Negli ultimi anni la sedentarietà e la dieta disordinata cominciavano a pesare sulla mia salute, in particolare sulla mia schiena. E’ venuto un giorno in cui ho finalmente deciso di fare qualcosa: ho iniziato a fare un po’ di attività e a stare attento a cosa e come mangiare. Ho scelto la corsa, per tutta una serie di motivi pratici, e dopo qualche tempo mi sono appassionato. Coerente con l’attitudine nerd che mi perseguita da sempre, ho cercato di sviscerare le relazioni tra il movimento e il consumo energetico, tanto per non lasciare nulla di intentato. L’argomento mi interessa e condivido qui i miei appunti, ottenuti da un processo di semplificazione.

Il sistema scheletrico e i muscoli sostengono e spostano il nostro corpo. Lo spostamento, in particolare, è causato dai muscoli scheletrici che si contraggono facendo leva sulle ossa alle quali sono collegati. L’energia necessaria alla contrazione  è ottenuta da una serie abbastanza complessa di reazioni chimiche che avvengono all’interno dei muscoli.

Capire i principi generali di questi meccanismi è molto importante per alimentarsi e allenarsi correttamente; non servono conoscenze di biochimica, sono solo pochi concetti.

Il movimento è frutto della contrazione dei muscoli, che trasformano energia chimica in energia meccanica. L’energia chimica è fornita dal coso che vedete ruotare qui di lato; ha un nome impronunciabile ma per fortuna ha un nick facile. Vi presento l’ATP. L’ATP è un po’ come i cristalli di Dilitio per l’Enterprise, come il sole per Superman, come L’Energon per i Transformer e l’improbabilità infinita per la “Cuore D’Oro”: è la fonte di energia utilizzata per il movimento.

Il serbatoio di ATP dei muscoli è piccolo e va in riserva dopo pochi secondi, perciò è necessario che l’ATP venga prodotto continuamente tramite un processo scoperto nel 1937 da un tale Hans Adolf Krebs. La cosa è talmente importante che tutto il cucuzzaro prende il nome di Ciclo di Krebs.

Il movimento è fondamentale per la vita, quindi quella vecchia volpe dell’evoluzione ha previsto un meccanismo ridondato e in fallback per assicurarsi che fosse (quasi) sempre possibile produrre ATP. Un po’ come quei carrarmati con motori che bruciano diversi carburanti, l’ATP può essere prodotto usando carboidrati oppure grassi oppure proteine. Di più: la produzione è possibile sia in abbondanza di ossigeno che in carenza di esso, poiché il movimento lento non ha problemi con l’approvvigionamento di O2, mentre è più difficile garantire un flusso di ossigeno adeguato per quello veloce. Il processo di sintesi dell’ATP può quindi essere aerobico o anaerobico, a seconda che venga o meno utilizzato l’ossigeno.

Come vi dicevo, i nutrienti utilizzati sono carboidrati, grassi e, in misura molto minore, proteine: finché consumiamo abbastanza carboidrati e grassi (hai voglia: pastasciutte e sugna!) le proteine non vengono disturbate. I sei nutrienti che ci servono per vivere sono: carboidrati, grassi, proteine, vitamine, minerali e acqua; gli ultimi tre non vengono usati direttamente per produrre energia, ma senza di loro tutte le reazioni chimiche necessarie non potrebbero funzionare, quindi sono ugualmente importanti.

Ogni grammo di carboidrati produce 4 kilocalorie mentre da ogni grammo di grassi se ne ottengono 9; malgrado questo il carburante preferito per la produzione di ATP sono i carboidrati, e non perché la natura è stronza e ci vuole condannare alle maniglie dell’amore, ma piuttosto perché usando i carboidrati il processo è più veloce e può funzionare sia in presenza di ossigeno che in sua assenza, mentre per bruciare i grassi l’ossigeno è sempre necessario.

I carboidrati non vengono utilizzati direttamente, ma vengono immagazzinati nel fegato e nei muscoli sotto forma di glicogeno. Ci sono dei problemi, però: il primo è che i muscoli possono utilizzare velocemente solo il glicogeno presente al loro interno: il glicogeno immagazzinato in un bicipite non serve a nulla al quadricipite che vi sta facendo sputare sangue sulla salita che porta al traguardo. Quando questo muscolo ha terminato le riserve deve utilizzare il glicogeno messo in circolo dal fegato e la “velocità” di questo approvvigionamento è inferiore. Il secondo problema è dovuto al fatto che possiamo immagazzinare solo una quantità limitata di glicogeno, e in conseguenza di ciò la quantità totale di energia contenuta in tutti i muscoli di un individuo medio si aggira intorno alle 2.000 Kcal e non tutte sono disponibili per la particolare attività fisica svolta in un particolare istante (come detto prima, un muscolo usa più efficacemente il glicogeno che ha a disposizione al suo interno).

Al contrario, come sanno benissimo i nostri jeans, la quantità di grassi che possiamo conservare è moooolta di più. Il nostro corpo attinge a questa riserva quando il glicogeno scarseggia, ma milioni di anni di evoluzione hanno reso il processo così efficiente che consumare una porzione “visibile” del grasso corporeo è un processo lungo e faticoso, cosa di cui siamo tutti tristemente consapevoli. Un dato che deve far riflettere è questo: un maratoneta allenato non brucia più di 100 gr di grasso per percorrere i 42km della gara. Avete letto bene: questi corrono per 42km e bruciano solo un misero etto di grasso? Che speranze abbiamo noi comuni mortali di buttar giù il culone e la panza con 20 minuti di cyclette?

Non perdete la speranza, perché più avanti le cose migliorano.

In realtà l’ATP, in un determinato istante, non viene prodotto solo in un modo ma con un mix dei due metodi: a riposo la produzione è 70/30 a favore dei grassi; con il crescere dell’intensità dello sforzo sale la percentuale di carboidrati utilizzati, e di conseguenza la “fame” di ossigeno. Uno degli effetti positivi dell’allenamento è migliorare la nostra capacità di bruciare grassi e carboidrati nel modo più efficace possibile: più siamo allenati più cresce la percentuale di grassi che riusciamo ad utilizzare, facendo crescere le performance, visto che la scorta di carboidrati è molto più limitata.

Il rapporto tra la quantità di carboidrati, grassi e proteine utilizzati dai muscoli dipende da diversi fattori, tra cui tipo, durata e intensità dell’allenamento, condizione fisica, abitudini alimentari, stato di salute. Durante la corsa, per esempio, il metabolismo dei grassi comincia in modo significativo dopo circa 20 minuti di attività. Più si è allenati, più cresce la percentuale di grasso utilizzata, di conseguenza i carboidrati durano più a lungo, consentendo di prolungare l’attività ad una intensità maggiore. Se un’attività di bassa intensità (aerobica) prosegue per almeno un’ora terminano le riserve di glicogeno e le riserve di grasso arrivano a coprire l’80% della spesa energetica.

L’ossigeno è un elemento fondamentale per la sintesi dell’ATP; esso viene trasportato ai muscoli tramite l’emoglobina, una proteina presente nel sangue. Maggiore l’afflusso di sangue, maggiore la quantità di ossigeno, maggiore la quantità di ATP sintetizzato. La quantità di sangue ossigenato che raggiunge i muscoli dipende dalle possibilità del sistema cardiovascolare, e in particolare dall’efficienza del cuore: più sangue pompa il cuore, più ossigeno viene trasportato, più ATP può essere prodotto. Il volume pompato dal cuore dipende da due fattori: la frequenza cardiaca e la gittata sistolica, cioè la quantità di sangue espulso dal cuore in una singola contrazione. La gittata è sempre la stessa per ogni battito (entro un certo range di frequenza) , quindi l’apporto di ossigeno ai muscoli in un particolare istante dipende dalla frequenza cardiaca. La massima ossigenazione si avrà in corrispondenza di valori prossimi alla frequenza cardiaca massima (Fcmax) di un individuo.

Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, la Fcmax non dipende dal grado di allenamento, ma principalmente dall’età: gli atleti di caratura mondiale hanno mediamente la stessa Fcmax dei loro coetanei obesi con il culo a forma di divano. Quello che distingue un atleta e, in genere, una persona allenata da un sedentario è la gittata. Il cuore è un muscolo e l’esercizio incrementa la sua gittata: un individuo allenato ha una gittata sistolica mediamente superiore del 25% rispetto a un sedentario. I top runner “mondiali” e in genere tutti gli atleti di classe superiore possono avere anche il 100% in più rispetto a chi si allena per divertirsi e stare meglio, e quasi il 200% in più rispetto ai pigri. E’ una combinazione di genetica e lunghi allenamenti mirati. Questo comporta che l’atleta possa compiere un lavoro che richieda una grande ossigenazione mantenendo la Fc a livelli più bassi; ciò implica anche vantaggi per il cuore, che consuma meno ossigeno perché lavora meno e pompa il sangue con una forza di contrazione più efficente.

Tutto questo comporta che a noi comuni mortali venga subito il batticuore, perché una volta consumato il glicogeno nei muscoli, abbiamo bisogno di ossigeno per sintetizzare altro ATP, e l’ossigeno arriva con il sangue pompato dal cuore a una quantità proporzionale al prodotto FC x gittata sistolica (entro certi limiti).

Il limite tra la soglia aerobica e quella anaerobica è strettamente legato alle pulsazioni del cuore. Ci sono alcune “soglie”, che dipendono da sesso, età, condizione fisica, genetica e altri fattori che identificano gli intervalli di frequenze cardiache alle quali è opportuno allenarsi per ottenere un particolare scopo, che sia l’aumento della resistenza, il consumo di grassi o l’aumento della potenza. Esistono diversi metodi e tabelle, alle quali vi rimando, con cui calcolare i propri valori. Per chi volesse iniziare a capire, è sufficiente investire 25 euro in un cardiofrequenzimetro economico, e da subito i benefici saranno evidenti.

Quello che non deve mai succedere è rimanere completamente a secco: senza carboidrati e grassi da bruciare si consumano le proteine. Cioè: i muscoli cominciano a consumare sé stessi per poter continuare a funzionare, il che è esattamente lo scopo contrario a quello che desideriamo ottenere con i nostri allenamenti.

Come vi dicevo prima, non bisogna disperare. Consideriamo questi fatti: i muscoli pesano più del grasso e utilizzano una quantità maggiore di energia a parità di massa; l’allenamento e l’attività fisica potenziano la massa muscolare a scapito di quella grassa, i muscoli sono di aspetto più gradevole e occupano meno volume a parità di peso. L’allenamento stimola e attiva il metabolismo: i nostri meccanismi biochimici aumentano la loro velocità perché ci muoviamo di più e abbiamo bisogno di più energia, quindi bruciamo di più e meglio il cibo che mangiamo. Ecco perché le diete, se non accompagnate da una buona attività fisica,  danno scarsi risultati oppure fanno male alla salute. Una delle affermazioni cardine della biochimica recita: “I grassi bruciano nella fornace dei carboidrati”: una dieta priva di carboidrati può rendere difficile bruciare i grassi. Inoltre: i grassi sono immagazzinati nel tessuto adiposo insieme a un 30-50% di acqua che pesa e gonfia. (Uno dei modi di limitare la presenza di acqua è di eliminare o ridurre il consumo di sale: mangiare troppo salato comporta trattenere più acqua.) Fatti tutti i conti, 6.000 Kcal ingerite in eccesso vengono trasformate in circa 1Kg di grasso.

Una cosa che c’entra meno ma gioca un ruolo fondamentale è la componente psicologica: intanto è più facile rinunciare al tiramisù “dopo tutta la fatica che ho fatto per correre 5 km!”; specie all’inizio si fanno subito progressi in poco tempo e questo è uno stimolo a continuare: “from achievement comes motivation”. Le motivazioni non vengono da sole: è evidente che in termini assoluti nessuno vi potrà dire che è meglio alzarsi la domenica mattina alle 7 per andare a correre piuttosto che rimanere al caldo sotto le coperte, ma in realtà la consapevolezza che l’allenamento è solo un tassello di un puzzle che ci farà sentire meglio sul medio e lungo periodo è sufficiente per strapparci dal calduccio del letto, ma questo siamo in grado di capirlo veramente solo dopo aver sperimentato gli effetti “buoni” dell’attività. I cambiamenti al metabolismo e la componente psicologica si completano e amplificano a vicenda, portano benefici alla nostra salute e ci fanno sentire sempre meglio.

Come in molte cose, l’elemento chiave è la pazienza. Ottenere tutto subito non serve, spesso non è possibile e si rischiano infortuni e sovrallenamento. Con un po’ di pazienza si possono ottenere buoni risultati, e non parlo di prestazioni sportive eclatanti e agonismo di alto livello, ma di una giusta attività fisica che ci fa sentire meglio, più rilassati e con un atteggiamento positivo nei confronti della vita.

(In questo post l’emodinamica e la biochimica sono trattati in modo semplificato. Non è un articolo di riferimento, ma solo uno schema per capire meglio le cose. Mia moglie, medico, mi ha corretto gli strafalcioni più grossi.)