LA FATICA ACUTA NELLE ATTIVITA' SPORTIVE DI LUNGA DURATA

Nelle attività di lunga durata la fatica può essere descritta riferendosi a quella sensazione molto comune nei maratoneti che intorno al 35° Km sperimentano, come si dice in gergo, di scontrarsi contro un muro ("hitting the wall "). In questo gruppo di sport, nel quale vanno considerate, per comodità, non solo le attività ad impegno prevalentemente aerobico, ma anche alcune prove delle attività ad impegno combinato (come i giochi di squadra), una delle cause d'insorgenza della fatica va individuata nell'esaurimento delle scorte di glicogeno muscolare. Tale sostanza, com'è noto, rappresenta la forma con la quale i carboidrati sono immagazzinati nell'organismo. Esso si trova in quantità limitata nei muscoli (1,5 - 2 grammi per 100 grammi di muscolo) e nel fegato (80 grammi) e ciò rende ragione del perché, in caso di sforzi prolungati, esso possa esaurirsi, mentre ciò non accade ai lipidi, i cui depositi sono virtualmente illimitati.Il glicogeno svolge un ruolo fondamentale nella produzione d'energia. Infatti, se si eccettuano gli sforzi brevissimi e d'elevatissima intensità, nei quali l'energia è fornita esclusivamente dal sistema dei fosfageni (vale a dire fosfocreatina ed ATP), il glicogeno rappresenta l'unico substrato utilizzabile durante gli sforzi di tipo lattacido (di media durata) ed il principale durante gli sforzi di lunga durata d'intensità superiore al 50% della massima potenza aerobica (in pratica quelli di lunga durata ma d'intensità medio-alta). Si può aggiungere, inoltre, che tanto più lo sforzo è intenso, tanto maggiore è la velocità con la quale esso è utilizzato.Le modalità di deplezione del glicogeno muscolare sono state descritte per attività richiedenti sforzi molto variabili: da leggeri (circa il 30% del VO2 max) a molto forti (fino al 120% del massimo consumo d'ossigeno). E' interessante notare che per esercizi che richiedono meno del 60% o più del 90% della massima potenza aerobica non si assiste ad una significativa riduzione delle scorte di glicogeno. Nel primo caso, poiché l'intensità dello sforzo è molto modesta, il carburante utilizzato è rappresentato quasi esclusivamente dai grassi, con un modestissimo uso del glicogeno; l'interruzione dello sforzo per fatica acuta è causata, in questo caso, che molto si avvicina a quello che dovrebbe essere il target, per la maggior parte, del lavoro per il fitness ed il wellness, da altri motivi che descriveremo più avanti (ipoglicemia, iperammoniemia, alterazione dei neurotrasmettitori cerebrali, discomfort, dolore muscolare, aumento della temperatura corporea, disidratazione). Nel secondo caso, trattandosi di sforzi molto intensi (di tipo lattacido), il glicogeno rappresenta l'unico substrato utilizzabile per la produzione glicolitica di ATP e l'esaurimento interviene precocemente, impedendo quindi la deplezione dei depositi di glicogeno, essenzialmente per l'accumulo d'acido lattico nei tessuti (acidosi metabolica).Si assume, da quanto riportato in letteratura, che uno sforzo che sia protratto alla massima intensità sostenibile dal metabolismo aerobico per tempi prolungati (come la maratona, per l'appunto), il glicogeno muscolare può fornire l'energia per non più di due ore. Se si vuole resistere di più, come nella marcia per esempio, si deve utilizzare un livello più basso di rotazione del proprio motore aerobico.E' altrettanto evidente che, se lo sforzo è costante e sottomassimale, l'entità della riduzione del glicogeno rispetto ai valori di riposo risulta strettamente correlata alla durata dello sforzo, ma certamente è tale da garantire attività di durata superiore alle due ore.Ciò, indubbiamente, ha valore nelle condizioni ottimali di immagazzinamento del glicogeno nei muscoli, che sono quelle tipiche di un atleta nel momento della gara di alto livello. Non si può certo affermare che tale sia con certezza la situazione del normale cittadino che pratichi attività fisica spesso rubando il tempo al riposo ed ai pasti, alimentandosi, quindi, in forma scorretta.Altre caratteristiche importanti, che confermano il ruolo fondamentale del glicogeno, consiste nel fatto che l'utilizzo del glicogeno muscolare avviene in maniera percentualmente differente nei diversi tipi di fibre muscolari (veloci o lente), in relazione all'intensità dell'esercizio. E', infatti, noto che per esercizi di bassa intensità saranno preferenzialmente reclutate le fibre lente ossidative (poco affaticabili); all'aumentare dell'intensità dello sforzo sono reclutate dapprima le fibre veloci ossidativo-glicolitiche (mediamente affaticabili) e successivamente quelle veloci glicolitiche (molto affaticabili). E' inoltre noto che la deplezione del glicogeno avverrà prevalentemente a carico dei distretti muscolari coinvolti in una determinata attività e che, per uno stesso muscolo, le modalità con le quali è svolto uno stesso tipo di esercizio (es. corsa) influenzano il consumo di questo substrato.

L'ipotesi che la fatica acuta durante esercizi di lunga durata è legata, almeno in parte, alla deplezione di glicogeno muscolare è supportata dal fatto che, nei giorni che precedono una gara, una dieta ad alto contenuto di carboidrati che ne aumenti le riserve è in grado di prolungare la capacità di resistenza per una data intensità di lavoro, sia rispetto ad una dieta normale che, in modo ancora più evidente, rispetto ad una dieta iperlipidica. Come detto, il glicogeno gioca un ruolo fondamentale quando l'intensità dello sforzo è abbastanza sostenuta da bruciarlo ad una velocità significativa e la durata abbastanza lunga da richiederne un'elevata quantità. Né l'uno né l'altro, sono il caso delle attività in palestra o da campo, quali il fitness, l'aerobica, il jogging, ecc. Queste, infatti, sono (o dovrebbero essere) normalmente di intensità medio-bassa. In realtà si è verificato come almeno alcune lezioni di aerobica ad alto impatto siano svolte, per una parte, ad intensità elevata e tale da richiedere un preponderante contributo energetico dal glicogeno. Tuttavia, questi momenti molto intensi della lezione sono troppo brevi per intaccare i depositi di glicogeno, salvo nel caso, assai improbabile, di un soggetto digiuno, con alimentazione povera di glucidi e che fa più di una lezione di seguito.Quindi, se la fatica acuta nelle lezioni di aerobica non può essere fatta risalire ad una carenza di glicogeno muscolare, tuttavia i praticanti non devono trascurare le normali e corrette regole dell'alimentazione, ancor più importanti per chi pratica attività fisica.

Le perdite idrosaline

Come noto l'uomo è un animale a "sangue caldo" che regola costantemente la propria temperatura corporea interna sul valore di 37 °C ± 0,5. Questa condizione di equilibrio termico si basa sul costante pareggio tra produzione di calore all'interno dell'organismo dovuta ai processi metabolici e sua cessione all'esterno con i meccanismi della termoregolazione. Il mantenimento dell'equilibrio è condizione irrinunciabile al fine di garantire l'ottimale svolgimento di tutte le reazioni biologiche. L'energia prodotta dai muscoli è utilizzata solo in parte per compiere un lavoro (20-25% circa), mentre la quota restante è trasformata in calore; calore che, pertanto, deve essere ceduto all'esterno al fine di evitare dannose variazioni della temperatura corporea. Durante l'attività fisica si assiste, in seguito all'aumento dell'attività muscolare, ad un notevole incremento della produzione metabolica di calore, con aumento progressivo della temperatura corporea interna fino a valori che dipendono dall'intensità dell'esercizio e dalla capacità di dispersione. In queste condizioni, l'unico meccanismo in grado di permettere la cessione di calore è rappresentato dalla evaporazione del sudore, prodotto con il meccanismo della sudorazione.L'attivazione della sudorazione, pertanto, avviene particolarmente per sforzi di elevata intensità (notevole produzione endogena di calore) ed alla presenza di condizioni climatiche che rendono inefficaci gli altri meccanismi (temperatura elevata, irraggiamento solare diretto, assenza di ventilazione). L'evaporazione del sudore consiste nel passaggio di questo prodotto delle ghiandole sudoripare dallo stato liquido (il sudore per l'appunto) allo stato gassoso (il vapore acqueo). E' quindi importante ricordare che la sudorazione per se non determina nessuna perdita di calore se non avviene, contestualmente l'evaporazione.Ciò spiega perché, durante uno sforzo di elevata intensità, particolarmente se svolto in condizioni climatiche sfavorevoli (come l'umidità che riduce la quantità di sudore evaporato, costringendo l'organismo a sudare sempre di più), si possono raggiungere, in condizioni estreme, valori di perdita di sudore anche di 2-3 litri/oa. Nelle attività sportive di lunga durata, come la maratona, la marcia o le prove di ciclismo su strada, si può pertanto determinare una notevole perdita di acqua, che può raggiungere anche i 5-6 litri. 

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La perdita di acqua con il sudore è accompagnata da quella di elettroliti. Il sudore, infatti, pur se ipotonico rispetto agli altri liquidi corporei (cioè meno concentrato), contiene quantità variabili di sali minerali, in particolare sodio (Na+), cloro (Cl-), potassio (K+) e magnesio (Mg++). Durante sforzi prolungati, o comunque in caso di sudorazioni elevate, si possono quindi verificare perdite idrosaline notevoli. Queste, ancor prima di indurre eventi patologici gravi per cedimento acuto delle capacità termoregolative (colpo di calore per perdite di fluidi pari al 7-10% del peso corporeo del soggetto), sono responsabili di una consistente riduzione della capacità di prestazione atletica rappresentando, in questo gruppo di sport, uno dei fattori dell'insorgenza della fatica acuta. La diminuzione delle capacità prestative avviene da una perdita di liquidi pari al 2%, raggiungendo un peggioramento della performance del 20-30% per perdite pari al 4-5% del peso corporeo del soggetto. Le cause dell'insorgenza di fatica acuta per deficit idrosalino vanno individuate essenzialmente in due fattori:1) la disidratazione , che influisce negativamente sulla dinamica cardiocircolatoria per una riduzione della portata cardiaca (quantità di sangue che il cuore spinge verso i tessuti in un minuto) e con essa della quantità di sangue diretta verso la muscolatura impegnata nel lavoro. Tale situazione va ad aggiungersi, sommandosi, al fatto che, per far fronte alle necessità della termoregolazione, una quota già rilevante della portata cardiaca è dirottata verso la cute, piuttosto che verso i muscoli;2) la perdita di elettroliti , in particolare del K+ e del Mg++, che altera l'eccitabilità delle membrane cellulari, cioè la capacità di trasmettere lo stimolo nervoso, provocando un deficit di attivazione neuromuscolare. La perdita di K+, infatti, essendo essenzialmente a carico della quota di elettrolita che si trova nel sangue, quindi fuori dalle cellule, fa sì che quello presente all'interno delle cellule muscolari attive sia richiamato nel sangue per ristabilire un equilibrio. Il risultato finale è che le cellule muscolari vanno incontro ad una ridotta capacità di contrarsi contribuendo all'insorgenza della fatica locale con gli stessi meccanismi già ampiamente descritti. La perdita di Mg++ aggrava il quadro, in quanto questo elettrolita è essenziale per il corretto funzionamento delle pompe di membrana Na+-K+, che sono ATP-dipendenti. Ricordiamo che queste pompe hanno il compito di riportare il K+ all'interno delle cellule.

L'ipoglicemia

 L'ipoglicemia rappresenta un'altra causa di fatica acuta in questo gruppo di sport.Il glucosio rappresenta l'unico carburante che può essere utilizzato dal cervello. L'omeostasi glicemica è garantita dal glicogeno epatico, le cui riserve sono intaccate successivamente a quelle del glicogeno muscolare. La caduta della glicemia è un vero pericolo nella fase terminale di un esercizio prolungato ed anche quando si pratica un'attività fisica senza essersi opportunamente alimentati; essa, infatti, interferisce negativamente con il corretto funzionamento del sistema nervoso centrale (SNC).Per tale motivo la somministrazione di carboidrati, soprattutto nella fase terminale della prestazione, contribuisce a mantenere inalterate la concentrazione plasmatica di glucosio aumentando la resistenza nelle gare di durata. 

La produzione di ammoniaca

Nella fase terminale di un'attività di durata, condotta fino all'esaurimento, la riduzione delle scorte di glicogeno è responsabile della incapacità dei processi di resintesi dell'ATP di "tener dietro" a quelli di scissione dello stesso. Ciò determina una condizione transitoria di deficit energetico con aumento dell'ADP e dell'AMP nei siti della contrazione muscolare. L'AMP non può rimanere come tale nell'organismo ed è quindi metabolizzato. Questo processo porta alla formazione di ammoniaca (NH3). L'ammoniaca è tossica per il SNC e la sua formazione in eccesso causa l'insorgenza di fatica con un meccanismo di tipo centrale per turbe nell'equilibrio dei neuro-trasmettitori.Considerando i meccanismi descritti è evidente che in un'attività di durata, condotta fino all'esaurimento, la formazione di NH3 è inversamente correlata con il livello di glicogeno muscolare. Ciò è testimoniato dal fatto che uno sforzo compiuto partendo da bassi livelli di glicogeno comporta una più accentuata produzione di NH3 ed un più rapido sviluppo della fatica, mentre, quando si somministrano carboidrati, la produzione di NH3 si riduce e la capacità di resistenza aumenta.

La teoria aminoacida

Nel caso degli sforzi prolungati è stato di recente introdotto e suggerito un ruolo importante della cosiddetta fatica "centrale", alla quale si è fatto cenno precedentemente nell'illustrazione generale del concetto di fatica acuta nell'introduzione. Senza voler entrare nel merito di problematiche di tipo psicologico, che peraltro secondo alcuni potrebbero svolgere un ruolo nel determinare la fatica "centrale", si intende qui far riferimento ad un ipotizzato aumento del rapporto aminoacidi aromatici/aminoacidi ramificati (sigla inglese, BCAA).Gli aminoacidi, come noto, sono i costituenti elementari delle proteine e si dividono, per l'appunto, in aromatici e ramificati. Questi ultimi sono costituti da tre aminoacidi: la valina, l'isoleucina e la leucina. Contrariamente a quanto si riteneva in passato, oggi si afferma che durante un'attività di durata, oltre al glicogeno ed ai grassi, sono utilizzati come substrati energetici anche gli aminoacidi ed in particolare quelli ramificati. Ciò determina uno squilibrio tra la quantità di aminoacidi aromatici e di quelli ramificati, con un aumento del loro rapporto. Di specifico interesse per il meccanismo centrale della fatica sarebbe, in realtà, solo uno degli aminoacidi aromatici e cioè il triptofano, o meglio ancora quella quota di questo aminoacido che si trova libero nel sangue (triptofano libero). Poiché il Triptofano è competitivo con i BCAA per il passaggio attraverso la barriera ematoencefalica (ciò significa che il triptofano può entrare nel cervello solo se nel sangue non ci sono gli aminoacidi ramificati che usano le stesse porte di ingresso) la conseguenza finale è un aumento della concentrazione di Triptofano nel cervello.Tale aumento è favorito anche da un altro meccanismo. Negli sforzi di bassa intensità od alla fine di quelli più intensi, quando le scorte di glicogeno si sono ridotte e l'intensità cala, l'organismo usa grandi quantità di grassi. Questi si riversano nel sangue, per raggiungere i muscoli, partendo dai depositi sottocutanei (i trigliceridi) sotto la forma di acidi grassi liberi (sigla inglese, FFA). I FFA, tuttavia, non viaggiano liberi nel sangue, ma sono veicolati da una proteina, l'albumina, che è la stessa che trasporta normalmente il triptofano. L'esigenza primaria di portare energia ai muscoli fa sì che l'albumina lasci libero il triptofano e "carichi" i FFA. Ciò provoca un incremento della concentrazione del Triptofano libero nel torrente circolatorio che favorisce il passaggio di questo aminoacido nel cervello. Nel cervello il Triptofano è convertito nel neurotrasmettitore serotonina (5-HT), che è uno dei mediatori del sonno. L'aumento della serotonina in varie aree cerebrali determina la caduta di una serie di funzioni: 1) direttamente, con perdita di motivazione, sensazione di stanchezza, riduzione delle capacità coordinative2) indirettamente, tramite inibizione del sistema dopaminergico (aumento del rapporto serotonina/dopamina) che è responsabile del mantenimento dei normali livelli di attivazione nervosa e di adeguate capacità motorie.Anche in questo caso la somministrazione di carboidrati durante lo sforzo è in grado di contrastare l'insorgenza della fatica in quanto riduce l'utilizzazione energetica dei grassi e degli aminoacidi ramificati, quindi i presupposti di partenza dell'ingresso di elevate quantità di Triptofano nel cervello. Ciò è confermato da studi sperimentali in doppio cieco. Per correttezza scientifica, va tuttavia aggiunto che molti ancora sono i dubbi sulla validità di questa teoria che non sembrerebbe avere ancora un totale riscontro sperimentale, almeno per ciò che concerne il parametro diretto rappresentato dalla resistenza alla fatica. Al contrario, esistono dimostrazioni scientifiche del peggioramento delle capacità coordinative e neuromotorie nei soggetti con alterato rapporto triptofano libero/aminoacidi ramificati..

La fatica acuta nelle attività ad impegno metabolico alternato

Per la natura stessa di questo gruppo di attività, che comprende i giochi di squadra (es. calcio, pallavolo, pallamano, pallacanestro, rugby) e sport come il tennis, dove la caratteristica fisiologica fondamentale è data dall'alternanza di fasi di gioco ad impegno metabolico di tipo prevalentemente anaerobico (le fasi più intense) con momenti in cui prevale un impegno metabolico di tipo aerobico (tutte le fasi giocate a ritmo blando e le pause), la fatica, quando si presenta riconosce diverse possibili cause.In particolare, da un punto di vista organico, si possono identificare due aspetti fondamentali di questa particolare forma di resistenza alla fatica acuta:
1) un aspetto più propriamente metabolico, legato alla capacità dei diversi sistemi di assicurare una veloce e continua resintesi della fosfocreatina, un adeguato smaltimento del lattato prodotto, nonché un continuo rifornimento energetico per tutta la durata della prestazione;
2) un aspetto più propriamente neuromuscolare, riconducibile ai fenomeni di fatica riguardanti la trasmissione dell'impulso nervoso e la capacità della fibra muscolare di rispondere allo stimolo (es. squilibrio elettrolitico intercompartimentale per disidratazione in eventi agonistici di durata prolungata, particolarmente se svolti in condizioni climatiche avverse).

La fatica acuta nelle attività isometriche 

Come abbiamo sottolineato nella parte introduttiva, tanto più elevata è l'intensità dello sforzo tanto minore è la capacità di resistenza e più precoce l'insorgenza della fatica. Peraltro la correlazione tra i due parametri, che è inversa e non lineare, appare spostata a sinistra nel caso dell'esercizio isometrico. Ciò significa che per un'identica richiesta energetica, espressa come velocità di utilizzazione dell'ATP, la resistenza è minore nel caso di una contrazione isometrica rispetto all'esercizio dinamico. Nello sforzo isometrico il fattore che condiziona in maniera determinante la resistenza può essere individuato nell'entità del flusso ematico che condiziona l'apporto di ossigeno ai tessuti, quindi le capacità del metabolismo ossidativo. Quando l'intensità dell'esercizio isometrico non supera il 20% della massima capacità di contrazione volontaria (MCV), la resistenza è praticamente infinita essendo adeguato l'apporto di ossigeno ai muscoli che lavorano. Da intensità prossime al 50% il flusso si riduce praticamente a zero e progressivamente più precoce risulta l'insorgenza della fatica. La resistenza è quasi nulla (pochi secondi) per contrazioni isometriche massimali.

Le cause della fatica nelle attività sportive dove è presente una componente isometrica (es. arrampicata sportiva, discesa libera nello sci alpino) vanno pertanto individuate negli stessi meccanismi descritti nel numero precedente (riduzione delle scorte di Fosfocreatina ed aumento del fosforo, all'inizio dello sforzo, e riduzione del calcio, nelle fasi finali),  ma con una situazione aggravata per il fatto che la diminuzione o l'interruzione totale del flusso ematico riduce o interrompe, da un lato l'apporto di ossigeno e di nutrienti, dall'altro la rimozione dei cataboliti.In tal senso un importante aspetto da prendere in considerazione, per quanto riguarda la capacità di resistenza, sono i periodi di intervallo eventualmente presenti tra una contrazione e l'altra; periodi che, garantendo il flusso ematico, facilitano i meccanismi di recupero. 

Bibliografia