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Come ottenere un bilancio proteico muscolare positivo nel post-esercizio

Dall’analisi della bibliografia scientifica sembra che l’assunzione di 20 grammi di proteine intatte o circa 9 grammi di aminoacidi essenziali siano sufficienti a stimolare la sintesi proteica muscolare durante l’esercizio e le prime due ore del recupero.
Per ottimizzare la sintesi proteica muscolare potrebbero essere necessarie quantità maggiori o assunzioni più frequenti (5-6 volte al giorno).
La coingestione di carboidrati con le proteine non sembra agire sulla sintesi proteica muscolare ma, tramite l’aumento dei livelli di insulina plasmatica, sembra ridurre la proteolisi muscolare stimolando in questo modo l’aumento delle proteine muscolari nel post-esercizio.
Quindi il risultato della coingestione di proteine e carboidrati permette un aumento netto delle proteine muscolari che è ritenuto essenziale per ottimizzare i processi di riparazione del muscolo e per permettere la risposta adattativa del muscolo stesso all’esercizio.

Il periodo di recupero post-esercizio è importante non solo per ripristinare le riserve di glicogeno muscolare ma anche per la riparazione delle lesioni muscolari provocate dall’esercizio stesso e per permettere il verificarsi della risposta adattativa del muscolo scheletrico all’allenamento. Affinché si verifichino queste ultime due condizioni è necessario avere un bilancio proteico muscolare positivo.
Nel muscolo la sintesi e la degradazione delle proteine sono processi che avvengono di continuo.
A riposo e digiuno i processi degradativi sono maggiori rispetto a quelli di sintesi per cui il bilancio proteico muscolare netto è negativo.
L’attività muscolare stimola, nel periodo di recupero immediatamente successivo al termine dell’esercizio stesso, sia la sintesi che la degradazione delle proteine muscolari, la prima in misura maggiore rispetto alla seconda per cui il bilancio proteico muscolare netto diviene meno negativo rispetto alla situazione di riposo e digiuno. Inoltre l’assunzione di proteine/aminoacidi stimola la velocità della sintesi proteica muscolare, oltre che a riposo, anche dopo un esercizio sia di endurance che resistance (lavoro contro pesi): quindi la nutrizione post-esercizio è necessaria per ottenere un bilancio proteico muscolare positivo e così facilitare la riparazione delle lesioni muscolari come il ricondizionamento muscolo-scheletrico.
Nel post-esercizio l’assunzione combinata di carboidrati e proteine/aminoacidi stimola ulteriormente il bilancio proteico netto in positivo grazie, oltre che alla fornitura di aminoacidi come precursori per la sintesi proteica, alla notevole risposta insulinotropica successiva alla coingestione di carboidrati e proteine, con l’insulina che riduce la velocità della degradazione delle proteine muscolari incrementando così il bilancio proteico netto post-esercizio (non sembra invece modulare la sintesi proteica muscolare).

Ma quali sono l’esatta quantità e il tipo di proteine come anche la migliore distribuzione nel tempo perché la loro assunzione si traduca in una massimizzazione della sintesi proteica muscolare post-esercizio?

Dalla bibliografia disponibile sembra che la velocità aumenti a valori massimi per apporti proteici pari a 20 grammi di proteine intatte di uovo, che contengono a circa 8,6 grammi di aminoacidi essenziali. Alcuni autori suggeriscono che questa quantità dovrebbe essere assunta 5-6 volte al giorno per ottenere la massima velocità di sintesi proteica muscolare.
Nella promozione dell’ipertrofia sembra che le proteine del latte e le loro forme isolate, caseine e proteine del siero, siano tra le più efficaci, sicuramente più efficaci di quelle ottenute dalla soia.
In aggiunta alla quantità e tipo di proteine assunte anche la distribuzione nel tempo sembra essere molto importante per la stimolazione dell’anabolismo proteico muscolare nel post-esercizio. Alcuni studi suggeriscono che i migliori risultati con l’esercizio di resistance (contro pesi) si possano ottenere con la coingestione di proteine e carboidrati prima e durante l’esercizio. Una possibile spiegazione degli effetti dell’assunzione pre-esercizio sul metabolismo proteico post-esercizio può essere dovuta ad una più rapida fornitura di aminoacidi al muscolo durante la fase acuta del post-esercizio. Secondo alcuni l’ingestione di proteine prima/durante l’esercizio (e si parla di esercizi di resistance) stimola la sintesi proteica già durante l’esercizio, facendo così si che si venga a creare un più lungo intervallo di tempo in cui la sintesi proteica è elevata.
Dati preliminari sembrano indicare che anche per l’esercizio di endurance la sintesi proteica muscolare possa essere stimolata dalla ingestione di proteine prima e durante l’esercizio.
Resta invece da approfondire la questione riguardante la distribuzione nel tempo di diversi tipi di proteine assunte, che avranno diverse velocità di digestione ed assorbimento, in funzione dell’ottenimento della migliore velocità di sintesi proteica muscolare.

Bibliografia

Strategie per massimizzare le scorte di glicogeno muscolare nel post-esercizio

Sintesi del glicogeno muscolare nel post-esercizio

Una fonte importante di energia per il muscolo che lavora è il glicogeno ivi accumulato, i cui livelli sono correlati anche con l’insorgenza della fatica.
L’atleta maggiormente allenato non solo ha depositi di glicogeno potenzialmente maggiori, ma è anche in grado di sintetizzarlo più velocemente grazie ad enzimi più efficienti.
Per produrre glicogeno è indispensabile assumere carboidrati; ma quanti, quali, quando e con che frequenza?

La bifasicità della sintesi del glicogeno muscolare

Nel tentativo di ripristinare il più velocemente possibile le riserve di glicogeno muscolare è utile conoscere l’andamento bifasico che può assumere la sua velocità di sintesi a seguito di allenamenti o gare che comportino deplezioni delle sue riserve muscolari pari ad almeno il 75% del valore a riposo e non a digiuno.
Conoscere e quindi sfruttare la tale bifasicità è importante per quegli atleti che siano impegnati in più allenamenti giornalieri, o che abbiano poco tempo a disposizione per il recupero tra un allenamento impegnativo ed il successivo (meno di 8 ore), al fine di massimizzarne la sintesi e ottenere la migliore performance nella sessione successiva.
Le due fasi sono caratterizzate da:

  • una diversa sensibilità all’insulina circolante;
  • una diversa velocità di sintesi.

La sintesi del glicogeno muscolare nel post-esercizio: la prima fase

Glicogeno Muscolare
Fig. 1 – Struttura del Glicogeno

La prima fase, immediatamente successiva al termine dell’attività e della durata di 30-60 minuti, è insulino-indipendente, ossia l’uptake del glucosio da parte della cellula muscolare come la sintesi della molecola al suo interno sono indipendenti dall’azione dell’ormone.
Questa fase è caratterizzata da una elevata velocità di sintesi che però si riduce rapidamente se non si assumono carboidrati: la massima velocità si registra nei primi 30 minuti per poi ridursi a circa 1/5 dal 60° minuto, e a circa 1/9 al 120° minuto dal termine dell’esercizio.
Come è possibile sfruttare questa prima fase per ripristinare quanto più possibile le scorte muscolari di glicogeno? Facendo si che al muscolo arrivi la maggior quantità possibile di glucosio nei momenti immediatamente successivi al termine dell’attività, meglio se entro i primi 30 minuti.

  • Cosa assumere?
    Carboidrati ad elevato indice glicemico ma di facile digestione ed assorbimento.
    E’ quindi consigliabile sostituire cibi, magari anche ad alto indice glicemico, che necessitano di un certo tempo per la digestione ed il successivo assorbimento, con soluzioni/gel contenenti ad esempio glucosio e/o saccarosio. Queste soluzioni/gel assicurano la massima velocità possibile di assorbimento e rifornimento di glucosio al muscolo in quanto contengono solo glucosio e sono prive di fibre o altro che rallenterebbero la digestione e il successivo assorbimento del monosaccaride, sono cioè in grado di produrre elevate glicemie in un tempo relativamente breve.
    Da sottolineare ulteriormente che il ricorso nell’immediato post-esercizio a tali soluzioni/gel contenenti carboidrati a rapida disponibilità è consigliabile solo quando il tempo di recupero tra un esercizio che causa una forte deplezione del glicogeno muscolare ed il successivo è breve, meno di 8 ore.
    Sarà possibile giocare anche sulla temperatura e concentrazione della soluzione per accelerarne il transito gastrico.
  • Assumere carboidrati, ma in che quantità?
    Sono stati condotti molti studi per cercare di definire la quantità ideale di carboidrati da assumere.
    Se nel post-esercizio l’atleta non si alimenta la velocità di sintesi del glicogeno è molto bassa, mentre se immediatamente dopo il termine del lavoro assume quantità adeguate di carboidrati la velocità può raggiungere valori oltre 20 volte maggiori.
    Dal confronto della letteratura sembra ragionevole affermare che, a seguito di allenamenti che riducano le scorte di glicogeno muscolare come visto in precedenza (<75% dei valori a riposo e non a digiuno) la massima velocità di sintesi si ottenga con assunzioni di carboidrati, ad alto indice glicemico ed elevata velocità di digestione ed assorbimento, pari a circa 1,2 g/kg di peso corporeo/h per le 4-5 ore successive dal termine dell’esercizio stesso.
    In questo modo si determina la produzione di una quantità di glicogeno maggiore del 150% rispetto all’ingestione di 0,8 g/kg/h.
    Poiché aumenti fino a 1,6 g/kg/h non hanno portato ad ulteriori incrementi, la quantità di carboidrati pari a 1,2 g/kg/h può essere considerata quella ottimale per massimizzare la velocità di risintesi delle scorte di glicogeno muscolare nel post-esercizio.
  • Con che frequenza?
    Riguardo alla frequenza di assunzione è stato osservato che se i carboidrati sono assunti di frequente, ogni 15-30 minuti, sembra ci sia un’ulteriore stimolazione dell’uptake del glucosio da parte del muscolo, come della ricostituzione del glicogeno muscolare rispetto ad assunzioni ad intervalli di due ore. In particolare, le assunzioni nelle prime ore del post-esercizio sembrano ottimizzare livelli di glicogeno.

La sintesi  del glicogeno muscolare nel post-esercizio: la seconda fase

La seconda fase delle sintesi del glicogeno muscolare  ha inizio dalla fine della prima, perdura sino all’inizio del pasto precedente l’impegno successivo (dunque da alcune ore a giorni) ed è insulino-dipendente, ossia l’uptake del glucosio da parte della cellula muscolare come la sintesi del glicogeno al suo interno sono sensibili ai livelli circolanti dell’ormone.
Inoltre si osserva una significativa riduzione della velocità di sintesi del glicogeno muscolare: con un’assunzione adeguata di carboidrati la velocità si attesta su valori inferiori di circa il 10-30% rispetto a quelli della prima fase.
Questa fase può perdurare per diverse ore, ma tende ad essere più breve se:

Come è possibile sfruttare questa fase per ottimizzare la velocità di sintesi del glicogeno muscolare?
Le evidenze sperimentali indicano che pasti con carboidrati ad alto indice glicemico sono più efficaci di quelli con carboidrati a basso indice glicemico. Ma se tra un allenamento ed il successivo passano giorni e non ore, non ci sono evidenze a favore di carboidrati ad alto indice glicemico rispetto a quelli a basso indice purché ne sia assunta una quantità adeguata.

Velocità di sintesi del glicogeno e assunzione di carboidrati e proteine

La contemporanea assunzione di carboidrati e proteine (o aminoacidi insulino-tropici liberi) permette di ottenere velocità di sintesi del glicogeno nel post-esercizio che non differiscono significativamente da quelle raggiunte con quantità maggiori di soli carboidrati. Questo potrebbe essere un vantaggio per l’atleta che ne potrà assumere quantità più contenute, limitando così l’insorgenza di eventuali complicazioni gastrointestinali comuni durante l’allenamento/gara dopo un loro consumo elevato.
Dall’analisi della letteratura sembra ragionevole affermare che, dopo un esercizio che comporti la deplezione di almeno il 75% delle riserve muscolari di glicogeno, si possano ottenere velocità di sintesi del glicogeno analoghe a quelle raggiunte con 1,2 g/kg/h di soli carboidrati (le maggiori ottenibili) con la coingestione di 0,8 g/kg/h di carboidrati e 0,4 g/kg/h di proteine, mantenendo le stesse tempistiche di ingestione (ogni 15-30 minuti per le prime 4-5 ore del post-esercizio).

Bifasicità della sintesi del glicogeno muscolare: meccanismi molecolari

In entrambe le fasi l’aumento della sintesi del glicogeno è conseguenza di un aumento:

  • della velocità di trasporto del glucosio nella cellula;
  • dell’attività della glicogeno sintetasi, l’enzima che catalizza la sintesi del glicogeno.

Tuttavia i meccanismi molecolari che sottostanno a queste modificazioni sono differenti.
Nella prima fase l’aumento della velocità di trasporto del glucosio, indipendente dalla presenza dell’insulina, è mediato dalla traslocazione, indotta dalla contrazione, dei trasportatori del glucosio, detti GLUT4, sulla membrana plasmatica della cellula muscolare.
In aggiunta, anche i bassi livelli di glicogeno agiscono da stimolo al trasporto in quanto si ritiene che gran parte delle vescicole contenenti il trasportatore siano legate al glicogeno, e dunque potrebbero divenire disponibili quando i suoi livelli sono ridotti.
Infine bassi livelli di glicogeno muscolare vanno anche a stimolare l’attività della glicogeno sintetasi: è stato dimostrato che il livello del glicogeno muscolare è un regolatore dell’attività dell’enzima molto più potente di quanto sia l’insulina.
Nella seconda fase l’aumento della sintesi è dovuto all’azione dell’insulina sui trasportatori del glucosio e sull’attività della glicogeno sintetasi della cellula muscolare. Questa sensibilità all’azione dell’insulina circolante, che può persistere per 48 ore a seconda dell’assunzione di carboidrati e della quantità di glicogeno muscolare risintetizzato, ha suscitato grande attenzione: è infatti possibile, tramite opportuni interventi nutrizionali, incrementarne la secrezione al fine di migliorare la sintesi del glicogeno stesso ma anche l’anabolismo proteico, riducendo al contempo la velocità di degradazione delle proteine stesse.

Insulina e velocità di sintesi del glicogeno muscolare

La contemporanea assunzione di carboidrati e proteine (o aminoacidi liberi) aumenta la secrezione di insulina postprandiale rispetto ai soli carboidrati (in alcuni studi sono stati osservati incrementi nella secrezione dell’ormone di 2-3 volte rispetto ai soli carboidrati).
E’ stato supposto che, data la maggior quantità di insulina circolante, si potessero ottenere ulteriori aumenti della velocità di sintesi del glicogeno rispetto a quelli osservati con i soli carboidrati, ma in realtà non sembra essere così. Se infatti la quantità di carboidrati viene portata a 1,2 g/kg/h, più 0,4 g/kg/h di proteine, non si osservano ulteriori aumenti nella velocità di sintesi se paragonati a quelli ottenuti con l’ingestione dei soli carboidrati nella stessa quantità (1,2 g/kg/h, che come detto, al pari della coingestione di 0,8 g/kg/h di carboidrati e 0,4 g/kg/h di proteine, danno la massima velocità raggiungibile nel post-esercizio) o in quantità isoenergetica, quindi 1,6 g/kg (proteinecarboidrati hanno lo stesso contenuto di energia/grammo).

Insulina e accumulo preferenziale dei carboidrati

I livelli più elevati di insulina circolante raggiunti con la coingestione di carboidrati e proteine (o aminoacidi liberi) potrebbero stimolare un accumulo dei carboidrati ingeriti nei tessuti maggiormente sensibili all’azione dell’ormone, quali il fegato e il muscolo che ha precedentemente lavorato.
In questo modo si verificherebbe un loro deposito più efficiente ai fini dell’attività sportiva, in quanto carboidrati verrebbero accumulati preferenzialmente anche nel muscolo, dove saranno in seguito utilizzati.

Bibliografia

Beelen M., Burke L.M., Gibala M.J., van Loon J.C. Nutritional strategies to promote postexercise recovery. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2010:20(6);515-32 [Abstract]

Berardi J.M., Noreen E.E., Lemon P.W.R. Recovery from a cycling time trial is enhanced with carbohydrate-protein supplementation vs. isoenergetic carbohydrate supplementation. J Intern Soc Sports Nutrition 2008;5:24 [PDF]

Betts J., Williams C., Duffy K., Gunner F. The influence of carbohydrate and protein ingestion during recovery from prolonged exercise on subsequent endurance performance. J Sports Sciences 2007;25(13):1449-60 [Abstract]

Howarth K.R., Moreau N.A., Phillips S.M., and Gibala M.J. Coingestion of protein with carbohydrate during recovery from endurance exercise stimulates skeletal muscle protein synthesis in humans. J Appl Physiol 2009:106;1394–1402  [Abstract]

Jentjens R., Jeukendrup A. E. Determinants of post-exercise glycogen synthesis during short-term recovery. Sports Medicine 2003:33(2);117-144 [Abstract]

Millard-Stafford M., Childers W.L., Conger S.A., Kampfer A.J., Rahnert J.A. Recovery nutrition: timing and composition after endurance exercise. Curr Sports Med Rep 2008;7(4):193-201 [Abstract]

Price T.B., Rothman D.L., Taylor R., Avison M.J., Shulman G.I., Shulman R.G. Human muscle glycogen resynthesis after exercise: insulin-dependent and –independent phases. J App Physiol 1994:76(1);104–111 [Abstract]

van Loon L.J.C., Saris W.H.M., Kruijshoop M., Wagenmakers A.J.M. Maximizing postexercise muscle glycogen synthesis: carbohydrate supplementation and the application of amino acid or protein hydrolysate mixtures. Am J Clin Nutr 2000;72: 106-111 [Abstract]

Glicogeno muscolare e sport

Funzioni del glicogeno muscolare

Il glicogeno muscolare rappresenta una sorgente di glucosio, dunque energia, che può essere utilizzata dal muscolo durante l’attività fisica: è una riserva di energia dove serve!
Inoltre esiste una stretta relazione tra l’insorgenza della fatica e la deplezione delle sue riserve muscolari.

Glicogeno come sorgente di energia

Glicogeno Muscolare: Intensità dello Sforzo Fisico e Carburante Metabolico Utilizzato
Fig. 1 – Intensità dello Sforzo Fisico e Carburante Metabolico Utilizzato

I carboidrati e gli acidi grassi (lipidi) rappresentano le principali fonti di energia per il muscolo durante l’attività fisica, e il loro contributo relativo varia in funzione:

  • dell’intensità e durata dell’esercizio;
  • del livello di allenamento.

Se per gli acidi grassi non esistono problemi riguardo le scorte corporee, così non è per i carboidrati le cui riserve, presenti in forma di glicogeno, principalmente nel fegato e nel muscolo, sono modeste, meno del 5% dell’energia corporea totale: in un soggetto adulto maschio di 70 kg non a digiuno ci sono circa 250 g di glicogeno nel muscolo e 100 g nel fegato per un totale di energia pari a circa 1400 kcal. Negli atleti la quantità può essere maggiore, ad es. nei migliori maratoneti, di nuovo considerando un maschio adulto come in precedenza, si può arrivare fino 475 g totali, muscolo più fegato, che corrispondono a 1900 kcal.
Nonostante ciò, il contributo del glicogeno al totale dell’energia necessaria per sostenere il lavoro muscolare aumenta con l’aumentare dell’intensità dell’esercizio, mentre si riduce quello degli acidi grassi.
Inoltre, in assenza di rifornimenti con carboidrati esogeni, la prestazione è determinata dalle riserve endogene di glicogeno muscolare ed epatico il cui consumo relativo è differente: all’aumentare dell’intensità aumenta quello del primo mentre rimane più o meno costante quello del secondo.

Glicogeno muscolare ed esercizi intensi

Il glicogeno muscolare rappresenta infatti la più importante riserva di energia negli esercizi prolungati di intensità medio-alta, importanza che aumenta nel caso di esercizi intervallati di alta intensità (comuni negli allenamenti di nuotatori, corridori, vogatori o negli sport di squadra) o in lavori di resistenza contro pesi (in inglese resistance), quindi sia endurance che resistance. Se ad esempio si considera la maratona, circa l’80% dell’energia necessaria deriva dall’ossidazione dei carboidrati, per la maggior parte glicogeno muscolare. Infine la velocità di replezione delle riserve di glicogeno nel post-esercizio è uno dei fattori più importanti nello stabilire il tempo necessario per il recupero.

Glicogeno muscolare e fatica

La fatica e i bassi livelli di glicogeno sono strettamente correlati, ma non è ancora chiaro quali siano i meccanismi alla base di questa relazione. Una delle ipotesi è che esista una concentrazione minima di glicogeno che viene “protetta” ed è resistente all’utilizzo durante l’esercizio, forse per assicurare una riserva di energia in caso di estrema necessità. Data la stretta relazione tra deplezione del glicogeno muscolare e fatica, la sua velocità di ripristino nel post-esercizio è uno dei fattori più importanti nel determinare il tempo necessario al recupero.

Bibliografia

Arienti G. “Le basi molecolari della nutrizione”. Seconda edizione. Piccin, 2003

Cozzani I. and Dainese E. “Biochimica degli alimenti e della nutrizione”. Piccin Editore, 2006

Giampietro M. “L’alimentazione per l’esercizio fisico e lo sport”. Il Pensiero Scientifico Editore, 2005

Mahan LK, Escott-Stump S.: “Krause’s foods, nutrition, and diet therapy” 10th ed. 2000

Mariani Costantini A., Cannella C., Tomassi G. “Fondamenti di nutrizione umana”. 1th ed. Il Pensiero Scientifico Editore, 1999

Nelson D.L., M. M. Cox M.M. Lehninger. Principles of biochemistry. 4th Edition. W.H. Freeman and Company, 2004

Stipanuk M.H.. “Biochemical and physiological aspects of human nutrition” W.B. Saunders Company-An imprint of Elsevier Science, 2000