17.biochimica della fatica

La Biochimica della
Fatica
La Fatica Muscolare

La fatica muscolare

Incapacità di mantenere nel tempo
una determinata intensita’
nell’esercizio o nella forza generata
La Fatica Muscolare

Chi provoca la fatica muscolare?

Fenomeno dovuto all’insorgenza di molteplici
eventi biochimici :

Diminuizione di metaboliti importanti nel
meccanismo della contrazione muscolare
(fosfageni e glicogeno)

Accumulo di metaboliti che impediscono la
contrazione (acido lattico e calcio)
I fosfageni

La diminuzione dei fosfageni associata con la fatica
durante esercizi ad alta intensità e breve durata
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reserved.
I fosfageni

Fonte immediate per la sintesi di ATP è la
fosfocreatina (PCr)

Creatine kinase mantiene ATP concentrazione
fisiol.
I fosfageni

Durante esercizio ad un
determinato carico, PCr diminuisce
in due fasi:

Rapido declino iniziale

Declino secondario più lento

Dovuto alla glicolisi e KC che
producono ATP e quindi PCr

L’intensità dell’esercizio modifica
l’andamento delle due fasi
Adapted from: Brooks GA & Fahey TD. (1985) Exercise
Physiology: Human Bioenergetics and its Applications. New York:
MacMillan. p705
I fosfageni

L’insorgenza della fatica
coincide con la riduzione della
PCr

PCr si riduce, ATP si riduce
(esercizi breve durata, alta
intensità)
Adapted from: Sahlin K. (1986) Metabolic changes limiting
muscle performance. In: B Saltin (Ed) Biochemistry of Exercise
VI. Champaign: Human Kinetics. p334
I fosfageni

Formazione di ATP da PCr
consuma H+

“buffer effect” negli esercizi
ad alta intensità
ADP + PCr + H+  ATP + Cr
I fosfageni
Alta intensità, PCr si riduce
adenylate kinase (myokinase)
ADP + ADP  ATP + AMP
AMP  IMP + NH3
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 glicogeno

La diminuizione delle riserve di
Glicogeno associata con
l’insorgenza della fatica durante
esercizi prolungati “submaximal”
Il glicogeno

Le fibre Slow-twitch perdono glicogeno prima delle
fast-twitch;

La diminuizione di Glicogeno aumenta con
l’aumentare dell’intensità dell’esercizio
Il glicogeno

Il fegato rilascia glucosio per contrastare la riduzione del
glicogeno muscolare

Quando il glicogeno muscolare ed epatico termina, l’acetyl CoA
si forma da:

-oxidation (FFA)

glucosio da gluconeogenesi

Ridotta sintesi di acetyl CoA (e ATP) = inorgenza della fatica
COOH
L’acido lattico

HO – C – H
CH3
Durante esercizi di intensità moderata/alta,
l’acido lattico si accumula nei muscoli e nel
sangue

Acido lattico 99.5% si dissocia a pH
fisiologico ??

acido Lattico accumulato è associato con
l’insorgenza della fatica (segnale della fatica?)

Ione lattato , non ancora noto il suo ruolo ?

H+ , diverse ipotesi (H+ origine diversa?)
H+
COO-
HO – C – H
CH3
IPOSSIA TISSUTALE
GLUCOSIO
2 LATTATO
2 ADP + 2 Pi
2 ATP + 2 H2O
IDROLISI ATP
ATP + H2O
ADP + Pi + H+
influisce solo
parzialmente
sul pH !
COOH HO – C – H
FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
CH3
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
L’acido lattico

H+ ipotesi: quando H+ aumenta

Stimola la degradazione della PCr
ADP + PCr + H+  ATP + Cr

Inibizione della PFK (enzima della glicolisi)
L’acido lattico

H+ ipotesi:

Impedisce al Ca2+ di legarsi con
troponina C

Inibizione della triacylglycerol lipase
(Adipociti)

Ridotta lipolisi aumenta il consumo di
zuccheri, quindi le riserve di glicogeno
finiscono prima!!!
Adapted from: Tortora GJ & Grabowski SR. (2000)
Principles of Anatomy and Physiology (9th Ed). New
York: Wiley. p279
L’acido lattico

L’aumento dell’acidosi muscolare
potrebbe favorire la capacità dei
tubuli T nel trasmettere il
potenziale d’azione al reticolo
sarcoplasmico (riduzione
dell’accumulo di K+)

Carburante per altre fibre, cuore

Ruolo delle MCT-X
Adapted from: Pedersen et al. Intracellular acidosis enhances the excitability of
working muscle. Science 305:1144-1147, 2004.
Glicolisi
Acido
Lattico
La formazione di
Ac.lattico permette
di eliminare gli
ioni H+ che si
accumulano nella
cellula (idrolisi ATP)
Il calcio

Ca2+ rilasciato dal reticolo
sarcoplasmico puo’ entrare nei
mitocondri (induce morte cell)

Diminuizione del potenziale di
membrana mitocondriale

Ridotta ATP sintasi
– Ridotta ATP
From: Matthews, CK & van Holde KE (1990) Biochemistry. Redwood
City:Benjamin Cummings p.526.