Il catabolismo è quel meccanismo fisiologico con cui il corpo umano scinde le molecole per trarne energia. Un esempio di reazione si ha quando l’organismo taglia i nutrienti che riceve dal cibo per alimentare il corpo, come fa normalmente tutti i giorni, utilizzando carboidrati, lipidi e proteine per nutrire le cellule dei nostri tessuti.
In carenza di sostanze però, in uno stato di malnutrizione o in caso di eccessivo esercizio fisico, il processo catabolico potrebbe essere indirizzato ai muscoli del nostro scheletro, letteralmente consumandone i tessuti.
Una dieta sana, meglio se implementata di vitamine e minerali e il rispetto dei giorni di riposo fisico rappresentano alcune delle misure fondamentali da attuare per evitare che l’organismo consumi eccessivamente la massa muscolare, di fatto ottenendo l’effetto opposto desiderato da tanti sportivi.
Che cos’è il catabolismo: definizione e significato
E’ la parte del processo metabolico che scompone molecole complesse e grandi in sostanze più piccole, producendo energia. È il meccanismo distruttivo che provoca il rilascio di energia da cui ogni cellula vivente dipende per la sua esistenza.
Il metabolismo è la somma totale delle attività essenziali che si verificano in un essere per il suo sostentamento: catabolismo e anabolismo insieme formano il metabolismo.
Se ti interessa l’argomento: scopri il nostro approfondimento sul metabolismo.
Che differenza c’è tra il catabolismo e l’anabolismo?
Essenzialmente, ci sono due componenti fondamentali del metabolismo: il ramo distruttivo (o disgregante) che produce energia, cioè il catabolismo, e il ramo costruttivo che utilizza l’energia rilasciata, cioè l’anabolismo.
Ogni cellula vivente intraprende una serie sequenziale di reazioni che scompongono e producono molecole. Queste reazioni sono note come vie metaboliche.
Ogni fase di queste reazioni sequenziali avviene sotto l’azione di un enzima specifico. Gli enzimi agiscono su molecole, chiamate substrati, mentre la sostanza formata nella reazione chimica è nota come prodotto. La maggior parte degli enzimi si lega a un substrato specifico.
Esempi di catabolismo
Carboidrati e lipidi
Quasi tutti gli organismi utilizzano lo zucchero (glucosio) come fonte di energia insieme a catene chimiche di carbonio. Il glucosio viene immagazzinato dal nostro organismo in molecole più grandi chiamate polisaccaridi.
Questi polisaccaridi possono essere amidi, glicogeno o altri zuccheri semplici come il saccarosio (tutti provenienti da cibi come pasta, pane, patate, verdura e frutta). Il glucosio viene rilasciato dai carboidrati da speciali enzimi, nella prima parte del catabolismo; esso viene quindi distribuito nel corpo, affinché altre cellule lo utilizzino come energia.
Una reazione chiamata “glicolisi” (appartenente alla via catabolica) scompone ulteriormente il glucosio, rilasciando energia che viene immagazzinata nell’ATP (adenosina trifosfato). Dal glucosio vengono prodotte le molecole di piruvato.
Ulteriori vie cataboliche creano l’acetato, che è una molecola intermedia metabolica chiave. L’acetato può trasformarsi in un’ampia varietà di molecole, dai fosfolipidi, alle molecole di colore (pigmento), agli ormoni e alle vitamine.
Grassi
Anche i grassi, che sono grandi molecole lipidiche, vengono degradati dal metabolismo per produrre energia e creare altre molecole.
Analogamente ai carboidrati, i lipidi possono essere scomposti in singoli acidi grassi. Questi acidi grassi vengono poi convertiti, attraverso la beta-ossidazione, in acetato.
Ancora una volta, l’acetato può essere utilizzato dall’anabolismo per produrre molecole più grandi o come parte del ciclo dell’acido citrico che guida la respirazione e la produzione di ATP. Gli animali usano i grassi per immagazzinare grandi quantità di energia per un uso futuro, in caso di mancanza di cibo.
A differenza degli amidi e dei carboidrati, i lipidi sono idrofobi ed escludono l’acqua. In questo modo è possibile immagazzinare molta energia senza che il peso elevato dei liquidi rallenti l’organismo.
La maggior parte delle vie cataboliche sono convergenti in quanto terminano nella stessa molecola.
Ciò consente agli organismi di consumare e immagazzinare energia in una varietà di forme diverse, pur essendo in grado di produrre tutte le molecole di cui hanno bisogno nelle vie anaboliche.
Altre vie cataboliche, come il catabolismo proteico discusso di seguito, creano diverse molecole intermedie sotto forma di precursori, noti come amminoacidi, per costruire nuove proteine.
Catabolismo proteico
Tutte le proteine del mondo conosciuto sono formate sempre dagli stessi 20 amminoacidi. Ciò significa che le proteine che compongono le piante, gli animali e i batteri sono solo diverse combinazioni delle stese famose 20 molecole.
Quando un organismo maggiore consuma uno minore, tutte le sue proteine devono essere digerite nel catabolismo. Alcuni enzimi, noti come proteinasi, rompono i legami tra gli aminoacidi in ciascuna proteina, fino a quando gli acidi non sono completamente separati.
Una volta separati, gli amminoacidi possono essere distribuiti alle cellule del corpo. Secondo il DNA dell’organismo, gli amminoacidi dovranno essere ricombinati in nuove proteine.
Se non è presente alcuna fonte di glucosio o ci sono troppi aminoacidi, ad esempio in caso di malnutrizione o eccessivo lavoro muscolare, le molecole entreranno in ulteriori percorsi catabolici per essere scomposte in scheletri di carbonio.
Queste piccole molecole possono essere combinate nella gluconeogenesi per creare nuovo zucchero, che le cellule possono utilizzare come energia o immagazzinare in grandi molecole. In caso di denutrizione grave, dopo aver consumato tutte le riserve di grasso, l’organismo inizia a considerare la degradazione del tessuto muscolare.
Le proteine cellulari possono passare attraverso il catabolismo per consentire a un organismo di sopravvivere sui propri tessuti fino a quando non si troverà ulteriore disponibilità di cibo.
In questo modo molti esseri viventi possono sopravvivere consumando solo piccole quantità di acqua per tempi estremamente lunghi. Questa caratteristica li rende molto più resistenti alle mutevoli condizioni ambientali, in modo da permettere la sopravvivenza della specie.
Fasi del catabolismo
Il catabolismo non è un processo a fase singola che si verifica in una cellula. La parte della cellula in cui si verifica principalmente il catabolismo sono i mitocondri.
Esso costituisce un processo a più stadi, dette fasi, che potremmo riassumere nelle seguenti:
Fase 1: la digestione
Molecole organiche complesse come proteine, lipidi e polisaccaridi, introdotte nel tubo digerente attraverso la bocca, vengono catabolizzate nei loro componenti più piccoli o monomeri, all’esterno delle cellule.
Queste molecole complesse sono impossibili da assorbire nel loro stato e quindi è essenziale che esse si scompongano in monomeri facilmente assorbibili e più piccoli.
Fase 2: rilascio di energia
Le molecole più piccole (o monomeri) sono diventate ora assorbibili da parte dell’organismo e vengono assunte dal corpo per poi essere ulteriormente convertite in Acetil-coenzima A (acetil-CoA) rilasciando energia nel processo.
Fase 3: energia immagazzinata
Infine, il gruppo acetilico del CoA viene ossidato in acqua e anidride carbonica nel ciclo dell’acido citrico e nella catena di trasporto degli elettroni. In questo processo, l’energia immagazzinata viene rilasciata riducendo il coenzima nicotinammide adenina dinucleotide (NAD+) in NADH.
Ormoni coinvolti nel catabolismo e nell’anabolismo
Il nostro metabolismo coinvolge una serie di processi che tutti gli esseri viventi usano per mantenere in vita organi e tessuti. Questi processi includono sia l’anabolismo che il catabolismo.
Entrambi aiutano a organizzare le molecole liberando e catturando energia per mantenere il corpo in salute. Le fasi del metabolismo avvengono simultaneamente.
L’anabolismo è incentrato sulla crescita e sulla costruzione, oltre che sull’organizzazione delle molecole. In questo processo, sostanze piccole e semplici vengono trasformate in molecole più grandi e complesse. Un esempio di anabolismo è la gluconeogenesi. Questa si verifica quando il fegato e i reni producono glucosio da fonti diverse rispetto ai carboidrati.
Il catabolismo è ciò che accade invece quando si digerisce il cibo e le molecole si scompongono nel corpo per essere utilizzate come energia. Le molecole grandi e complesse nel corpo vengono divise in sostanze più piccole e semplici.
Un esempio di catabolismo è la glicolisi, che è quasi l’inverso della gluconeogenesi. Gli ormoni svolgono un ruolo importante in questi processi e infatti molti di essi sono associati all’anabolismo e al catabolismo.
Di quali ormoni parliamo?
L’anabolismo coinvolge dunque:
- Estrogeni.
- Insulina.
- Ormone della crescita.
- Testosterone.
Il catabolismo coinvolge gli ormoni:
- Adrenalina.
- Cortisolo.
- Citochine.
- Glucagone.
Qualsiasi disfunzione dei propri ormoni, come le condizioni della tiroide, può influenzare questi processi e il metabolismo generale.
Ad esempio, un piccolo studio sui bodybuilder ha esaminato il loro equilibrio ormonale anabolico-catabolico mentre si preparavano per una competizione. Alcuni atleti hanno continuato ad allenarsi e mangiare come al solito, mentre altri hanno avuto limitazioni energetiche per ridurre il grasso corporeo.
Il gruppo con limitazioni energetiche ha visto riduzioni significative del grasso corporeo e della massa muscolare rispetto al gruppo di controllo.
I loro livelli di insulina e ormone della crescita sono diminuiti per tutta la durata dello studio e anche i livelli di testosterone sono diminuiti tra le 11 e le 5 settimane prima della competizione. In altre parole, le “vie anaboliche” degli uomini erano compromesse, anche in coloro che assumevano una dieta ad alto contenuto proteico.
I ricercatori hanno concluso che i bodybuilder potrebbero aver bisogno di impiegare altre strategie nutrizionali per prevenire un effetto di rottura catabolica prima di una competizione.
Cause del catabolismo
L’aumento del catabolismo, con conseguente perdita degli ingredienti necessari per costruire la massa muscolare, può avere molte cause. Molte di loro sono direttamente correlate allo stile di vita.
Dieta inadeguata
Un’assunzione insufficiente di cibo e la carenza di nutrienti in esso accelerano i processi catabolici.
Quando il corpo ha fame, utilizza le riserve accumulate, traendone energia.
Contrariamente alla credenza popolare, seguire una dieta dimagrante potrebbe non contribuire alla perdita di grasso, ma principalmente alla riduzione della massa muscolare.
Mancanza di sonno e rigenerazione
Durante il sonno, il corpo, compresi i muscoli, si rigenera dopo una giornata intera di lavoro.
Si verifica il cosiddetto catabolismo notturno, che è un fenomeno normale. Quando dormiamo, non forniamo proteine al corpo, che deve utilizzare le proprie risorse.
Il processo catabolico può aumentare anche in caso di rigenerazione inadeguata: se dormiamo poco, l’equilibrio ormonale del corpo può essere disturbato, il che può causare squilibri del metabolismo, incluso un aumento del catabolismo.
Esercizio fisico troppo intenso
Durante lo sforzo fisico, in particolare l’esercizio intenso o prolungato, i muscoli sono soggetti a carichi, microdanni e catabolismo, il che è del tutto normale.
Questo processo stimola la massa muscolare per la successiva ricostruzione e, di conseguenza, riduce la debolezza muscolare e ne favorisce lo sviluppo.
Sebbene le reazioni metaboliche, durante le quali le proteine si disgregano nei muscoli, avvengano naturalmente durante l’esercizio, la mancanza di un pasto equilibrato prima dell’allenamento può ostacolare i successivi processi anabolici e interferire con la crescita della massa muscolare.
Stress fisico
Un’altra causa comune di aumento del catabolismo muscolare può essere lo stress frequente e la tensione muscolare prolungata.
Questa condizione può rallentare il metabolismo. Durante lo stress aumenta la quantità di un ormone chiamato betatropina, che inibisce il metabolismo dei grassi.
Processo catabolico: può essere controllato?
Sebbene in molti casi non abbiamo alcuna influenza sui cambiamenti catabolici che avvengono nel nostro corpo, siamo in grado, in una certa misura, di ridurre i sintomi negativi del catabolismo.
L’introduzione di uno stile di vita sano è di fondamentale importanza, compreso il consumo di grandi quantità di preziose proteine, grassi e carboidrati, evitando cibi trasformati, riducendo gli stimolanti, dormendo a sufficienza o evitando lo stress.
In che modo il cibo influenza l’anabolismo e il catabolismo?
Il catabolismo funziona indipendentemente da ciò che si dà al proprio corpo. Il meccanismo è programmato per rompere il cibo, indipendentemente dal fatto che sia spazzatura o nutriente.
Qualunque cosa non venga usata per produrre energia al momento, viene immagazzinata per dopo.
Ma l’anabolismo è completamente diverso, e funziona correttamente solo quando il corpo riceve abbastanza nutrienti attraverso cibi come verdure, frutta e carni magre; il nostro corpo ha bisogno di elementi costitutivi (come “mattoni”) di alta qualità per guarire, riparare e crescere.
Catabolismo muscolare e sport
La resistenza dell’organismo ai due processi metabolici è, ovviamente, diversa da soggetto a soggetto e richiede allenamento ed esercizi fisici mirati a seconda dell’età, della resistenza e dello stato di salute.
Ad esempio, gli esercizi cardiovascolari sono associati al processo catabolico, mentre l’attività fisica è associata al processo anabolico. Esercizi per stimolare il catabolismo possono includere:
- Corsa.
- Nuoto.
- Ciclismo.
- Atletica.
Gli esperti raccomandano che questo tipo di esercizi si esegua in una sessione di allenamento con intensificazione da più moderata (3 volte a settimana, con sessioni di 75 minuti) a più intensa, più forte (5 volte a settimana, 150 minuti al giorno).
Esercizi per stimolare il catabolismo
Al contrario, con l’aumento del ritmo cardiaco, in corrispondenza della pressione arteriosa e della respirazione, il corpo subisce uno sforzo intenso, motivo per cui viene a formarsi l’acido lattico in assenza di adeguata ossigenazione.
Questo tipo di allenamento tonifica, ma porta anche a una diminuzione della massa muscolare e del grasso corporeo. Ciò si ottiene attraverso alcuni esercizi per stimolare l’anabolismo, come:
- Allenamento della forza (sollevamento pesi).
- Addominali.
- Saltare la corda.
- Altri esercizi simili (squat, flessioni, ecc.).
La maggior parte della muscolatura sana è mantenuta, secondo gli specialisti, principalmente grazie a tre o quattro sessioni di allenamento moderato a settimana. In generale si consiglia di richiedere l’aiuto di un personal trainer al fine di creare un programma di allenamento personalizzato. Uno schema ben progettato aiuterà la persona a mantenere intatta la propria massa muscolare e a migliorarla nettamente, tonificandosi.
Idealmente, sarebbe bene combinare due tipi di allenamento per ottenere buoni risultati.
Un esempio valido di esercizio che stimola entrambi i tipi di metabolismo è il cosiddetto HIIT (High Intensity Interval Training). Si tratta di un allenamento che alterna esercizi efficaci di scarsa durata ma con intensità crescente con esercizi intensi ma anche di riposo attivo.
L’HIIT è noto per gli effetti benefici sul sonno, sul dimagrimento e sul fitness cardiovascolare. Altri esercizi che combinano entrambi i processi sono, ad esempio, gli sprint, cioè corse brevi e molto intense.
Se ti interessa l’argomento, scopri il nostro approfondimento sull’High Intensity Interval Training.
Cosa è meglio per la perdita di peso: allenamenti anabolici o catabolici?
Diversi tipi di esercizio sono considerati anabolici o catabolici, a seconda che utilizzino energia per costruire o abbattere qualcosa. Gli esercizi anabolici includono quelli con pesi come sollevamenti, flessioni e squat.
Fare questi esercizi richiede pochissimo consumo di ossigeno ed energia durante l’attività (anche se potrebbe sembrare che ne stiamo usando molta). Tuttavia, questo tipo di allenamento provoca piccoli strappi nelle fibre muscolari e il corpo deve spendere più energia, in seguito, per riparare e rafforzare il tessuto.
Gli esercizi catabolici includono attività aerobiche come corsa, nuoto e ciclismo. Richiedono più ossigeno e consumo di energia – bruciando glucosio e grassi – durante l’attività stessa.
Ci sono state molte ricerche sul miglior tipo di esercizio per la perdita di peso. Gli allenamenti cardiovascolari (catabolici) sono ottimi per bruciare rapidamente molte calorie.
Ma gli esercizi sotto carico (anabolici) producono un effetto post-combustione utilizzando più energia per un periodo più lungo al fine di riparare i muscoli. Insomma, quello che gli esperti hanno scoperto è che praticare una combinazione di allenamenti anabolici e catabolici risulta essere la strategia più efficace per la perdita di peso.
L’anabolismo e il catabolismo sono entrambi parti cruciali del nostro metabolismo.
Essi alimentano le attività quotidiane, dal jogging alla guarigione di una piccola ferita. Il modo migliore per sostenere questi processi, e aumentare il metabolismo, è adottare abitudini sane, mangiando cibi il meno elaborati possibile e mantenendo una regolare attività fisica.
In questo modo prepareremo il nostro organismo ad affrontare nella forma migliore qualsiasi cosa la vita ci presenti, sia esso un problema fisico che personale.
Rimedi e prevenzione per il catabolismo
Come abbiamo già accennato, il catabolismo è un elemento normale che fa parte dei cambiamenti metabolici e avviene in ogni organismo. Tuttavia, ci sono molti modi per ridurre i suoi effetti negativi.
Adeguato apporto di proteine
Uno dei modi più efficaci per ridurre il catabolismo è introdurre una dieta ricca di proteine.
Questo è importante soprattutto dopo l’allenamento. Mangiare pasti equilibrati riduce l’affaticamento muscolare, quindi carni bianche e legumi non devono mai mancare nel regime di uno sportivo.
Pasti regolari
I cambiamenti metabolici si verificano durante il giorno e il catabolismo stesso dura per molte ore dopo l’allenamento. Ecco perché è così importante fornire pasti nutrienti durante il corso delle ore.
Quando abbiamo fame, il corpo utilizza le risorse accumulate e ne trae energia, ma si rischia di andare in chetosi prolungata senza un efficace apporto di carboidrati, meglio se consumati poco prima o poco dopo l’allenamento.
Rigenerazione muscolare
Un tempo adeguato per la rigenerazione muscolare dopo l’allenamento è essenziale se vogliamo ottenere risultati migliori durante l’esercizio.
Il sovrallenamento favorisce il catabolismo. Per supportare il processo di rigenerazione, vale la pena utilizzare tecniche di rilassamento. L’esempio migliore è la stimolazione della massa muscolare mediante un rullo manuale (foam roller) o uno speciale rullo massaggiante elettrico.
Per i muscoli tesi, si consiglia anche l’aromaterapia con l’uso di olio di lavanda, così come l’utilizzo di erbe e spezie naturali che supportano il ripristino del tessuto muscolare (pepe di Caienna, rosmarino).
Integratori
Il catabolismo muscolare può anche essere limitato da integratori alimentari opportunamente selezionati. Prima dell’allenamento è possibile aggiungere i BCAA (amminoacidi a catena ramificata) o la creatina.
Invece, dopo l’allenamento, un integratore proteico è più indicato. Nel caso di persone fisicamente attive, si dovrebbe prestare particolare attenzione agli integratori alimentari complessi, che nella loro composizione hanno un intero gruppo di ingredienti che supportano la costruzione muscolare.
L’esempio migliore è un integratore che contenga non solo BCAA, ma anche:
- Lisina.
- Treonina.
- Fenilalanina.
- Metionina.
- Arginina.
- Istidina.
- Triptofano.
L’assunzione di integratori proteici non è consigliata nei soggetti con patologie già presenti (come disturbi renali) e va supportata da un’adeguata idratazione.
È importante non superare la dose massima giornaliera di assunzione e qualsiasi effetto collaterale deve essere segnalato al proprio medico di famiglia.
Fonti
- Spinelli JB, Haigis MC. The multifaceted contributions of mitochondria to cellular metabolism. Nat Cell Biol. 2018 Jul;20(7):745-754. doi: 10.1038/s41556-018-0124-1. Epub 2018 Jun 27. PMID: 29950572; PMCID: PMC6541229.
- Huang X, He J, Yan X, Hong Q, Chen K, He Q, Zhang L, Liu X, Chuang S, Li S, Jiang J. Microbial catabolism of chemical herbicides: Microbial resources, metabolic pathways and catabolic genes. Pestic Biochem Physiol. 2017 Nov; 143:272-297. doi: 10.1016/j.pestbp.2016.11.010. Epub 2016 Nov 24. PMID: 29183604.
- Knuth CM, Auger C, Jeschke MG. Burn-induced hypermetabolism and skeletal muscle dysfunction. Am J Physiol Cell Physiol. 2021 Jul 1;321(1):C58-C71. doi: 10.1152/ajpcell.00106.2021. Epub 2021 Apr 28. PMID: 33909503; PMCID: PMC8321793.
- Earnest CP, Snell PG, Rodriguez R, Almada AL, Mitchell TL. The effect of creatine monohydrate ingestion on anaerobic power indices, muscular strength and body composition. Acta Physiol Scand. 1995 Feb;153(2):207-9. doi: 10.1111/j.1748-1716. 1995.tb09854.x. PMID: 7778463.
