anche lo stato nutrizionale del soggetto influenza la miscela di substrati utilizzati durante l’esercizio.

La disponibilità di un’abbondante scorta di glicogeno, ad esempio, indurrà l’organismo a utilizzarne in quantità maggiore.

Al contrario, se le scorte di glicogeno scarseggiano, l’organismo prediligerà il consumo dei grassi. La scarsità di glicogeno, inoltre, determina un aumento del catabolismo proteico.

I grassi

La produzione di energia attraverso l’ossidazione dei grassi è un processo lento, che riesce a soddisfare una limitata richiesta di energia per lungo tempo.

I grassi vengono utilizzati prevalentemente in condizioni di riposo e durante l’attività fisica di moderata intensità, soprattutto se prolungata.

Il consumo lipidico aumenta al protrarsi dell’attività fisica a causa della progressiva diminuzione delle scorte di glicogeno, che spinge l’organismo a utilizzare i grassi come substrato energetico principale.

I carboidrati

I carboidrati sono il substrato energetico più utilizzato durante l’esercizio ad alta intensità.

Il consumo di glucosio plasmatico, glicogeno muscolare ed epatico, cresce progressivamente all’aumentare dell’intensità dell’esercizio.

Ad intensità molto elevate, quando il consumo di ossigeno si avvicina a quello massimo, l’organismo consuma quasi esclusivamente carboidrati.

Le proteine

Il catabolismo delle proteine contribuisce soltanto per il 2-5% alla copertura della richiesta energetica giornaliera1.

Durante l’attività fisica, l’utilizzo delle proteine a scopo energetico è strettamente correlato alla durata dell’allenamento.

Al protrarsi dell’esercizio, le scorte di glicogeno diminuiscono e aumenta la produzione di ormoni catabolici. L’esercizio prolungato determina quindi un incremento del consumo proteico.

Quoziente respiratorio (QR) e substrati energetici

Il quoziente respiratorio è il rapporto tra la quantità di anidride carbonica prodotta e la quantità di ossigeno utilizzato durante l’attività fisica.

L’ossidazione di ogni substrato energetico richiede un differente quantitativo di ossigeno a parità di anidride carbonica prodotta.

Questo comporta la variazione del QR, in base alla composizione della miscela di substrati energetici utilizzata.

Il QR può essere quindi utilizzato come parametro per determinare la quantità di macronutrienti utilizzata a riposo e durante l’attività fisica moderata.

È stato dimostrato che la quantità di grassi ossidati è inversamente proporzionale al QR.

Attraverso la misurazione degli scambi gassosi polmonari, è possibile quindi stabilire con precisione la composizione della miscela di macronutrienti utilizzata.

Per misurare il QR, tuttavia è necessario dotarsi di appositi strumenti.

La tabella riporta la relazione tra il QR e le percentuali di kcal derivate dall’ossidazione di carboidrati e grassi. La piccola quota di energia derivata dalle proteine è ritenuta trascurabile.

QR % di kcal derivate da
Carboidrati Grassi
0,707 0,0 100,0
0,75 15,6 84,4
0,80 33,4 66,6
0,85 50,7 49,3
0,90 67,5 32,5
0,95 84,0 16,0
1,00 100,0 0,0

Dati estratti da: William D. McArdle, Frank L. Katch, Victor L. Katch, Fisiologia applicata allo sport – Aspetti energetici, nutrizionali e performance. Casa Editrice Ambrosiana: 2° edizione (2009), tabella 8.1, pag 192.

VO2max e substrati energetici

Attraverso uno studio che risale all’inizio del ‘900 fu individuata una relazione tra l’intensità dell’esercizio, espressa come percentuale del VO2max, ed il contributo di carboidrati e grassi alla produzione di energia.

I risultati ottenuti analizzando la spesa energetica a 3 differenti livelli d’intensità dimostrano che:

  • Ad intensità molto bassa, la maggior parte dell’energia prodotta deriva dall’ossidazione dei grassi (principalmente acidi grassi liberi).
  • Ad intensità moderata, carboidrati e grassi contribuiscono all’incirca allo stesso modo. A questo livello, aumenta in modo sensibile il consumo delle risorse contenute nei muscoli (glicogeno e trigliceridi).
  • All’aumentare dell’intensità, i carboidrati costituiscono la fonte energetica principale. Il glicogeno muscolare fornisce la maggior parte dell’energia, mentre l’utilizzo degli acidi grassi liberi cala. Il contributo percentuale del glucosio plasmatico e dei trigliceridi non subisce invece variazioni rilevanti.

Relazione intensità tra allenamento e consumo energetico

 

Grafico adattato da: Romijn, J. A., E. F. Coyle, L. S. Sidossis, A. Gastaldelli, J. F. Horowitz, E. Endert, and R. R. Wolfe. Regulation of endogenous fat and carbohydrate metabolism in relation to exercise intensity and duration. Am. J. Physiol. 265 (Endocrinol. Metczb. 28) 1993: E387 fig.8.

Frequenza caridaca e substrati energetici

Grazie alla facilità di rilevazione, la % FCmax è un parametro molto utilizzato nell’ambiente fitness per valutare l’intensità del carico di lavoro.

Per stimare la ripartizione del consumo calorico tra le principali fonti di energia, è però necessario individuare la corrispondenza tra la % FCmax e la % VO2max.

Tale relazione varia sensibilmente in base all’esercizio svolto. Inoltre, fattori temporanei fisiologici e psicologici, possono influenzare la frequenza cardiaca.

Seguendo questa strada quindi, è difficile ottenere un risultato preciso.

Tuttavia, basandosi su una media tra i valori ricavati dalla letteratura è possibile stabilire con un elevato margine di approssimazione che al 65% del VO2max corrisponde circa il 78% della FCmax.

A questo livello di intensità, l’organismo utilizza una miscela energetica composta all’incirca al 50% di carboidrati e al 50% di grassi.

A livelli inferiori a questa soglia il consumo di grassi è maggiore, mentre a livelli superiori il consumo di carboidrati cresce rapidamente.


1

Da: William D. McArdle, Frank L. Katch, Victor L. Katch, Fisiologia applicata allo sport – Aspetti energetici, nutrizionali e performance. Casa Editrice Ambrosiana: 2° edizione (2009), pag. 38.

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fisiologia 54 metabolismo 25 sistemi energetici 17

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