La sintesi proteica muscolare: la causa dell’ipertrofia

La sintesi proteica muscolare è il processo alla base dell’ipertrofia. Come abbiamo più volte sottolineato il mantenimento della massa muscolare si ottiene tramite le fluttuazioni sinusoidali della sintesi proteica, e tramite il turnover proteico specialmente a seguito dell’esercizio fisico. Dieta e allenamento sono stimoli essenziali per lo sviluppo ipertrofico muscolare e la stimolazione della sintesi proteica, anche perché i meccanismi dell’ipertrofia muscolare sono noti. E’ per questo motivo che la dieta nel bodybuilding è un fattore essenziale.

Perturbazioni a questo fantastico meccanismo avvengono con l’invecchiamento, il disuso dei muscoli e talune malattie croniche che causano una riduzione della massa muscolare. Tutte cause che alterano il funzionamento della sintesi proteica muscolare e dell’ipertrofia.

I ricercatori in questo interessante studio hanno voluto valutare se ci fossero alterazioni delle proteine muscolari in risposta ai principali stimoli anabolizzanti (allenamento e cibo) e se potessero queste portare ad una perdita della massa muscolare. Cominciamo col dire che fra persone più anziane e più giovani le risposte anabolizzanti dopo l’assunzione di aminoacidi erano inferiori negli anziani il che ha fatto coniare il termine resistenza anabolizzante. Alla luce di questo ottimizzare l’assunzione di cibo per consentire tassi di sintesi proteica massima postprandiale (dal latino “post prandium” si intende dopo un pasto, generalmente pranzo o cena) può essere un’arma utile per conoscere, arginare, limitare o annullare la perdita di massa muscolare, specialmente in contesti clinici e non solo sportivi.

Ringrazio pubblicamente il dottor Francesco Celso e Michele Fresiello per il contributo nella stesura di questo articolo. Uniti si è più forti.

“I nostri muscoli rispondono allo stress e alla fatica delle attività di tutti i giorni in maniera dinamica, permettendoci di mantenere la mobilità o le performance. i muscoli di un soggetto vanno incontro a rottura e ricostruzione, e le proteine che li costituiscono vengono completamente rinnovate ogni 2 mesi,questo grazie alla sintesi proteica all’interno dei muscoli, che aiuta a mantenere la forza e permette la riparazione e l’adattamento in risposta all’esercizio fisico. Quando un’attività fisica aumenta la perdita di massa muscolare e forza rapidamente, a causa della continua rottura di proteine muscolari, senza lo stress quotidiano, stimola la sintesi proteica attraverso l’attività di segnale del gene mTor. normalmente la sua attivazione [di mTor] stimola la sintesi proteica muscolare e riduce la degradazione . Dopo 10-14 giorni di riposo a letto ci può essere una perdita di massa muscolare, con riduzione di forza e mobilità. quando il corpo ricomincia a muoversi, aumentando lo stress e lo sforzo muscolare, si ha un rilascio dei fattori di crescita e differenziazione muscolari che attivano le cellule muscolari satellite a dividersi e fondersi per dare nuovi mionuclei, i nuclei delle cellule muscolari. quando il soggetto ritorna ad essere attivo il bilancio proteico tra sintesi e degradazione ritorna ad essere positivo per la sintesi proteica. La disponibilità di aminoacidi, i mattoni delle proteine, è cruciale per la crescita muscolare e della forza. Sebbene alcuni aminoacidi possano essere rilasciati da altre parti del corpo, la supplementazione di proteine o aminoacidi è necessaria per supportare la crescita muscolare;una volta ingeriti, gli aminoacidi si diffondono nelle cellule muscolari, aumentando l’attività di mTor e stimolando quindi la sintesi proteica attraverso i ribosomi, supportando la ricostruzione muscolare” 

Approfondimento: la sintesi proteica postprandiale

L’assunzione di cibo in particolar modo della parte proteica ha dimostrato di poter stimolare la sintesi proteica muscolare che avviene a più livelli. L’ingestione di proteine e aminoacidi hanno un forte impatto nella sintesi proteica postprandiale,cosi come le proteine più veloci (come quelle del siero) stimolano la sintesi proteica in misura maggiore ma per un periodo di tempo più limitato differentemente da quanto avviene con proteine digeribili più lentamente (come le caseine) che hanno una stimolazione ” meno potente” ma più duratura nel tempo. L’uso di strategie di consumo di proteine in piccoli boli, come l’uso di proteine rapide in più dosaggi nel tempo può modificare la risposta postprandiale della sintesi proteica. Le trattenute splanciche degli aminoacidi che arrivano dalle proteine, come l’assorbimento di questi ultimi nell’intestino e nel tessuto epatico allo stesso modo può modificare la risposta dei tassi di sintesi proteica (postprandiale) nel momento in cui è toccata la disponibilità degli aminoacidi circolanti. Anche la risposta ormonale a carico dell’insulina ,a causa delle sue proprietà vasodilatatrici tramite la stimolazione dell’ossido sintasi (eNOS) (il pump dopo il gelato) può essere un fattore che modula la risposta della sintesi proteica poiché vi è un maggior reclutamento capillare e un aumento del volume del sangue che porta con se i nutrienti. Una ipotesi vuole che l’aumento della perfusione postprandiale (la perfusione è quel processo fisiologico per cui il sangue arriva nei tessuti) possa essere vantaggioso per il tessuto muscolare che vedrebbe arrivarsi nutrienti e fattori di crescita, stimolando cosi i tassi di sintesi proteica. Nei soggetti resistenti all’insulina i tassi di sintesi proteica erano più bassi rispetto ai soggetti sani che presentavano al contempo iperinsulinemia e euglicemia: ciò sottolinea il ruolo dell’insulina postprandiale nei confronti della sintesi proteica. C’è ancora un’altro fattore che influisce sui tassi di sintesi proteica e riguarda i trasportatori degli aminoacidi che sono situati nella membrana cellulare delle cellule muscolari e la conseguente segnalazione a cascata sull’mTORC1 (intracellulare) . Abbiamo visto che proteine= sintesi proteica= costruzione del muscolo o suo mantenimento è una semplificazione molto ma molto banale e generalizzata. I fattori che possono essere influenti sono più di uno, e sono sopra elencati. Una malattia può ad esempio perturbare uno o più di quei meccanismi e rendere i processi non più utili o non cosi utili per l’obbiettivo prefisso, cioè il mantenimento\accrescimento muscolare,stessa cosa vale per l’invecchiamento e la non più stimolazione muscolare tramite l’esercizio.

C’è la possibilità tramite il cibo per prevenire o curare la perdita di massa muscolare?

Fonti di proteine, quantità di proteine, tempistica di assunzione, composizione dei macronutrienti

Le proteine sono uno dei tre macronutrienti. Abbiamo già visto quali siano attualmente le proteine disponibili ed il fabbisogno proteico utile all’innesco della massima sintesi proteica e dell’ipertrofia. Tutte hanno dimostrato di elevare i tassi di sintesi proteica postprandiale, alcune in maniera più “potente” per un tempo minore,altre in maniera meno potente per un tempo più lungo. Anche il rispettivo contenuto aminoacido influenza la sintesi postprandiale in particolar modo la presenza di un alto contenuto di leucina (componente essenziale degli aminoacidi ramificati). A conferma di questo l’aggiunta di leucina ad un pasto ha dimostrato di migliorare ulteriormente i tassi di sintesi proteica postprandiale  (nota: prima che dopo questa frase sia trasformata in “allora a pranzo prendo la leucina–>+ sintesi proteica muscolare=+muscolo. NO, ATTENZIONE: nessuno ha parlato ancora di aumento di muscoli, nessuno ha parlato di quantità. Abbiamo detto che un pasto con più leucina aumenta la sintesi proteica, senza parlare ne di muscoli ne di quanto sia ne di cosa sia fatto il pasto senza leucina), ed infatti gli stessi BCAA nel bodybuilding, sono sopravvalutati.

E’ stato dimostrato che 10gr di EAA (aminoacidi essenziali) è l’equivalente di 25 gr proteine in polvere di qualità (whey isolate) e stimolano la sintesi proteica in maniera miofibrillare in maniera dose dipendente. In conformità con quanto già detto sopra le persone più anziane hanno una risposta di sintesi proteica più bassa: in più non c’è stata differenza fra i tassi di sintesi proteica con una dose pari a 20 gr di EAA o 40 gr di EAA. Nei giovani è stata testata l’ingestione di 10gr, 20 gr o 40 gr d proteine. E’ stato osservato che 20 gr era sufficienti per la massima stimolazione proteica senza che la dose di 40 gr fornisse un valore aggiunto, tuttavia, una maggiore quantità di proteine può causare una iperaminoacidemia prolungata (piuttosto che valori di picco superiori) e, come tale, stimolare la sintesi proteica muscolare postprandiale per un periodo di tempo più lungo.

Sulla distribuzione delle proteine durante il giorno per favorirne l’equilibrio è ancora materia di indagine e ci sono dei risultati non concordi. E’ generalmente accertato che almeno 20 gr di proteine di alta qualità devono essere consumate in un pasto per massimizzare la stimolazione postprandiale della sintesi proteica e consentire il mantenimento della massa muscolare. E’ stato ipotizzato che assumere proteine a colazione potrebbe essere una strategia efficace qualora ci siano interventi dietetici con l’obbiettivo di mantenere la massa muscolare scheletrica anche a causa del “trascorso notturno” in cui generalmente i tassi di sintesi proteica sono in negativo a causa dei bassi aminoacidi circolanti, anche se l’ingestione di proteine, come prevedibile, prima di dormire ha dimostrato elevare i tassi di aminoacidemia ed elevare la sintesi proteica anche nel periodo notturno. A tal proposito suggerisco la lettura degli integratori di caseine.

L’attività fisica sensibilizza il tessuto muscolare nei confronti degli aminoacidi aumentando la risposta di sintesi proteica all’ingestione di proteine (leggere l’articolo sulla finestra anabolica) ed è stato dimostrato che gran parte della proteina ingerita è impiegata per la sintesi proteica de novo, cioè a partire da quegli aminoacidi ingeriti senza “modificare” proteine vecchie se prima dell’esercizio non è stato ingerito del cibo. L’attività fisica è di importanza fondamentale per mantenere accese le capacità anabolizzanti dello stesso cibo qualora l’obiettivo sia il mantenimento della massa muscolare. Le proteine all’interno di una dieta sono generalmente consumate all’interno di un pasto. Questi significa che per la maggior parte dell’assunzione avviene in maniera non isolata ma con carboidrati e o grassi o altri elementi. Questo è influente specialmente se parliamo di digestione e della cinetica dell’assorbimento. La conseguenza è ancora una volta la stimolazione della sintesi proteica muscolare. L’ingestione di cibo, in particolar modo dei carboidrati ha effetto sull’innalzamento insulinico che potrebbe suggerire un aumento della sintesi proteica a causa del ruolo dell’insulina nei muscoli e nel grasso di tipo permissivo, tuttavia un moderato aumento di questa ultima potrebbe già essere sufficiente per la massimizzazione della sintesi postprandiale sebbene, l’insulino-resistenza è un fenomeno da evitare. Nelle osservazioni di questo studio la co-ingestione di carboidrati e proteine tende a rallentare la digestione delle proteine e il loro assorbimento probabilmente a causa dello svuotamento gastrico che avviene in più tempo ma non sembrano esserci differenze  significative dei tassi di sintesi proteica muscolare postprandiale nelle 5 ore successive purché la proteina sia di qualità.

Densità delle proteine negli alimenti

I migliori alimenti proteici che offrono proteine in una dieta occidentale sono carni e lattici. Ci sono stati pochi studi che hanno misurato i tassi di sintesi proteica a carico degli alimenti. Come per avviene per le polveri, l’uso di carne (nello studio carne magra macinata contenente 30 gr di proteine) stimola la sintesi proteica in maniera differente fra giovani ed anziani, questi ultimi patendone una riduzione. Introiti di carne superiori non aumentano ulteriormente i tassi di sintesi proteica ed è suggerito che 120 gr di carne di manzo è sufficiente per portare i livelli di sintesi proteica alla massima capacità. Il dottor Robinson contrariamente a quanto sopra detto invece ha rilevato una massimizzazione dose-dipendente dei tassi di sintesi con l’assunzione di 57 113, 170 gr di carne. Non sembrano esserci differenze rilevanti fra le fonti nobili, carni e latticini in particolar modo sulla concentrazione di aminoacidi nel plasma, in particolar modo della leucina per cui cambiare i cibi proteici è sempre una buona idea.

Preparazione dei cibi e consistenza alimentare

Una ipotesi che si può fare è che la consistenza dei cibi influenzi la digestione e la conseguenza cinetica dell’assorbimento delle proteine: ad esempio la gelificazione del latte in prodotti caseari rallenta lo svuotamento gastrico con a cascata una riduzione dell’assorbimento degli aminoacidi e la sintesi postprandiale. Per gli alimenti solidi come la carne la velocità di digestione può essere modificata anche dalla preparazione del cibo, come la macinazione, o la cottura, a causa delle modifiche strutturali del cibo che ne favoriscono o meno la digestione. La carne macinata è ad esempio più facilmente digeribile rispetto al normale manzo ed ha un rilascio di aminoacidi più rapido e ancora nei pazienti anziani rafforza il bilancio proteico netto postprandiale. Negli stessi soggetti anziani con una ridotta efficienza di masticazione i tassi di sintesi postprandiale sono ridotti a causa delle concentrazioni plasmatiche di aminoacidi ridotti causati di una digestione ridotta. Questi dati avvalorano la tesi per cui il bolo ingerito e la sua coesione delle particelle che lo compongono e la sua distribuzione granulometrica sono fondamentali per l’efficienza delle digestione delle proteine.Oltre a questo la temperatura di cottura della carne può incidere sulla velocità di digestione delle proteine ed a 75° C sembra raggiungere il più alto tasso di digestione.Questo potrebbe essere spiegato con una graduale denaturazione delle proteine per temperature di cottura fino a 75° e la formazione di molecole aggreganti a temperature più elevate che portano ad una diminuzione dell’efficacia degli enzimi digestivi nella scissione delle proteine. Per gli anziani, anche la durata della cottura, sono cose di valore rilevante.

CONCLUSIONI

L’assunzione di quantitativi adeguati di proteine è un fattore chiave per il mantenimento della massa muscolare e la sintesi proteica muscolare è un fattore fortemente coinvolto. La fonte di proteine, la quantità di proteine, e tempi di proteine ​​ingestione possono modulare la risposta della sintesi proteica postprandiale  All’interno di una dieta “normale”, le proteine ​​non sono generalmente consumate da sole. La nostra dieta fornisce proteine ​​alimentari da un’ampia varietà di fonti proteiche di origine animale e vegetale. Latticini e carne rappresentano due delle principali fonti proteiche. La composizione della pietanza può modulare l’assorbimento delle proteine e la risposta postprandiale alla sintesi proteica muscolare cosi come la preparazione del cibo, come il riscaldamento, la cottura, il taglio, la masticazione.

Approfondimento pratico

Il professore Stuart Phillips ci dice che: studio

-l‘ipertrofia è un bilancio positivo tra sintesi proteica muscolare (muscolar protein synthesis> MPB, sintesi proteica e processi catabolici (protein breakdown)

-l’allenamento è un forte stimolatore della sintesi proteica che può essere aumentata probabilmente anche oltre le 48 ore e l’iperaminoacidemia degli alimenti o dei supplementi stimola la sintesi proteica muscolare e dopo l’allenamento sopprime la MPB come anche l’iperinsulinemia che però non è direttamente “anabolizzante” né direttamente stimolante la sintesi proteica muscolare, ma solo permissiva come come già visto quando ho parlato del ruolo dell’insulina nel corpo, nei muscoli, nel grasso o di insulino-resistenza.

– studi che hanno misurato la “quantità” di sintesi proteica muscolare non ce ne sono molti ma sui soggetti giovani sempre che si possa parlare di “saturazione” di sintesi proteica muscolare con una dose di 20-25 gr (circa 8-9gr di eaa) di proteine mentre per gli anziani la dose sale fino a 40gr. A dosi superiori l’ossidazione degli aminoacidi,specialmente la leucina è molto marcata portando alla produzione di urea.

-la qualità delle proteine deriva dalla stima della PDACAAS anche se l’aminoacido chiave sembra proprio essere la leucina e a riprova di questo dosi relativamente piccole di proteine pari al 25% della dose efficace per stimolare la sintesi proteica muscolare ma con l’aggiunta di leucina potrebbe essere sufficiente per la stimolazione della sintesi proteica muscolare al massimo. Aver presente quali sono le proteine migliori può tornare utile.

– non sembrano esserci particolari differenze fra le proteine “veloci” sui tassi di sintesi proteica muscolare (isolate e idrolizzate) mentre le proteine più lente (caseine) elevano lentamente ma più a lungo nel tempo i tassi di MPS, cosa che può essere raggiunta anche con somministrazioni protratte nel tempo di quantitativi di proteine veloci. A tal proposito infatti abbiamo affrontato differenza fra le whey concentrate, isolate e idrolizzate e sui motivi per comprare le proteine in polvere.

– La leucine ‘trigger’ hypothesis ruota attorno alla leucina come aminoacido chiave per la stimolazione della sintesi proteica muscolare e come tale le proteine più ricche di questo aminoacido sarebbero più efficaci rispetto a quelle con un contenuto inferiore. Anche la velocità della leucinemia sarebbe un fattore importante per l’innesco della MPS.

– Durante la perdita di peso o allenamenti con i pesi misti ad attività cardio. Ci sono strategie per proteggere il muscolo durante la dieta ipocalorica ed in generale è necessario una ingestione più alta di proteine. Questo ha dimostrato di risparmiare muscolo favorendo anche dei possibili aumenti di forza anche se questo può essere limitato da un forte deficit calorico. Se gli introiti nutrizionali son ben ponderati non c’è da temere il cortisolo e il catabolismo muscolare.

-L’uso di carboidrati postworkout con lo scopo di aumento della sintesi proteica non ha dimostrato di dare un valore aggiunto se la dose delle proteine era adeguata, tuttavia questo non esclude che a dosi più piccole essi possano giocare il loro ruolo. Il ripristino del glicogeno è comunque importante per gli atleti e non deve essere trascurato.

– Ne l’aggiunta di glutammina, ne l’aggiunta di arginina sono lontanamente utili per aumentare la sintesi proteica muscolare in atleti sani.

-La dose di proteine efficace dopo l’allenamento per la massima stimolazione della sintesi proteica sembra essere 0,25-0,30 g /kg almeno quando si consumano delle proteine isolate (alto contenuto di leucina).

La sintesi proteica muscolare è il meccanismo che genera l’ipertrofia. Avere nella propria dieta un quantitativo sufficiente di tutti gli aminoacidi essenziali è vitale. Se il cibo non è sufficiente gli integratori di proteine ad esempio servono proprio a questo!

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Altre fonti:

A Brief Review of Critical Processes in Exercise-Induced Muscular Hypertrophy
Human Muscle Protein Synthesis after Physical Activity and Feeding

Fisiologia dell’esercizio fisico e dello sport J.Willmore,D.Costill

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