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ACIDO LATTICO E PERFORMANCE SPORTIVA

Tempo di lettura: 11 minuti

“Mi spiace ma oggi non posso allenarmi perché ho ancora l’acido lattico nelle gambe”

È uno dei grandi classici , un ever green, affermazioni come questa non moriranno mai.

In questo articolo non ti spiegherò che il dolore che provi il giorno dopo l’ allenamento intenso non è acido lattico, bensì  DOMS (indolenzimento muscolare a insorgenza ritardata). Ma voglio parlarti invece dell’acido lattico e del ruolo che ha nell’ esercizio fisico.

A mio avviso, anche le gare di resistenza sono delle gare di velocità.

Lo so sembra un paradosso, tuttavia serve per farti capire che il fattore limitante la velocità, nelle gare di resistenza è proprio la fatica.

Essa, tra le altre cose, è determinata dall’ accumulo di acido lattico dapprima nelle cellule muscolari e dopo nel torrente ematico.

L’acido l’attico è uno dei metaboliti del muscolo maggiormente studiati nell’ ambito della fisiologia dell’esercizio fisico.

Uno dei contributi più importanti a livello internazionale, è stato dato dal nostro Professor Enrico Arcelli, uno dei padri della delle scienze dello Sport in Italia.

Sprint Training - Sportlandia Locorotondo

Sprint Training – Centro sportivo Sportlandia Locorotondo

COS’E’ L’ACIDO LATTICO

L’acido lattico è un prodotto della glicolisi (demolizione degli zuccheri) che si forma non solo durante l’esercizio fisico, ma anche a riposo, ovviamente in forma limitata.

E’ uno ossiacido il cui gruppo carbossilico può dissociarsi in soluzione e liberare uno ione H+ detto idrogenione.

Dentro la cellula, l’acido lattico è quasi del tutto dissociato in LA- e H+. I primi studi sulla produzione dell’acido lattico risalgono agli inizi del 900, grazie ai contributi dei premi Nobel Mayerhoff e Hill nel 1922.

LE ORIGINI DELL’ACIDO LATTICO

Come già saprai, l’ATP (Adenosintrifosfato) è la benzina dei nostri muscoli.

E’ formato da una molecola di Adenosina e tre molecole di fosfato. I  legami tra i fosfati sono altamente energetici  e grazie alla rottura di questi legami, si libera l’energia necessaria per la contrazione muscolare, che rimane sempre l’aspetto che più ci interessa.

Il nostro organismo utilizza e rigenera ATP in continuazione attraverso 3 meccanismi energetici differenti:

  1. anaerobico alattacido: utilizza la via metabolica dei fosfati per produrre ATP, senza necessità di ossigeno e senza produzione di acido lattico.
  2. aerobico: questo meccanismo utilizza l’ossigeno per ricreare il legame tra ADP e fosfato precedentemente rotto attraverso la glicolisi aerobica e riformare appunto ATP.
  3. anaerobico lattacido: anaerobico perché in questo processo di risintesi dell’ATP non interviene l’ossigeno; si dice lattacido perché attraverso la glicolisi anaerobica lattacida si ha appunto la produzione di acido lattico.

Quando svolgiamo un esercizio intenso che dura diversi secondi o minuti, la richiesta di ATP per svolgere quel lavoro, è superiore  a quella che può essere fornita dal meccanismo energetico aerobico.

Leggi anche: Allenamento di corsa: le conseguenze di una partenza a razzo

In altre parole, quando l’ossigeno non basta, le molecole di glucosio non possono essere bruciate completamente fino alla totale trasformazione delle stesse in anidride carbonica ed acqua.

Questo meccanismo produce necessariamente acido piruvico prima e acido lattico dopo.

Ci sarebbe molto da dire in merito alla bioenergetica e ai meccanismi di ricostruzione di ATP, ma in questo articolo farò il punto della situazione sulla relazione tra acido lattico e attività sportiva.

FATTORI DETERMINANTI L’ACCUMULO DI LATTATO

Fai attenzione, l’acido lattico non dipende solo dalla carenza di ossigeno. Sono stati individuati diversi fattori che provocano accumulo di lattato.

I principali sono:

  • La competizione tra LDH, piruvato e NADH

Di Cosa sto parlando?

Te lo spiego in pochissime parole:

l’ LDH (enzima lattato deidrogenasi) ha un ruolo simile ad una “Navetta” del lattato intracellulare, ed è soprattutto presente nei tessuti muscolari ed epatici umani.

Come abbiamo detto sopra, quando l’esercizio fisico è molto intenso, come nella corsa veloce, le cellule non hanno abbastanza ossigeno per produrre tutta l’energia che serve. In questo caso usano la glicolisi come fonte primaria di energia.

Ma anche la glicolisi ha bisogno di ossigeno, e quando l’ossigeno non è disponibile, il  lattato deidrogenasi (LDH) utilizza l’acido piruvico al posto dell’ossigeno per ossidare il NADH e consentire la produrre energia.

L’acido piruvico è il prodotto della scissione di una molecola di glucosio (zucchero semplice) che in condizioni aerobiche entra nel ciclo di krebs , che rappresenta la seconda tappa del catabolismo dei carboidrati. In condizioni di assenza di ossigeno, per effetto della fermentazione, l’acido piruvico si trasforma in acido lattico o acido acetico.

NADH è invece un coenzima e coadiuva l’attività catalitica dell’enzima LDH, legandosi ad esso in modo transitorio o duraturo.

L’enzima lattato deidrogenasi (LDH) è presente sotto due forme:

  • la forma H abbonda nelle fibre rosse, cioè quelle resistenti a contrazione lenta;
  • la forma M più presente nelle fibre bianche glicolitiche a contrazione rapida.

Quindi a seconda della loro natura e delle fibre in cui si trovano, gli enzimi LDH catalizzano, cioè velocizzano la trasformazione di acido lattico in piruvato e viceversa.

E’ chiaro che gli atleti di endurance hanno una quantità ed un’attività maggiore della forma H; al contrario degli sprinter nei quali è maggiore la presenza e l’attività della forma M.

E’ molto interessante soffermarsi sul riscontro pratico dell’allenamento che condiziona la presenza o meno di questi due tipi di DHL.

Mi spiego meglio:

Se sei un velocista e devi correre i 400 metri, il tuo training deve avere come risultato l’aumento delle M-DHL che, come abbiamo detto, trasformano il piruvato in lattato, per costruire energia (ATP).

Se invece sei un atleta di resistenza, diventa importante smaltire il lattato prodotto ed è pertanto utile che siano in abbondanza le H-DHL che favoriscono la trasformazione del lattato in piruvato che è il primo passo verso lo smaltimento dell’acido lattico.

Per approfondire: Lattato deidrogenasi

  • Il metabolismo dipendente dall’ ossigeno

Con l’aumentare dell’intensità dell’esercizio diminuisce bruscamente la pressione intramuscolare dell’ossigeno e quindi è meno efficiente il passaggio dello stesso dal sangue ai tessuti muscolari. Per stimolare la fosforilazione ossidativa si rende necessario pertanto incrementare la glicolisi e con essa la produzione di lattato.

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  • La rimozione alterata del lattato

La rimozione del lattato dal torrente ematico diventa molto difficoltosa nel corso dell’esercizio, a causa dell’influenza del  sistema nervoso simpatico che viene appunto attivato in occasione di sforzi fisici intensi.

Sostanzialmente si restringono i vasi e quindi si assiste ad una diminuzione del trasporto di sangue verso i muscoli, il fegato ed i reni.

La stimolazione inoltre dell’adrenalina ostacola la rimozione del lattato, che invece aumenta a seguito del maggior utilizzo delle fibre veloci.

In questo scenario viene prodotto più lattato di quanto se ne riesca a rimuovere.

COSA ACCADE DENTRO LA CELLULA MUSCOLARE

Facciamo uno zoom nella cellula muscolare

La glicolisi anaerobica come abbiamo detto, produce acido lattico che nella cellula è dissociato per il 99% in due ioni LA- e H+.

La cellula al suo interno (nel citosol) ha un determinato PH cioè  un certo grado di acidità che è inversamente proporzionale alle presenza dentro di essa di ioni H+.

Il PH=a  7 indica uno stato di neutralità, sotto questo valore si ha acidosi, sopra invece si ha invece uno stato di alcalosi.

Perché ti sto parlando del PH cellulare? Semplice perché rappresenta la chiave di volta per la tua performance.

Presta attenzione alle prossime righe.

L’aumento della concentrazione degli ioni H+ infatti causa l’incapacità del muscolo di continuare a lavorare.

Sostanzialmente gli ioni H+(idrogenioni) possono arrivare ad una concentrazione 10 volte superiore rispetto all’ambiente extracellulare.

Essi di fatto alterano il potenziale di membrana limitando fortemente la capacità di creare forza e quindi tensione muscolare (la tua corsa si rallenta e sei costretto a fermarti).

Tuttavia gli ioni H+ non sono gli unici responsabili della fatica  muscolare.

Diversi autori ritengono che il decadimento dell’efficienza cellulare sia causata anche da:

  • Accumulo di ioni K+ nell’ambiente extracellulare (potassio)
  • Meno rilascio di CA+ (ioni calcio) da parte del reticolo

PER FORTUNA ESISTONO I MECCANISMI TAMPONE

I Tamponi muscolari interni alla fibra

La prima linea di difesa contro l’elevata concentrazione di H+ nella cellula che si difende dalla acidosi, è svolta da piccole molecole proteiche di cui la più importante è rappresentata dalla carnosina, poi dall’anserina ed infine dalla creatina.

Proteine MCT1 di membrana

Il primo smaltimento degli ioni H+ nella cellula muscolare, avviene nei sui stessi mitocondri.

Più precisamente, le proteine MCT1 che si trovano sulla membrana esterna dei mitocondri, hanno la funzione specifica di veicolare gli ioni H+ e La- dall’ ambiente cellulare, dentro i mitocondri dove, verranno trasformati in piruvato e quindi ossidati.

Ti anticipo subito che la quantità di queste proteine di membrana può incrementare grazie all’ allenamento specifico.

Proteine trasportartici MCT4

L’espulsione degli ioni H+ dall’ambiente intracellulare che li ha prodotti, verso quello extracelullare, avviene grazie alla presenza di diverse proteine di trasporto presenti sulla membrana cellulare.

Tra di esse quelle più importanti sono le MCT4.

Anche queste proteine di membrana sono condizionabili con l’allenamento.

I TEMPI DI SMALTIMENTO DEL LATTATO

Ricordo che circa venti anni fa, suscitò notevole curiosità il defaticamento della squadra di calcio del Parma, allenata da Nevio Scala.

Mentre gli avversari erano già sotto la doccia, i calciatori del Parma erano soliti compiere a fine partita, diversi giri di campo correndo lentamente.

Vuoi sapere perché lo facevano?

Faccio un brevissimo passo indietro per avere le idee più chiare.

Le vie metaboliche dell’acido lattico

L’acido lattico prodotto all’interno della cellula muscolare (sotto forma sempre di ioni H+ e LA-) può:

  1. essere ossidato direttamente all’interno dei mitocondri che si trovano nella stessa cellula che ha generato il lattato (una minima parte). E lo fa grazie alle proteine MCT1.
  2. essere “espulso” dalla cellula attraverso le proteine di membrana MCT4, verso prima gli spazi interstiziali tra una cellula e l’altra e poi nel torrente ematico.

Pertanto, negli spazi interstiziali cioè nel liquido extracellulare, gli ioni lattato incontrano altri tipi di cellule, quelle di tipo I cioè quelle a contrazione lenta che sono poi le maggiori consumatrici di lattato.

A questo punto entrano in gioco nuovamente le proteine MCT1  che sono presenti non solo sulla membrana mitocondriale ma anche sulla membrana delle cellule che non hanno prodotto l’acido lattico.

Pertanto le proteine MCT1 hanno la duplice funzione di:

  1. captare il lattato presente nello spazio tra una cellula e l’altra contribuendo al suo smaltimento;
  2. abbassare il PH all’interno della cellula muscolare ossidando il lattato nei mitocondri.

Ma gli ioni lattato possono anche passare nei capillari che circondano le fibre e raggiungere cosi’ il flusso sanguigno. In questo caso vengono portati in tutto il corpo e diretti verso organi e tessuti specifici.

Il cuore, i reni ed il fegato sono i maggiori utilizzatori degli ioni lattato come fonte energetica in condizioni di riposo. Il cervello in particolare utilizza il 7% del lattato in condizioni di riposo e ben il 25% in condizioni di lavoro intenso.

Per rispondere alla domanda posta all’inizio del paragrafo, i calciatori del Parma Calcio, correvano lentamente intorno al campo a fine partita, per utilizzare come fonte energetica, e quindi smaltire più velocemente l’acido lattico accumulato durante la competizione.

Diversi studi scientifici hanno dimostrato come i tempi di rimozione e di smaltimento dell’acido lattico si riducono quasi della metà se, dopo l’esercizio intenso viene svolta un’attività a bassa intensità ( 30-70% del VO2max).

In questo modo si favorisce l’ossidazione del lattato da parte di quei muscoli e organi che non l’hanno prodotto.

L’allenamento Inoltre, condiziona la cinetica dello smaltimento del lattato durante gli esercizi condotti in stato stazionario o durante il tempo di recupero tra una ripetuta e l’altra.

Questo spiega perché recuperi più o meno velocemente le ripetute di corsa, a seconda che tu sia allenato o meno .

COME CONDIZIONARE LE COMPONENTI LATTACIDE ATTRAVERSO L’ALLENAMENTO.

Il meccanismo del sistema lattacido crea ATP necessario ai muscoli per contrarsi, utilizzando come fonte il glucosio e senza l’intervento dell’ossigeno.

Ma l’ATP prodotta attraverso questo meccanismo è limitata nel tempo; a tal proposito si parla di Potenza Lattacida.

L’allenamento rende più efficiente la produzione di ATP a partire dal meccanismo energetico del lattato, a patto che si eseguano dei protocolli di lavoro specifici.

Il centometrista, per  esempio, utilizza solo il meccanismo alattacido nei primi 40-50 metri e poi innesca il meccanismo lattacido per la produzione massiccia di ATP glicolitica.

La quantità di ATP che può essere prodotta dalla glicolisi aerobica dipende essenzialmente dall’acidità delle cellule muscolari in seguito ad accumulo di idrogenioni H+ durante lo sforzo intenso.

Se la cellula raggiunge il PH critico, va in tilt e non produce più ATP (sei costretto a fermarti).

La capacità lattacida varia a seconda della durata dell’impegno fisico.

Per gli atleti che corrono i 400 metri, per esempio, solo una piccola quantità di ioni H+ riesce ad uscire dalla cellula. Pertanto appare evidente che per le cellule muscolari impegnate in questo sforzo, sia determinante la capacità tampone interna che permetterebbe di produrre più ATP possibile prima di raggiungere il PH critico.

Viceversa, nelle gare dai 1500 metri in su, oltre alla capacità tampone interna, è importante anche quella extracellulare che allontana il più velocemente possibile gli ioni del lattato grazie (ricordiamolo ancora) alle proteine trasportatrici.

Gli strumenti che allenano la potenza lattacida possono essere suddivisi a seconda che influenzino la capacità tampone interna alla cellula ovvero la capacità tampone extracellulare.

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L’ALLENAMENTO DELLE CAPACITA’ TAMPONE DENTRO LA CELLULA

Se ben ricordi, la carnosina, l’anserina, l’istidina, e le proteine MCT1 sulla membrana dei mitocondri, rappresentano i tamponi all’acido lattico all’interno della cellula muscolare.

Come aumentare le proteine MCT1

Numerosi studi hanno dimostrato che queste sostanze organiche possono crescere più velocemente se si svolge un allenamento di sprint training piuttosto che di endurance.

I lavori più interessanti relativamente quest’aspetto dell’allenamento è quello di Bishop (2011) e Edge (2006), i quali hanno potuto verificare l’efficacia dell’ interval training ad alta intensità vicina al 80-90% del VO2max.

Il tempo di lavoro ottimale è stato di 2 minuti, mentre quello di recupero attivo di 1 minuto.

L’interval training eseguito per 6-10 ripetute per  5 volte la settimana e per 5 settimane,  ha prodotto miglioramenti significativi nelle proteine MCT1 del +25%.

E’ stato ipotizzato che lo stimolo all’aumento dei tamponi interni con questo tipo di allenamento, sia proprio dovuto all’esaurimento degli stessi durante le prove ripetute.

Le proteine di membrana MCT1  sembra che aumentino anche per mezzo degli allenamenti di endurance a patto che l’intensità dell’esercizio non sia molto al di sotto della soglia anaerobica.

Leggi ancheScopri l’allenamento ad alta intensità per superare i tuoi limiti

Come aumentare le proteine MCT4

Per ottenere un aumento delle MCT4 che (ricordiamolo ancora) si trovano sulla membrana cellulare e servono principalmente a veicolare il lattato fuori dalla cellula e dentro lo spazio extracellulare prima e verso il flusso sanguigno dopo, c’è bisogno di un lavoro intenso che produca dai 4 agli 8 mmol/l di lattato.

Bishop sostiene che l’allenamento ottimale per le proteine MCT4 sia l’interval training con tempi di lavoro protratti dai 90 secondi ai 240 secondi e tempi di recupero doppi rispetto a quelli  di lavoro.

L’ALLENAMENTO DELLE CAPACITA’ TAMPONE EXTRACELLULARE

Come abbiamo detto, parte degli ioni del lattato prodotti all’interno della cellula muscolare vengono tamponati nei suoi mitocondri, grazie alle proteine MTC 1 e alle sostanze organiche carnosina, l’anserina e l’istidina. La rimanente parte degli ioni del lattato (quella più grossa) fuoriesce dalla cellula attraverso le proteine MTC4.

A questo punto gli ioni H+ e LA- possono percorrere tre vie metaboliche diverse:

  1. entrare nelle cellule di tipo I (a contrazione lenta e ricche di mitocondri) adiacenti a quelle di tipo II (a contrazione rapida) che hanno prodotto il lattato;
  2. essere tamponate immediatamente nel sangue;
  3. possono arrivare a specifici muscoli e organi che utilizzeranno questo lattato come fonte energetica soprattutto a riposo (fegato e reni).

L’allenamento efficace per i sistemi tampone extracellulari consiste nell’ eseguire delle ripetute lunghe intorno alla soglia anaerobica seguite da un recupero fatto di corsa blanda.

Per esempio, ripetute da 1000 metri con intensità poco sopra la soglia anaerobica e da 3000 poco sotto la soglia anaerobica.

Voglio ricordare inoltre che le proteine MCT1 non sono presenti solamente sulla membrana mitocondriale ma anche sulla membrana cellulare ed hanno un ruolo importante nella captazione del lattato “espulso” tramite le MCT4.

Per questo possono essere condizionate anche da un allenamento di endurance condotto vicino alla soglia anaerobica.

Alcuni dei mezzi di allenamento citati nell’ articolo per le diverse caratteristiche lattacide.

 

CONCLUSIONI

I contenuti di questo articolo rappresentano quello che io chiamo “quanto basta” per definirsi ignoranti in materia.

Significa che dietro queste nozioni ci sono centinaia di studi scientifici, a volte contrastanti, che dimostrano come molto altro ancora ci sia da scoprire nell’ ambito della fisiologia applicata allo sport.

Tuttavia spero che attraverso una lettura attenta dell’articolo, tu possa acquisire una maggiore consapevolezza dei tuoi allenamenti, anche se sei un runner esperto.

Se l’articolo ti è piaciuto, se hai domande non esitare a lasciarmi un commento. In tutti i casi ti ringrazio per l’attenzione che mi hai dedicato.

Fonti dell’articolo:

Enrico Arcelli e Mauro Franzetti – Acido lattico e Sport – Edizioni Correre Settembre 2014

The effects of short-term sprint training on MCT expression in moderately endurance-trained runners  (Dale C. Bickham Æ David J. Bentley   Peter F. Le Rossignol Æ David Cameron-Smith):file:///C:/Users/Mio/Downloads/BickhamMCT2006.pdf

 



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