la biochimica della fatica. la fatica muscolare la fatica muscolare la fatica muscolare incapacità...
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La Biochimica La Biochimica della Faticadella Fatica
La Fatica MuscolareLa Fatica Muscolare
La fatica muscolareLa fatica muscolare
Incapacità di mantenere nel tempo Incapacità di mantenere nel tempo
una determinata intensita’ una determinata intensita’
nell’esercizio o nella forza generatanell’esercizio o nella forza generata
Chi provoca la fatica muscolare?Chi provoca la fatica muscolare?
Fenomeno dovuto all’insorgenza di Fenomeno dovuto all’insorgenza di
molteplici eventi biochimici :molteplici eventi biochimici :
Diminuizione di metaboliti importanti nel Diminuizione di metaboliti importanti nel
meccanismo della contrazione meccanismo della contrazione
muscolare (fosfageni e glicogeno)muscolare (fosfageni e glicogeno)
Accumulo di metaboliti che impediscono Accumulo di metaboliti che impediscono
la contrazione (acido lattico e calcio)la contrazione (acido lattico e calcio)
La Fatica MuscolareLa Fatica Muscolare
I fosfageniI fosfageni
La diminuzione dei fosfageni associata con La diminuzione dei fosfageni associata con
la fatica durante esercizi ad alta intensità e la fatica durante esercizi ad alta intensità e
breve duratabreve durata
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I fosfageniI fosfageni
Fonte immediate per la sintesi di ATP è Fonte immediate per la sintesi di ATP è
la fosfocreatina (PCr)la fosfocreatina (PCr)
Creatine kinase mantiene ATP Creatine kinase mantiene ATP
concentrazione fisiol.concentrazione fisiol.
I fosfageniI fosfageni
Durante esercizio ad un Durante esercizio ad un
determinato carico, PCr determinato carico, PCr
diminuisce in due fasi:diminuisce in due fasi: Rapido declino inizialeRapido declino iniziale
Declino secondario più lentoDeclino secondario più lento
Dovuto alla glicolisi e KC che Dovuto alla glicolisi e KC che
producono ATP e quindi PCrproducono ATP e quindi PCr
L’intensità dell’esercizio L’intensità dell’esercizio
modifica l’andamento delle due modifica l’andamento delle due
fasifasi
Adapted from: Brooks GA & Fahey TD. (1985) Exercise Physiology: Human Bioenergetics and its Applications. New York:
MacMillan. p705
I fosfageniI fosfageni
L’insorgenza della fatica L’insorgenza della fatica
coincide con la riduzione coincide con la riduzione
della PCr della PCr
PCr si riduce, ATP si riduce PCr si riduce, ATP si riduce
(esercizi breve durata, alta (esercizi breve durata, alta
intensità)intensità)
Adapted from: Sahlin K. (1986) Metabolic changes limiting muscle performance. In: B Saltin (Ed) Biochemistry of Exercise
VI. Champaign: Human Kinetics. p334
I fosfageniI fosfageni
Formazione di ATP da Formazione di ATP da
PCr consuma HPCr consuma H++
“ “buffer effect” negli buffer effect” negli
esercizi ad alta intensitàesercizi ad alta intensità
ADP + PCr + H+ ATP + Cr
I fosfageniI fosfageni
Alta intensità, PCr si riduceAlta intensità, PCr si riduceadenylate kinase (myokinase)adenylate kinase (myokinase)
ADP + ADP ADP + ADP ATP + AMP ATP + AMPAMP AMP IMP + NH IMP + NH33
Rest Fatigue
[ATP] 25 17
[ADP] 3 4
[PCr] 85 5
[Pi] 5 90
[H+] 0.1 M 1.0 M
Valori espressi mmol•kg-1 DW
Il glicogenoIl glicogeno
La diminuizione delle riserve La diminuizione delle riserve
di Glicogeno associata con di Glicogeno associata con
l’insorgenza della fatica l’insorgenza della fatica
durante esercizi prolungati durante esercizi prolungati
“submaximal”“submaximal”
Il glicogenoIl glicogeno
Le fibre Slow-twitch perdono glicogeno Le fibre Slow-twitch perdono glicogeno
prima delle fast-twitch;prima delle fast-twitch;
La diminuizione di Glicogeno aumenta La diminuizione di Glicogeno aumenta
con l’aumentare dell’intensità con l’aumentare dell’intensità
dell’eserciziodell’esercizio
Il glicogenoIl glicogeno
Il fegato rilascia glucosio per contrastare la Il fegato rilascia glucosio per contrastare la
riduzione del glicogeno muscolare riduzione del glicogeno muscolare
Quando il glicogeno muscolare ed epatico termina, Quando il glicogeno muscolare ed epatico termina,
l’acetyl CoA si forma da:l’acetyl CoA si forma da:
-oxidation (FFA)-oxidation (FFA)
glucosio da gluconeogenesiglucosio da gluconeogenesi
Ridotta sintesi di acetyl CoA (e ATP) = inorgenza della Ridotta sintesi di acetyl CoA (e ATP) = inorgenza della
fatica fatica
L’acido latticoL’acido lattico
Durante esercizi di intensità Durante esercizi di intensità
moderata/alta, l’acido lattico si moderata/alta, l’acido lattico si
accumula nei muscoli e nel sangue accumula nei muscoli e nel sangue
Acido lattico 99.5% si dissocia a pH Acido lattico 99.5% si dissocia a pH
fisiologico ??fisiologico ??
acido Lattico accumulato è associato acido Lattico accumulato è associato
con l’insorgenza della fatica (segnale con l’insorgenza della fatica (segnale
della fatica?)della fatica?)
Ione lattato , non ancora noto il suo Ione lattato , non ancora noto il suo
ruolo ?ruolo ?
HH++ , diverse ipotesi (H+ origine diversa?) , diverse ipotesi (H+ origine diversa?)
COOH
HO – C – H
CH3
COO--
HO – C – H
CH3
H+
IPOSSIA TISSUTALE
GLUCOSIO 2 LATTATO
2 ADP + 2 Pi 2 ATP + 2 H2O
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
influisce solo parzialmente
sul pH ! ADP + Pi + H+ ATP + H2O
FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
COOH -
HO – C – H
CH3
IDROLISI ATP
L’acido latticoL’acido lattico
HH++ ipotesi: quando H+ aumenta ipotesi: quando H+ aumenta
Stimola la degradazione della PCr Stimola la degradazione della PCr
ADP + PCr + H+ ATP + Cr
Inibizione della PFK (enzima della glicolisi)Inibizione della PFK (enzima della glicolisi)
L’acido latticoL’acido lattico
HH++ ipotesi: ipotesi:
Impedisce al CaImpedisce al Ca2+2+ di legarsi di legarsi
con troponina Ccon troponina C
Inibizione della triacylglycerol Inibizione della triacylglycerol
lipase (Adipociti)lipase (Adipociti) Ridotta lipolisi aumenta il Ridotta lipolisi aumenta il
consumo di zuccheri, quindi le consumo di zuccheri, quindi le
riserve di glicogeno finiscono riserve di glicogeno finiscono
prima!!!prima!!!
Adapted from: Tortora GJ & Grabowski SR. (2000) Principles of Anatomy and Physiology (9th Ed). New
York: Wiley. p279
L’acido latticoL’acido lattico
L’aumento dell’acidosi L’aumento dell’acidosi
muscolare potrebbe muscolare potrebbe
favorire la capacità dei favorire la capacità dei
tubuli T nel trasmettere il tubuli T nel trasmettere il
potenziale d’azione al potenziale d’azione al
reticolo sarcoplasmico reticolo sarcoplasmico
(riduzione dell’accumulo di (riduzione dell’accumulo di
K+)K+)
Carburante per altre fibre, Carburante per altre fibre,
cuore cuore
Ruolo delle MCT-XRuolo delle MCT-X
Adapted from: Pedersen et al. Intracellular acidosis enhances the excitability of working muscle. Science 305:1144-1147, 2004.
Glicolisi Glicolisi
La formazione diAc.lattico permettedi eliminare gli
ioni H+ che siaccumulano nellacellula (idrolisi ATP)
Acido Acido LatticoLattico
Il calcioIl calcio
CaCa2+2+ rilasciato dal reticolo rilasciato dal reticolo
sarcoplasmico puo’ sarcoplasmico puo’
entrare nei mitocondri entrare nei mitocondri
(induce morte cell)(induce morte cell)
Diminuizione del potenziale Diminuizione del potenziale
di membrana mitocondrialedi membrana mitocondriale
Ridotta ATP sintasiRidotta ATP sintasi
– Ridotta ATP Ridotta ATP From: Matthews, CK & van Holde KE (1990) Biochemistry. Redwood
City:Benjamin Cummings p.526.