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Sintesi proteica muscolare


Prima di entrare nel fulcro dell’argomento, voglio fare una premessa riguardo la terminologia usata. Perché ho scritto ‘sintesi proteica muscolare’ e non ‘crescita muscolare’? Semplice, perché non voglio fomentare la confusione che esiste sull’argomento, che genera spesso molto caos. La sintesi muscolare è infatti diversa dalla crescita muscolare, perché avviene anche in condizioni di perdita del prezioso tessuto. Ho per caso bevuto prima di scrivere questo pezzo? No, fatemi andare più a fondo nella questione.

Il corpo degrada e sintetizza continuamente proteine, a ritmi molto elevati: il cosiddetto turn-over proteico fa registrare giornalmente un ricircolo di 3-400 grammi di proteine. Questo significa che il pool proteico è di circa 400 g, tra proteine endogene degradate e proteine assunte con la dieta. È chiaro che se vengono degradate più proteine di quelle che vengono sintetizzate, il risultato netto sarà quello di una perdita di tessuto; se vengono sintetizzate più proteine di quelle che vengono degradate, il risultato netto sarà un guadagno di tessuto.

Un’ultima considerazione prima di addentrarmi nei meccanismi che portano alla crescita muscolare. Quello del consumo proteico è un argomento molto dibattuto: una percentuale enorme delle persone (compresi molti professionisti nel campo della Nutrizione) fanno spesso terrorismo riguardo l’argomento‘proteine’, senza però avere nessun riferimento scientifico, testato o osservato che sia. Tralasciando le varie diatribe, spiego come mai ho inserito qui questa considerazione: i sostenitori ‘low-protein’, in riferimento ad atleti di potenza o Body Builder (o comunque tutti coloro impegnati nell’incremento della forza e dalla massa muscolari), cercano di dissuadere dall’elevato consumo proteico portando come argomentazione il fatto che il muscolo non contenga così tante proteine.

Analizziamo per bene questa argomentazione e vediamo dove, in particolare, è carente. Come ho detto altrove, il muscolo è costituito da poco più del 20% da proteine, la restante parte è acqua (più altro materiale, ma non ci interessa ai fini di questo discorso). In un caso fortunato, l’aumento di 500 g di tessuto muscolare al mese equivale alla ritenzione di 100 g di proteine (in un mese!), che si traduce in poco più di 3 g di proteine al giorno. La conclusione dei sostenitori del ‘low protein’ è che oltre alle quantità canoniche consigliate (quelle per il normale turnover, mediamente 70 g) non occorrono che 3 g di proteine (nella pratica, basta seguire una alimentazione ‘normale’). La fallacia di questa affermazione può essere riscontrata in diversi punti; vediamoli uno ad uno:

  • non viene considerata la degradazione proteica durante e dopo l’attività fisica; senza considerare la degradazione delle proteine muscolari che si verifica dopo l’attività, utilizziamo il valore del 15% (come detto sopra) per calcolare il consumo di proteine in un’ora di attività in cui si bruciano 400 kcal: questo ammonta ad una quantità pari a 12 g. Dunque, poiché possa verificarsi un qualche fenomeno di crescita muscolare, almeno quei 12 g di proteine devono essere ricostituiti; ricordo che sto considerando esclusivamente la degradazione proteica che si verifica durante l’attività, e non quella che si verifica dopo a causa dell’infiammazione e dell’acidità locali indotti dall’allenamento.

  • non viene quasi mai considerato il grado di eventuale deplezione energetico-glucidica, che aumenta considerevolmente la degradazione proteica durante l’attività; questo, tuttavia, è un fattore fondamentale in caso di restrizione calorica, che può essere meno considerato in caso di dieta normocalorica (o ipercalorica) e buon timing dei pasti;

  • in ultimo, ma forse il più importante (non ho voluto metterlo per primo, per creare un effetto suspance), mai e poi mai viene considerato che per sintetizzare 12 g di proteine muscolari occorrono ben più di 12 g di proteine dietetiche. Ricordo che tutti i fattori che entrano in gioco nella sintesi proteica, che devono essere a loro volta sintetizzati, sono costituiti da proteine o, quantomeno, da azoto (la cui unica fonte per l’organismo è costituita dalle proteine dietetiche). Pensate agli ormoni, agli enzimi, alle citochine ed i fattori infiammatori, ai trasportatori ed i recettori di membrana, ai ribosomi e, ovviamente, ai nucleotidi (DNA ed RNA, che contengono azoto).

Ipertrofia ed iperplasia

Tolgo subito ogni dubbio: l’iperplasia (l’aumento del numero delle cellule) del tessuto muscolare non avviene nell’essere umano adulto, in condizioni normali. Chiunque vi abbia cercato di convincere che con il suo sistema di allenamento od il suo protocollo nutrizionale, viene stimolata l’iperplasia, sicuramente ha cercato di vendervi qualcosa o di raggirarvi. La crescita del tessuto muscolare avviene essenzialmente per ipertrofia (aumento delle dimensioni) delle cellule che lo compongono. Prima di capire i meccanismi che portano all’ipertrofia, cerchiamo di capire come essa avviene dopo che questi meccanismi si sono messi in moto.

L’ipertrofia richiede la fusione delle cosiddette cellule satellite, cellule normalmente ‘dormienti’ localizzate in invaginazioni presenti sulla superficie esterna delle fibre muscolari, con le fibre stesse. Lo stimolo che ‘sveglia’ (attiva) queste cellule può essere costituito da un trauma o una lacerazione del sarcolemma (la membrana delle cellule muscolari). A seguito di questa attivazione, le cellule satellite si dividono e moltiplicano, in un processo che prende il nome diproliferazione, formando i mioblasti. Questi si fondono con le fibre pre-esistenti, donando loro il nucleo, nel processo della differenziazione.

Le cellule muscolari sono dunque cellule con più nuclei (polinucleate) e questo fa avere loro maggiori quantità di citoplasma, di organuli cellulari e di materiale per la sintesi proteica. In ogni caso, non sono nate nuove cellule, ma semplicemente sono aumentate le dimensioni di cellule già esistenti. Spesso le cose vengono confuse e si pensa che la differenziazione delle cellule satellite stia a significare che è avvenuta iperplasia. Inoltre, il concetto di iperplasia viene usato erroneamente anche per spiegare il cosiddetto fenomeno della ‘memoria muscolare’: la maggior velocità di crescita dei muscoli dopo un lungo periodo di inattività, rispetto alla prima volta; in realtà, se è vero che questo avvenga, ha luogo perché le cellule hanno già acquistato un maggior numero di nuclei e materiale utile per costruire nuove proteine.

Estendendo il concetto di ipertrofia, ne possiamo distinguere due tipi: ipertrofia sarcoplasmatica e miofibrillare. Senza andare troppo nel dettaglio, l’ipertrofia sarcoplasmatica si riferisce alla crescita del sarcoplasma – appunto – ed all’aumento di numero degli organuli cellulari che esso contiene; l’ipertrofia miofibrillare si riferisce invece all’aumento delle dimensioni delle miofribrille, vere parti contrattili del muscolo. Non entro ulteriormente nel dettaglio, rimandando gli interessati alla lettura di un buon libro di Fisiologia che tratti bene l’apparato muscolo-scheletrico. Generalmente, l’alto volume di allenamento genera ipertrofia con maggior componente sarcoplasmatica; allenamenti ad alta intensità generano invece ipertrofia con maggior componente miofibrillare. Faccio notare che questo è un altro discorso in cui si applica (stavolta più o meno bene) il concetto di ‘memoria muscolare’: l’ipertrofia sarcoplasmatica infatti, in periodi di inattività, si riduce molto più velocemente di quella miofibrillare. Poiché la vera costruzione di proteine caratterizza l’ipertrofia miofibrillare, nel paragrafo successivo vediamo brevemente quali sono i fenomeni che devono verificarsi per permettere al muscolo di sintetizzare proteine.

Sintesi delle proteine

La sintesi proteica all’interno del muscolo avviene a seguito di un danno alle fibre muscolari, che può avvenire per stress meccanici, traumi o per il normale turnover cellulare. Poiché sto trattando la correlazione tra allenamento e sintesi di tessuto muscolare, amplio il discorso sulla direzione dei traumi e degli stress meccanici. Qui parlo esclusivamente dei processi cellulari che portano alla sintesi proteica, senza considerare la modulazione mediata da ormoni, citochine ed altri fattori.

Le proteine vengono sintetizzate da speciali strutture cellulari, che prendono il nome di ribosomi. Questi legano gli aminoacidi corrispondenti a ciò che ‘leggono’ durante il processo di traduzione dell’mRNA. Tralascio i dettagli biologici che sicuramente in questa sede non ci interessano, con solo una piccola annotazione: ilDNA è la struttura a doppia elica che ‘contiene’ le informazioni necessarie per sintetizzare le proteine del nostro organismo; l’mRNA è, semplicisticamente, la copia di una delle due eliche che viene letta e tradotta dai ribosomi, perché questi utilizzino gli aminoaidi ‘giusti’.

L’aspetto interessante (per noi) del processo è che ciò che stimola il nucleo ad incrementare la produzione di mRNA utili per la sintesi di proteine muscolari è uno stress meccanico molto intenso, come quello subito a seguito di un allenamento di potenza (caratterizzati da serie ad elevata intensità della durata di pochi secondi); l’attività ed il numero dei ribosomi sono invece incrementati in particolar modo da stress meccanici a carattere maggiormente ‘traumatico’ (che provocano più lacerazioni del sarcolemma) e costoso dal punto di vista energetico, come avviene in allenamenti di tensione (con serie a media intensità fin quasi all’esaurimento muscolare). Questo è il motivo per cui, pur non abusando di nessuno dei due allenamenti, sarebbe una buona strategia inserirli entrambi in un programma che miri alla massima crescita muscolare. Bisogna inoltre tener presente che l'allenamento stimola la produzione dell’mRNA o il numero e l’attività dei ribosomi per un tempo limitato (altrimenti saremmo tutti forti, magri e muscolosi), non più di 36-48 ore.

Il ‘take home message’ è il seguente: per ottenere la massima crescita muscolare, dal punto di vista fisiologico è molto conveniente saper ‘dosare’ bene l’allenamento, facendo entrare in gioco le componenti di volume e di intensità in modo sapiente; questo permette di non eccedere e poter ripetere l’allenamento di uno stesso gruppo muscolare a distanza di qualche giorno, mantenendo sempre elevata l’efficienza dei ribosomi e la quantità di mRNA.

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