Sintesi di glicogeno muscolare dopo l’allenamento
La scorta di glicogeno muscolare a riposo varia da 500 a 600 mmol/kg di peso a secco ma può diminuire considerevolmente durante un esercizio di resistenza prolungato o un esercizio ad alta intensità di durata relativamente breve. Per esempio, in prove di laboratorio, viene descritto che il glicogeno muscolare diminuisce del 50-75% dopo tre ore di bicicletta al 70% della VO2max e del 30-40% durante una sessione di allenamento di resistenza (con sovraccarichi) di circa 45’. La sintesi di glicogeno muscolare avviene in due differenti fasi. Nell’immediato sembrerebbe essere indipendente dai livelli di insulina circolanti, e dura 30-60 minuti, in cui i tassi di sintesi del glicogeno sono elevati (30-45 mmol/kg di peso secco/ora) ma diminuisce rapidamente del 60-90% se non vengono assunti carboidrati. Diversi studi indicano che la fase insulino-indipendente avviene solo quando le concentrazioni di glicogeno muscolare alla fine dell’esercizio sono ridotte a meno di 150-200 mmol/kg di peso secco.
Price ha dimostrato che il ripristino del glicogeno diventava bifasico quando le il glicogeno era il 25% dei livelli di riposo, prima dell’allenamento; il recupero del glicogeno era caratterizzato da una sintesi rapida nei primi 30 minuti, cui facevano seguito dei tassi di sintesi significativamente più bassi. I tassi di sintesi di glicogeno non differivano da quelli osservati quando il glicogeno era inferiore al 50% fino al 75% rispetto ai valori di riposo, pre-esercizio.
Ad avvalorare ciò, l’inibizione della secrezione insulinica mediante somatomedine non alterava il tasso iniziale di sintesi del glicogeno, ma impediva la ricostruzione del glicogeno muscolare durante la seconda fase di recupero. Di conseguenza, quest’ultima, è stata definita fase insulino-dipendente.
Con un’assunzione sufficiente di, non limitata, di carboidrati, il tasso di sintesi del glicogeno muscolare in questa fase varia da 20 a 35 mmol/kg di peso secco/ora, circa il 10-30% meno dei tassi di ripristino osservato nella fase insulino-indipendente.
Entrambe le fasi sono caratterizzate dall’aumento dell’espressione del trasportatore di glucosio e dell’attività della glicogeno-sintetasi. Durante la prima fase l’esposizione del trasportatore è mediato dalla traslocazione, indotta dalla concentrazione, del trasportatore del glucosio (GLUT-4) al sarcolemma. La seconda fase è caratterizzata da un aumento di sensibilità dell’assorbimento di glucosio nel muscolo e della sintesi di glicogeno, con presenza di insulina. Una maggiore sensibilità all’insulina dopo l’allenamento può durare fino a 48 ore a seconda dell’apporto di carboidrati e del glicogeno muscolare che si è ricostruito. A causa del ruolo dell’insulina di regolare la sintesi del glicogeno nella seconda fase (insulino- dipendente), vi è grande interesse verso gli interventi nutrizionali che possono stimolare la secrezione di insulina dopo l’allenamento.
Assunzione di carboidrati:
la sintesi del glicogeno muscolare durante il recupero post-esercizio a digiuno si attesta su 2 mmol/kg di peso a secco. Se i carboidrati vengono assunti a sufficienza immediatamente al termine dell’allenamento, la sintesi aumenta fino a 20-45 mmol/kg di peso a secco. Diversi studi hanno affrontato il quesito riguardante il quantitativo di carboidrati da assumere dopo l’esercizio.
Blom, Hostmaker, Vaage, Kardel e Maehlum nel 1987 hanno inizialmente suggerito che 0,35 g /kg/h di carboidrati, assunti con un intervallo di due ore, massimizza la sintesi del glicogeno muscolare. Tuttavia molti altri studi hanno evidenziato tassi molto più alti con un assunzione di 0,75-1,0 g/kg/h. gli studi che hanno applicato un protocollo di assunzione più frequente di carboidrati (cioè ogni 15-30 minuti) hanno riportato valori ancora più alti.
Nel 2000, van Loon, Saris, Kruijshoop e Wagenmakers hanno dimostrato che la supplementazione con 1,2 g/kg/h di carboidrati ogni 30 minuti durante il recupero portava ad un contenuto di glicogeno del 150% più elevato rispetto a un consumo di 0,8 g/kg/h. Poiché un apporto di carboidrati superiore a 1,6 g/kg/h non sembra migliorare ulteriormente il ripristino del glicogeno muscolare, 1.2 g/kg/h può considerarsi il quantitativo ottimale.
Fornire più frequentemente supplementi a base di glucidi dopo l’esercizio sembra stimolare ulteriormente l’apporto di glucosio nel muscolo scheletrico e anche il ripristino del glucosio stesso, rispetto ad assunzioni con intervalli di 2 ore. Accorciare questi intervalli sembra ottimizzare i livelli di glicogeno muscolare, specialmente nelle prime ore di recupero. Costill e Burke, nel 1996, hanno riferito che pasti frequenti ad elevato tenore di carboidrati non miglioravano, a distanza di 24 ore, la sintesi del glicogeno muscolare, rispetto ad un uguale quantitativo distribuito in diversi pasti principali.
Senza l’apporto di carboidrati, l’aumento dell’esposizione dei trasportatori per il glucosio sulla membrana plasmatica, indotto dalla contrazione muscolare, si ribalta rapidamente dopo l’allenamento, ritornando ai valori basali in meno di due ore dopo il termine dell’esercizio. A sostegno di ciò, Ivy e Kats, nel 1988, riportavano tassi inferiori al 45% di glicogeno muscolare se i carboidrati vengono assunti dopo due ore invece che immediatamente al termine. Questo però sembra accada solo durante il recupero a breve termine (meno di 8 ore)perché, Parkin, Carey, Martin, Stojanovska (1997) non hanno riscontrato alcuna differenza nel contenuto di glicogeno muscolare dopo l’assunzione di carboidrati immediatamente dopo l’esercizio e in periodi successivi di recupero di 8 e 24 ore.
Burke nel 1993 ha rilevato concentrazioni di glicogeno muscolare più alte dopo le 24 ore di recupero a seguito del consumo di pasti glucidici ad alto indice glicemico, rispetto a pasti con carboidrati a basso indice glicemico, nonostante fosse stato somministrato lo stesso quantitativo di carboidrati in entrambi i casi (10 g/kg). Comunque comparando i risultati di vari studi sembra ragionevole concludere che i tassi massimali della sintesi di glicogeno muscolare vengono riscontrati con un apporto di carboidrati di circa 1,2 g/kg/h assunti con una frequenza da 15 a 30 minuti.
Co-assunzione di proteine:
Rispetto all’assunzione di soli carboidrati, aggiungere proteine, aminoacidi aumenta la secrezione di insulina. In uno studio recente, Kaastra e colleghi hanno dimostrato che l’assunzione di un isolato proteico di caseine (0,4 g/kg/h) insieme a carboidrati (0,8 g/kg/h) aumentava la risposta insulinica postprandiale di due volte durante il recupero, dopo un allenamento di ciclisti giovani e allenati alla resistenza. Nello stesso studio hanno osservato che l’aggiunta di leucina (0,1 g/kg/h) stimolava ulteriormente la produzione di insulina di tre volte rispetto alla sola assunzione di carboidrati. Dato che livelli elevati di insulina possono stimolare l’apporto di glucosio e attivare la sintesi del glicogeno muscolare, si è supposto che l’associazione proteine-carboidrati possa ulteriormente accelerare la sintesi del glicogeno muscolare durante il recupero post-esercizio.
In accordo con quanto detto, Zawadski e colleghi (1992) hanno riferito tassi di sintesi del glicogeno muscolare più elevati durante le 4 ore di recupero post-esercizio a seguito di assunzione congiunta di un supplemento di proteine del latte (0,25 g/kg/h) rispetto all’assunzione di soli carboidrati (0,75 g/kg/h). Questo studio tuttavia è stato criticato in quanto non includeva un test di controllo isoenergetico. Di conseguenza è stato affermato che i tassi più elevati di ripristino del glicogeno che sono stati registrati, potessero essere dovuti al maggior apporto energetico, aumentando il substrato per la gluconeogenesi; il che sembra improbabile perché la gluconeogenesi poco contribuirebbe in queste condizioni postprandiali con elevati livelli di insulina in circolo nel plasma.
In accordo con i dati di Zawadski del 1992, van Loon, Saris, Kruijshoop e Wagenmakers hanno investigato gli effetti di proteine (0,4 g/kg/h) e carboidrati (0,8 g/kg/h), presi contemporaneamente, sul ripristino del glicogeno muscolare post-esercizio ed hanno riferito che i tassi di sintesi di quest’ultimo erano aumentati con la contemporanea assunzione di proteine (rispettivamente 35,4 mmol/kg di peso secco dopo l’assunzione di carboidrati e proteine contro i 16,6 mmol/kg di peso secco dopo l’assunzione di soli carboidrati). Comunque portando i carboidrati a 1,2 g/kg/h le percentuali di ripristino del glicogeno aumentavano molto, il che non differiva in modo significativo dai tassi osservati dopo l’assunzione di carboidrati e proteine.
Ci si è chiesti se l’associazione di aminoacidi/proteine rappresentasse una possibile strategia alimentare atta ad accelerare il ripristino del glicogeno muscolare quando vengono assunti più di 0,8 g/kg/h du carboidrati. Da allora tre studi sono stati condotti per rispondere a questa domanda e tutti hanno dimostrato che l’aggiunta di proteine a 1,2 g/kg/h di carboidrati non aumentava la sintesi del glicogeno muscolare nel post-esercizio rispetto allo stesso quantitativo di carboidrati o di un prodotto isoenergetico di carboidrati. Quindi è stato suggerito che un ulteriore secrezione di insulina non accelera la disponibilità di glucosio nel sangue né aumenta l’attività di sintesi del glicogeno quando già vengono forniti alti quantitativi di carboidrati (più di 1,0 g/kg/h).
Anche se questa potrebbe essere una valida spiegazione, va sottolineato che questi studi stabilivano la sintesi del glicogeno muscolare post-esercizio su un periodo di tempo relativamente breve di recupero, solo tre/quattro ore. Si potrebbe obiettare che questo lasso di tempo sia troppo breve per stabilire appieno l’impatto di una maggiore risposta insulinica postprandiale dopo la contemporanea assunzione di proteine sui tassi di sintesi del glicogeno muscolare post-esercizio, poiché l’apporto di glucosio e la conseguente sintesi del glicogeno diventano probabilmente più insulino-dipendenti all’aumentare del tempo di recupero dopo l’esercizio. Inoltre si potrebbe obiettare che gli atleti preferirebbero raggiungere simili percentuali di glicogeno con un apporto inferiore di carboidrati.
Riassumendo, l’associazione di proteine/aminoacidi con i carboidrati non aumenta ulteriormente la sintesi del glicogeno muscolare dopo l’allenamento quando un abbondante quantitativo di carboidrati (1,2 g/kg) viene assunto ad intervalli frequenti (15-30 minuti).
Assunzione contemporanea di caffeina:
Pedersen e colleghi (2008) hanno riferito effetti positivi sulla sintesi del glicogeno muscolare post-esercizio apportati dalla caffeina assunta insieme ai carboidrati. Essi hanno dimostrato che si verifica un aumento di più del 66% della percentuale di sintesi del glicogeno muscolare (58 contro 38 mmol/kg) nelle quattro ore di recupero dopo l’allenamento, facendo assumere 2 mg/kg di caffeina con 1,0 g/kg di carboidrati. Di conseguenza si potrebbe ipotizzare che la caffeina è efficace sulla sintesi del glicogeno muscolare solo se associata ai carboidrati.
Rimane aperto il dibattito sul meccanismo di azione della contemporanea assunzione di caffeina. Assunta in condizioni di riposo, la caffeina ha dimostrato di ridurre la disponibilità di glucosio mediato dall’insulina, disponibilità che potrebbe essere mediata sia dalla stimolazione β-adrenergica, sia dall’antagonismo per adenosina-receptor. Comunque è stato dimostrato che l’allenamento riduce gli effetti dannosi della caffeina sull’azione insulinica nel muscolo. Inoltre, assumere anche caffeina durante l’allenamento sembra aumentare l’assorbimento intestinale dei carboidrati.
Sintesi delle proteine muscolari post-esercizio:
Oltre al ripristino delle scorte di glicogeno muscolare, altrettanto importanti per il recupero post-esercizio sono la ripresa dai danni muscolari e il ricondizionamento muscolo scheletrico.
L’attività fisica stimola sia la sintesi che il catabolismo delle proteine muscolari durante il recupero da un esercizio strenuo. Dato che l’esercizio stimola la sintesi delle proteine muscolari più che l’esaurimento delle stesse, il bilancio netto delle proteine muscolari diventa meno negativo.
Però in assenza di un apporto alimentare il bilancio proteico dopo l’allenamento non diventa positivo. Il nutrimento dopo l’esercizio è necessario per ottenere un bilancio proteico positivo e, come tale, facilitare la riparazione del danno muscolare e il ricondizionamento del muscolo scheletrico.
Assunzione di carboidrati:
Diversi studi hanno esaminato gli effetti dei carboidrati assunti dopo l’allenamento. Essi attenuano il catabolismo delle proteine muscolari indotto dall’esercizio, ma non influiscono sulla loro sintesi per cui il bilancio proteico muscolare diventa meno negativo dopo l’assunzione di carboidrati. Quindi l’effetto positivo dei carboidrati sul bilancio proteico sembra essere mediato dalla diminuzione indotta dall’insulina dei tassi di riduzione delle proteine, senza alcun ulteriore impatto sulla sintesi proteica.
Assunzione di proteine:
Aminoacidi e/o proteine stimolano efficacemente la sintesi proteica muscolare a riposo e dopo l’allenamento. Numerosi studi hanno dimostrato che la somministrazione di aminoacidi e/o proteine aumenta la sintesi proteica muscolare dopo l’esercizio con pesi o attrezzi e di endurance.
Comunque è ancora aperto il dibattito sul quantitativo e sul tipo di proteine e sui tempo di assunzione per ottenere il massimo della sintesi proteica muscolare. Tipton e colleghi (1999) hanno rilevato che 40 grammi di aminoacidi misti (MAA) o anche solo aminoacidi essenziali (EAA) assunti dopo l’esercizio stimolavano in maniera efficace la sintesi delle proteine muscolari.
Studi successivi accertavano l’impatto di soli 6 grammi di EAA con o senza carboidrati e dimostravano che questo quantitativo stimolava efficacemente anche la sintesi delle proteine muscolari post-esercizio. Comunque una dose così bassa di EAA dopo l’allenamento dava un bilancio proteico netto positivo per un periodo di due ore, ritornando poi negativo. Da ciò si potrebbe dedurre che questo quantitativo di aminoacidi non sia sufficiente a mantenere uno stato anabolico. Recentemente uno studio di Moore e colleghi (2009) ha rilevato una relazione dose-risposta tra l’assunzione di proteine e l’andamento della sintesi proteica muscolare post-esercizio. Il tasso minimo di sintesi di proteine muscolari aumentava con l’aumentare dei quantitativi di proteine assunte, raggiungendo la massima percentuale ottenibile dopo aver preso 20 g di proteine dell’uovo contenenti circa 8,6 grammi di EAA.
Sembra inoltre che le proteine del atte e le loro forme isolate, siero e caseina, siano migliori dal punto di vista anabolico delle proteine della soia del favorire l’ipertrofia muscolare. Caseina e siero del latte sembrano avere proprietà anaboliche distinte, dovute alla diversa cinetica di digestione e assorbimento. Mentre le proteine del siero sono solubili ed hanno un assorbimento intestinale rapido, la caseina coagula nello stomaco, ritardando lo svuotamento gastrico ed il conseguente rilascio di aminoacidi. Il rapido, ma transitori aumento delle concentrazioni plasmatiche di aminoacidi dopo assunzione di proteine del siero del latte porta a tassi più alti di sintesi proteica.
Oltre al quantitativo e al tipo di proteine, i tempi di assunzione sembrano essere un fattore importante nello stimolare l’anabolismo muscolare dopo l’allenamento .
Lavenhagen e colleghi (2001) hanno rilevato che il bilancio proteico netto dopo l’attività fisica migliorava con un supplemento di proteine, carboidrati e lipidi assunto immediatamente al termine dell’allenamento, rispetto alla sua assunzione dopo tre ore. Inoltre recenti studi suggeriscono che l’associazione di carboidrati e proteine prima e durante l’allenamento possa aumentare ulteriormente le proteine muscolari dopo l’allenamento stesso. Tipton e colleghi nel 2001 hanno dimostrato che gli aminoacidi assunti prima, piuttosto che dopo l’allenamento, fanno aumentare ulteriormente le proteine muscolari durante il recupero.
Per riassumere, l’apporto di circa 20 grammi di proteine intere o circa 9 grammi di EAA è sufficiente per stimolare la sintesi proteica muscolare durante l’esercizio nelle prime due ore di recupero. Maggiori quantitativi o assunzioni frequenti di proteine (cinque o sei volte al giorno con i pasti) potrebbero essere necessari per massimizzare la sintesi proteica muscolare. Ulteriori aumenti di concentrazioni di insulina plasmatica da co-assunzione di carboidrati non sembra modificare la sintesi proteica muscolare, ma può di fatto inibire la proteolisi muscolare, stimolando quindi l’aumento delle proteine muscolari dopo l’allenamento.
Linee guida pratiche e conclusioni:
Durante il recupero post-esercizio, l’apporto nutrizionale ottimale è importante per ricostruire le scorte di substrato endogeno, e per facilitare la ripresa da danni muscolari. Dopo un’attività di resistenza ad esaurimento il ripristino del glicogeno muscolare rappresenta il fattore più importante per stabilire il tempo necessario al recupero.
I carboidrati dopo l’attività fisica sono riconosciuti come la fonte più importante per la sintesi del glicogeno. Assumere con essi proteine e/o aminoacidi non sembrerebbe dare migliori risultati quando i carboidrati eccedono 1,2 g/kg/h. Però, da un punto di vista pratico, non sempre è possibile assumere quantitativi così abbondanti di carboidrati, quindi combinare piccoli quantitativi di porteine (0,2.0,4 g/kg/h) con meno carboidrati (0,8 g/kg/h), stimola la produzione di insulina e dà gli stessi risultati in termini di ripristino del glicogeno muscolare quanto 1,2 g/kg/h di carboidrati. Inoltre proteine e aminoacidi assunti dopo l’esercizio garantiscono la stimolazione della sintesi proteica, impediscono l’esaurimento proteico e anzi accrescono le proteine muscolari.
Il consumo di circa 20 g di proteine complete (whey), o l’equivalente di circa 9 g di EAA’s, ottimizza, secondo quanto riferito da recenti studi, i tassi di sintesi proteica muscolare durante le prime ore di recupero post-allenamento.
Inserire nella dieta questi piccoli quantitativi di proteine, cinque o sei volte al giorno potrebbe sostenere al massimo la sintesi proteica per tutta la giornata. È stato dimostrato che l’assunzione di carboidrati e proteine nelle prime fasi di recupero influisce positivamente sulla performance dell’allenamento successivo e potrebbe rappresentare un beneficio specifico per quegli atleti impegnati in allenamenti multipli o in sessioni di gara nello stesso giorno o nei giorni successivi.
I carboidrati e gli acidi grassi sono il principale carburante ossidato dal tessuto muscolo-scheletrico durante l’esercizio fisico e il relativo contributo varia con l’intensità e la durata dell’esercizio stesso e dal grado di allenamento.
Finito l’allenamento, il glicogeno muscolare viene ripristinato alle concentrazioni pre-esercizio entro 24 ore, purchè si assumano sufficienti quantitativi di carboidrati. Gli atleti impegnati in sessioni multiple o gare nella stessa giornata o nei giorni successivi devono poter ripristinare le scorte di glicogeno più rapidamente. Ecco perché la ricerca si è focalizzata sugli interventi nutrizionali atti ad ottimizzare il ripristino del glicogeno muscolare dopo l’esercizio. L’assunzione di carboidrati, dopo l’esercizio, rappresenta il fattore più importante per determinare il tasso di sintesi del glicogeno muscolare; la contemporanea assunzione di proteine o caffeina può maggiormente accelerare questa sintesi. Inoltre proteine e aminoacidi assunti dopo l’esercizio garantiscono la stimolazione della sintesi proteica muscolare, utile a riparare i danni muscolari e premettere la ricostruzione del muscolo scheletrico. È ormai assodato che l’alimentazione migliore per il recupero sportivo comprende sia carboidrati che proteine, però sono ancora argomento di discussione l’esatto quantitativo, il tipo e i tempi di assunzione di questi nutrienti e gli ulteriori benefici che possono provenire da specifici farmaconutrienti.
Dott. Francesco Fagnani