BCAA aminoacidi ramificati: quello che ancora non sapete

Fin’ora abbiamo sempre sentito parlare dell’ampio impiego dei BCAA nell’integrazione alimentare, soprattutto tra coloro che praticano sport di resistenza o contro-resistenza. Tali attività fisiche, attribuite prevalentemente al mondo del culturismo e del fitness, come ben sappiamo, sono volte all’incremento della forza e della resistenza muscolare, permettono un aumento dell’ipertrofia e delle prestazioni atletiche, fino al raggiungimento di uno stato di salute migliore.

Quindi i BCAA (aminoacidi ramificati ) si possono anche assumere in altri ambiti sportivi, oltre agli sport di forza?

Assolutamente si!

In realtà i BCAA ( aminoacidi ramificati )  risultano essere particolarmente importanti anche nelle discipline rivolte più alla durata intesa come resistenza alla fatica. Oltre all’ormai noto lavoro plastico, ovvero di costruzione e ricostruzione muscolare, hanno anche un ruolo molto importante (seppur secondario rispetto ai carboidrati) nella produzione di energia durante uno sforzo muscolare intenso, in quanto vengono catabolizzati direttamente all’interno delle fibre muscolari.

Per questo, altrettanto diffuso è il loro impiego negli sport in cui viene sollecitata non solo la forza ma anche l’endurance (intesa come la capacità di resistere ad uno sforzo fisico prolungato) come il canottaggio o il pugilato. Così come tra gli atleti che praticano sport prettamente di endurance, come i ciclisti o i maratoneti, il consumo di aminoacidi ramificati risulta piuttosto efficace.

Quali sono le funzioni e le proprietà dei BCAA aminoacidi ramificati  sfruttate maggiormente da un atleta di endurance?

Partiamo dal presupposto che i BCAA aminoacidi ramificati  seguono gli stessi processi metabolici sia nell’organismo di un atleta di forza che di endurance. La diversità, in base alla tipologia di sforzo fisico,  si ha nel maggior sfruttamento di un metabolismo rispetto ad un altro.

Cosa vuol dire?

Come si può notare nella Figura 1, dopo un allenamento di Endurance, seppur la degradazione proteica sia minore rispetto a quella causata da un allenamento di forza (Barra bianca destra) lo scarto rispetto alla Sintesi Proteica è maggiore. Ciò vuol dire che il turn-over proteico dovuto ad un allenamento di Endurance  è maggiormente sbilanciato verso il catabolismo proteico, per far fronte all’aumento delle richieste energetiche dovuto alla maggior deplezione del glicogeno.

Come intervengono i BCAA?

• In queste circostanze gli Amminoacidi Ramificati vengono sfruttati maggiormente come FONTE ENERGETICA SECONDARIA. (Vedi Approfondimento 1 in fondo all’articolo).
• Un ruolo ancor più importante è quello di regolare il Turn-Over proteico andando a DIMINUIRE il CATABOLISMO e ad AUMENTARE L’ANABOLISMO MUSCOLARE, mediante un AUMENTO DELLA SINTESI PROTEICA.

Tale proprietà è sicuramente più vantaggiosa negli Sport di Forza, nei quali si registra una forte degradazione proteica e di conseguenza muscolare. Però, come già detto, anche negli sport di Endurance hanno un ruolo importante in quanto permettono di ridurre maggiormente lo scarto tra la Degradazione e la Sintesi Proteica. Tale scarto è più accentuato, rispetto agli sport di forza, per la maggior deplezione di Glicogeno muscolare e la maggior riduzione dei livelli ematici di glucosio. In tali circostanze il corpo tende ad utilizzare come scorte energetiche gli acidi grassi (Lipolisi) e il glicogeno (Glicogenolisi) per mantere costanti i livelli di glucosio ematici. Per reintegrare le scorte di glicogeno perse con la Glicogenolisi si attiva anche la Gluconeogenesi, mediante il trasferiemento al fegato di quasi tutti gli amminoacidi, in particolare quelli glucogenetici come alanina e glutammato. È qui che intervengono i BCAA aminoacidi ramificati, andando a generare alanina ex novo nei muscoli, attraverso una serie di reazioni intermedie. (Vedi Approfondimento 2 – Parte A in fondo all’articolo). Basti considerare che circa il 12,5% dell’azoto legato all’alanina circolante proviene dalla Leucina.

Per questo motivo, visto che gli amminoacidi ramificati fungono da precursore per l’alanina, un loro sufficiente apporto permette sicuramente di tamponare la proteolisi muscolare, dovuta all’aumentato fabbisogno energetico. Da qui la loro capacità di ridurre il cabolismo e di aumentare l’anabolismo proteico.

Una corretta integrazione di BCAA aminoacidi ramificati può risultare vantaggiosa anche per la performance sportiva?

Assolutamente sì!

Oltretutto tali vantaggi sono provati da diversi studi sperimentali effettuati sia su atleti di forza che di endurance.

I principali vantaggi per gli sport di forza sono:

• Effetti sinergici tra un’assunzione di BCAA aminoacidi ramificati  e un allenamento in controresistenza sulla sintesi proteica e sulla crescita muscolare durante il periodo di recupero (vedi Approfondimento 2 – Parte B).  
• Innalzamento del Testosterone ed abbassamento del Cortisolo.
• Mantenimento della massa magra*
• Riduzione della massa grassa*
• Aumento della forza*

* Queste ultime tre funzioni sono state riscontrate in diversi studi sperimentali, tra i quali emerge il più recente, effettuato da Dudgeon et al. nel 2016, dove 17 uomini mediamente allenati sono stati sottoposti a 8 settimane di allenamento (4 giorni a settimana) seguendo nel frattempo una dieta ipocalorica. Al gruppo test sono stati somministrati 7 g di BCAA prima e dopo ogni alleamento (per un totale di 14g). Mentre al gruppo placebo sono stati somministrati 14 g di Carboidrati (CHO) prima e dopo ogni allenamento (in totale 28 g).

Il gruppo test infatti ha mostrato una significativa diminuzione della massa grassa ed un mantenimento della massa magra rispetto al gruppo placebo che invece ha registrato una netta diminuzione di essa.

Inoltre il gruppo test ha registrato un aumento della forza sia nella parte alta ma soprattutto nella parte bassa del corpo (valutata con l’aumento del massimale negli SQUAT e nelle DISTENSIONI SU PANCA PIANA alla fine delle 8 settimane di trattamento).

I principali vantaggi negli sport di Endurance sono:

• Aumento dell’anabolismo e riduzione del catabolismo muscolare nell’ambito di qualsiasi tipologia di attività sportiva, non solo per le attività di Forza ma anche per quelle di Endurance;
• Riduzione del senso di fatica (Serotonina) e migliorano il tempo di reazione mentale grazie alla competizione con il triptofano per il passaggio della barriera ematoencefalica;
• Diminuzione del danno muscolare tramite la diminuzione dei livelli plasmatici di Creatin Chinasi (CK) e Lattato Deidrogenasi (LDH).
• Maggior reclutamento di Ac. Grassi a scopo energetico nelle fasi finali dell’esercizio.

A prova di tutto ciò ci sono diversi studi in vivo effettuati proprio per valutare in che misura un’assunzione di BCAA aminoacidi ramificati possa influenzare le sostanze prodotte dall’affaticamento o dal danno muscolare.

Un esempio è lo studio di Kim et al. (2013) dove sono stati coinvolti 26 soggetti in un test cross-over in doppio cieco. 13 partecipanti sono stati casualmente assegnati al gruppo assumente BCAA e gli altri 13 sono stati assegnati al gruppo placebo. Nè i soggetti nè i ricercatori erano a conoscenza dei trattamenti somministrati.

Le soluzioni contenenti i BCAA e il placebo sono state somministrate ai rispettivi gruppi 50 minuti prima dello svolgimento dell’esercizio. I BCAA disciolti in acqua (20% isoleucina, 24% valina e 46% leucina) forniti al gruppo sperimentale, sono stati somministrati nelle dosi di 80 mg/kg p.c. (circa 5,6 grammi per 70 kg di peso corporeo).

Per la prova di endurance i soggetti dovevano pedalare su un cicloergometro, seguendo un aumento graduale dell’intensità fino al 70% del consumo massimo di ossigeno di ciascun individuo. Il tutto cercando di mantenere un’andatura di 50 rpm
L’esercizio è stato portato avanti fino all’esaurimento delle forze.

I Risultati dell’esperimento furono:

• Per quanto riguarda le sostanze dovute all’affaticamento muscolare (nel gruppo trattato con BCAA aminoacidi ramificati ):
• Minor concentrazione di serotonina 30 minuti dopo l’esercizio fisico rispetto al gruppo placebo.
• Minor Concentrazione di Lattato immediatamente dopo la fine dell’esercizio rispetto al gruppo placebo.

• Per quanto riguarda le sostanze dovute al Danno muscolare (gruppo BCAA):
• Minor concentrazione di Creatin-Chinasi (CK) in tutte le fasi dell’esercizio fisico rispetto al gruppo placebo.
• Minor concentrazione di Lattato Deidrogenasi (LDH) in tutte le fasi dell’esercizio fisico rispetto al gruppo placebo.

NB: La Creatin-chinasi controlla la degradazione della fosfocretina per formare ATP quando il corpo necessita di fonti energetiche immediate, mentre la Lattato Deidrogenasi è l’enzima che mantiene l’equilibrio del catabolismo/anabolismo del glucosio, regolando l’interconversione tra piruvato e lattato.

Questi due enzimi sono indicatori che riflettono il grado di danno muscolare dopo un’attività fisica di lungo periodo (Kim et al. 2013)⁵¹.

• Per quanto riguarda le sostanze derivanti dal metabolismo energetico (gruppo BCAA):
• I livelli di Acidi Grassi liberi (FFA) plasmatici sono aumentati subito dopo la prova.

Ciò prova il fatto che nel gruppo che ha assunto BCAA si registra una maggior mobilitazione degli Acidi Grassi liberi a scopo energetico nelle fasi finali dell’esercizio fisico.

In conclusione…

Si può dire che i BCAA aminoacidi ramificati  hanno un ruolo importantissimo non solo negli sport di Forza ma anche per quanto riguarda gli sport di endurance. Riassumendo tutte le funzioni dei BCAA in un’unica lista possiamo affermare che:

• Aumentano la Sintesi Proteica;
• Aumentano l’anabolismo e riducono il catabolismo muscolare nell’ambito di qualsiasi tipologia di attività sportiva, sia nelle attività di Forza che di Endurance;
• Fungono da fonte energetica secondaria nei muscoli (soprattutto la leucina);
• Regolano le concentrazioni di neurotrasmettitori come il Glutammato e il GABA;
• Regolano l’omeostasi lipidica con possibile decremento di massa grassa e dell’obesità;
• Permettono un aumento dei livelli di Testosterone e una diminuzione del Cortisolo, favorendo un ambiente anabolico più favorevole e migliorando così anche possibili stati di Sarcopenia;
• Riducono il senso di fatica (Serotonina) e migliorano il tempo di reazione mentale grazie alla competizione con il triptofano per il passaggio della barriera ematoencefalica;
• Riducono le sostanze dovute al Danno Muscolare (CK e LDH)
• Mobilitano maggiormente gli acidi grassi liberi a scopo energetico (soprattutto nelle fasi finali di un allenamento di Endurace).

APPROFONDIMENTO 1:

Dal punto di vista biochimico vediamo come i BCAA aminoacidi ramificati  vengono usati come fonte energetica secondaria:

Gli Amminoacidi Ramificati vengono catabolizzati mediante due fasi enzimatiche iniziali comuni a tutti gli amminoacidi, ovvero la transaminazione e la decarbossilazione ossidativa. Ciò che cambia rispetto agli altri aminoacidi è che la prima tappa del catabolismo dei BCAA avviene principalmente nei muscoli. L’enzima BCAT (Branched Chain Amino Transferases) catalizza il trasferimento del residuo amminico (reazione di transaminazione) dai BCAA all’α-chetoglutarato (α-KG) che si trasforma in glutammato (GLU). A questo punto gli amminoacidi ramificati deamminati si trasforma in cheto-acidi a catena ramificata (BCKA). I diversi tipi di BCKA prodotti sono l’α-chetoisocaproato (KIC), l’ α-cheto-β-metilvalerato (KMV) e l’ α-chetoisovalerato (KIV).

La seconda tappa del catabolismo dei BCAA prevede la decarbossilazione ossidativa dei BCKA grazie ad una deidrogenasi, ovvero la BCKD, presente nei mitocondri. Tale reazione invece avviene nel fegato, rispetto alla reazione precedente è irreversibile ed è quella che permette la vera e propria ossidazione degli scheletri carboniosi dei BCAA. La decarbossisalzione dei tre BCKA prevede la formazione dei rispettivi Acil-CoA a Catena Ramificata (destinati al ciclo di Krebs) e di NADH+H⁺.

APPROFONDIMENTO 2

Parte A:

Come appena visto nel precedente approfondimento, la seconda tappa del catabolismo degli amminoacidi ramificati è importante per la loro ossidazione a livello energetico.

La prima tappa della loro degradazione invece, essendo tipicamente localizzata nei muscoli, ha un ruolo molto importante nel ridurre il forte scarto tra la sintesi e la degradazione proteica muscolare, tipico degli sport di endurance, regolando quindi positivamente il Turn-Over proteico.

In che modo?

Nelle fasi di maggior richiesta energetica, per esempio in caso di digiuno prolungato oppure in seguito ad uno sforzo fisico di media/alta intensità protratto per un lungo periodo di tempo (30 – 60 minuti), il corpo tende ad usare le sue scorte per generare l’energia richiesta. Lipolisi e glicogenolisi infatti contribuiscono a questo processo per mantenere costanti i livelli di glucosio ematico. Le riserve di glicogeno vengono man mano consumate. Di conseguenza si attiva la gluconeogenesi per mantenere l’omeostasi del glucosio. Ciò implica il trasferimento al fegato di tutti gli amminoacidi (tranne la Glutammina), in particolare quelli glucogenetici come l’alanina e il glutammato.

É interessante notare che l’alanina e il glutammato insieme rappresentano il 60% degli amminoacidi totali rilasciati dal muscolo e che formano meno del 20% del contenuto proteico.

Questo sottolinea il fatto che la maggior parte dell’alanina e del glutammato viene sintetizzata ex novo dal tessuto muscolare.

Durante la Gluconeogenesi gli amminoacidi, in particolare quelli glucogenetici, vengono assorbiti dal fegato per essere rapidamente trasformati in glucosio, e ciò è favorito dall’innalzamento dei livelli di glucagone, e dall’abbassamento dei livelli di insulina.

Il Glucosio prodotto dal fegato viene assorbito dai tessuti glucosio dipendenti. Nel muscolo parte del glucosio viene utilizzato anaerobicamente, soprattutto durante sforzi fisici intensi e prolungati, portando ad un’ulteriore sintesi di alanina e producendo un ciclo di alanina-glucosio-alanina, il cosiddetto Ciclo di Cahill.

In sostanza questo processo permette un passaggio di energia (sotto forma di glucosio), da un organo ricco di energia, come il fegato, ad un organo che in certe situazioni ne è particolarmente carente, come il muscolo.

Considerando che il tutto parte dalla proteolisi muscolare, ciò spiega il perchè, in condizioni di digiuno prolungato o di aumento delle richieste energetiche, un segno caratteristico dell’adattamento metabolico è proprio la perdita di massa muscolare.

Una sufficiente apporto di BCAA permette sicuramente di ridurre tali fenomeni, andando a diminuire la degradazione delle proteine muscolari e favorendo un Bilancio Proteico positivo, a favore della loro sintesi.

Parte B:

Tra i BCAA la leucina in particolare, agisce da segnale anabolico in quanto influenza la secrezione insulinica dalle cellule β-pancreatiche e aumenta la sintesi proteica nei muscoli scheletrici e in altri tessuti.

Tale proprietà è permessa dall’attivazione di specifici segnali intracellulari che provocano la fosforilazione dell’mTOR, una proteina serin-treonin chinasi che fosforila i suoi residui di serina e treonina, promuovendo così la proliferazione e la crescita cellulare, oltre che la trascrizione e quindi la sintesi proteica. L’mTOR è formato da due complessi:

• l’mTORC1 che provoca la fosforilazione di due effettori, l’S6K1 e il 4E-BP1, i quali tramite una cascata chinasica promuovono la sintesi proteica.
• l’mTORC2 che regola l’organizzazione del citoscheletro cellulare mediante stimolazione dell’Actina.

Recentemente si è scoperto che tale complesso è implicato in divese reazioni di regolazione dell’omeostasi lipidica.

I contenuti degli articoli non devono sostituirsi alle indicazioni del professionista. che ha in cura il lettore. Le diverse modalità di assunzione che potrebbero essere dedotte dagli articoli sono prettamente a scopo scientifico divulgativo (si tratta di studi scientifici, approfondimenti, esperienze personali di atleti e professionisti del settore) e quindi non vanno presi come riferimento pratico.Gli integratori (salvo diversa prescrizione di un professionista) vanno utilizzati secondo la posologia riportata in etichetta.

NOTE BIBLIOGRAFICHE

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• Wesley David Dudgeon, Elizabeth Page Kelley and Timothy Paul Scheett, In a single-blind, matched group design: branched-chain amino acid supplementation and resistance training maintains lean body mass during a caloric restricted diet, Journal of the International Society of Sports Nutrition, Vol. 13:1, 2016, pp. 1-10;
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