AMINOACIDI RAMIFICATI

Giovanni Montagna

Tra gli aminoacidi costituenti la catena proteica, i piu' noti sono senza dubbio i cosiddetti ramificati o BCAA (branched chain aminoacids), cosi definiti per la ramificazione della loro struttura molecolare. Leucina, valina, isoleucina sono aminoacidi essenziali e devono essere introdotti con l'alimentazione, si distinguono dagli altri aminoacidi in quanto sono gli unici a non subire modificazioni nel passaggio attraverso il fegato, raggiungendo cosi "indenni" gli organi deputati alla loro metabolizzazione (il tessuto muscolare e' il luogo primario di degradazione dei BCAA). I muscoli sono in grado di utilizzare direttamente i BCAA per qualsiasi loro esigenza, sia durante la fase catabolica in corso di stress o attivita' fisica, sia durante la fase anabolica. Numerosi esperimenti condotti su muscoli isolati (sia in vitro che in vivo) hanno evidenziato le proprieta' proteo-anaboliche e anticataboliche dei BCAA. Una carenza di questi aminoacidi determina l'avvio del processo catabolico, promuovendo diminuzione del contenuto proteico del muscolo. Particolare attenzione va posta verso la leucina, in quanto migliora l'efficienza dell' insulina, inibisce la formazione di urea epatica e ammoniaca e compete con il triptofano, riducendo la produzione di serotonina che provoca sonnolenza, malumore, calo di attenzione e fatica. La leucina è l'aminoacido più ossidato durante l'attività di lunga durata.

Proprio dall'importanza di questo aminoacido, si è partiti per studiare un prodotto che apporti maggiori benefici in relazione ala performance sportiva ed al miglioramento del benessere dell'atleta. In queste righe verranno presi in considerazione gli attuali utilizzi dei ramificati, perché si può migliorare la formulazione e quali sono gli scopi di questa nuova formulazione.

I BCAA rappresentano al massimo il 20% delle proteine alimentari mentre il loro turnover attivissimo fa sì che essi rappresentino la quota dominante degli aminoacidi circolanti ed utilizzati a seguito di un pasto proteico. In seguito ad un pasto proteico i BCAA vengono assorbiti con facilità nell'intestino e giungono al fegato, dove a differenza degli altri aminoacidi, non vanno incontro a trasformazioni chimiche. In seguito a stimoli opportuni il fegato immette in circolo i BCAA, che attraverso la circolazione arrivano ai diversi organi in cui avviene la loro utilizzazione e metabolizzazione, in particolare il tessuto muscolare.

Nel muscolo i BCAA possono essere:

• Ossidati a scopo energetico (soprattutto la leucina puo' essere utilizzata in questo modo determinando un prezioso risparmio di glucosio)

• Impiegati per la sintesi di proteine nel muscolo

• Utilizzati nella sintesi dell' alanina, aminoacido di fondamentale importanza per la neoglucogenesi

• Reimmessi in circolo senza essere metabolizzati per essere utilizzati elettivamente nel cervello

• Ricordiamo che gli aminoacidi ramificati leucina, isoleucina e valina sono per l'80% i costituenti delle proteine contrattili dei muscolo

Esiste poi una competizione, a livello di sistemi di trasporto e assorbimento della barriera ematoencefalica, con gli aminoacidi aromatici (fenilalanina, tirosina, triptofano). La concentrazione relativa degli aminoacidi ramificati e di quelli aromatici li mette in competizione per il sistema di trasporto attivo (L-carrier) attraverso la barriera ematoencefalica. Il passare dal circolo sanguigno al cervello di quote variabili dell'uno o dell'altro aminoacido è di estrema importanza perché gli aminoacidi aromatici sono precursori di importanti ormoni neurotrasmettitori come le catecolamine (dopamina) o la serotonina.

Un aumento di catecolamine è funzionale a uno stato di allarme.

La serotonina, che deriva dal triptofano, è il mediatore che caratterizza lo stato dell'umore. Nell'esercizio fisico, soprattutto se intenso, si ritiene che la variazione di concentrazione della serotonina cerebrale sia dipendente dal grande aumento del triptofano libero plasmatico e sia responsabile dello stato di fatica centrale che viene caratterizzato da sonnolenza, malumore, senso di stanchezza con difficoltà a proseguire l'impegno. Negli anni sempre più studi scientifici hanno dimostrato la validità dei BCAA nel miglioramento della performance riscontrando le seguenti proprietà:

• I BCAA sono in grado di contrastare il passaggio di triptofano nel cervello a cui può far seguito la trasformazione in serotonina, neurotrasmettitore responsabile della sensazione di affaticamento

• La somministrazione di BCAA prima dello sforzo, consente un migliore rendimento respiratorio dell'atleta grazie all'azione "tampone" esercitata sull'acidosi metabolica conseguente a lavoro muscolare

• La somministrazione di BCAA regolarmente, in occasione degli allenamenti, impedisce il calo di glutammina legato a sforzi ripetuti e prolungati, indice primario di calo delle difese del sistema immunitario.

• La somministrazione di BCAA prima degli sforzi intensi e prolungati (sedute di allenamento e competizioni) consente all'organismo di:

1. ritardare in modo fisiologico la comparsa di affaticamento

2. lavorare meglio (maggiore rendimento per minore lavoro respiratorio)

3. impedire o attenuare il calo delle difese immunitarie indotto da un'attività fisica intensa e regolare

• positivizzano il bilancio dell'azoto e hanno azione di stimolo sulla sintesi proteica-muscolare nell'attivita' sportiva;

• azione anticatabolica e di risparmio dei substrati proteici.

Durante l'attivita' sportiva, i BCAA riescono ad inibire nel muscolo l'ossidazione del glucosio, determinandone un risparmio e migliorando quindi la prestazione, inoltre va considerato che in aggiunta alla combustione di carboidrati e lipidi, si verifica (seppur in forma ridotta) la combustione degli aminoacidi derivanti dal catabolismo delle proteine muscolari e destinati a rifornire glucosio, attraverso la neoglucogenesi epatica (Una serie di studi attribuiscono agli aminoacidi una capacità di fornitura dal 5 al 15% del fabbisogno energetico e la leucina è uno tra i maggiori utilizzati). Uno dei fattori fondamentali per il mantenimento di una efficiente neoglucogenesi, e' dato dalla disponibilita' di alanina, un aminoacido alla cui sintesi concorrono in maniera rilevante i BCAA. Da recenti studi si è visto che questi aminoacidi forniscono acido piruvico, sostanza utilizzata dal ciclo di Krebs per produrre energia. Un altro importante ruolo svolto dai BCAA (e soprattutto dalla leucina) e' rappresentato dall'intervento nei meccanismi di neutralizzazione dei radicali amminici, il cui accumulo nell'organismo sappiamo essere fortemente tossico, sia per il cervello che per il funzionamento cellulare in genere. A differenza del fegato, il muscolo scheletrico manca degli enzimi che eliminano l'ammonio come urea, per ovviare a questo inconveniente i BCAA sia nel muscolo che nel sistema adiposo, stimolano la sintesi di alanina e glutammina, aminoacidi spazzini in grado di neutralizzare i radicali amminici. Sia alanina che glutammina non sono aminoacidi essenziali ma i BCAA rappresentano i precursori fondamentali della loro sintesi. Alcuni studi dimostrano un'azione degli aminoacidi ramificati come stimolo per l'innalzamento dei livelli di testosterone. Non è solo l'esercizio fisico a determinare una carenza di BCAA, ma svariate condizioni patologiche o parafisiologiche. Ad esempio la ripresa dell'adeguato trofismo muscolare nella fase di rieducazione successiva a traumi dell'apparato locomotore, le ustioni, il calo ponderale conseguente ad interventi chirurgici o malattie particolarmente debilitanti, la cirrosi frequentemente causa di encefalopatia epatica, l'età senile in cui generalmente vi è una ridotta propensione ad assumere cibi carnei sono tutte condizioni che consigliano una adeguata integrazione delle riserve di BCAA. I numerosi studi condotti sull'argomento hanno infine confermato la bontà della somministrazione orale di BCAA in quanto a tolleranza, assorbimento, adeguata distribuzione degli aminoacidi nell'organismo.

Uno studio sulle proprietà dei ramificati è stato pubblicata sulla rivista scientifica "Medicina dello Sport (Dic. 1991 voi. 4 pag. 325-334) e consisteva di una ricerca condotta dai dott. F. Schena e dott. A. Pattini dell'istituto di Fisiologia umana di Verona e dal dott. F. Guerrini e dott. P. Tregnaghi dell'istituto di Medicina dello Sport di Verona dal titolo "Gli aminoacidi ramificati nello sport di endurance: effetti sulla capacità di prestazione".

Alla ricerca hanno partecipato 24 atleti maschi praticanti lo sci di fondo, divisi in due gruppi, ai quali sono state somministrate per 60 giorni 14,4 g./die di aminoacidi ramificati nella metà dei casi ed una sostanza placebo contenente solo zucchero nell'altra metà.

È stato utilizzato il classico disegno sperimentale a doppio cieco per cercare di separare le modificazioni indotte dagli aminoacidi ramificati da quelle causate dal normale allenamento.

Nel corso dei 60 giorni d'indagine sono stati effettuati test e prelievi di sangue ed urina in tre occasioni: all'inizio (TO), dopo 30 giorni (T30) e dopo 60 giorni (T60).

I test effettuati sono stati i seguenti:

1. Test di potenza aerobica (massimo consumo di ossigeno, test sottomassimale intorno alla soglia anaerobica di 40 mm, tempo di esaurimento) utilizzando un nastro trasportatore.

2. Test di forza e potenza anaerobica degli arti inferiori utilizzando l'ergojump.

3. Test di determinazione della massa magra muscolare.

4. Valutazione dell'ammoniaca ematica e del l'escrezione dell'urea nell'urina delle 24 ore successive al test di potenza aerobica.

I risultati di questa ricerca indicano un miglioramento della performance aerobica (consumo di ossigeno, frequenza cardiaca, polso di ossigeno) come pure della prestazione assoluta,dato il maggior tempo di esaurimento riscontrato nel gruppo trattato con aminoacidi ramificati.

Per quanto riguarda l'effetto del trattamento sulla forza e potenza degli arti inferiori si assiste ad un incremento di prestazione del 7-8% della potenza lattacida. Dall'esame della massa magra si è notato in entrambi i gruppi una tendenza alla perdita di massa muscolare ma nettamente superiore nel gruppo non trattato. È opportuno quindi richiamare l'attenzione sulla protezione che gli atleti trattati con aminoacidi ramificati sembrano avere verso la lenta ma progressiva perdita di tessuto muscolare che si manifesta dopo 60 giorni di allenamento. Tale protezione sembra inoltre essere più evidente negli atleti che sopportano maggiori carichi di lavoro (2-3 ore al giorno). Infine dai prelievi di sangue e di urina è stata evidenziata la tendenza a produrre una minor quantità di ammoniaca e urea sotto trattamento con aminoacidi ramificati. Sempre dallo stesso gruppo di ricercatori è stato valutato il recupero in atleti trattati con aminoacidi ramificati dopo una gara impegnativa di corsa di 40 km in salita nei giorni successivi la gara, confrontandolo con quello degli atleti di controllo. È stato dimostrato che la somministrazione di 15g/die di aminoacidi

ramificati determina una minor produzione di ammoniaca ed urea e un più veloce smaltimento nei giorni seguenti ditali sostanze tossiche per il sistema nervoso, rilevando in tal modo un' azione detossicante per l'organismo.

Ciò sarebbe in pieno accordo con le sensazioni degli atleti che riferiscono di sopportare maggiori carichi di lavoro. A conclusione di questo studio si può affermare che la somministrazione di aminoacidi ramificati negli sport di durata determina una migliore risposta allo stimolo allenante che si evidenzia in tutte le prove eseguite: in questo senso si può interpretare sia l'incremento di forza degli arti inferiori, sia l'aumento del tempo di esaurimento nel test aerobico, sia il minor livello di ammonio e la minor escrezione di azoto dopo il test.

Infine una considerazione sui tempi dell'assunzione giornaliera degli aminoacidi ramificati. Il periodo migliore per assumerli è decisamente durante i primi 40 min. successivi all'allenamento, poiché in tale lasso di tempo permangono elevate le concentrazioni dell'ormone della crescita e del testosterone che favoriscono la trasformazione degli aminoacidi in proteine e quindi in tessuto muscolare.

Trattando alcuni soggetti di un gruppo di partecipanti ad un trekking di 21 giorni ad una altitudine superiore ai 3000 metri, con una integrazione di BCAA, alcuni ricercatori hanno evidenziato una significativa minor perdita di massa magra rispetto al gruppo placebo. Altri interessanti studi hanno osservato la risposta acuta all'esercizio in seguito a somministrazione orale di BCAA in atleti praticanti sport di potenza. La dose, piuttosto modesta, e' stata di 5 grammi al giorno per 5 settimane, affiancata ad una dieta iperproteica. Le risposte ottenute hanno confermato la netta diminuzione del catabolismo muscolare,ed hanno permesso di ipotizzare una influenza dei BCAA sui tassi plasmatici dell'ormone della crescita. Due recentissimi studi infine, hanno mostrato l'utilita' di una supplementazione di BCAA in programmi finalizzati alla diminuzione del grasso corporeo, nonche' la loro capacita' di prolungare l'attivita' fisica di uomini e donne in condizioni ambientali molto calde. L'assunzione di BCAA secondo quanto emerso dalle piu' recenti acquisizioni, trova giustificazione negli sport piu' diversi, da quelli di potenza a quelli di endurance, ma anche negli sport di squadra ad impegno aerobico-anaerobico alternato.

Abbiamo già detto come una carenza di questi aminoacidi determina l'avvio del processo catabolico-muscolare, promuovendo diminuzione del contenuto proteico del muscolo.

Tra questi tre aminoacidi, particolare attenzione va posta verso la leucina, in quanto migliora l'effetto dell'insulina, inibisce la formazione di urea epatica e ammoniaca e compete con il triptofano riducendo la produzione di serotonina che provoca sonnolenza, malumore, calo di attenzione e fatica. Ma cosa ancora più importante per lo sportivo è il fatto che sia l'aminoacido maggiormente coinvolto nell'inibire la degradazione delle proteine muscolari e favorire la loro sintesi (come si può notare dalla seguente tabella):

Vedete proprio come la Leucina da sola abbia un'azione anticatabolica quasi uguale a quella esplicata dai tre ramificati assieme, abbia una buona capacità di stimolare la sintesi proteica (il 10% superiore rispetto all'associazione isoleucina più valina) con un'influenza maggiore a livello di miglioramento del patrimonio proteico-muscolare rispetto agli altri due ramificati. Inoltre la leucina è facilmente ossidabile e rappresenta perciò un'ottima fonte energetica per il muscolo il cui valore varia in funzione della quota proteica della dieta e dello stato di riposo o di esercizio.

Occorre fare attenzione nella scelta degli integratori a base di BCAA: tutti gli studi scientifici che hanno dimostrato la validità del loro impiego sono stati eseguiti somministrando preparati che contenessero leucina, isoleucina e valina nel rapporto ottimale 2:1:1. C'è anche da dire che la formulazione iniziale dei BCAA era stata fatta rispettando l'equilibrio definito attraverso studi effettuati soprattutto su pazienti cirrotici. Gli studi riguardanti la medicina dello sport e l'utilizzo degli aminoacidi nei vari sport, hanno invece indicato come il consumo della leucina sia elevato soprattutto nell'attività fisica intensa, ecco quindi la necessità di aumentare la quantità di questo aminoacido nella formulazione degli integratori di ramificati.

Ma alla luce di quanto abbiamo precedentemente detto, perché limitarsi a queste caratteristiche se si può creare un integratore a base di ramificati migliore?

Modificando la classica proporzione dei tre aminoacidi ramificati 2:1:1 (leucina:isoleucina:valina) in 4:1:1 è possibile sfruttare le caratteristiche dell'aminoacido Leucina (probabilmente il più importante dei tre). Inoltre i classici integratori di BCAA, in aggiunta contengono solo la vitamina B6 utile per il metabolismo aminoacidico.

Proprieta' potenziate dei BCAA con la formulazione 4:1:1:

1. azione energetica in corso di stress, digiuno e attivita' sportiva è aumentata grazie all'aggiunta della leucina che si è visto essere l'aminoacido maggiormente consumato (a scopo energetico) tra i tre;

2. positivizzazione del bilancio dell'azoto e azione di stimolo sulla sintesi proteica-muscolare, sempre in condizioni di stress, digiuno e attivita' sportiva. L'aggiunta di leucina che, come si è visto dalla tabella è efficace quanto gli altri due assieme nella sintesi proteica ma soprattutto nell'inibire la degradazione proteica, potenzia l'effetto anticatabolico e migliora quello anabolico in modo di ottenere miglioramenti nella performance sportiva e minori conseguenze da traumi e stress;

3. azione anticatabolica e di risparmio dei substrati proteici come conseguenza della capacita' di cui al punto 2;

4. aumentata capacità di neutralizzazione degli effetti tossici da ammoniaca, la cui concentrazione aumenta in situazioni di alterata funzionalita' epatica e sforzi intensi, attuabile grazie ad un maggiore apporto di leucina. Si potrà così prolungare il tempo dell'esercizio fisico ed eliminare più facilmente sostanze tossiche prodotte dall'organismo che producono conseguenze negative anche a livello cerebrale;

5. miglioramento dell'aspetto dell'addome, grazie alla riduzione del grasso viscerale.

Indicazioni a favore dell'attivita' sportiva:

1. per favorire l'incremento della sintesi proteica muscolare, ove vi sia una specifica esigenza;

2. per migliorare la performance grazie all'azione energetica, anticatabolica e disintossicante;

3. per accelerare i processi di recupero energetico-proteico e di riparazione muscolare nella fase postesercizio.

Le dosi per supplementazione sportiva:

da 1 fino a 2 gr. (dipende dal tipo di attivita', dal peso e dall'impegno) ogni 10 Kg di peso, suddivise meta' prima dell'allenamento e meta' dopo l'allenamento. In corso di attivita' sportive prolungate e ad alto dispendio energetico, si puo' assumerne una dose anche a meta' prestazione, per migliorare la resistenza muscolare. Alcuni autori ne consigliano l'uso anche prima del riposo notturno in relazione alla secrezione notturna di GH, responsabile di una azione di stimolo sulla sintesi proteica.

Perchè i BCAA possono essere potenziati con la glutammina?

Sebbene possa essere sintetizzata a partire da altri aminoacidi, sotto determinate condizioni di stress (per esempio l'allenamento), il nostro corpo richiede più glutammina di quanta ne riesca in realtà a produrre. La glutammina è presente in grandi quantità nel corpo umano ed ha dei ruoli fisiologici determinanti come quello di fornire riserve energetiche cellulari in alcuni tessuti (tra cui i muscoli), rinforzare il sistema immunitario, è precursore della sintesi aminoacidica ed ha la capacità di aumentare il volume cellulare muscolare.

Le più importanti proprietà della glutammina sono:

• azione disintossicante, riuscendo a neutralizzare gli acidi in eccesso ed a smaltire le tossine che prodotte durante le intense sessioni di esercizio.

• Aumenta il volume delle cellule muscolari idratandole

• è coinvolta nei metabolismi energetici;

• svolge un'azione epato-protettiva e anti-infiammatoria, oltre ad una azione antidolorifica ;

• consente di accelerare il "fat burning", preserva dal catabolismo la massa muscolare magra, svolge una blanda azione anoressante

• permette un innalzamento della soglia di fatica mantenendo allo stesso tempo una elevata concentrazione mentale

• è in grado di elevare i livelli di ormone della crescita (GH).

Abbiamo visto precedentemente che i BCAA sono i precursori della glutammina e quindi in carenza di questa loro si sacrificano per formarla. Se noi la introduciamo con l'integrazione, invece, i ramificati potranno essere totalmente utilizzati per le loro nobili funzioni descritte precedentemente. Vediamo brevemente le caratteristiche della glutammina. La glutammina è uno degli aminoacidi capaci di svolgere un ruolo di grande importanza in alcune funzioni della fisiologia del corpo umano. In particolare, vari studi hanno dimostrato che la glutammina svolge un ruolo critico nel mantenimento della massa muscolare e delle funzioni immunitarie in soggetti affetti da varie patologie e fisicamente debilitati.

Basandosi su questi dati clinici si è ipotizzato che l'assunzione di glutammina potesse avere degli effetti vantaggiosi anche in ambito sportivo.

Poiché la glutammina si è dimostrata attiva nel preservare le proteine muscolari e nell'antagonizzare gli effetti proteolitici dei glucocorticoidi in pazienti traumatizzati, era ragionevole pensare che potesse avere un'azione anti-proteolitica (azione anticatabolica ossia risparmio delle proteine) anche in soggetti che praticavano attività fisica intensa capace di indurre elevati livelli di glucocorticoidi nel sangue. Da qui la possibilità di ridurre gli effetti catabolici di questi ormoni ed aiutare a sostenere uno stato "anabolico cellulare". Inoltre, poiché la glutammina aiuta e sostiene il sistema immunitario, soprattutto come importante sorgente di energia, essa può prevenire/attenuare infezioni o diminuire la gravità di infiammazioni associate ad esercizio fisico intenso e prolungato che, come noto, ha effetti immunodeprimenti. Questo permette agli atleti di recuperare più velocemente.

Inoltre, la glutammina può essere un precursore di glucosio/glicogeno, migliorare la sensibilità all'insulina e limitare gli effetti negativi di un eccesso di grassi. Poiché il tratto gastrointestinale è il sito primario di utilizzo della glutammina, la supplementazione con glutammina può prevenire la sua perdita da parte di altri organi, specialmente i muscoli, impedendo così fenomeni di proteolisi soprattutto a livello muscolare. Quindi la glutammina può essere di beneficio per atleti di che svolgono sport di potenza, che richiedono grosse masse muscolari, così come per atleti che possono andare incontro a rischi di sovrallenamento.

Per tutti questi effetti la glutammina è stata classificata come aminoacido "condizionatamente essenziale" (pur essendo da un punto di vista biochimico/fisiologico "non essenziale") in pazienti ed atleti. Ciò significa che in alcune situazioni patologiche e fisiologiche particolari l'organismo umano non è in grado di sintetizzare il necessario quantitativo di questo importante aminoacido. Da qui l'importanza della glutammina come supporto nutrizionale specifico.