Alimentazione per l'ipertrofia
Estratto dal libro SCIENZA E SVILUPPO DELLA IPERTROFIA MUSCOLARE
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| In foto il campione italiano assoluto NBFI e WNBF PRO Alessandro Manfredi |
Un’alimentazione adeguata è essenziale per massimizzare la crescita muscolare. Questo capitolo si concentra sugli aspetti dell’alimentazione che riguardano l'ipertrofia muscolare; tutti i riferimenti alla perdita di grasso sono limitati alla regolazione della massa muscolare scheletrica. Inoltre, le informazioni seguenti sono destinate a individui in salute; l’apporto nutrizionale in soggetti con patologie non viene affrontato, come non sono affrontate le implicazioni dell’alimentazione sulla salute generale e il benessere.
Il capitolo presuppone una conoscenza generale di biochimica della nutrizione. Sebbene i principi di base siano presentati per fornire un contesto appropriato, un dettagliato esame delle sfumature dell'argomento esula dall'ambito di questo libro. Quelli interessati ad esplorare ulteriormente la sua complessità sono indirizzata all’eccellente testo “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, di Gropper e Smith.
Bilancio energetico
Il bilancio energetico, il bilancio netto tra l'apporto ed il dispendio di energia, ha un profondo effetto sulla capacità di costruire il muscolo. Durante periodi di deficit energetici a breve termine la segnalazione molecolare è alterata a favore del catabolismo sull’anabolismo. Gli studi mostrano che la restrizione calorica induce una diminuzione sia nella fosforilazione di Akt e sia nella sintesi proteica muscolare, e questi eventi portano all'attivazione della famiglia di fattori trascrizionali FOXO e l’aumento dell’espressione di atrogina-1 e MuRF-1 (562). In oltre, la privazione di nutrienti attiva AMPK e le deacetilasi NAD-dipendenti, come ad esempio la sirtuina 1, che a sua volta diminuisce la fosforilazione di mTOR (478). Visto che AMPK allo stesso tempo altera processi traduzionali e aumenta l'espressione genica ossidativa e la proteolisi, un deficit calorico indurrebbe un alto tasso di turnover proteico che limiterebbe la crescita delle fibre muscolari (784).
Anche condizioni eucaloriche (cioè condizioni in cui l'apporto ed il dispendio di energia sono uguali; chiamato anche equilibrio energetico o mantenimento calorico) non sono ottimali per stimolare la crescita muscolare. Durante i periodi di equilibrio energetico, il ricorrente catabolismo proteico che si verifica negli organi e nei tessuti corporei viene rifornito, durante lo stato post-assorbimento, da aminoacidi derivati principalmente dal muscolo scheletrico (478). Anche se l'allenamento contro resistenza contrasta queste perdite, la risposta anabolica è comunque attenuata, e questo compromette la crescita ipertrofica.
D’altro canto, un bilancio energetico positivo stimola notevolmente l’anabolismo, anche in assenza di allenamento contro resistenza, purché l'assunzione di proteine alimentari sia adeguata (140). L’associazione di allenamento contro resistenza con un surplus energetico migliora l'effetto anabolico: gli aumenti di massa magra vanno dal 38% - 46% del peso totale guadagnato in soggetti sedentari fino al 100% in soggetti allenati (242).
La quantità degli aumenti di massa magra derivati dall’associazione di un surplus energetico e allenamento contro di resistenza varia con l’anzianità di allenamento. Rozenek e colleghi (632) hanno riferito che soggetti non allenati hanno guadagnato circa 3 kg in 8 settimane quando l’allenamento contro resistenza è stato combinato con un surplus energetico di circa 2.000 kCal / giorno; il gruppo di controllo che ha consumato una dieta eucalorica non ha aumentato significativamente la massa corporea. Praticamente l'intero ammontare di peso guadagnato nel gruppo che ha consumato un surplus energetico è stato attribuito all’accrescimento della massa magra. In uno studio su atleti di alto livello, Garthe e colleghi (242) hanno assegnato casualmente i soggetti ad una dieta progettata per fornire un surplus di circa 500 kCal/giorno o una assunzione di calorie a volontà (tutta la quantità che i soggetti volevano consumare). Tutti i soggetti hanno eseguito lo stesso programma di allenamento contro resistenza orientato all’ipertrofia di 4 giorni a settimana, che è stato effettuato per un periodo di 8-12 settimane. I risultati hanno mostrato un maggior aumento della massa magra in favore di quelli in surplus calorico rispetto a quelli in mantenimento (rispettivamente 1.7 contro 1.2 kg), sebbene i risultati non abbiano raggiunto significatività statistica. É interessante notare che le differenze nella massa magra fra i gruppi erano specifici per la muscolatura della parte inferiore del corpo, dove è stato notato un vantaggio significativo per i soggetti in surplus energetico. I maggiori aumenti nella massa magra associati con il surplus energetico sono stati accompagnati da un maggiore aumento della massa grassa rispetto alla condizione eucalorica (rispettivamente 1.1 contro 0.2 kg). Quindi sembra che individui già allenati utilizzino meno del surplus al fine di costruire tessuti magri; una quantità più elevata del surplus va verso il tessuto adiposo. Non è chiaro che effetto avrebbe avuto un surplus energetico ancora maggiore sui cambiamenti della composizione corporea.
Oltre un certo punto, un consumo eccessivo di energia ha un impatto negativo sulla crescita muscolare. Quando l'assunzione dei macronutrienti supera i requisiti corporei per il mantenimento dell'omeostasi e la produzione di energia per i processi cellulari, il muscolo scheletrico può diventare resistente all'insulina. Questo avviene tramite una disregolazione della via di segnalazione dell'insulina e conduce a catabolismo proteico (478). Soggetti relativamente non allenati possono beneficiare di un surplus energeticoa notevole (~ 2.000 kCal/giorno); in questa soggetti, gli aumenti della massa corporea avvengono principalmente tramite un accrescimento della massa magra a scapito di grasso corporeo. In soggetti già allenati, le prove suggeriscono che un surplus energetico da 500 a 1000 kCal/giorno è preferibile per aumentare la massa magra (242). Questa differenza tra popolazioni può essere attribuita al fatto che i soggetti non allenati hanno un potenziale ipertrofico superiore e un tasso di crescita più veloce rispetto ai soggetti allenati, e questo indirizza più energia e substrati alla costruzione di nuovo tessuto magro.
PUNTO CHIAVE
Fino a un certo punto, associare l'allenamento contro resistenza con un bilancio energetico positivo aumenta l'effetto anabolico; soggetti non allenati ottengono grandi guadagni di massa magra. Soggetti ben allenati utilizzano una parte minore del surplus energetico per la costruzione di tessuto magro e dovrebbe pertanto utilizzare un surplus energetico inferiore.
Assunzione dei macronutrienti
Dal punto di vista nutrizionale,oltre al bilancio energetico, è molto importante anche l’assunzione dei corretti macronutrienti (proteine, carboidrati e lipidi) In questa sezione è discusso ogni macronutriente in termini di importanza per l'ipertrofia muscolare, insieme a consigli pratici per l'assunzione.
Proteine
Le proteine alimentari forniscono 4 kCal di energia per grammo e sono composte da catene di aminoacidi (sostanze azotate contenenti sia un gruppo amminico che un gruppo carbossilico). In natura sono stati identificati oltre 300 gli amminoacidi, ma solo 20 di essi sono utilizzati come elementi costitutivi delle proteine corporee. Gli effetti anabolici dell’alimentazione sono principalmente guidati dal trasferimento e l'incorporazione di amminoacidi ottenuti da fonti proteiche nei tessuti corporei (49). A causa delle variazioni nelle loro catene laterali, le proprietà biochimiche e le funzioni dei vari amminoacidi differiscono sostanzialmente (839).
Gli amminoacidi possono essere classificati come essenziali (indispensabili) o non essenziali (superflui). Gli aminoacidi essenziali (EAA) non possono essere sintetizzati adeguatamente per supportare le esigenze corporee e quindi deve essere forniti attraverso l’alimentazione. Al contrario, gli aminoacidi non essenziali possono essere sintetizzati dall'organismo. La carenza di persino un singolo EAA altera la sintesi di quasi tutte le proteine cellulari tramite un'inibizione della fase di inizio della traduzione dell’ mRNA (220). Alcuni amminoacidi sono classificati come condizionatamente essenziali se sono necessari nella dieta quando l’uso dell'aminoacido è superiore al suo tasso di sintesi (839). Cosa più importante, tutti i 20 amminoacidi sono necessari per la crescita e il funzionamento adeguatp delle cellule. La Tabella 7.1 elenca gli aminoacidi essenziali, non essenziali e condizionatamente essenziali.
Un aumento di aminoacidi nel plasma e all’interno delle cellule al di sopra dei livelli di digiuno avvia una risposta anabolica caratterizzata da un notevole aumenti nella sintesi proteica muscolare. In condizioni di riposo questa risposta è transitoria; la stimolazione massima della sintesi proteica muscolare si verifica circa 2 ore dopo l’ingestione degli aminoacidi e successivamente ritorna rapidamente a livelli post-assorbimento (561). Quindi, nello stato di riposo i muscoli sono ricettivi agli effetti anabolici per un periodo relativamente breve di tempo.
Effetti sulla prestazione
L’esercizio rafforza l'effetto anabolico dell'apporto proteico, e aumenta sia l’entità sia la durata della risposta anabolica (49). Dopo un breve periodo di latenza, si notano aumenti drammatici nella sintesi proteica muscolare tra 45 e 150 minuti post-allenamento, e gli aumenti sono mantenuti fino a 4 ore in uno stato di digiuno (49). Nonostante questo aumento della sintesi proteica muscolare indotto dall'esercizio, se non vengono consumati nutrienti il bilancio proteico netto post-allenamento rimane negativo (220). L’assunzione di EAA inverte rapidamente questo processo, il bilancio proteico diventa positivo, e la sensibilità anabolica viene mantenuta per più di 24 ore (49).
L’ aminoacido essenziale leucina, uno degli aminoacidi a catena ramificata (BCAA), si pensa sia particolarmente importante per la regolazione della massa muscolare. La leucina ha dimostrato di stimolare la sintesi proteica muscolare sia in vitro che in vivo. Il meccanismo di azione sembra essere il risultato dell’aumento della fase di inizio della traduzione mediante un aumento dalla fosforilazione di mTOR (561, 839). Questa tesi è sostenuta dalle evidenze che l'attivazione di mTOR è relativamente indipendente dagli altri due BCAA, la valina e l’isoleucina (839). La leucina ha anche un effetto positivo sul bilancio proteico, attenuai infatti la proteolisi muscolare tramite l'inibizione dell'autofagia (839). L'influenza della leucina è limitata all'attivazione della sintesi proteica muscolare, e non la sua durata; il mantenimento di i livelli elevati di sintesi proteica muscolare sembra dipendere da una sufficiente assunzione degli altri EAA, soprattutto i BCAA (578).
Alcuni ricercatori hanno proposto il concetto di «soglia della leucina» (chiamato anche innesco della leucina); essi sostengono che deve essere raggiunta una certa concentrazione di leucina nel sangue per innescare al massimo la sintesi proteica muscolare (294). Le ricerche mostrano che sia necessaria una dose orale di 2 grammi di leucina (pari a circa 20 grammi di proteine di alta qualità come siero di latte o uova) per raggiungere la soglia in persone giovani e sane (505), anche se variazioni nelle dimensioni corporee riducono tale ammontare. Il fabbisogno di leucina è aumentato negli anziani. Il processo di invecchiamento provoca la desensibilizzazione dei muscoli agli EAA (cioè, una resistenza anabolica), per cui le persone anziane richiedono dosi più elevate per pasto rispetto alle loro controparti più giovani (190). Dal punto di vista meccanicistico, si pensa che questo sia dovuto una disregolazione della segnalazione di mTORC1 (Vedi capitolo 2), che a sua volta richiede un più alto tasso di leucina per attivare gli aumenti nella sintesi proteica muscolare (577). Katsanos e colleghi (353) trovato che 6.7 g di EAA — una quantità sufficiente a suscitare una profonda risposta anabolica nei giovani — non era sufficiente per elevare la sintesi proteica muscolare in un gruppo di anziani; solo dopo l’integrazione con 1.7-2.8 g di leucina si è avuto un notevole aumento. I risultati suggeriscono che le persone anziane richiedono circa il doppio di leucina per porzione per raggiungere la soglia di leucina, rispetto alla quantità richiesta dagli individui più giovani.
Va notato che gli effetti anabolici dose-risposta della leucina sono massimizzati al raggiungimento della soglia; aumentarne l'assunzione oltre questo punto non ha ulteriori effetti sulla sintesi proteica muscolare sia a riposo sia dopo l'allenamento contro resistenza (561). Inoltre, studi longitudinali in modelli animali non sono riusciti a dimostrare che l’integrazione di leucina porti a un maggiore accumulo di proteine in assenza degli altri aminoacidi (197, 436). É quindi possibile che la sola integrazione di leucina porti a uno squilibrio di EAA che altera la funzione trascrizionale e/o traduzionale. D’altro canto, anche se l’integrazione di leucina innesca l'attivazione della sintesi proteica muscolare, la durata può non essere sufficiente a produrre una notevole sintesi di elementi contrattili. In entrambi i casi, i risultati rafforzano la necessità di un consumo adeguato del completo spettro di EAA per promuovere lo sviluppo muscolare.
Fabbisogno proteico
L'accrescimento della massa magra dipende dall’assunzione della corretta quota proteica giornaliera. La dose giornaliera raccomandata (RDA) per le proteine è di 0,8 g/kg di massa corporea. Questa raccomandazione si basa sulla premessa che una tale quantità è sufficiente al 98% degli adulti sani per rimanere in un bilancio azotato non negativo. Tuttavia, anche se l’RDA è adeguata per individui prevalentemente sedentari, non può essere generalizzata ad una popolazione di che si allena contro resistenza. Innanzitutto, il mantenimento del bilancio azotato indica che le perdite proteiche quotidiane sono compensate dalla sintesi di nuove proteine; aumentare la massa muscolare richiede un bilancio azotato positivo (cioè, la sintesi proteica supera la degradazione nel corso tempo). Inoltre, l’esercizio intenso aumenta sostanzialmente il turnover delle proteine, aumentando la necessità di ulteriore substrato. In aggiunta, la misurazione del bilancio azotato ha gravi difetti tecnici che possono portare ad adottare fabbisogni proteici non ottimali (578). Considerando tutti questi fattori, il fabbisogno proteico di coloro che vogliono massimizzare la massa muscolare è sostanzialmente superiore agli RDA elencati nelle linee guida.
Sono stati effettuati diversi studi per determinare il fabbisogno proteico per gli individui impegnati in allenamento contro resistenza. Lemon e colleghi (415) hanno trovato che bodybuilder principianti impegnati nella fasi iniziali di un programma di allenamento intenso hanno richiesto da 1.6 a 1.7 g/kg al giorno — circa il doppio dell’RDA. Risultati simili sono stati trovati da altri ricercatori (745). Questi maggiore fabbisogno proteico è necessario per compensare l'ossidazione degli aminoacidi durante l'esercizio, e serve anche per rifornire substrati per l'accumulo di massa magra e per la riparazione del danno muscolare indotto dall'esercizio (118). La relazione dose-risposta tra l'introito proteico e l'ipertrofia sembra raggiungere il massimo a circa 2,0 g/kg al giorno (118); consumare quantitativi proteici sostanzialmente più alti non comporta ulteriori aumenti di massa magra. Ci sono anche alcune prove che fabbisogno proteico in realtà diminuisce in persone ben allenate. Moore e colleghi (504) hanno trovato che l'allenamento contro resistenza pesante ha ridotto il turnover corporeo di leucina in soggetti giovani non allenati; un'assunzione di circa 1,4 g/kg al giorno si è dimostrata adeguata a mantenere un bilancio azotato positivo durante le 12 settimane di allenamento. Questi risultati suggeriscono che l'allenamento contro resistenza regolare porta l’organismo a diventare a utilizzare gli aminoacidi disponibili per la sintesi di tessuto magro in maniera più efficienti, e quindi a ridurre la necessità di introiti proteici più alti.
Il totale apporto proteico giornaliero ottimale dipende sia dallo stato del bilancio energetico che dalla composizione corporea. Phillips e Van Loon (578) hanno stimato che durante i periodi di restrizione calorica è necessario un apporto proteico fino a 2,7 g/kg al giorno, per evitare la perdita di tessuto magro. Helms e colleghi (300) hanno riportato dati simili, suggerendo un introito fino a 3,1 g/kg di massa magra al giorno in persone magre, in restrizione calorica. È stato teorizzato che la maggiore dose di proteine in questa popolazione promuove la fosforilazione di Akt/PBK e delle proteine FOXO, e sopprime i fattori proteolitici connessi con la restrizione calorica, migliorando così la conservazione di tessuto magro (478).
PUNTO CHIAVE
Dopo l'allenamento contro resistenza è importante ingerire proteine e soprattutto leucina, per sostenere la sintesi proteica muscolare post-allenamento. Coloro che stanno cercando di massimizzare la massa muscolare hanno bisogno di più proteine rispetto alle dosi proposte dalle linee guida dell’RDA. Individui più anziani, per costruire una quantità di muscolo apprezzabile, hanno bisogno di più proteine rispetto a soggetti più giovani.
Qualità
Per quanto riguarda l'accrescimento della massa muscolare scheletrica, anche la qualità delle proteine deve essere presa in considerazione. La qualità di una proteina è legata principalmente alla sua composizione in EAA, in termini di quantità e la proporzione. Una proteina completa contiene tutti i nove EAA nelle quantità che approssimativamente sono necessarie per supportare il mantenimento del tessuto magro. Al contrario, proteine a basso contenuto di uno o più EAA sono considerate proteine incomplete. Con l'eccezione della gelatina, tutte le proteine di origine animale sono proteine complete. D’altro canto, le proteine di derivazione vegetale sono carenti di vari EAA, e questo le rende incomplete.
Vengono utilizzati vari indici per valutare la qualità delle fonti proteiche (Vedi tabella 7.2). L’indice più usato è probabilmente il «punteggio aminoacidico corretto in base alla digeribilità proteica» (PDCAA); un punteggio pari a 1,0 indica che la proteina è di alta qualità. Punteggi PDCAA per il siero di latte, caseina e soia sono tutti > 1,0, e questo implica che non c'è nessuna differenza nei loro effetti sull'accumulo di proteine. Studi comparativi delle proteine isolate indicano che questo non è il corretto. Wilkinson e colleghi (827) hanno dimostrato che l'ingestione post-allenamento di una porzione di latte scremato contenente 18 g di proteine ha stimolato la sintesi proteica muscolare in misura maggiore rispetto a una porzione di soia che contiene la stessa quantità di azoto e fornisce la stessa quantità di energia . Uno studio di follow-up di Tang e colleghi (742) ha mostrato che 10 g di EAA ottenuti da siero del latte idrolizzato (una proteina ad azione veloce) ha promosso aumenti nettamente maggiori nella sintesi proteica muscolare mista, sia in condizioni di riposo che dopo l’esercizio, rispetto sia alle proteine isolate della soia che alla caseina (proteine ad azione lenta). È stato ipotizzato che questa maggiore risposta anabolica sia dovuta alla rapidità di digestione delle proteine del siero del latte. Teoricamente, la rapida assimilazione di leucina nella circolazione sanguigna in seguito al consumo di siero del latte innesca processi anabolici in misura maggiore rispetto all'assimilazione più lenta della leucina in seguito al consumo di soia e caseina (578). Le nuove evidenze indicano che una miscela di proteine assorbite rapidamente e lentamente è potenzialmente superiore rispetto alle sole proteine ad azione rapida. In particolare, è stato teorizzato che l'aggiunta di caseina a una porzione di siero del latte si traduce in un’aminoacidemia (una maggiore quantità di aminoacidi nel sangue) più lenta ma più prolungata, e questo porta a una maggiore ritenzione di azoto e meno ossidazione e, di conseguenza, a una risposta di sintesi proteica muscolare più prolungata (607). In generale, proteine a digestione rapida di alta qualità stimolano in maniera massiccia la sintesi proteica muscolare durante le prime 3 ore dopo l’ingestione, mentre proteine a digestione lenta esercitano un effetto stimolante più graduale nel corso di 6-8 ore (181).
Bisogna prestare attenzione quando si tenta di trarre conclusioni pratiche da questi risultati. Dato che che gli studi riportati precedentemente hanno misurato la sintesi proteica muscolare in brevi periodi, non riflettono l’esteso impatto anabolico del consumo di proteine dopo una sessione di allenamento. Per quanto riguarda gli individui che consumano quantità adeguate di alimenti di origine animale, ci sono poche prove che consumare fonti proteiche specifiche ha un impatto tangibile sui risultati ipertrofici. I soggetti vegani devono invece essere più consapevoli della qualità delle proteine. Visto che le proteine vegetali sono ampliamente incomplete, i vegani devono cercare di mangiare la giusta combinazione di alimenti per assicurare un consumo adeguato di EAA. Ad esempio, i cereali contengono poca lisina e treonina, mentre legumi sono poveri di metionina. La combinazione dei due alimenti compensa i deficit, contribuendo così a prevenire una carenza. Si noti che questi alimenti non devono essere consumati nello stesso pasto; bisogna solo includerli regolarmente nella propria alimentazione.
La Tabella 7.3 fornisce un riepilogo delle raccomandazioni di introito proteico per massimizzare l'ipertrofia.
APPLICAZIONI PRATICHE
METODI PER VALUTARE LA QUALITÀ DELLE PROTEINE
Sono stati sviluppati diversi metodi per determinare la qualità delle proteine in un determinato alimento. Questi includono il punteggio aminoacidico corretto in base alla digeribilità proteica (PDCAAS), il rapporto di efficienza proteica (PER), il punteggio chimico (CS), il valore biologico (BV) e l’utilizzazione proteica netta (NPU). Ogni metodo utilizza i propri criteri per la valutazione della qualità delle proteine, che dipende in definitiva dalla composizione in amminoacidi essenziali di un alimento e dalla digeribilità e biodisponibilità dei suoi aminoacidi (64 5). Ad esempio, il metodo CS analizza il contenuto di ciascun amminoacido essenziale in un alimento, che viene poi diviso per il contenuto di uno stesso amminoacido nelle proteine dell'uovo (che sono considerate avere un CS di 100). Analogamente, il metodo PDCAAS è basato su un confronto tra il contenuto di EAA di una proteina di prova con quello di un profilo EAA di riferimento, ma, come suggerisce il nome, prende anche in considerazione gli effetti della digestione. Il metodo PER adotta un approccio completamente diverso; misura l’aumento di peso in giovani ratti alimentati con una proteina di prova rispetto ad ogni grammo di proteine consumate. D’altro canto, i metodi BV e NPU si basano sul bilancio azotato: Il BV misura l'azoto conservato nel corpo e lo divide per la quantità totale di azoto derivante dalle proteine alimentari, mentre l’NPU confronta semplicemente la quantità di proteine consumate con la quantità immagazzinata.
Date le differenze intrinseche nella qualità delle proteine misurata, i metodi possono provocare grandi discrepanze nella qualità risultante delle varie fonti proteiche alimentari. Determinare quale metodo sia il migliore è difficile, ma si può ipotizzare che i metodi PDCAAS e BV siano quelli più rilevanti per la crescita umana, perché prendono in considerazione la digeribilità delle proteine. Detto questo, visto che ogni metodo presenta degli inconvenienti, l'approccio migliore per valutare la qualità delle proteine è quello di prendere in considerazione vari metodi — in particolare PDCAAS e BV.
Carboidrati
I carboidrati sono composti di origine vegetali che, come le proteine alimentari, forniscono 4 kCal di energia per grammo. In termini generali, i carboidrati possono essere classificati come semplici (monosaccaridi e disaccaridi composti rispettivamente da una o due molecole di zucchero) o polisaccaridi (contenente molte molecole di zucchero). Per essere utilizzati dall'organismo,i carboidrati devono essere scissi in monosaccaridi, di cui ce ne sono tre tipi: glucosio, fruttosio e galattosio.
Questi monosaccaridi sono quindi utilizzati come fonti di energia immediata o immagazzinati per l’utilizzo futuro.
I carboidrati non sono essenziali nell’alimentazione perché il corpo può produrre il glucosio necessario per tessuti attraverso la gluconeogenesi. Gli aminoacidi e la porzione di glicerolo dei trigliceridi possono fare da substrato per la produzione di glucosio, soprattutto in assenza di carboidrati alimentari. Tuttavia, c'è un forte fondamento logico per includere alimenti ricchi di carboidrati nella dieta, quando l'obiettivo è la massimizzazione dell’ipertrofia.
Innanzitutto,fino all'80% della produzione di ATP durante l'allenamento contro resistenza a ripetizioni moderate deriva dalla glicolisi (402). Pertanto riduzioni sostanziali di glicogeno muscolare limitano la rigenerazione di ATP durante l'allenamento contro resistenza, e questo porta all'incapacità di mantenere una forza di contrazione muscolare elevata. Inoltre, una distinta riserva di glicogeno è localizzata a stretto contatto con proteine chiave coinvolte nel rilascio di calcio dal reticolo sarcoplasmico; si pensa che una diminuzione in questi magazzini acceleri l'insorgenza della fatica muscolare tramite un'inibizione del rilascio di calcio (552). A causa della importanza di glicogeno sia come substrato che come mediatore di calcio intracellulare, diversi studi hanno dimostrato che le prestazioni diminuiscono quando il glicogeno è basso. Leveritt e Abernethy (417) hanno trovato che la deplezione di glicogeno muscolare riduce significativamente il numero di ripetizioni eseguite in 3 set di squat a 80% di 1RM. Riduzioni simili nella performance anaerobica sono stati osservati a seguito di una dieta a basso contenuto di carboidrati (408). Inoltre è stato visto che livelli ridotti di glicogeno diminuiscono le prestazioni di forza isometrica (302) e aumentano la spossatezza muscolare indotta dall'esercizio (853). Bassi livelli di glicogeno possono essere particolarmente problematici durante gli allenamenti a volume più alto, perché la fatica risultante è associata a una riduzione della produzione di energia dalla glicogenolisi (700, 810).
Effetti sulla prestazione
Sebbene i carboidrati alimentari abbiano mostrato di migliorare le prestazioni durante l’esercizio, sembrano essere necessari solo quantità moderate per raggiungere gli effetti benefici. Mitchell e colleghi (498) hanno trovato che una dieta composta dal 65% carboidrati non ha avuto maggiore effetto sulla quantità di lavoro eseguito durante 15 serie di 15RM di esercizi per la parte inferiore del corpo rispetto ad una dieta composta dal al 40% di carboidrati. Analogamente, una dieta povera di carboidrati (25% delle calorie totali) ha mostrato di ridurre significativamente il tempo di esaurimento durante l'esercizio sovramassimale, mentre una dieta ad alti carboidrati (70% delle calorie totali) non ha migliorato le prestazioni rispetto ad una dieta di controllo con il 50% di carboidrati (422). Al contrario, Paoli e colleghi (558) hanno riportato che seguendo una dieta chetogenica (una dieta contenente meno di 50 g di carboidrati al giorno) per 30 giorni non ha influenzato negativamente la performance anaerobica di un gruppo di ginnaste di alto livello. È possibile che questi soggetti si sono adattati alle condizioni chetogeniche e pertanto sono riuscite a sostenere meglio la funzione muscolare durante l'esercizio intenso. Un fattore di confusione è che i soggetti nel gruppo chetogenico hanno consumato una quantità sostanzialmente maggiore di proteine alimentari rispetto ai soggetti del gruppo di controllo (rispettivamente 201 g contro 84 g). Pertanto, i soggetti nel gruppo chetogenico hanno perso più grasso corporeo e mantenuto più massa magra, e questo probabilmente ha aiutato ad annullare qualsiasi decremento delle prestazioni nel corsi del tempo.
Il glicogeno può anche avere un'influenza diretta sull'ipertrofia muscolare mediando la segnalazione intracellulare. Queste mediazioni sono presumibilmente effettuate tramite effetti regolatori su AMPK. Come discusso nel capitolo 2, AMPK agisce come un sensore energetico della cellula che facilita la disponibilità di energia. Ciò avviene sia inibendo i processi che consumano energia compresa la fosforilazione di mTORC1, sia amplificando i processi catabolici come la glicolisi, la beta-ossidazione e la degradazione proteica (259). É stato mostrato che il glicogeno sopprime AMPK isolato nelle analisi senza cellula in vitro (467) e la deplezione di glicogeno è correlata con aumento dell'attività AMPK in esseri umani in vivo (835). Inoltre,le diete chetogeniche compromettono la segnalazione mTOR nei ratti, e questo è stato utilizzato per spiegare le azioni antiepilettiche di tali diete (841).
Le prove suggeriscono che bassi livelli di glicogeno alterano le segnalazioni intracellulari indotte dall'esercizio. Creer e colleghi (160) hanno assegnato casualmente alcuni atleti di resistenza aerobica allenati ad un allenamento di 3 set di 10 ripetizioni di estensioni del ginocchio con un carico pari al 70% di 1RM dopo aver seguito una dieta povera di carboidrati (2% delle calorie totali) oppure una dieta ad alto contenuto di carboidrati (77% delle calorie totali). Il contenuto di glicogeno del muscolo era notevolmente più basso nella condizione di bassi carboidrati rispetto alla condizione di alti carboidrati (~ 174 contro ~ 591 mmol/kg di peso secco). La fosforilazione precoce di Akt si è alzata significativamente solo in presenza di alte riserve di glicogeno; la fosforilazione di mTOR ha imitato la risposta di Akt, mentre la via di ERK1/2 è rimasta relativamente inalterata dal contenuto di glicogeno muscolare. L’inibizione del glicogeno inoltre ha mostrato di impedire l'attivazione di p70S6K, inibire la traduzione e diminuire il numero di mRNA di geni responsabili della regolazione della crescita muscolare (139, 175). Al contrario, Camera e colleghi (117) hanno segnalato che livelli di glicogeno non hanno avuto alcun effetto sulle segnalazioni anaboliche o sulle risposte di sintesi proteica muscolare durante l’iniziale periodo di recupero post-allenamento a seguito dell’esecuzione di un protocollo di allenamento contro resistenza a set multipli per la parte inferiore del corpo. Non è ancora chiara una spiegazione plausibile per le contraddizioni tra gli studi
Le ricerche mostrano anche che l'assunzione di carboidrati influenza la produzione di ormoni. Sono state trovate concentrazioni di testosterone costantemente più alte in individui maschi sani dopo 10 giorni di alimentazione ad alti carboidrati rispetto a una dieta a bassi carboidrati (rispettivamente 468 contro 371 ng/dL ), nonostante il fatto che le diete avessero lo stesso contenuto totale di calorie e grassi (34). Questi cambiamenti sono stati affiancati da concentrazioni più basse di cortisolo nell’alimentazione ad alti carboidrati contro quella a bassi carboidrati. Simili risultati sono visibili quando la restrizione di carboidrati è combinata con l'esercizio intenso. Lane e colleghi (404) hanno segnalato diminuzioni significative di oltre il 40% del rapporto testosterone libero-cortisolo in un gruppo di atleti che hanno consumano il 30% delle calorie provenienti dai carboidrati e hanno eseguito 3 giorni consecutivi di allenamento intenso; non sono state invece notate alterazioni in un gruppo di confronto composto da atleti che hanno consumato il 60% delle calorie totali di carboidrati. Non si sa se tali alterazioni nella produzione ormonale influenzino negativamente gli adattamenti muscolari.
Nonostante esista una base logica per l’idea che i carboidrati siano importanti per la costruzione del muscolo, pochi studi longitudinali hanno confrontato gli adattamenti ipertrofici in diete a bassi carboidrati contro quelle ad alti carboidrati. In uno studio recente, Wilson e colleghi (corrispondenza personale) sono stati i primi a studiare l'argomento in modo controllato. I soggetti sono stati assegnati a caso a due condizioni: una seguiva una dieta chetogenica (5% di carboidrati), l’altra seguiva una dieta occidentale (55% di carboidrati); l'introito proteico è stato equiparato tra i due gruppi. Tre volte alla settimana è stato effettuato un allenamento contro resistenza regolare, che ha impiegato un combinazione di allenamento in stile bodybuilding e allenamento per la forza. Dopo 8 settimane, la magra massa ha avuto maggiori aumenti nel gruppo che ha seguito la dieta occidentale. Tuttavia, una misurazione successiva della massa magra in seguito a un periodo di 1 settimana di ricarica di carboidrati nel gruppo chetogenico ha mostrato che i vantaggi ipertrofici della dieta occidentale sono spariti. Questi risultati indicano che l'accumulo di proteine muscolari è stato simile indipendentemente dalla quantità di carboidrati assunti; eventuali differenze sembrano essere il risultato delle variazioni di acqua intracellulare causate dal glicogeno. Sono necessari ulteriori ricerche per ottenere una migliore prospettiva di come la variazione dell'introito di carboidrati influisce sull’ipertrofia muscolare indotta dall'esercizio.
Fabbisogno glucidico
In base alle prova attuali, non si possono trarre conclusioni definitive riguardo all’introito glucidico ideale dal punto di vista della massimizzazione degli aumenti ipertrofici. Slater e Phillips (700) hanno proposto un'assunzione da 4 a 7 g/kg al giorno per gli atleti di forza, tra cui i bodybuilder. Sebbene questa raccomandazione sia ragionevole, il suo fondamento è arbitrario e non prende in considerazione le grande variazioni interindividuali rispetto alla risposta all’alimentazione. L'uso di carboidrati come fonte di combustibile sia a riposo sia durante l'esercizio a varie intensità può variare fino a 4 volte tra diversi atleti; questo è influenzato da una vasta gamma di fattori, tra cui la composizione di fibre muscolari,il tipo di alimentazione, l’età, il tipo di allenamento, i livelli di glicogeno e la genetica (299). Come minimo, sarebbe prudente consumare abbastanza carboidrati da mantenere completamente riforniti i magazzini di glicogeno. L'importo necessario per soddisfare questa richiesta varia in base a una serie di fattori (ad esempio, la dimensione corporea, le fonti di carboidrati, il volume di allenamento), ma un apporto minimo di circa 3 g/kg al giorno sembrerebbe essere sufficiente. Un introito maggiore di carboidrati dovrebbe quindi essere preso in considerazione nel contesto di preferenze individuale e della risposta all’allenamento.
La Tabella 7.3 fornisce un riepilogo delle raccomandazioni di introito glucidico per massimizzare l'ipertrofia.
PUNTO CHIAVE
Una moderata quantità di carboidrati alimentari è necessaria per migliorare la prestazione atletica. Non è chiaro quale sia l’introito glucidico necessario per massimizzare l'ipertrofia muscolare indotta dall'esercizio, ma 3 g/kg al giorno è un punto di partenza ragionevole.
Grassi
I grassi, noti anche come lipidi, sono un nutrienti essenziali che svolgono un ruolo fondamentale in molte funzioni corporee. Fra queste funzioni ci sono quella di distribuirsi fra gli organi interni per proteggerli; favorire l'assorbimento delle vitamine; e facilitare la produzione di membrane cellulari, ormoni e prostaglandine. A 9 kCal per grammo,i grassi forniscono più del doppio dell'energia fornita da proteine e carboidrati.
I grassi alimentari sono classificato in due categorie fondamentali: i grassi saturi (SFA), che hanno un atomo di idrogeno su entrambi i lati di ogni atomo di carbonio (cioè, i carboni sono saturati da atomi di idrogeno) e acidi grassi insaturi, che contengono uno o più doppi legami nella loro catena di carbonio. I grassi con un doppio legame sono chiamati acidi grassi monoinsaturi (MUFA), di cui l’acido oleico è il più comune. I grassi con due o più doppi legami sono chiamati acidi grassi polinsaturi (PUFA). Ci sono due classi primarie di PUFA: l’acido linoleico 18:2 ω-6 (chiamato anche omega 6 o acido grasso n-6) e acido linolenico 18:3 ω-3 (chiamato anche acido alfa-linolenico, omega 3 o acido grasso n-3). A causa di un'assenza di alcuni enzimi, questi grassi non possono essere prodotti dal corpo umano e sono quindi una componente essenziale del cibo.
Può essere fatta un’ulteriore sottoclassificazione dei grassi in base alla lunghezza delle loro catene di carbonio. La catene possono variare tra 4 e 24 atomi di carbonio, e gli atomi di idrogeno circondano gli atomi di carbonio. Gli acidi grassi con catene da 4 a 6 atomi di carbonio sono chiamati acidi grassi a catena corta; quelli con catene da 8 a 12 atomi di carbonio sono chiamati acidi grassi a catena media, e quelli con più di 12 atomi di carbonio sono chiamati acidi grassi a catena lunga.
Effetti sulla prestazione
Il consumo di grassi alimentari influisce poco o niente sulle prestazioni dell’allenamento contro resistenza. Come sottolineato precedentemente, l’allenamento contro resistenza trae l'energia principalmente da processi anaerobici. La glicolisi, soprattutto la glicolisi veloce, è il sistema di energia primaria utilizzato dai protocolli di allenamento a set multipli e ripetizioni moderate (402). Sebbene i trigliceridi intramuscolari forniscano una fonte supplementare di carburante durante l’allenamento contro resistenza pesante (206), il contributo dei grassi non è un fattore limitante nella capacità di esercizio anaerobico.
Il consumo di grassi ha dimostrato di avere un impatto sulle concentrazioni di testosterone. Il testosterone è derivato da colesterolo, un lipide. Infatti le diete a basso contenuto di grassi sono associate a una modesta riduzione della produzione di testosterone (186, 279). Tuttavia, la relazione tra i grassi alimentari e la produzione di ormoni è complessa, ed è correlata con l'apporto energetico, i rapporti fra i macronutrienti e probabilmente anche i tipi di grassi dietetici consumati (799). Inoltre, i pasti ad alto contenuto grassi hanno in realtà mostrato di sopprimere le concentrazioni di testosterone (800). Sembra quindi esserci una soglia superiore e inferiore di assunzione dei grassi per ottimizzare la produzione di testosterone, al di sopra o sotto di cui la produzione dell’ormone può essere compromessa (641). Attualmente non si è a conoscenza di quale effetto queste modeste alterazioni nei livelli del testosterone entro un range fisiologico possano avere sull'ipertrofia.
Le prove indicano che il tipo di grassi alimentari consumato ha un'influenza diretta sulla composizione corporea. Rosqvist e colleghi (628) hanno dimostrato che la sovralimentazione di giovani uomini e donne di peso normale con alimenti ad alto contenuto di acidi grassi n-6 ha causato un aumento della massa magra circa 3 volte maggiore rispetto a una comparabile sovralimentazione con i grassi saturi. È ipotizzabile che i risultati siano collegati a effetti differenziali sulla fluidità delle membrane cellulari tra i tipi di grassi consumati. In particolare, i PUFA hanno dimostrato di migliorare la fluidità della membrana, mentre gli SFA hanno l'effetto opposto (514). Le membrane cellulari svolgono un ruolo critico nel regolare il passaggio di sostanze nutrienti, ormoni e segnali chimici dentro e fuori le cellule. Quando le membrane si induriscono, essi diventano insensibili agli stimoli esterni, inibendo i processi cellulari, tra cui la sintesi proteica. Al contrario, membrane cellulari più fluide hanno una maggiore permeabilità, e questo permette a sostanze e secondi messaggeri associati alla sintesi proteica di entrare prontamente nel citoplasma (711). Questo fornisce una base fisiologica per un benefico dei PUFA sulla sintesi proteica muscolare, rispetto agli effetti negativi di SFA in eccesso, che riducono la fluidità della membrana cellulare (88).
Si ritiene che gli acidi grassi n-3 abbiano un ruolo particolarmente importante nel metabolismo delle proteine. Una serie di studi ha mostrato che l’integrazione di acidi grassi n-3 porta a un maggiore accumulo di proteine muscolari rispetto ad altri tipi di grassi sia negli animali (72, 248) che nell'uomo (536, 635, 703). Questi effetti possono essere regolati in parte dall’aumento nella fluidità della membrana cellulare mediato dagli acidi grassi n-3 (23), che facilita un aumento della risposta di segnalazione di mTOR/p70S6K (703). Ulteriori benefici possono essere attribuiti a riduzioni nella proteolisi associato all'inibizione della via ubiquitina-proteosoma (823), che teoricamente porterebbe ad un maggiore accumulo di proteine muscolari. Sebbene questi risultati sono interessanti, gli studi menzionati in precedenza non sono stati effettuati in combinazione con un protocollo di allenamento contro resistenza strutturato. Pertanto, eventuali effetti degli acidi grassi n-3 negli individui che stanno cercando massimizzare gli adattamenti ipertrofici rimangono ipotetici.
Fabbisogno lipidico
Come per l’assunzione di carboidrati, non possono essere fornite linee guida concrete per quanto riguarda la quantità di grassi alimentari necessari per massimizzare la crescita muscolare. Come regola generale, l’introito di grassi dovrebbe rientrare nelle calorie giornaliere totali, dopo aver contato le proteine e i carboidrati. Quando si è in un surplus calorico, non è difficile raggiungere i bisogni minimi dei grassi alimentari. In base a dati limitati, un minimo di 1 g/kg al giorno sembra sufficiente a prevenire alterazioni ormonali. Sembra opportuno concentrarsi sul cercare di trarre la maggior parte delle calorie derivate dai lipidi da fonti insature. I PUFA, in particolare, sono essenziali non solo per il corretto funzionamento biologico, ma apparentemente per massimizzare l'accumulo di proteine muscolari.
Nella tabella 7.3 sono riportati alcuni consigli riguardo l'assunzione di grassi alimentari per massimizzare l'ipertrofia.
PUNTO CHIAVE
È probabile che gli acidi grassi polinsaturi (PUFAs) siano importanti per migliorare la sintesi proteica muscolare e dovrebbero essere preferiti rispetto agli acidi grassi saturi (SFA). Un minimo di 1 g/kg al giorno sembra sufficiente a prevenire eventuali alterazioni ormonali.
Frequenza dei pasti
La frequenza del consumo di nutrienti può influenzare l’accumulo di proteine muscolari. Visto che ci sono prove dell’esistenza di una soglia di leucina, sembra logico consumare diversi pasti ricchi di proteine durante la giornata. Gli studi mostrano effetti dose-dipendenti, che raggiungono il livello di saturazione a 10g di EAA, che equivale a circa 20 g di una fonte proteica di alta qualità (49). Ciò è coerente con il concetto di "muscolo pieno": la sintesi proteica muscolare diventa insensibile a qualsiasi aumento ulteriore nell'assunzione, una volta raggiunto il livello di saturazione (48). Gli aminoacidi circolanti vengono quindi utilizzati per altri processi che richiedono proteine, per sopprimere la proteolisi, o vengono ossidati (177). Quando il muscolo è nella condizione «piena», la sintesi proteica muscolare miofibrillare è stimolata durante la prima ora, ma la stimolazione ritorna ai valori basali durante le 3 ore successive nonostante elevazioni continue nella disponibilità degli aminoacidi (181). Quindi, è stato ipotizzato che consumare proteine a intervalli di qualche ora durante tutto il giorno ottimizzi l’accumulo di proteine muscolari elevando continuamente i livelli di sintesi proteica muscolare e attenuando la proteolisi muscolare (50, 700).
Sostegno alla tesi dei pasti frequenti è stato fornito da Areta e colleghi (42), che hanno studiato gli effetti di differenti distribuzioni del consumo di proteine sulla risposta anabolica. Ventiquattro uomini allenati sono stati assegnati casualmente a una condizione in cui consumavano 80 g di proteine del siero del latte in modalità intermittente (8 pasti × 10 g ogni 1.5 ore), o un’altra condizione di un'alimentazione intermedia (4 pasti × 20 g ogni 3 ore), oppure a una condizione di somministrazione in bolo (2 pasti × 40 g ogni 6 ore); il consumo avveniva durante 12 ore di recupero dopo un periodo di allenamento contro resistenza. I risultati hanno mostrato che la condizione di alimentazione intermedia era superiore a quella intermittente o alla somministrazione in bolo nello stimolare la sintesi proteica muscolare durante il periodo di recupero. I risultati sono coerenti con il concetto di soglia della leucina. I 20 g di proteine del siero del latte fornito nella condizione di alimentazione intermedia sono stati sufficienti per raggiungere la soglia, e vari pasti frequenti a questa soglia di saturazione hanno mantenuto la sintesi proteica muscolare elevata durante tutta la giornata. Al contrario, la somministrazione intermittente di 10 g non è stata sufficiente a sfruttare gli effetti massimi della leucina, mentre la somministrazione in bolo non è stata fornita abbastanza frequentemente per mantenere le elevazioni della sintesi proteica muscolare. Questo studio ha diversi problemi che ostacolano la capacità di trasferire questi risultati nella pratica. Sebbene l’utilizzo di soltanto proteine ad azione rapida (siero del latte) abbia fornito il controllo necessario per evitare effetti di confusione da altre sostanze nutritive, non rispecchia i normali schemi alimentari della vita reale. Il consumo di un pasto misto aumenta il tempo di transito attraverso l'intestino, che quindi richiederebbe necessariamente introito proteici più alti per raggiungere la soglia di leucina e poi rilasciare i rimanenti aminoacidi lentamente nelle 5 ore successive. Inoltre, la dose di 80 g di proteine giornaliere totali fornita ai soggetti è molto inferiore rispetto a quella necessaria dalla maggior parte delle persone di mantenere un bilancio proteico non negativo.
Un recente studio di Mamerow e colleghi (449) fornisce ulteriori approfondimenti l'argomento. In un disegno cross-over randomizzato, 8 soggetti sani hanno seguito, per due periodi separati di 7 giorni, due tipi di diete eucaloriche e con lo stesso contenuto di azoto, a colazione, pranzo e cena. Durante una condizione, le proteine sono stata distribuita più o meno uniformemente durante ogni pasto; nell’altra condizione, quasi 2/3 della dose proteica giornaliera veniva consumato a cena. L'introito proteico, pari a 1,6 g/kg al giorno, era sufficiente a massimizzare l’anabolismo. Tutti i pasti erano preparati individualmente dal team di ricerca. In accordo con le conclusioni di Areta e colleghi, i risultati hanno mostrato che la sintesi proteica muscolare era maggiore di circa il 25% quando l'assunzione di proteine è stata distribuita in modo uniforme rispetto a una distribuzione asimmetrica.
Diversi studi longitudinali hanno studiato gli effetti della frequenza di assunzione di proteine sulla composizione corporea durante pasti misti. In uno studio di 2 settimane su donne anziane, Arnal e colleghi (43) hanno dimostrato che l’assunzione intermittente di proteine (le donne hanno consumate il 79% delle proteine totali giornaliere in un singola dose di circa 52g) hanno provocato una maggiore ritenzione di massa magra rispetto ad una condizione in cui le dosi di proteine erano distribuite regolarmente nel corso dei 4 pasti giornalieri. Al contrario, uno studio di follow-up dello stesso team di ricerca, utilizzando un protocollo nutrizionale quasi identico, non trovato alcuna differenza tra l’assunzione intermittente di proteine e l’assunzione distribuita regolarmente in un gruppo di giovani donne (44). Questi risultati sono in accordo con quelli di Adechian e colleghi (16), che non hanno trovato differenze nella composizione corporea tra la somministrazione intermittente di proteine (80% di proteine in un pasto) e la somministrazione distribuita regolarmente (4 dosi di proteine a intervalli regolari) in un gruppo di giovani donne obese. Il disaccordo negli studi può essere probabilmente attribuito a differenze tra i soggetti legate all’età Come accennato in precedenza, il processo di invecchiamento desensibilizza il muscolo all’effetto delle proteine, e questo causa la necessità di una maggiore dose per pasto per raggiungere la soglia di leucina. È stato stimato che, per ottenere una risposta anabolica massima, gli individui anziani richiedano una dose di circa 40 g di proteine di alta qualità; individui più giovani richiedono circa la metà di questa dose (834, 845). Nello studio con soggetti anziani, il gruppo che consumava proteine con una distribuzione regolare ha consumato circa 26 g di proteine per pasto (43), e questo li avrebbe messo molto al di sotto della soglia di leucina durante ogni pasto. D’altra parte, il gruppo a somministrazione proteica intermittente, ha raggiunto la soglia di leucina nel pasto con l’80% di proteine, e questo può essere stato sufficiente a promuovere un effetto anabolico superiore. Negli studi con soggetti giovani (16, 44), il gruppo di a somministrazione proteica distribuita regolarmente ha consumato più di 20 g per porzione, superando quindi la soglia di leucina. Una limitazione di questi studi è che i soggetti non hanno eseguito allenamento contro resistenza, impedendo la generalizzazione dei risultati per coloro che cercano di massimizzare l'ipertrofia.
PUNTO CHIAVE
È stato ipotizzato che consumare proteine a intervalli di qualche ora durante tutto il giorno ottimizzi l’accumulo di proteine muscolari elevando continuamente i livelli di sintesi proteica muscolare e attenuando la proteolisi muscolare (50, 700).
APPLICAZIONI PRATICHE
FREQUENZA DEI PASTI PER L'IPERTROFIA
Dato che l'effetto anabolico di un pasto ricco di proteine dura circa 5 - 6 ore (410), è logico concludere che, per ottimizzare la crescita muscolare, gli individui giovani dovrebbero consumare tre pasti, a intervalli regolari durante tutto il giorno, contenenti almeno 10 g di EAA. Questa frequenza assicura che il corpo rimanga in uno stato di anabolismo nel corso della giornata e sfrutta appieno l’effetto di prolungamento della sensibilizzazione oltre le 24 ore che l’allenamento contro resistenza ha sul muscolo scheletrico (49). Gli individui anziani potrebbero avere bisogno di raddoppiare tale importo.
Timing dei nutrienti
Il timing dei nutrienti è una strategia per ottimizzare la risposta adattativa all’esercizio. Il periodo post-allenamento è spesso considerato la parte più critica del timing dei nutrienti dal punto di vista dell’aumento della massa muscolare.
Questo è basato sull’idea della finestra anabolica, secondo cui l’apporto di nutrienti entro circa 1 ora dal completamento dell'allenamento migliora la risposta ipertrofica alla sessione (360). Secondo la teoria del timing dei nutrienti, posticipare il consumo di nutrienti al di fuori di questa finestra limitata ha ripercussioni negative sulla crescita muscolare. Alcuni ricercatori hanno anche ipotizzato che il timing dei nutrienti rivesta maggiore importanza per la composizione corporea rispetto al consumo assoluto giornaliero di nutrienti (121).
Le proteine sono chiaramente il macronutriente critico per ottimizzare la risposta ipertrofica. Come mostrato in precedenza, l’anabolismo è mediato principalmente dagli EAA, con contributi minimi da parte di aminoacidi non essenziali (89, 767). È stato proposto che il consumo di carboidrati rafforzi gli effetti anabolici dell'apporto proteico post-allenamento, aumentando così l'accumulo di proteine muscolari (334).
L’idea del timing dei nutrienti è fondata. L’esercizio intenso causa lo svuotamento di una buona parte di combustibili immagazzinati (glicogeno e aminoacidi) e suscita perturbazioni strutturali (infiammazione o danno) delle fibre muscolari. Ipoteticamente, rifornire il corpo con sostanze nutritive a seguito di tale esercizio non solo facilita il ripristino delle riserve energetiche e il rimodellamento del tessuto danneggiato, ma stimola anche la risposta super-compensatoria, che alla fine aumenta lo sviluppo muscolare. In effetti, numerosi studi sostengono l'efficacia del timing dei nutrienti per aumentare in maniera acuta la sintesi proteica muscolare in seguito a una sessione di allenamento contro resistenza (602, 766, 768, 769). Questi risultati forniscono una prova convincente che l'esercizio fisico sensibilizza i muscoli alla somministrazione dei nutrienti.
Finestra anabolica
Il concetto di finestra anabolica è stato inizialmente formulato dai dati acuti sulla sintesi proteica muscolare. In uno dei primi studi sull'argomento, Okamura e colleghi (550) hanno trovato una risposta di sintesi proteica significativamente maggiore quando ad alcuni cani sono stati somministrati aminoacidi immediatamente dopo 150 minuti di esercizio sul tapis roulant rispetto alla somministrazione dopo 2 ore. Successivamente, un esperimento su esseri umani di Levenhagen e colleghi (416) ha mostrato che la sintesi proteica della parte inferiore del corpo (e del corpo intero) è aumentata significativamente di più quando le proteine sono state consumate immediatamente dopo 60 minuti di pedalata al 60% del VO2max rispetto al consumo dopo 3 ore. Un fattore di confusione in questi studi è che entrambi riguardano esercizio aerobico di intensità moderata a lunga durata. Ciò solleva la possibilità che i risultati riguardino soprattutto frazioni proteiche mitocondriali e forse altre proteine sarcoplasmatiche, rispetto alla sintesi degli elementi contrattili. Al contrario, Rasmussen e colleghi (602) hanno indagato l'impatto acuto del timing di proteine dopo l'allenamento contro resistenza e non trovano differenze significative nella risposta di sintesi proteica tra il consumo di nutrienti entro 1 ora e il consumo di nutrienti entro 3 ore post-allenamento.
Gli studi menzionati in precedenza, sebbene forniscano interessanti informazioni meccanicistiche sulle risposte nutrizionali nel post-allenamento, si limitano a generare ipotesi per quanto riguarda gli adattamenti ipertrofici, piuttosto che trarre conclusioni pratiche sull’efficacia del timing dei nutrienti per la aumento della massa muscolare. Le misurazioni acute della sintesi proteica muscolare effettuate nel periodo post-allenamento spesso non corrispondono all’aumento cronico dei segnali miogenici (148) e non sono necessariamente predittivi di adattamenti ipertrofici a lungo termine in seguito ad allenamento contro resistenza regolare (765). Inoltre, elevazioni post-allenamento nella sintesi proteica muscolare in soggetti non allenati non corrispondono a quelle in soggetti allenati (12). L'unico modo per determinare se il timing dei nutrienti produca un vero effetto ipertrofico è condurre studi di allenamento che misurino i cambiamenti della massa muscolare nel corso del tempo.
Effetti del consumo proteico post-allenamento sull'ipertrofia
Una serie di studi longitudinali ha studiato direttamente gli effetti dell’ingestione di proteine nel post-allenamento sulla crescita muscolare. I risultati di questi studi sono contraddittori, apparentemente a causa di diversità nei disegni sperimentali e nella metodologia. Nel tentativo di fare chiarezza sull'argomento, il mio laboratorio ha condotto una meta-analisi della letteratura sul timing di assunzione delle proteine (659). I criteri di inclusione prevedevano che gli studi dovevano coinvolgere prove randomizzate e controllate in cui un gruppo assumeva proteine entro 1 ora pre- o post-allenamento mentre l'altro non assumeva proteine per almeno 2 ore dopo la sessione di allenamento. Inoltre, gli studi dovevano estendersi almeno 6 settimane e fornire una dose minima di 6 g di EAA, un importo tale da produrre un notevole aumento della sintesi proteica muscolare dopo l'allenamento contro resistenza (89, 360). In totale sono stati analizzati 23 studi, comprendenti 525 soggetti. Una semplice analisi raggruppata dei dati ha mostrato un effetto piccolo ma significativo (0,20) sull'ipertrofia muscolare, favorendo il consumo «temporizzato» di proteine. Tuttavia, l'analisi della regressione ha trovato che praticamente l'intero effetto è stato spiegato dal maggiore consumo di proteine nel gruppo «temporizzato» contro il gruppo «non-temporizzato» (rispettivamente 1.7 g/kg contro 1,3 g/kg, ). In altre parole, il consumo proteico medio nel gruppi non-temporizzato era ben al di sotto di quello considerato necessario per massimizzare la sintesi proteica associata con allenamento contro resistenza. Solo pochi studi hanno effettivamente tentato di eguagliare l'introito proteico tra le condizioni. Una sotto-analisi di questi studi non ha rivelato alcun effetto assiciato al timing di assunzione delle proteine. I risultati forniscono la prova fondata che qualsiasi effetto di timing proteico sull'ipertrofia muscolare, se esiste, è relativamente piccolo.
PUNTO CHIAVE
Numerosi studi sostengono l'efficacia del timing dei nutrienti per aumentare in maniera acuta la sintesi proteica muscolare in seguito ad una sessione di allenamento contro resistenza, ma la ricerca non è riuscita a dimostrare che il timing della proteine abbia un effetto a lungo termine sull'ipertrofia muscolare.
Effetti del consumo glucidico post-allenamento sull'ipertrofia
Spesso si afferma che l'inclusione di carboidrati nell’assunzione di nutrienti post-allenamento lavori in sinergia con il consumo di proteine per promuovere una risposta ipertrofica (334).
Questa affermazione si basa principalmente sulle presunte azioni anaboliche del rilascio di insulina mediato dai carboidrati. Tuttavia, anche se l'insulina ha note proprietà anabolizzanti (78, 221), le nuove ricerche mostrano che l'ormone ha un ruolo permissivo nella regolazione della sintesi proteica, piuttosto che un ruolo di stimolazione (577). A livelli fisiologici, la sua secrezione ha poco impatto sull'anabolismo post-allenamento (265), anche se le prove suggeriscono una soglia al di sotto di cui i livelli di insulina plasmatica causano una risposta refrattaria della sintesi proteica muscolari all'effetto stimolante dell’allenamento contro resistenza (369). Cosa più importante, gli studi non sono riusciti a mostrare alcun effetto additivo dei carboidrati nel migliorare la sintesi proteica muscolare post-allenamento quando sono forniti insieme agli aminoacidi (251, 381, 721).
I principali effetti dell'insulina sulla massa magra sono legati al suo ruolo nella riduzione del catabolismo muscolare (174, 243, 305, 362). Sebbene i meccanismi precisi non siano attualmente ben definiti, si pensa che gli effetti anticatabolici coinvolgano la fosforilazione di PI3K/Akt mediata dall’insulina, che a sua volta diminuisce l'attivazione della famiglia di fattori di trascrizione Forkhead (364). Inoltre, è stato teorizzato che anche un'inibizione di altri componenti della via ubiquitina-proteasoma possano avere un ruolo nel processo (265).
Per poter sfruttare queste proprietà anticataboliche, le tradizionali credenze del timing dei nutrienti sostengono che sia benefico aumentare i livelli di insulina il più velocemente e drasticamente possibile a seguito di una sessione di allenamento. Immediatamente dopo l’allenamento la proteolisi muscolare è aumentata solo in modo lieve e aumenta rapidamente nelle fasi successive (398). Quando si è in uno stato di digiuno, la proteolisi è notevolmente aumentata nei 195 minuti post-allenamento e il bilancio proteico rimane negativo (584). L’entità del catabolismo proteico aumenta fino al 50% dopo 3 ore e l’aumento della proteolisi può persistere fino a 24 ore dopo una sessione intensa di allenamento contro resistenza (398). Dato che l'ipertrofia muscolare rappresenta la differenza tra la sintesi sintesi proteica miofibrillare e la proteolisi, una diminuzione nel catabolismo proteico potrebbe migliorare ragionevolmente l'accrescimento delle proteine contrattili e quindi facilitare una maggiore ipertrofia.
Anche se il concetto di innalzare l'insulina è in teoria logico, la necessità di farlo dopo l’allenamento dipende in ultima analisi, da quando il cibo è consumato prima di allenarsi. L'impatto dell'insulina sul bilancio proteico muscolare netto raggiunge un punto di stallo a 3 - 4 volte i livelli di digiuno (un intervallo di circa 15 a 30 mU/L) (265, 610). I pasti misti tipici ottengono questo effetto 1 o 2 ore dopo il loro consumo e livelli restano elevati per 3 - 6 ore (o più) a seconda delle dimensioni del pasto. Ad esempio, un pasto solido di 75 g di carboidrati, 37 g di proteine e 17 g grassi innalza le concentrazioni d'insulina 3 volte rispetto alle condizioni di digiuno entro mezz'ora dal consumo e le aumenta di 5 volte dopo 1 ora; dopo 5 ore, i livelli rimangono il doppio di quelli riscontrati durante il digiuno (123). Quindi, la necessità di contrastare rapidamente processi catabolici è importante solo quando non si sono forniti i nutrienti prima dell’allenamento.
Inoltre dovrebbe essere sottolineato che gli amminoacidi sono altamente insulinemici. Una dose di 45 g di proteine del siero del latte isolate produce livelli di insulina sufficienti a massimizzare il bilancio proteico muscolare netto (da 15 a 30 mU/L) (590). Una volta raggiunta questa soglia fisiologica attraverso il consumo di aminoacidi, l'aggiunta di carboidrati al pasto per stimolare ulteriormente le elevazioni in insulina è inutile, almeno per quanto riguarda gli adattamenti ipertrofici (265, 281, 721).
Ci sono prove che consumando significativamente carboidrati immediatamente dopo l'esercizio fisico aumenta il tasso di ripristino del glicogeno muscolare; ritardarne l'assunzione di solo 2 ore diminuisce il tasso di risintesi del 50% (335). Ciò è dovuto all'effetto di potenziamento dell’esercizio sull'assorbimento del glucosio stimolato dall’insulina, che mostra una forte correlazione positiva con l’entità di utilizzo di glicogeno durante la sessione (615). I meccanismi responsabili di questo fenomeno comprendono un aumento della traslocazione del trasportatore del glucosio di tipo 4 (GLUT4), la proteina che facilita l'entrata del glucosio nel muscolo (176, 355) e un aumento nell'attività della glicogeno sintasi — il principale enzima coinvolto nell’immagazzinamento del glicogeno (549). Insieme, questi fattori accelerano l'assorbimento di glucosio dopo l'esercizio fisico, aumentando il tasso di ripristino del glicogeno.
Il glicogeno è considerato critico per le prestazioni nei protocolli di allenamento orientati all’ipertrofia (402). MacDougall e colleghi (443) hanno trovato che 3 set di esercizi di flessione del gomito all'80% di 1RM eseguiti al cedimento muscolare diminuiva la concentrazione di glicogeno muscolare misto del 24%. Risultati simili sono stati segnalati per il vasto laterale: 3 set di 12RM hanno svuotato le scorte di glicogeno del 26,1% e 6 set hanno portato a una riduzione del 38%. L’estrapolazione di questi risultati ad un allenamento ad alto volume tipico del bodybuilding che coinvolge molteplici esercizi e set multipli per lo stesso gruppo muscolare indica che la maggior parte dei depositi di glicogeno locali è svuotata durante tali allenamenti. Le diminuzioni in termini di prestazioni a seguito dalla deplezione di glicogeno potrebbero in teoria compromettere la capacità di massimizzare la risposta ipertrofica all’allenamento.
Nonostante l’utilizzo della glicolisi durante l'allenamento contro resistenza, l'importanza pratica di una rapida ricarica del glicogeno per la maggior parte degli atleti di forza è discutibile. Anche se le scorte di glicogeno vengono completamente svuotate durante l'esercizio, il ripristino completo di queste scorte avviene entro 24 ore, anche se i carboidrati non sono stati assunti immediatamente dopo l’allenamento (227, 559). Quindi, la necessità di ripristinare rapidamente le scorte di glicogeno è importante solo per chi svolge 2 sessioni di allenamento contro resistenza al giorno (cioè, mattina e sera) in cui gli stessi muscoli sono allenate durante entrambe le sessioni (40). Il tasso di ripristino del glicogeno non è un fattore limitante in coloro che consumano carboidrati a sufficienza nel corso della giornata. Dal punto di vista della crescita muscolare, bisognerebbe prestare attenzione a soddisfare il fabbisogno giornaliero di carboidrati invece di preoccuparsi di problemi di timing.
In termini di timing dei nutrienti, ci sono prova convincenti che dopo l'esercizio intenso il corpo è nelle condizioni idonee per l’anabolismo I muscoli diventano più sensibili all’assunzione di nutrienti, e la sintesi proteica muscolare è diminuita fino a che non sono consumati aminoacidi. Tuttavia, l’insieme di ricerche suggerisce che la finestra anabolica è notevolmente più ampia rispetto al periodo post-allenamento di 1 ora spesso citato in letteratura. L'applicazione pratica del timing dei nutrienti dovrebbe quindi essere considerato durante l’intero il periodo «peri-allenamento» (prima, durante e dopo l'allenamento). Sebbene le ricerche mostrino risultati contrastanti, sembra preferibile consumare proteine di alta qualità (con una dose di circa 0.4 - 0,5 g/kg di massa magra) sia prima che dopo l’allenamento, a distanza di circa 4-6 ore da un pasto all’altro a seconda della dimensione dei pasti. D’altro canto, per coloro che si allenano parzialmente o completamente a digiuno, consumare proteine immediatamente post-allenamento diventa più importante per promuovere l'anabolismo.
PUNTO CHIAVE
Non c'è nessun bisogno di stimolare l’insulina post-alllenamento tramite il consumo di carboidrati ai fini dell'ipertrofia, se l'esercizio non è stato eseguito a digiuno. La necessità di ripristinare rapidamente le scorte di glicogeno è importante solo per chi svolge 2 sessioni di allenamento contro resistenza al giorno (cioè, mattina e sera) in cui gli stessi muscoli sono allenati durante entrambe le sessioni.
APPLICAZIONI PRATICHE
LINEE GUIDA DI TIMING DEI NUTRIENTI
È preferibile consumare proteine di alta qualità (con una dose di circa 0.4 - 0,5 g/kg di massa magra) sia prima che del dopo l’allenamento, a distanza di circa 4-6 ore da un pasto all’altro a seconda della dimensione dei pasti. Coloro che si allenano parzialmente o completamente a digiuno dovrebbero consumare proteine (con una dose di circa 0.4 - 0,5 g/kg di massa magra) nel minor tempo possibile dopo l’allenamento, preferibilmente entro 45 minuti dalla sessione. Coloro che si allenano due volte al giorno (allenamenti mattina e sera nello stesso giorno) dovrebbe consumare carboidrati (con una dose di circa 1.0 - 1,5 g/kg di massa magra) entro 1 ora dalla fine dell’allenamento.
CONCETTI DA PORTARE A CASA
Un bilancio energetico positivo è necessario per massimizzare la risposta ipertrofica in seguito all’allenamento contro resistenza, ma un consumo eccessivo è dannoso per gli aumenti di massa muscolare.
Gli individui che cercano di massimizzare l'ipertrofia dovrebbe consumare almeno 1,7 g/kg al giorno di proteine. La qualità delle proteine ingerite non è un problema per gli individui che seguono una dieta a base di carne. Gli individui vegani devono essere capaci di combinare fonti proteiche per ottenere una quantità sufficiente del completo spettro di EAA.
L’introito di carboidrati deve essere almeno di 3 g/kg al giorno per garantire che le scorte di glicogeno siano completamente ripristinate. Assunzioni maggiori di carboidrati possono migliorare le prestazioni e l'anabolismo, ma questo potrebbe essere specifico solo per determinati individui.
I grassi alimentari dovrebbero andare a completare il bilancio dei nutrienti dopo aver impostato la quantità di proteine e carboidrati. Gli individui dovrebbe cercare di ottenere la maggioranza di grassi alimentari da fonti insature.
Per massimizzare l'anabolismo dovrebbero essere consumati almeno tre pasti costituiti da un minimo di 25 g di proteine di alta qualità ogni 5-6 ore.
Il timing dei nutrienti ingeriti vicino alla sessione di allenamento dovrebbe essere considerato nel contesto del periodo peri-allenamento. È preferibile consumare proteine di alta qualità (con una dose di circa 0.4 - 0.5 g/kg di massa magra) sia prima che del dopo l’allenamento, a distanza di circa 4-6 ore da un pasto all’altro a seconda della dimensione dei pasti. Gli individui che si allenano parzialmente o completamente a digiuno dovrebbe consumare proteine post-allenamento nel minor tempo possibile.
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Biografia dell'autore
Brad Schoenfeld, PhD, CSCS, CSP, FNSCA,
è l'autore del best seller
SCIENZA E SVILUPPO DELLA IPERTROFIA MUSCOLARE - pubblicato in Italia da Olympian's Srl:
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è ampiamente considerato come uno dei massimi esperti di fitness e allenamento per la forza negli Stati Uniti. Personal Trainer dell'anno NSCA 2011, è da sempre un bodybuilder natural, e ha vinto numerosi titoli di natural bodybuilding, tra cui i trofei All-Natural Physique and Power Conference (ANPPC) Tri-State Naturals e USA Mixed Pairs. In qualità di personal trainer, Schoenfeld ha lavorato con numerosi atleti di alto livello, tra cui molti dei migliori professionisti. Inoltre, è stato nominato membro del consiglio di amministrazione della National Strength and Conditioning Association nel 2012.
Schoenfeld è autore di vari libri di fitness orientato a un pubblico generale, tra cui The M.A.X. Muscle Plan e Strong and Sculpted (precedentemente noto come Sculpting Her Body Perfect). Egli è inoltre un articolista fisso per la rivista Muscular Development, è stato pubblicato in praticamente tutte le riviste più importanti del settore del fitness (comprese Muscle and Fitness, MuscleMag, Ironman, Oxygen, e Shape), ed è apparso in centinaia di spettacoli televisivi e programmi radiofonici negli Stati Uniti. In aggiunta, collabora anche con di www.bodybuilding.com, www.diet.com e www.t-nation.com.
Schoenfeld ha ottenuto il suo PhD in promozione della salute e del benessere presso la Rocky Mountain University, dove la sua ricerca era incentrata sull’indagine dei meccanismi dell’ipertrofia muscolare e la loro applicazione nell'allenamento contro resistenza. Ha pubblicato più di 80 articoli scientifici peer-reviewed e serve all’interno del consiglio consultivo editoriale di diverse riviste, tra cui il Journal of Strength e Conditioning Research e il Journal of the International Society of Sports Nutrition. È professore associato di scienza dell’esercizio al Lehman College nel Bronx, New York ed è a capo del loro laboratorio di performance umana.
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