La leucina

La leucina è un aminoacido essenziale, cioè appartiene a quella categoria di aminoacidi che devono essere necessariamente introdotti con l’alimentazione perché il corpo umano non è in grado di sintetizzarla. Più precisamente appartiene alla categoria degli aminoacidi ramificati e dei tre (leucina, valina, isoleucina) è quello più importante.

Come ogni aminoacido è contenuta negli alimenti proteici, sopratutto in quelli di qualità come le fonti più nobili: ve ne sono quantitativi di rilevo tuttavia anche in alimenti non propriamente proteici come i cereali. Oltre ad essere utilizzata come integratore è estremamente importante per l’attivazione dell’enzima mTOR e la sintesi proteica, promuovendo l’anabolismo.

Le proteine sono uno dei tre macronutrienti, insieme ai grassi i carboidrati: esse producono quattro calorie di energia per grammo e sono costituiti da più catene di sub unità, gli aminoacidi che possiamo considerarli come dei piccoli mattoncini che vanno a costituire un muro.

Gli aminoacidi sono divisi in due gruppi: aminoacidi essenziali e aminoacidi non – essenziali.

Gli aminoacidi essenziali prendono questo nome perché il nostro corpo non ha enzimi idonei per la loro produzione, quindi devono essere assunti tramite alimentazione, mentre i non – essenziali sono quegli aminoacidi che il nostro corpo e’ in grado di sintetizzare e produrre autonomamente a partire da altre molecole.

Gli aminoacidi essenziali sono:

Istidina – Isoleucina* – Leucina* – Lisina – Mationina – Fenilalanina – Treonina – Tripfano – Valina*.

* questi tre aminoacidi formano i BCAA

Gli aminoacidi non – essenziali sono:

Alanina – Arginina – Asparagina – Acido Aspartico – Cisteina – Acido Glutamminico – Glutammina – Glicina – Prolina – Serina – Tirosina.

Integratori di Leucina

Gli integratori di leucina vengono venduti in compresse o pillole e possono contenere l’aminoacido oppure tutti e tre i BCAA. Tutti avranno almeno visto, parlato o comprato integratori di branched-chain amino acid (BCAA): i BCAA sono importanti perché sono utilizzati direttamente dal nostro muscolo; sono costituiti da tre aminoacidi: Leucina, Isoleucina, Valina e normalmente vengono venduti come integratore nel rapporto di 2:1:1, ovvero 2 gr. Leucina, 1 gr. Isoleucina a 1 gr. Valina.

E avete mai visto gli integratori di essential amino acid (EAA)? Essi raggruppano tutti gli aminoacidi essenziali insieme, ma avete mai analizzato i valori nutrizionali e il loro rapporto?

Fateci caso, la leucina è sempre maggiore in rapporto agli altri aminoacidi. Perché?

La leucina è uno dei BCAA/EAA ed è il più importante, perché ha dimostrato di avviare la traslazione della sintesi proteica ed il suo consumo aiuta a incrementare la sintesi proteica muscolare (Zhi Xia 2) attraverso la traduzione del mRNA. (J. A. B. Pedroso5). E’ inoltre un regolatore del Mammalian target of rapamycin (mTOR), proteina chinasi che fa parte del complesso mTORC1 (Jie-Min 3). La regolazione da parte della leucina nella traduzione del mRNA dipende dall’mTOR, mentre la rapamicina, un inibitore specifico del  mTOR, e’ in grado di attenuare gli effetti della Leucina. mTOR e’ una serina/treonina che e’ coinvolta nella regolazione di molteplici processi cellulari, tra cui la sintesi proteica e la crescita cellulare, la proliferazione, la sopravvivenza. (J. A. B. Pedroso; Sancak).

Un altro effetto benefico è quello di fornire ai muscoli, con un aumento del flusso di grassi, substrati energetici per sostenere la sintesi proteica (Sun e Zemel 2009).

Gli aminoacidi ed in particolare la leucina, funzionano quindi non solo come substrato energetico per i muscoli durante la sintesi proteica, ma anche come “trigger”, innescando l’inizio della sintesi proteica (Columbus 2014).

Il suo metabolismo può essere suddiviso in due fasi. Il primo è la trasformazione della leucina per formare α-Ketoisocaproate(α-KIC), con la concomitante produzione di  glutammato (GLUT) e di α-chetoglutarato (α-KG). Questa reazione è catalizzata dall’enzima aminotransferasi Branched chain aminotransferase (BCAT).

Il secondo step nel catabolismo della leucina e’ dovuto dalla ossidazione del α-KIC: questo processo, svolto all’interno del mitocondrio, e’ catalizzato dal branched-chain α-keto acid dehydrogenase (BCKD): il BCKD e’ molto attivo nei mitocondri del fegato rispetto ai mitocondri del muscolo scheletrico. Il risultato di quest’ossidazione del α-KIC (90 % di essa)  crea la formazione dell’isovaleril CoA (IVA-CoA), portando, successivamente, alla formazione del β-idrossi-β-metilglutaril-CoA (HMG-CoA).

Il risultato finale di questa ossidazione e’ la formazione di metaboliti come Acetoacetato e Acetil-CoA. Il restante α-KIC, è ossidato nel citosol del fegato dall’enzima diossigenasi α-KIC (KICD) creando β-Hydroxy-β-methylbutyrate (HMB). In seguito, l’HMB è eliminato dai reni o metabolizzato in HMG-CoA che e’ il precursore per la sintesi del colestrerolo. Circa l’80% della leucina è normalmente utilizzata per la sintesi proteica, mentre il resto è convertito ad a-KIC, e solo una piccola percentuale (circa 5%) è eventualmente convertita in HMB (Xiangfeng et all.).

Ecco perchè quando viene integrato l’HMB se ne consiglia una dose di almeno 3 gr al giorno.

Per esempio: un individuo di 70 Kg genera circa 0,2-0,4 gr di HMB al giorno, in base al quantitativo di leucina introdotta dalla dieta (Nissen 1997). Anche se l’HMB può essere assimilato anche con la dieta, le quantità necessarie per aumentare la sintesi proteica e per diminuire la proteolisi non può essere consumata all’interno di una dieta normale.

Per ottenere gli effetti benefici dell’HMB, sono richiesti almeno 60 g di leucina, ma è una dose massiccia e difficilmente raggiungibile in una dieta equilibrata (Zanchi 2011).


Ruolo della leucina

Abbiamo visto che il ruolo della leucina ha un potente effetto anabolico sul muscolo scheletrico, e il suo catabolismo porta alla formazione del HMB, suo metabolita, con note doti anticataboliche. Questo fa sì abbia due potenti effetti su nostro corpo: uno anabolico, in fase di massa, e anti-catabolico, in fase di cutting. In caso di cutting, se la paura è quella del catabolismo troppo accentuato è meglio integrare direttamente con l’HMB più che con la leucina, poiché come appena visto solo una piccola parte di leucina si degraderà in HMB.

Studi più recenti hanno dimostrato che l’assunzione di uno shaker con carboidrati, proteine e leucina , preso 45 minuti dopo la fine dell’allenamento, causano una risposta insulinica nel plasma del 240% rispetto al 77% del normale shaker carboidrati più proteine. Infatti, l’azione sinergica tra leucina e insulina e’ il motivo principale che spiega i potenti effetti anabolici (insulino-dipendenti) dell’aminoacido.

La leucina negli alimenti

La leucina è contenuta in molti alimenti, sopratutto in quelli di stampo proteico, ma non solo. Nella tabella vediamo i valori medi contenuti nei cibi di uso comune, considerando inoltre che le proteine in polvere del siero del latte contengono circa 3 gr di leucina ogni 25-30 gr.

Il contesto è padrone

Quello che è stato visto fino ad ora è la parte che a prima vista può far sembrare la leucina come un aminoacido miracoloso.

Ci sono però alcune puntualizzazioni da fare: per stimolare efficacemente la sintesi proteica non sono necessari grandi quantitativi di leucina: sono infatti sufficienti circa 3 gr di questo aminoacido per raggiungere i massimi valori. Uno shaker di proteine di qualità (circa 30 gr) copre questo valore. Allo stesso modo, alimenti proteici se utilizzati nelle giuste quantità, soddisfano i 3 gr piuttosto facilmente per stimolare al massimo la sintesi proteica e di conseguenza, integrarla in un pasto spesso non è produttivo.

Può esserlo se vengono usati alimenti a scarso valore biologico, specialmente non di origine animale, come tipico di diete vegetariane o vegane.

Stesso discorso può essere fatto per il famigerato post workout quando contiene una quantità d proteine sufficiente e non solo pochi grammi. In tal caso aggiungere leucina non incrementerà la sintesi proteica, mentre può tornare utile (come in un pasto) quando la dose di proteine non è ottimale. C’è uno studio che indica come una piccola quantità di proteine (poco meno di 7g) con l’aggiunta di leucina (3 gr) stimola in egual modo la sintesi proteica rispetto a 25 gr di proteine del siero. Si capisce come chi non è in grado di consumare un pasto completo può giovare di questo trick ed assicurarsi ugualmente una stimolazione proteica completa.

Il contesto è padrone: da questo punto di vista un quantitativa proteico giornaliero è sufficiente per coprire le richieste di leucina, quindi il primo fattore a cui prestare attenzione è proprio il fabbisogno proteico mentre se il fabbisogno proteico non viene rispettato allora aggiungere leucina è benefico quando il fine è la stimolazione della sintesi proteica ottimale nei 2-3 pasti durante l’arco della giornata. A maggior ragione inoltre, in un contesto di deficit calorico ed a proteine insufficienti, integrare leucina (e anche HMB) potrebbe salvaguardare la massa muscolare.

Quest’articolo è stato scritto da Mauro Ceccarini BSc, Personal Trainer, www.fitnessforyou.co

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Referenze

Jie-Min Dai, Mu-Xue Yu , Zhen-Yu Shen, Chu-Yi Guo, Si-Qi Zhuang and Xiao-Shan Qiu. Leucine Promotes Proliferation and Differentiation of Primary Preterm Rat Satellite Cells in Part through mTORC1 Signaling Pathway.  Nutrients 2015, 7, 3387-3400; 
Yasemin Sancak, David Sabatini, Rag Proteins Regulate Amino Acid-Induced mTORC1 Signaling. Biochem Soc Trans. 2009 February ; 37(Pt 1): 289–290; 
João A.B. Pedroso, Thais T. Zampieri and Jose Donato, Jr.  Reviewing the Effects of L-Leucine Supplementation in the Regulation of Food Intake, Energy Balance, and Glucose Homeostasis. Nutrients 2015, 7, 3914-3937; 
Sun X, Zemel MB (2009) Leucine modulation of mitochondrial mass and oxygen consumption in skeletal muscle cells and adipocytes. Nutr Metab (Lond) 6:26; 
Columbus DA, Fiorotto ML, Davis TA (2014) Leucine is a major regulator of muscle protein synthesis in neonates. Amino Acids 47:259–270; 
Xiangfeng K., Tracy G. A., Yongqing H., Yulong Y ( 2015) The role of leucine and its metabolites in protein and energy metabolism. Amino Acids DOI: 10.1007/s00726-015-2067-1; 
Nissen S, Sharp R, Ray M, Rathmacher JA, Rice D, Fuller JC Jr, Connelly AS,Abumrad N: Effect of leucine metabolite beta-hydroxy-betamethylbutyrateon muscle metabolism during resistance-exercisetraining.J ApplPhysiol1996, 81:2095–2104; 
Zanchi N at al.: HMB supllementation: clinical and athletic performance-related effects and mechanisms of action.Amino Acids 2011 40:1015-1025; 
Jose Antonio: Essentials of Sports Nutrition and Supplements. Human press (2008), pp 497-499; 
Alan Aragon, Lou Schuler. The LEAN Muscle Diet. Rodale (2014). pp 101-108; 
Supplementation of a suboptimal protein dose with leucine or essential amino acids: effects on myofibrillar protein synthesis at rest and following resistance exercise in men. 

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