Ruolo e efficacia della supplementazione con amminoacidi essenziali nel bodybuilding

La supplementazione con amminoacidi essenziali o EAA sta conoscendo una forte spinta di popolarità soprattutto negli ultimi 2 anni e in virtù di alcuni studi in vivo su essere umano che ne suggellano l'importanza ai fini dalla massimizzazione del cosiddetto stato anabolico muscolare, con una efficacia che appare decisamente superiore da questo punto di vista rispetto a quella dell'assunzione di soli amminoacidi ramificati o BCAA (facenti sempre parte del gruppo degli amminoacidi essenziali) che sono stati sulla cresta dell'onda per moltissimi anni.

Cerchiamo allora di fare chiarezza in questi concetti, rispolverando brevemente le loro basi chimiche e cercando di giungere a conclusioni semplici e fruibili a tutti ma che abbiano concretezza scientifica e vadano oltre la popolarità del momento.

Gli amminoacidi come ben sappiamo sono i singoli mattoncini che, combinati tra loro in diversi modi, compongono molecole più complesse chiamate proteine. Sono tutti chimicamente costituiti dall'unione di un gruppo detto amminico (-NH2) e uno carbossilico (-COOH) uguale per tutti, e da un terzo gruppo che è invece differente e caratterizza ognuno di loro.

In natura sono stati individuati oltre 500 amminoacidi diversi, il muscolo scheletrico è composto da 20 di essi, e sono tutti indispensabili nella sua costituzione, ma 8 di questi sono definiti ‘essenziali' in età adulta perché il corpo umano non è in grado di sintetizzarli da solo in quantità fisiologicamente significativa a partire da altri componenti, ha dunque bisogno di assumerli dall'esterno, mentre i restanti possono essere sintetizzati in modo autonomo dal corpo umano (tra questi alcuni sono detti semi-essenziali e condizionatamente essenziali perché hanno bisogno di alcune condizioni per poter essere sintetizzati adeguatamente, ma non approfondiamo in questa sede).

Gli 8 amminoacidi essenziali sono : fenilalanina, isoleucina,lisina, leucina, metionina, treonina, triptofano, valina.
La classificazione di un nono aminoacido, l'istidina, è un po' controversa e considerata da alcuni autori essenziale perché il nostro corpo non è in grado di sintetizzarne in modo autonomo quantità significative, altri autori la considerano semi-essenziale perché in realtà il suo fabbisogno nell'essere umano è particolarmente elevato nelle fasi di accrescimento e gravidanza e decade in età adulta.
Come già accennato dunque la tripletta di amminoacidi ramificati Isoleucina, Leucina, Valina fanno parte del gruppo degli aminoacidi essenziali (fig.1).

Fig.1. Formula chimica degli amminoacidi essenziali

Stiamo per parlare di massimizzazione dello stato anabolico e del ruolo e dell'efficacia degli EAA in questo processo, cerchiamo dunque innanzitutto di chiarire meglio da un punto di vista scientifico il concetto di ‘stato anabolico'.
Le proteine che costituiscono il muscolo scheletrico sono sottoposte a uno stato di turnover continuo, anche in stato di riposo fisico, questo vuol dire che vengono continuamente scomposte negli amminoacidi di cui sono costituite e vengono continuamente rimpiazzate da altre nuove proteine. Dobbiamo immaginare i nostri muscoli come un deposito di amminoacidi, stoccati sotto forma di proteine, che, secondo le richieste dell'organismo vengono smontate e i pezzi rimessi in circolo nel flusso ematico a scopo energetico (tramite ossidazione) o plastico (costruzione di altre molecole e tessuti), per poi venire sintetizzate e ‘depositate' nuovamente nel muscolo, in un ciclo continuo.
Se la quantità di proteine risintetizzate e reimmagazzinate nel muscolo supera la quantità di quelle degradate il deposito muscolo aumenta le proteine stoccate al proprio interno e quindi il proprio volume e si parla di anabolismo, altrimenti si impoverisce e si parla di catabolismo. Lo stato anabolico si realizza dunque quando il tasso di sintesi proteica supera quello di degradazione. In questo processo ovviamente gioca un ruolo decisivo l'esercizio fisico, soprattutto quello di resistenza con sovraccarichi mirato alla costruzione muscolare, in quanto crea gli stimoli adattivi necessari a livello di fibre muscolari (rottura e ricostruzione), tuttavia da solo, senza l'adeguato supporto di macro e micro nutrienti, non è sufficiente a garantire lo stato di anabolismo.

E' stato verificato che , dopo un pasto contenente proteine, dopo che le proteine ingerite sono state digerite in mono, di e tripeptidi (singoli amminoacidi o gruppi di 2 o tre) e questi assorbiti attraverso il lume intestinale e immessi direttamente nel flusso ematico nel caso dei ramificati, o dopo un passaggio attraverso il fegato negli altri casi, il muscolo si trova in una situazione in cui c'è abbondanza di tutti gli amminoacidi o dei loro precursori , e in particolare di quelli essenziali che non è in grado di sintetizzare da solo, derivanti sia dal pasto che dal suo normale turnover (dalla rottura delle sue proprie proteine) e questo si traduce in un rate di sintesi proteica più alto di quello di degradazione e quindi in uno stato di anabolismo. Terminata questa fase, alla fine dell'assorbimento e immissione nel flusso ematico degli amminoacidi esogeni, il muscolo passa inevitabilmente in uno stato in cui riesce a reincorporare tramite sintesi proteica circa il 70% delle proteine degradate, mentre il restante 30% viene immesso nel flusso ematico a disposizione di altri tessuti e organi o ossidato a scopo energetico, e si trova quindi in uno stato chiaramente catabolico in cui le proteine escono dal-muscolo in quantità superiore a quelle che riesce a stoccare nuovamente.[6]

La domanda è, quali sono i fattori che possono migliorare e mantenere questo rate in favore dell'anabolismo?
Teoricamente si può lavorare sia aumentando la sintesi proteica che diminuendo la degradazione, tuttavia come è facile aspettarsi sembra preferibile la prima opzione, in quanto un abbassamento del tasso di degradazione proteica e una diminuzione del turnover proteico influisce sulle prestazioni muscolari in modo negativo, mentre al contrario un buon tasso di turnover proteico consente un rinnovamento continuo delle fibre muscolari che ne garantisce l'efficienza contrattile e quindi un aumento globale della forza, anche in situazione di mantenimento di volume.[3][4][5]
Ed ecco allora che entra in gioco il ruolo della supplementazione con EAA, cerchiamo di capire quando e quanto, e perché , alla luce delle più recenti considerazioni e ricerche, l'integrazione con soli BCAA è ancora valida ma non sufficiente da sola allo scopo di massimizzare lo stato anabolico.
Ciò che risulta ormai chiaro è che il muscolo ha costantemente bisogno di tutti gli amminoacidi , essenziali e non essenziali, in un processo continuo di sintesi e degradazione proteica, e che, mentre ha la possibilità di ricavare quelli non essenziali da altri processi e molecole , deve invece assumere quelli essenziali EAA per via esogena o per degradazione delle proprie proteine di scorta, e che si trova in situazione anabolica solo quando ha ampia disponibilità di tutti gli amminoacidi ma in particolare di quelli essenziali esogeni, ovvero non ricavati dalla degradazione delle proprie proteine, ma assunti dall'esterno.
Studi in vivo su essere umano mostrano che una assunzione esogena di tutti gli EAA è chiaramente efficace nel mantenere uno stato anabolico significativo e continuativo e che invece la carenza di uno solo di essi è sufficiente a compromettere l'efficienza della sintesi e spostare l'ago della bilancia verso il catabolismo[1][6].
L'integrazione con soli BCAA ha riscosso molto successo negli anni passati in virtu' del fatto che essi hanno un percorso metabolico diverso rispetto agli altri EAA, bypassando il fegato e raggiungendo direttamente il muscolo favorendo la sintesi di altri amminoacidi importanti per la gluconeogenesi, raggiungendo la barriera ematoencefalica e attenuando la sensazione di affaticamento (entrando in competizione con il triptofano libero, che a sua volta è precursore del neurotrasmettitore serotonina responsabile della suddetta sensazione di fatica) e stimolando la fase di iniziazione della sintesi proteica attraverso la stimolazione del cosidetto mTORC1 anabolic signaling pathway . L' mTORC1 citosolico è un complesso proteico che si trova all'interno della cellula che quando rileva la disponibilità di EAA, in particolare di leucina, trasloca sulla superficie del lisosoma ed attiva la mTORC chinasi, che e' un enzima in grado di modificare altre cellule e innescare un processo detto trasduzione del segnale, agisce dunque come un sensore, particolarmente sensibile alla leucina, ma anche ad altri fattori (insulina e altri fattori di crescita) che non approfondiamo in questa sede, che comunica al corpo di incrementare il tasso di sintesi proteica.
Tuttavia, dal punto di vista della massimizzazione del processo anabolico, i benefici derivanti dall'assunzione di soli BCAA nell'uomo sono risultati transitori e decadono nel momento in cui il processo di sintesi proteica si scontra con una carenza di uno degli altri EAA. Mentre ad esempio sono risultati efficaci qualora assunti assieme a uno shake di Whey protein, in quanto si è registrato un significativo aumento della sintesi proteica plausibilmente dovuto sia a un miglioramento del profilo amminoacidico rispetto al solo shake che a un più efficace innescamento della fase di iniziazione di sintesi di proteica ad opera dei BCAA, e soprattutto della leucina, rispetto alle sole whey, argomenti affascinanti e ancora da approfondire nel futuro sicuramente, e che lasciano ancora un ruolo di primo piano a questo particolare sottogruppo di amminoacidi essenziali.
Ritornando al nostro pool completo di EAA, altri argomenti sono in loro favore quando si parla di anabolismo e di studi su essere umano, uno studio recente ha infatti dimostrato [7] che la loro disponibilità nel circolo ematico in seguito ad assunzione orale di 10gr di EAA in 13 giovani adulti con livello di attività fisica molto moderato ha significativamente modificato l'espressione di alcuni geni coinvolti nella regolazione della sintesi proteica. Sono state effettuate biopsie muscolari del vasto laterale prima e dopo l'ingestione di EAA e sono stati valutati i cambiamenti dell'mRna in 51 geni coinvolti nella rilevazione e trasporto degli amino acidi e nella regolazione del mTORC1, tutti fattori coinvolti nella regolazione della sintesi proteica. Il risultato è che sono stati rilevati cambiamenti significativi atti a incrementare la sintesi proteica in almeno 22 di questi geni, e un trend positivo in altri 11 .
In parole semplici già la sola presenza degli EAA assunti, ancor prima del loro effettivo utilizzo, mette in azione un sistema di segnali che avvisano il nostro organismo della loro disponibilità e lo preparano a immagazzinarli aumentando il tasso di sintesi proteica , e ,a differenza di quando si assumono soli BCAA, questo non riguarda solo il boost iniziale, l'incremento della sintesi proteica è sostenuto nel tempo e questo si traduce poi in un effettivo aumento della sezione muscolare.
Assodato dunque che la disponibilità di tutti gli EAA massimizza effettivamente lo stato anabolico resta da chiedersi se l'alimentazione di per se è in grado di garantire al nostro corpo gli EAA di cui necessita e quali sono eventuali vantaggi, dosaggi e indicazioni nella assunzione di integratori a base di EAA.
Gli EAA sono ovviamente presenti in alimenti di origine sia vegetale che animale, in particolare alcune proteine animali, cosiddette nobili, quali uova, carne, pesce e latticini li contengono tutti e iquantità abbondanti, mentre nel mondo vegetale sono ben rappresentati nelle leguminose. In altre fonti proteiche sono presenti ma non nello spettro completo e in quantità in generale inferiore. L'amminoacido o gli amminoacidi mancanti o presenti in quantità molto inferiori rispetto agli altri sono detti limitanti ma associando alimenti diversi in cui ad esempio gli amminoacidi limitanti di una fonte negli uni siano abbondanti nell'altra, si garantisce comunque l'assunzione dello spettro completo, questa è una questione che riguarda in particolare regimi dietetici vegani o vegetariani, ma in realtà anche le proteine nobili presentano sempre 1 o più amminoacidi limitanti, non assenti del tutto ma presenti in quantità basse.

Detto questo è chiaro che l'assunzione di integratori di EAA presenta vari vantaggi e indicazioni, a patto che si tratti però di materie di prima qualità e di formulazioni ben bilanciate, pena perdere molti dei vantaggi che offrono.

1. Contengono tutti gli EAA in proporzioni adeguate, generalmente la percentuale più importante è costituita da BCAA in quanto i fabbisogni dei 3 ramificati nell'essere umano sono superiori rispetto agli altri EAA. Esistono vari studi e brevetti in merito, uno dei più noti, ma non l'unico, è il MAP ® (Master aminoacids pattern) che assicura il 99% di utilizzo netto di azoto (Net Nitrogen Utilization NNU) e l'1% di scarto. Cosa vuol dire? Alimenti quali carne e pesce hanno un NNU di circa il 32%, mentre i prodotti derivati dal latte di circa il 16%. La formulazione EAA secondo il brevetto MAP® riduce al minimo le scorie azotate derivate dal metabolismo proteico, solo l'1%; mentre l'altro 99% sarà usato tutto per sintesi proteica corporea, garantendo il massimo utilizzo degli aminoacidi assunti con sovraccarico minimo dell'apparato escretore (fegato, reni) e minimo residuo fecale.
2. Rispetto all'assunzione di un pasto normale che deve essere prima digerito risultano immediatamente disponibili all'assorbimento intestinale e al pronto utilizzo nel momento in cui riteniamo di volerli utilizzare (es.peri-workout)
3. Esistono vari processi produzione degli EAA , in generale quelli più economici vengono estratti e clonati in laboratorio a partire da matrici organiche (capelli, carne ecc) , altri più costosi (come l'estrazione per fermentazione batterica da vegetali della Kiowa, che sono la materia prima utilizzata da Yamamoto® Nutrition nelle formulazioni del prodotto Aminodex) vengono estratti per fermentazione batterica da vegetali e garantiscono una metabolizzazione degli stessi all'interno dell'organismo con una produzione minima di scorie azotate, garantendo quindi la massima assorbibilità e utilizzo da parte dell'organismo, con minimo impatto su organi quali reni e fegato.

Quando assumerli e in che quantità?
Abbiamo vari studi a disposizione che ci consentono di dare delle indicazioni in merito, ma va tenuto presente che è un argomento in forte evoluzione e soggetto a nuovi studi tesi a dare risposte ancora più precise e puntuali anche relativamente alla tipologia di attività fisica o meno, all'età e al rapporto e interazione con altri macronutrienti e con il regime alimentare generale.
Al momento, facendo una sintesi degli studi analizzati, possiamo dire che:

• l'assunzione di EAA è in grado di aumentare la sintesi proteica in soggetti sia sedentari che sportivi, già allenati o principianti
• la dose minima utilizzati negli studi su essere umano e che ha stimolato un significativo aumento della sintesi proteica è di 6gr
• la dose ottimale in soggetti mediamente allenati e peso medio di 85kg risulta essere di circa 10 gr, oltre tale dose non è stato verificato ulteriore aumento della sintesi proteica ma altri studi mostrano che in soggetti anziani è necessaria una dose maggiore (si ipotizza un aumentato fabbisogno di leucina) e plausibilmente anche soggetti con alto livello di allenamento e composizione corporea ad alta percentuale di massa muscolare necessitano di dosaggi superiori.[10]
• all'interno della dose ottimale il picco di aumento della sintesi proteica è correlato alla velocità con cui gli EAA sono assorbiti e immessi nel flusso ematico, ovvero una quantità maggiore in minor tempo attiva maggiormente la sintesi proteica di una quantità inferiore in un tempo superiore (probabilmente per una più alta stimolazione dell'anabolic signaling patway e con qualche differenza tra soggetto allenato o principiante, nel primo caso l'aumento della sintesi proteica è più veloce).[10]
• Il momento elitario in cui assumere gli EAA appare immediatamente intorno all'esercizio fisico (all'inizio e durante), è il momento in cui si registra il picco di sintesi proteica più alto, altre assunzioni in vari momenti post esercizio creano ancora un bilancio positivo tra sintesi e degradazione e quindi anabolismo, tuttavia inferiore a quello peri-workout, e probabilmente al di fuori del workout sono più efficienti altre fonti di proteine nobili (whey, hyro whey, whey + bcaa, caseine, caseine idrolizzate, pasti solidi) .(Fig.2)[10][11][12]
• Gli effetti degli EAA possono essere potenziati dalla concomitante assunzione di carboidrati o alcuni tipi di grassi (argomento non di questo ma di futuri articoli), ma resta fermo il concetto che la loro assunzione è la condizione indispensabile per aumentare la sintesi proteica, carboidrati o grassi da soli non hanno questo potere.
• L'assunzione di EAA aumenta la sintesi proteica anche in presenza di regimi dietetici già ricchi di proteine (probabilmente per la stimolazione che essi stessi esercitano a livello di anabolic signaling pathway tramite l'mTORC1 e il miglioramento del profilo aminoacidico del pasto solido) , dall'altro lato l'integrazione con EAA garantisce la presenza di amminoacidi essenziali nel flusso ematico, ottimizzando il profilo delle proteine alimentari, e dunque consentendo un assunzione inferiore di queste ultime e riducendo tutti i loro processi di metabolizzazione a carico di organi quali fegato e reni.

Fig.2 (tratta da [10]). La linea tratteggiata rappresenta l’aumento della sintesi proteica MPS  nelle 48 ore seguenti all’esecuzione di esercizio fisico di resistenza, i picchi in linea continua rappresentano l’aumento della MPS in concomitanza con l’ingestione di proteine/EAA.

Dosaggi e timing adeguati dunque, in base alle conoscenze attuali, potrebbero essere 6-10gr di EAA da assumere immediatamente all'inizio dell'esercizio fisico , in modo da innescare immediatamente e in modo massimale l'anabolic signaling patway e l'aumento della sintesi proteica, che poi, soprattutto per esercizio fisico prolungato e molto intenso andrebbe integrato con altri EAA (plausibilmente dai 10gr ai 30gr , ma ulteriori studi sono necessari) possibilmente da sorseggiare intra-workout.
Nel post workout abbiamo già accennato e approfondiremo in altri articoli a seguire, gli EAA sono ancora validi, così come lo sono all'interno o tra i pasti, ed in tal caso mi atterei al dosaggio minimo di 6gr, tuttavia il momento elitario per la loro assunzione è l'intra/peri workout mentre altre fonti proteiche sembrano essere più efficienti post o a distanza dall'esercizio fisico.[10][11]

nutrition attualmente mette a disposizione 5 formulazioni di amminoacidi essenziali, Alka Amino, Essential Amino, Essential Amino Energy, Aminodex capsule e Aminodex polvere in bustina, contenenti tutti gli EAA più l'aggiunta di sali minerali e vitamine del gruppo B nel caso di Alka Amino, taurina, caffeina, citrullina, glutammina peptide e acqua di cocco in Essential Amino Energy, e di Sustamine® in Aminodex, ai fini di creare prodotti sempre più completi e funzionali e che rispondano ad esigenze diverse (in Tab.1 sono riportate le relative composizioni).
Sono tutti formulati a partire da aminoacidi estratti per fermentazione e quindi di elevata qualità, tuttavia il top di gamma è rappresentato da Aminodex. Nel caso di Aminodex, come già citato, la materia prima sono EAA della Kyowa estratti per fermentazione batterica vegetale (processo che ne garantisce la massima purezza) e formulati secondo particolari proporzioni, ottenendo infine un prodotto di qualità farmaceutica che assicura un residuo dell'1-2% e garantisce un utilizzo ottimale degli aminoacidi assunti con sovraccarico minimo di tutto l'apparato escretore.

Personalmente la modalità più frequente con cui utilizzo gli EAA è 7 capsule di Aminodex all'inzio dell'allenamento e 2 bustine di Aminodex disciolte in circa 1 litro di acqua, assieme a sali minerali e Tau Powder Yamamoto® Nutrition, da sorseggiare nell'intra-workout, qualche volta se prevedo un allenamento particolarmente prolungato e intenso aggiungo all'intra workout un misurino di BCAA powder 8.1.1 Yamamoto® Nutrition (per avere una quantità extra di leucina e per l'azione a livello ematoencefalico sulla sensazione di fatica). Nei periodi in cui faccio cardio a digiuno al mattino assumo anche 1 bustina e mezza di Aminodex + sali minerali disciolti in acqua da sorseggiare durante il cardio.

Tab.1 Formulazione dei prodotti a base di EAA Yamamoto® Nutrition

Autore

Dott.Agnese Russo, dott.ssa in Dietistica e ingegneria, atleta professionista IFBB pro league, Yamomoto Nutrition Research Team. Email:agnese.r@yamamotonutrition.com

Bibliografia

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[3] Fitts RH, Ramatowski JG, Peters JR, Paddon-Jones D, Wolfe RR, Ferrando AA. The deleterious effects of bed rest on human skeletal muscle fibers are exacerbated by hypercortisolemia and ameliorated by dietary supplementation. Am J Physiol Cell Physiol. 2007;293:C313–20.

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[5] Paddon-Jones D, Sheffield-Moore M, Urban RJ, Aarsland A, Wolfe RR, Ferrando AA. The catabolic effects of prolonged inactivity and acute hypercortisolemia are offset by dietary supplementation. J Clin Endocrinol Metab. 2005;90(3):1453–9.

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 Essential amino acid ingestion alters expression of genes associated with amino acid sensing, transport, and mTORC1 regulation in human skeletal muscle. Nutrition & Metabolism2017

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[10]Tyler A Churchward-Venne, Nicholas A Burd and Stuart M Phillips. Nutritional regulation of muscle protein synthesis with resistance exercise: strategies to enhance anabolism. Nutrition & Metabolism2012

[11] Juha J HulmiEmail author, Christopher M Lockwood and Jeffrey R Stout. Effect of protein/essential amino acids and resistance training on skeletal muscle hypertrophy: A case for whey protein. Nutrition & Metabolism2010

[12] Jacob WilsonEmail author and Gabriel J Wilson. Contemporary Issues in Protein Requirements and Consumption for Resistance Trained Athletes. Journal of the International Society of Sports Nutrition2006