Aminoacidi ramificati si, aminoacidi ramificati no, ma cosa sono? Servono davvero ?

Gli aminoacidi sono il prodotto di digestione delle proteine. Quando mangiamo un alimento, le proteine contenute vengono digerite da enzimi nel nostro tratto gastrointestinale andando a formare singoli aminoacidi che vengono assorbiti nel nostro tratto intestinale. Le proteine sono composte da 20 aminoacidi, e di questi, 9 sono detti essenziali (EAA) perché non siamo in grado di sintetizzarli e dobbiamo quindi introdurli con l’alimentazione. Generalmente, gli aminoacidi ingeriti sono usati per scopi energetici, strutturali (costruzione di massa muscolare, ad esempio) e funzionale (produzione di ormoni, anticorpi ecc.) [1]

Fra gli EAA, destano grande interesse gli aminoacidi ramificati (BCAA) che sono leucina, isoleucina e valina. Sono detti ramificati perché la loro struttura biochimica forma delle ramificazioni. Questi aminoacidi non sono captati e metabolizzati, come gli altri, dal fegato, ma vengono “catturati” principalmente dal muscolo, dove rappresentano circa il 35% di tutti gli aminoacidi. Svolgono diverse funzioni: influenzano il metabolismo glucidico, l’attività neuronale e stimolano la sintesi di proteine a livello della cellula muscolare. In particolare, è la leucina che stimola questo processo anabolico (di crescita muscolare). [1] [4]

Negli anni sono stati pubblicizzati diversi claims per gli integratori a base di BCAA, e fra questi un aumento della massa muscolare, un miglioramento delle funzioni cognitive e un recupero più veloce dopo un esercizio fisico.

I meccanismi metabolici che portano ad una crescita muscolare sono complessi, e affinché si realizzi un aumento della massa muscolare è necessario che la sintesi delle proteine muscolari sia maggiore rispetto alla degradazione (concretizzando così uno stato anabolico). Infatti, fisiologicamente, si verifica il turn over delle proteine muscolari: le proteine più vecchie, e potenzialmente danneggiate, vengono degradate (MPB). Parte degli aminoacidi sono recuperati, e parallelamente la sintesi di nuove proteine (MPS) garantisce l’integrità del muscolo. Affinché la sintesi possa essere efficiente è necessario che siano presenti tutti gli aminoacidi (mattoncini), compressi quelli essenziali. L’attività fisica, se particolarmente intensa o protratta nel tempo, determina un danneggiamento della struttura muscolare e necessiterà, quindi, di una maggiore sintesi proteica per ripristinare il danno ed, eventualmente, superocompensare aumentando la massa muscolare così da trovarsi in condizioni migliori per affrontare gli stimoli a cui è sottoposto. Il bilancio sul medio-lungo periodo di MPS e MPB determinerà se c’è un guadagno netto di massa muscolare.[4]

I BCAA, in quest’ottica, non rappresentano solo alcuni dei “mattoncini” utili per sintetizzare proteine, ma agiscono stimolando alcuni mediatori (mTORC1) dei processi biochimici cellulari che attivano i processi anabolici. La letteratura conferma questa capacità dei BCAA, ed in particolar modo della leucina, di stimolare l’MPS, ma, ad oggi, non vi è ancora dimostrazione che siano in grado di aumentare la massa muscolare (ipertrofia). [2][4]

Il problema dell’assunzione dei BCAA da soli, senza che siano assunti anche gli altri aminoacidi essenziali, è che vengono a mancare gli altri “mattoncini essenziali” che andrebbero introdotti con la propria dieta per sintetizzare nuove proteine e accrescere in tal modo la massa muscolare. Infatti, sebbene venga stimolato l’MPS tramite le vie biochimiche citate prima, la sintesi avviene inizialmente utilizzando le scorte endogene del nostro organismo. Queste sono però limitate e sono principalmente rappresentate da una piccola quota di aminoacidi liberi che circolano nel torrente ematico e una piccola quota conservata all’interno delle singole cellule. [4]

Uno studio recente (2017)[2] ha dimostrato che l’MPS a seguito di un esercizio è ridotta del 50% quando vengono  assunti solo BCAA rispetto all’assunzione di whey protein, che contengono quindi tutti gli aminoacidi essenziali. Questo avviene perché i BCAA, ed in particolar modo la leucina, stimola il sistema di sintesi proteica, ma in assenza dei “mattoncini essenziali“ questa non può avvenire in maniera efficace (accendo il macchinario, ma non fornisco abbastanza materia prima). [2]

In condizioni di digiuno, quando i livelli circolanti di aminoacidi è basso, non solo il tasso di sintesi muscolare (MPS) è inferiore al tasso di degradazione (MPB) a causa della carenza di alcuni aminoacidi, ma il muscolo rappresenta anche l’unica fonte di EAA a cui il corpo possa attingere. In questa condizione, pertanto, parte degli aminoacidi derivante dal turn over delle proteine muscolari entra nel circolo ematico rendendosi disponibile ad altri tessuti. Oltre che a scopi strutturali e funzionali, in condizioni di digiuno gli EAA possono anche essere ossidati per produrre energia. [4] In queste condizioni, alcuni studi hanno dimostrato che l’assunzione di BCAA sebbene riduca il tasso MPB , riduce anche il tasso di MPS e il bilancio rimane comunque negativo (stato catabolico).  L’assunzione di BCAA sembra dunque ridurre globalmente la velocità del turn over delle proteine muscolari, portando dunque potenzialmente ad effetti negativi sulla forza muscolare. Questo processo di degradazione e ri-sintesi delle fibre muscolari è importante per preservare la salute ed efficienza della strutturare muscolari, preservando l’efficienza di contrazione di ogni singola fibra che si riflette poi in un aumentata forza dell’intera struttura. Detto in parole povere: l’assunzione di BCAA in questo quadro renderebbe in vostri muscoli “più vecchi” e quindi meno efficienti. [4]

Ma i BCAA non sono stati solo proposti a scopi ipertrofici, ma anche per ridurre il danno muscolare. Alcuni anni fa, sono stati pubblicati alcuni studi che confermano che una supplementazione di BCAA sia in grado di ridurre l’indolenzimento a seguito dell’esercizio fisico, sebbene non ci siano vantaggi di tipo funzionale per il muscolo. Anche più recentemente, nel 2017, uno studio ben condotto (RCT in doppio cieco) ha comparato l’assunzione di BCAA presi prima e dopo l’esercizio fisico indagando l’indolenzimento muscolare (DOMS) e i danni indotti dall’esercizio fisico sul muscolo (EIMD). Lo studio ha dimostrato che l’assunzione pre-esercizio è in grado di ridurre nei giorni successivi i DOMS. Inoltre, lo studio ha valutato anche alcuni marcatori ematici di danno muscolare. E’ emerso che l’assunzione pre-esercizio manteneva a livelli normali i livelli di CK(creatine kinase), LDH (lactate dehydrogenase) e aldolasi, tutti marcatori di danno muscolare. Lo studio prevedeva l’assunzione di 9.6g di BCAA per i tre giorni precedenti all’attività fisica. [6]

Un altro ambito di impiego dei BCAA nel settore sportivo è finalizzato alla riduzione della fatica percepita dall’atleta. Elevati livelli di serotonina a livello cerebrale sono associati alla percezione della “fatica centrale”. La serotonina non può passare però la barriera emato-encefalica (una speciale barriera che protegge il nostro da molteplici sostanze), e perciò i neuroni devono produrre da se la serotonina a partire dall’aminoacido triptofano. Questo aminoacido compete però con gli stessi trasportatori dei BCAA. Se assumiamo BCAA, i livelli circolanti di questi saranno aumentati e prevarranno sul triptofano nella captazione da parte del cervello. Uno studio del 2011 condotto su ciclisti ha dimostrato che l’assunzione di una bevanda contenente BCAA e carboidrati determinava una minor percezione della fatica rispetto ad una bevanda contenente solo carboidrati. [5]

Un ultimo ambito di impiego interessante per i BCAA sono gli sport di endurance. In queste discipline, oltre al presentarsi della “fatica centrale”, di cui abbiamo parlato in precedenza, si verifica l’esaurimento delle riserve di glicogeno. Il glicogeno è la riserva muscolare di glucosio, il carburante preferito dalle cellule muscolari. Con l’esaurimento del glicogeno muscolare, nel muscolo si attiva un enzima coinvolto nell’ossidazione dei BCAA a scopi energetici. Il muscolo, mancando del suo carburante preferito, si “accontenta” di una fonte energetica alternativa. L’organismo, in queste situazioni di emergenza, promuove dunque la degradazione delle proteine muscolari per mantenere l’omestasi energetica. Garantire riserve ottimale di glicogeno è quindi la strategia vincente per evitare l’instaurarsi di questo processo. A tal fine, può essere prezioso assumere carboidrati anche durante l’attività di endurance. Tuttavia, l’assunzione di BCAA durante una attività di endurance può preservare il muscolo da questa degradazione, poiché gli aminoacidi di cui il corpo necessita sono forniti dall’integrazione. L’assunzione di BCAA prima e durante un esercizio di endurance, sebbene non aumenti la performance,  è tuttavia in grado di ridurre il danno muscolare indotto da esercizio, di diminuire la sensazione di fatica centrale e migliorare così il recupero post-esercizio. [7]

Attenzione però, una assunzione non adeguata di BCAA può condurre anche ad effetti collaterali. Un aumento significativo dei livelli plasmatici di questi aminoacidi è associata ad un aumentato rischio di disordini metabolici dovuto ad una aumentata resistenza all’insulina, un importante ormone che il nostro organismo produce al fine di regolare i livelli circolanti di glucosio (glicemia). Il meccanismo attraverso cui ciò avviene sembra essere dovuto all’attivazione del complotto mTORC1, lo stesso che stimola l’apparato di sintesi delle proteine muscolari. [8]

Concludendo, basandosi sulle attuali evidenze scientifiche, la miglior raccomandazione per ottimizzare l’adattamento muscolare all’allenamento, inclusa anche l’ipertrofia, è quella di assumere adeguate quantità di proteine di alto valore biologico e che contengono quindi sufficienti quantità di BCAA. Questa strategia permette, infatti, di massimizzare l’assunzione di leucina così da poter stimolare al meglio i processi di sintesi proteica in una condizioni di buona disponibilità di tutti gli aminoacidi necessari (stimolo la macchina di sintesi e ho la materia prima per costruire). Tuttavia, i BCAA possono essere utili negli sport di endurance o durante attività fisiche particolarmente intense per ridurre i danni indotti dall’esercizio fisico, ridurre la percezione della fatica centrale e migliorare il recupero post-allenamento.

Ricapitoliamo: 

• I BCAA sono in grado di stimolare la sintesi proteica, ma in assenza degli altri EAA, non si concretizza uno stato anabolico. Una dose di proteine di 20-40g, fornisce 10-12g di EAA che corrispondente a 1-3g di leucina. Questa dose è la più efficace nel stimolare la sintesi delle proteine muscolari: attiva i processi di sintesi in presenza degli aminoacidi necessari.
• I BCAA possono essere utili quando non si riesce a raggiungere un adeguato apporto proteico.
• I BCAA non sono in grado di ridurre la degradazione proteica durante il digiuno. Al contrario, rallenta il tasso di turn over delle proteine muscolari con il risultato di avere muscoli “più vecchi” e “meno efficienti”.
• I BCAA possono essere efficaci, negli sport di endurance o particolarmente intensi, nel ridurre la percezione della fatica centrale. Questo perché è in grado di competere con il triptofano, precursore della serotonina, nel passare la barriera emato-encefaliche.
• I BCAA possono essere efficaci, negli sport di endurance o particolarmente intensi, nel ridurre il danno muscolare indotto dall’esercizio fisico. Sono in grado di ridurre i DOMS e i marcatori ematici di danno. Pertanto, nei periodi di particolare impegno muscolare si suggerisce 1-2 g /10kg di peso corporeo prima dell’esercizio, e 1-2g /10kg di peso corporeo post-allenamento. In occasione di una competizione di alto si possono assumere 3-6g/die durante la settimana precedente per massimizzare gli effetti.
• I BCAA possono essere efficaci, negli sport di endurance o particolarmente intensi, nel migliorare il recupero. Nella prima settimana di recupero si suggerisce una supplementazione di 3-6g/die.
• In considerazione dei potenziali effetti collaterali, consiglio di affidarsi ad un professionista che possa valutare la miglior strategia di integrazione.

Bibliografia:

[1] Ministero della Salute e Istituto Superiore di Sanità – Dipartimento del farmaco. “L’alimentazione nella pratica motoria e sportiva”.

[2] Jackman SR, Witard OC, Philp A, Wallis GA, Baar K, Tipton KD. Branched-Chain Amino Acid Ingestion Stimulates Muscle Myofibrillar Protein Synthesis following Resistance Exercise in Humans. Front Physiol. 7;8:390, 2017.

[3] Jackman SR, Witard OC, Jeukendrup AE, Tipton KD. Branched-chain amino acid ingestion can ameliorate soreness from eccentric exercise. Med Sci Sports Exerc. 42(5):962-70, 2010.

[4]  Wolfe Robert R. Branched-chain amino acids and muscle protein synthesis in humans: myth or reality? Journal of the International Society of Sports Nutrition2017

[5] Greer et al. Branched-chain amino acid supplementation lowers perceived exertion but does not affect performance in untrained males. J Strength Cond Res. 2011 Feb;25(2):539-44.

[6] Ra SG et al. Effect of BCAA supplement timing on exercise-induced musclesoreness and damage: a pilot placebo-controlled double-blind study. J Sports Med Phys Fitness. 2017 Sep 22.

[7] Salinas-Garcia ME. Et al Effects of branched amino acids in endurance sports: a review. Nutr Hosp. 2014 Nov 16;31(2):577-89.

[8] Yoon M. The Emerging Role of Branched-Chain Amino Acids in Insulin Resistance and Metabolism. Nutrients. 2016 Jul 1;8(7). pii: E405.