Le proteine che compongono il latte vaccino sono circa per il 20% proteine del siero e per l’80% caseine. Il siero è il prodotto residuale della precipitazione delle caseine e, le proteine contenute in esso sono:
β-lattoglobulina
α-lattalbumina
sieroalbumina
immunoglobulina
piccole quantità di lattoferrina, transferrina, ceruloplasmina
Le sieroproteine si trovano in soluzione nel latte e sono più termolabili rispetto alla caseina.
La termosensibilità delle sieroproteine cresce secondo questo ordine: α-lattalbumina, β-lattoglobulina, sieroalbumina, immunoglobulina. (Corradini, 1995; Mucchetti e Neviani, 2006). La β-lattoglobulina è la Le proteine del siero sono contenute in maggiore quantità nel latte bovino ed sono presenti con 2-3g/l.
Le proteine del siero sono costituite da una catena peptidica di 152 amminoacidi ed ha un peso molecolare di 18400Da. L’α-lattalbumina è la seconda per quantità ed è presente nel latte in 1-1.5g/l. È costituita da una catena peptidica di 123 amminoacidi con peso molecolare di 14000Da. La β-lattoglobulina e l’α-lattalbumina insieme alla caseina sono responsabili di reazioni allergiche in soggetti sensibili. Sono allergeni resistenti alle alte temperature, ma a temperature di sterilizzazione l’allergenicità si riduce, però permane dopo trattamenti come evaporazione e liofilizzazione (Conti, 2011). Il profilo amminoacidico delle proteine del siero (Whey protein) viene illustrato in (Tabella 10) e messo a confronto con il profilo delle caseine (Casein). Su 100g di proteine, il quantitativo di amminoacidi essenziali (EAA) è maggiore nelle proteine del siero e così vale per gli amminoacidi ramificati, tranne la valina che è maggiormente presente nelle caseine. Mentre le caseine sono ricche di prolina, glutammina, arginina, fenilalanina e di aminoacidi fosforilati (serina, tirosina), risultano povere di cisteina (amminoacido solforato). Le sieroproteine al contrario, compensano le carenze di amminoacidi solforati delle caseine e, registrano un valore biologico (VB) nettamente superiore (V.B. sieroproteine =104; V.B. caseine =77) (Hoffman e Falvo, 2004).
In origine il siero di latte veniva considerato uno scarto della lavorazione del formaggio, e veniva buttato via. Attraverso processi come la microfiltrazione, ultrafiltrazione, microfiltrazione a flusso incrociato (CFM), scambio ionico, la componente proteica del siero liquido viene separata dalle altre componenti come carboidrati, grassi, altre componenti a basso peso molecolare per aumentarne la concentrazione. Dunque si procede con l’essiccazione e la pastorizzazione fino ad ottenere una polvere costituita da proteine e peptidi. I processi termici vengono condotti a basse temperature per limitare la denaturazione proteica e preservarne al meglio la qualità. Oggigiorno sono tra le proteine più popolari sul mercato (Jalali e Adele, 2008) e vengono suddivise in tre principali categorie:
proteine del siero concentrate (WPC): contengono una quota di grassi, lattosio e minerali significativa, dunque la concentrazione proteica è ≈80% (Hayes e Cribb, 2008); in genere hanno il prezzo più conveniente rispetto alle sieroproteine isolate e/o idrolizzate;
proteine del siero isolate (WPI): contengono meno grassi, lattosio e minerali, quindi sono più concentrate delle precedenti (≈90%) e anche più facilmente digeribili;
Tabella 10: profilo amminoacidico di sieroproteine (Whey) e caseine (Casein) su 100g di prodotto (Reitelseder et al., 2011)
proteine del siero idrolizzate (WPH): hanno in genere il prezzo più alto per via del processo di idrolisi che ne conferisce maggiore purezza. L’idrolisi enzimatica permette di scomporre le proteine del siero in peptidi e oligopeptidi, rendendoli più digeribili per il fatto che, se altamente idrolizzate, sono quasi del tutto prive di lattosio; per contro possono conferire amarezza (Spellman et al., 2009). Oltre a ciò, la proteina scomposta viene assorbita molto velocemente dall’organismo.
Dal punto di vista salutistico, le proteine del siero, attraverso gli amminoacidi che le costituiscono e i composti bioattivi, conferiscono moltissimi benefici. Essi esercitano le loro funzioni sul sistema immunitario (Cross e Gill, 2000), proteggono dalle infezioni (Ha e Zemel, 2003), hanno attività prebiotica e/o probiotica, possono stimolare il rilascio della colecistochinina (CCK) dalle cellule intestinali: tale ormone è in grado di placare il senso di fame. Oltre a ciò sono state studiate per la loro funzione inibente nella crescita delle cellule tumorali (Walzem), diminuiscono sensibilmente i livelli alti di colesterolo totale e colesterolo LDL rispetto alla caseina (Zhang e Beynen, 1993), riducono la pressione sanguigna elevata e il rischio di ictus e malattie cardiache.
Gli studi dimostrano altresì che le proteine del siero e gli amminoacidi essenziali costituenti promuovono in modo efficace la sintesi delle proteine (Tipton et al. 1999b). Lo stato catabolico durante l’esercizio fisico è tipicamente bilanciato da una fase anabolica nel periodo di recupero seguente (Tipton e Wolfe, 1998).
Ci sono diversi mezzi con cui le proteine del siero del latte e gli amminoacidi essenziali potrebbero spostare l’equilibrio verso i processi anabolici, così da promuovere il recupero e teoricamente migliorare l’allenamento e le prestazioni. I fattori che influenzano l’efficienza con cui gli amminoacidi stimolano la sintesi proteica dipendono principalmente dalla dose e composizione della miscela di amminoacidi e/o proteine (Wolfe, 2000). Le proteine del siero contengono circa il 25% di amminoacidi ramificati: essi costituiscono circa il 33% degli amminoacidi presenti nel muscolo e sono importanti perché sono metabolizzati direttamente nel tessuto muscolare e vengono utilizzati per primi durante l’esercizio fisico. L’abbondanza di leucina nel siero è di particolare interesse perchè svolge un ruolo distinto nel metabolismo proteico ed è stato identificato come un segnale chiave che da il via alla sintesi proteica muscolare.
La leucina è infatti coinvolta nella fosforilazione reversibile delle proteine che controllano l’mRNA, permettendo a quest’ultimo di legarsi alla subunità ribosomiale 40S, così da consentire alla sintesi proteica di procedere. Inoltre la leucina aumenta la fosforilazione dell’enzima p70-S6 chinasi (Anthony et al., 2001) e stimola l’mTOR; quest’ultima è una proteina serin-treonin chinasi che fosforila la serina e la treonina, e regola la crescita, la proliferazione e la sopravvivenza delle cellule, oltre che la sintesi proteica e la trascrizione. L’mTOR è sensibile anche al glucosio e all’insulina, infatti con quest’ultima la leucina ha un effetto sinergico proprio sulla regolazione genica a breve termine della trascrizione dell’mRNA nella sintesi proteica. L’mTOR per questo motivo è considerato un importante attivatore dell’attività trofica (Vianna et al. 2010). Tipicamente, la risposta anabolica di proteine diminuisce negli anziani rispetto ai giovani adulti (Fujita e Volpi, 2006). Tuttavia, alcuni dati suggeriscono che la supplementazione strategica può attenuare questo fenomeno e contribuire a ripristinare la risposta anabolica acuta. Gli esperimenti condotti su vecchi e giovani roditori, dimostrano che l’integrazione di leucina ha permesso di limitare il catabolismo proteico e di ripristinare un’acuta risposta anabolica (Combaret et. al, 2005). Tutto ciò è stato anche confermato sugli esseri umani anziani (Rieu et al., 2006). Pertanto, la supplementazione di proteine sembra avere almeno tre ruoli importanti nell’aumentare l’accrescimento muscolare e promuovere l’ipertrofia. In primo luogo, la sinergia fra supplementazione ed esercizi di resistenza garantisce una maggiore stimolazione dell’anabolismo muscolare in risposta all’attività fisica. In secondo luogo, la supplementazione tra i pasti può promuovere la sintesi delle proteine muscolari ed aumentare il bilancio proteico netto. Infine, l’integrazione strategica con proteine ricche di amminoacidi essenziali, in particolare la leucina, può aiutare a ripristinare la risposta anabolica acuta che diminuisce tipicamente con l’invecchiamento (Hayes e Cribb, 2008). Infatti le proteine del siero sono le proteine più utilizzate dagli sportivi perché hanno un alto contenuto di leucina. Approfondendo adesso l’implementazione delle sieroproteine durante l’attività fisica, vi sono alcuni studi che dimostrano come incidono i composti proteici e non proteici su alcuni indici come la forza, la massa magra e le fibre muscolari. Le ricerche condotte da (Cribb et al., 2007) hanno analizzato gli indici sopraccitati su un campione di individui giovani e sani dopo un periodo di allenamento di 11 settimane. L’elemento discriminante dei 4 gruppi stava nel tipo di integratore assunto: miscela di creatina-carboidrati (CrCHO), miscela di creatina-sieroproteine (CrWP), solo sieroproteine (WP), solo carboidrati (CHO). La forza dell’atleta è stata misurata attraverso il peso massimo sollevato una volta (1RM) nei seguenti esercizi di allenamento: distensione su panca piana con bilanciere, squat, lat machine; la massa magra e la percentuale di grasso corporeo sono stati determinati utilizzando il metodo DEXA (assorbimetria raggi x a doppia energia); la determinazione dei tipi di fibra muscolare (I, IIa, IIx), area della sezione trasversale del muscolo (CSA), contenuto di proteine contrattili e contenuto di creatina è stata eseguita mediante biopsia muscolare. Per quanto riguarda la forza, tutti i gruppi hanno dimostrato un miglioramento dopo il programma di allenamento. I gruppi CrCHO, CrWP e WP hanno mostrato un maggiore aumento
della forza in ogni esercizio rispetto al gruppo CHO ma non sono state riscontrate differenze significative tra i gruppi CrCHO, CrWP, e WP. In tutti i gruppi è stato registrato un aumento della massa magra, però i risultati di crescita erano diversi (CrCHO, +3,7 kg; CrWP, +3,4kg; WP, +2,3 kg; CHO, +0,7kg); tuttavia statisticamente solo l’aumento del gruppo CrCHO è stato significativamente maggiore del gruppo CHO. Per quanto concerne le caratteristiche muscolari, i gruppi CrCHO e CrWP hanno aumento maggiormente la CSA in ogni tipo di fibra rispetto al gruppo CHO; inoltre è stata osservata anche una maggiore ipertrofia delle fibre tipo IIa e IIx fibre nel gruppo WP rispetto al gruppo CHO. Questo suggerisce che creatina e sieroproteine, sia singolarmente che combinate, promuovono l’ipertrofia tramite guadagni di forza, massa magra e fibre muscolari. Lo stesso autore nel medesimo anno, sperimentò un altro confronto: questa volta l’oggetto della ricerca era focalizzato sulle sieroproteine isolate e le caseine e gli esiti furono più evidenti. Risultò che le WPI promossero maggiormente e significativamente i livelli di massa magra (5.0±0.3kg vs 0.8±0.4 kg per WPI e C rispettivamente), la massa grassa (-1.4±0.5kg vs +0,1±0,3kg per WPI e C rispettivamente) (Tabella 11), maggiore resistenza rispetto al gruppo C in ciascuna valutazione di forza, tra cui squat, distensioni su panca piana con bilanciere e lat machine (vedi tabella )
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