Il seguente articolo è stato selezionato tra le migliori tesine di fine anno presentate per l’edizione 2019-20.
Introduzione
Diverse pratiche sportive sono caratterizzate da un impegno fisico intenso e prolungato. Triathlon, ultra-maratone ed altri sport di elevata intensità e durata conducono a danni muscolari e cardiaci rilevabili attraverso diversi marker biochimici.
Sono state definite due categorie relativamente al danno (1, 2):
- Danno Muscolare Indotto dall’Esercizio fisico (EIMD) caratterizzato da indolenzimento muscolare di varia intensità
- Stress Cardiaco Esercizio Indotto (EICS) caratterizzato da assenza di sintomi o dolori muscolari specifici.
Molti sono gli studi sull’EIMD, tanto da considerarlo un fenomeno “normale” negli sport di endurance. L’estensione del danno muscolare risulta però essere variabile nei vari individui. Dipende infatti dai seguenti parametri:
grado di allenamento, genetica, età, intensità dello sforzo, stato di idratazione.
Si può tranquillamente dire che la gestione del recupero muscolare dopo l’esercizio fisico è una condizione nota e affrontata sin dai tempi dei gladiatori dell’antica Roma. Oggi con gli sviluppi della medicina di laboratorio, che ha messo a disposizione marcatori sempre più specifici di danno muscolare, si è potuto distinguere il danno cardiaco esercizio indotto (EICS) dal danno muscolare indotto dall’esercizio fisico (EIMD).
Vediamo sinteticamente i marcatori biochimici utilizzabili (3, 4, 5):
Creatin Fosfato Kinasi (CPK o CK): enzima che catalizza il trasferimento di un gruppo fosfato tra una molecola di creatina fosfato (una delle specie molecolari responsabili dell’immagazzinamento dell’energia metabolica del muscolo) e l’adenosindifosfato (ADP). I prodotti di questa reazione sono la creatina che può essere riutilizzata dalla cellula e l’adenosintrifosfato (ATP) che fornisce direttamente l’energia per le reazioni endoergoniche richieste dal metabolismo cellulare. La creatina chinasi è un dimero costituito dai monomeri M o B. Le possibili forme enzimatiche (isoenzimi) di CK sono pertanto tre: CK-BB, CK-MB, CK-MM. Questi isoenzimi si trovano in concentrazioni differenti nei vari tessuti: l’isoenzima BB presente in cervello e muscolo liscio, MB e MM nel muscolo cardiaco, MM nel muscolo scheletrico. Il riscontro nel plasma o nel siero di elevate concentrazioni di CPK totale è indicativo di danno cellulare, il dosaggio degli isoenzimi ci permette di risalire qual è il tessuto in sofferenza. Il significato della presenza di più forme isoenzimatiche è da ricercare nelle differenti velocità catalitiche richieste nei vari tessuti.
CK-MB: è l’isoenzima cardiaco del CPK. Diventato esame di routine per la diagnostica differenziale di infarto negli anni 1985/2000, si innalza nel siero degli infartuati nelle prime ore dall’evento acuto. E’ ora stato sostituito, per la diagnosi di IMA (infarto acuto del miocardio) da molecole che compaiono nel siero molto più velocemente (minuti) dall’inizio dell’evento. Resta comunque un marcatore utile per la valutazione del danno cardiaco esercizio indotto.
Mioglobina (MYO): è una proteina presente nei muscoli dove ha la funzione di immagazzinare l’ossigeno proveniente dall’emoglobina e di trasferirlo agli enzimi respiratori della fibra muscolare. Poiché l’affinità per l’ossigeno della mioglobina è più elevata rispetto a quella dell’emoglobina, l’immagazzinamento dell’ossigeno nel tessuto muscolare risulta favorito. A causa delle sue piccole dimensioni, la mioglobina è una delle prime proteine a fuoriuscire dalle cellule muscolari in ischemia, precedendo il CK. Essendo presente in tutte le cellule muscolari è meno specifica della CK-MB ma è l’indicatore più sensibile di sofferenza muscolare.
ProBNP: ha diversi nomi con il quale è possibile trovarlo in letteratura, Peptide Natriuretico di tipo B o Frammento amino terminale del pro peptide di tipo B, BNP/NT-proBNP. BNP è prodotto principalmente dal ventricolo cardiaco sinistro che pompa il sangue in tutto l’organismo e per questo è responsabile delle variazioni del volume e della pressione sanguigna. Nel cuore sono prodotte continuamente piccole quantità di pro-BNP. Il pro-BNP viene scisso in due parti da un enzima rilasciando così nel sangue l’ormone attivo BNP e un frammento inattivo, l’NT-proBNP. Il rilascio di queste proteine è conseguente alla ritenzione di liquidi, all’aumento del volume nelle arterie e nelle vene e alla sollecitazione e stiramento delle cellule muscolari cardiache. Il test misura la concentrazione di BNP e/o NT-proBNP nel sangue, per rilevare a valutare la presenza di insufficienza cardiaca (scompenso cardiaco).
Troponina T (cTnT), Troponina I (cTnI): sono molecole coinvolte nella contrazione muscolare. Sono presenti in tutti i tipi di muscolo ma le forme cardiache sono diverse dalle forme presenti in altri tessuti muscolari. Fanno la loro comparsa in circolo subito dopo la mioglobina ma a differenza di questa il rilascio continua anche per giorni. Oggi sono a disposizione test cosiddetti ad alta sensibilità in grado di rilevare concentrazioni utili alla diagnosi precoce.
Studi presi in considerazione
Ho fatto una ricerca cercando le pubblicazioni più recenti sull’argomento ed in particolare su EICS. Mentre sul danno muscolare indotto da esercizio fisico (EIMD) ci sono numerosissimi lavori, per contro sul danno cardiaco esercizio indotto (EICS) pochissimi. Le attività di endurance sono praticate da moltissime persone che al di la del grado di allenamento si iscrivono a competizioni pubbliche.
Per l’EIMD i parametri biologici utilizzati sono la concentrazione plasmatica dell’enzima CPK e la mioglobina che danno indicazioni di sofferenza muscolare post esercizio.
Un fenomeno alquanto più preoccupante ed enigmatico è il ritrovare nel plasma di praticanti le discipline di endurance marcatori quali il peptide natriuretico cerebrale (proBNP), la troponina cardiaca I (cTnI) e la troponina cardiaca T (cTnT). Questo aspetto viene definito come stress cardiaco esercizio indotto (EICS).
Appare subito evidente la preoccupazione nel ritrovare nel plasma di atleti, in particolare amatori, dopo un’intensa gara, valori paragonabili a quelli che ritroviamo in un soggetto infartuato acuto.
Birat e coll. (3) in uno studio condotto su atleti adolescenti (14-15 anni) praticanti una serie di discipline (corsa, mountain-bike, kayak) all’aria aperta concentrate in 2 giorni evidenziarono rilascio a valori significativi per danno cardiaco di cTnI e CK-MB. In particolare attività brevi ma molto intense producono un maggior rilascio di marcatori di danno cardiaco rispetto ad attività più lunghe nel tempo ma meno intense. I marcatori rientrarono nella soglia di normalità dopo 2 giorni. La cinetica di rientro dei valori nei limiti di normalità avvenne in 24-48 ore per le troponine e in 2 giorni per il CK-MB.
Anche Klinkenberg (7) in uno studio su 29 maratoneti osservò che in questi soggetti i marcatori raggiungevano valori paragonabili ai colpiti da infarto acuto. Notò però una differenza importante con la situazione che si presenta nell’IMA: le due troponine avevano una concentrazione nel plasma del dopo gara a livelli alti ma simili contrariamente a quanto si verifica nell’infarto del miocardio dove la cTnI si innalza da 3 a 12 volte di più rispetto alla cTnT. Questo fa pensare ad un meccanismo diverso a quello di danno irreversibile come nell’infarto.
Miengo-Ayuso et all (1) hanno preso in considerazione la dieta della settimana precedente alla gara con i parametri di EIMD/EICS su 69 maratoneti volontari aventi un passato di gare da almeno 5 anni. Si osservò, innanzitutto, che la maggior parte dei maratoneti non rispettava le linee guida internazionali per la quota di carboidrati prevista restandone abbondantemente sotto (5 contro i 6-10 g/Kg/giorno).
Lo studio dei bio-marcatori post gara ha rilevato che la mioglobina (media valori 869 ng/mL) era un indice più sensibile di danno muscolare rispetto a CPK (media valori 453 U/L ) in quanto raggiungeva il picco nelle 24 ore dopo la gara mentre CPK raggiungeva il picco più lentamente (tra le 24-96 ore).
Fu trovata una relazione tra determinati alimenti assunti e i valori dei marker post gara. Il pesce risultò associato a minori valori di CPK, cTnI e cTnT. L’autore suggerisce che un incremento dell’apporto di pesce nella settimana che precede la maratona sia benefico. Medesimi effetti sono stati rilevati per l’olio EVO.
Anche l’abbondante consumo di vegetali, in particolare quelli contenenti carotenoidi, risultarono correlati con i valori più bassi di marcatori post gara. Una dieta nella settimana precedente la maratona ricca prevalentemente di carne, burro e altri grassi saturi si dimostrò correlata ai valori più alti dei marcatori nel post gara.
Per ridurre il danno muscolare da esercizio fisico molti studi si sono orientati su alimenti con elevate concentrazioni di antiossidanti per contrastare i ROS. L’uso di supplementi ricchi in polifenoli, omega-3, vitamina D, vitamina C, vitamina E nel post esercizio si son confermate come buone strategie. Minori effetti sono riportati con l’utilizzo di cibo “intero” rispetto al supplemento.
Il meccanismo che vede i ROS come responsabili di danno cellulare è osservato e studiato da almeno 40 anni. La cellula muscolare, durante l’esercizio produce ROS. La produzione moderata delle specie reattive dell’ossigeno promuove un fisiologico adattamento nella cellula muscolare che è correlata agli aspetti benefici dell’attività fisica.
Una produzione di ROS ad alti livelli produce danni alle strutture macromolecolari della cellula. L’importanza di un’attività fisica continuativa e di una preparazione atletica idonea prima di un evento sportivo permette alla cellula di adattarsi predisponendo idonee concentrazioni di enzimi antiossidanti (11).
Alcuni autori hanno messo in discussione l’ipotesi della responsabilità dei ROS in quanto hanno osservato che l’assunzione di antiossidanti non sembra impedire il rilascio delle troponine (8).
Alimenti funzionali per la prevenzione o riduzione di EIMD/EICS
Allo stato attuale non ci sono chiare evidenze sul rapporto tra tipo di cibo consumato e livelli di EIMD e EICS. In particolare non esistono lavori sull’effetto dei nutrienti nei confronti di EICS mentre esistono numerose pubblicazioni, pur contrastanti tra loro, sul ruolo della nutrizione nei confronti di EIMD (4, 5, 6, 8, 9).
Harty e coll. hanno prodotto un’interessante review sulle strategie nutrizionali per attenuare i danni muscolari da esercizio fisico.
Vediamole:
Ribes nero, succo di ciliegie, sono ricchi in antocianine che naturalmente hanno proprietà antiossidanti e anti-infiammatorie. Alcuni studi evidenziano che l’assunzione per almeno 6 giorni antecedenti la gara di 500 ml circa di succo sembrano ridurre i marcatori biologici (in particolare CPK) nelle 48 ore successive all’esercizio fisico.
Ananas: gli enzimi proteolitici in essa contenuta potrebbero, secondo alcuni autori (9), inibire la produzione di agenti pro-infiammatori ed esaltare meccanismi anti-infiammatori. Studi successivi non hanno confermato l’evidenza.
Melograno: il succo è ricco in ellagitannini, un particolare tipo di polifenolo con proprietà antiossidanti e antiinfiammatorie. Diversi autori hanno dimostrato che un’assunzione che va dai 500 agli 800 ml di succo al giorno per un periodo pre-gara che va dai 9 giorni alle 48 ore prima portano a aumenti molto contenuti in marker di danno muscolare nel post competizione.
Anguria: questo frutto è ricco in L-citrullina che ha anch’essa proprietà antiossidanti. Molti esperimenti riportati in letteratura trattano la quantità di succo di anguria espresso come g di citrullina contenuti. Per avere un effetto di prevenzione dell’indolenzimento muscolare post gara è necessario ingerire l’equivalente di 3,5 – 4 g di citrullina nel succo per 24-72 ore precedenti lo sforzo fisico.
Barbabietola da zucchero: il suo succo è ricco in betaina che è un piccolo aminoacido N-trimetilato (trimetilglicina). Preso in considerazione per la sua capacità osmotica di legare l’acqua e quindi di contrastare la disidratazione che può intaccare le prestazioni di atleti di endurance si vide invece che aveva un importante effetto sull’aumento di forza fisica.
La sua assunzione come succo non ha generato grandi soddisfazioni mentre l’assunzione come principio chimico prima e dopo l’allenamento in una concentrazione di 2,5 – 4 g/die ha gli effetti precedentemente citati. Sopra i 6 g/die porta ad un aumento del colesterolo.
Tea verde (Camelia Thea Sinensis): l’elevato contenuto in polifenoli presente nelle foglie di questa pianta millenaria è riconosciuta possedere effetti anticancro, antietà, anticolesterolo e di protezione dei muscoli dagli sforzi. La supplementazione con capsule è efficace per una concentrazione di 450/900 mg/die per la maggior parte di Epigallocatechina-gallato.
Se si opta per il te come bevanda bisogna avere degli accorgimenti nella preparazione che deve essere fatta per infusione breve e con acqua alla temperatura di 80°C circa onde evitare l’estrazione dei tannini che ne vanificherebbero l’effetto.
Curcumina: è stata dimostrata la sua capacità come modulatore dell’infiammazione (effetto potente nell’associazione con Boswellia serrata). Diversi studi riportano l’effetto protettivo sul danno muscolare a concentrazioni che vanno dai 150 mg ai 400 mg/giorno assunti dai 2 ai 4 giorni precedenti la gara.
Ginseng coreano (Panax ginseng): è caratterizzato dalla presenza di un elevato contenuto di principi attivi tonificanti, tutte le vitamine del gruppo B, vitamine C, A, E, K, acido folico. Contiene inoltre tutti gli aminoacidi essenziali, i minerali e gli oligoelementi nutrizionali importanti come ferro, magnesio, silice, rame, potassio, vanadio, alluminio, cobalto, manganese, fosforo, zinco, enzimi, grassi polinsaturi e sostanze ormono sensibili di tipo estrogenico e androgenico.
Per quanto riguarda l’effetto ergogenico del ginseng, diverse ricerche condotte su sportivi hanno evidenziato un netto miglioramento dell’efficienza del lavoro aerobico, con diminuzione della produzione di acido lattico e di acido piruvico, riduzione dei livelli di acidi grassi liberi nel sangue e diminuzione del tempo di recupero dopo prove atletiche massimali.
Un effetto importante del Panax Ginseng potrebbe interessare anche il superamento dei danni e delle infiammazioni a livello muscolare indotte dall’esercizio fisico.
Per esperienza personale posso dire che il dosaggio è molto soggettivo e dipende dal tipo di prodotto utilizzato (estratto puro, estratto polverizzato ecc). E’ consigliato il controllo degli esami epatici (AST, ALT e GGT) a causa di un possibile effetto epatopatico delle saponine.
Rhodiola rosea: ci sono in letteratura lavori che riportano importanti effetti contrastanti i danni muscolari da esercizio fisico e altri lavori che li negano. Necessitano ulteriori studi meglio strutturati per un giudizio definitivo.
BCAA (aminoacidi a catena ramificata): una supplementazione di almeno 200 mg/Kg/giorno per almeno 10 giorni può possedere un effetto positivo nel recupero muscolare.
Vitamina C e Vitamina E: già nel 2009 venne fatta una importante metanalisi su queste due vitamine conosciute da moltissimi anni per le loro attività antiossidanti. Alla domanda se le vitamine antiossidanti (vit. C e vit. E) possono svolgere attività protettiva nei confronti del danno muscolare esercizio indotto potremmo concludere che allo stato attuale ci sono limitate evidenze per giustificare una supplementazione.
Vitamina D: allo stato attuale non possiamo dire che la vitamina D possa essere un supplemento utile al recupero muscolare.
OMEGA-3: dopo una promettente sequenza di pubblicazioni che riportavano effetti importanti sul recupero muscolare dopo esercizio, anche per gli omega-3 arrivarono le smentite di molti altri Autori che non rilevarono effetti statisticamente validi. Ulteriori lavori ben strutturati sono necessari per avere pareri definitivi.
Caffeina: non si riportano effetti sui biomarcatori di danno muscolare per assunzioni acute di caffeina. In alcuni lavori si è dimostrato una diminuzione dell’indolenzimento dei muscoli nella fase di recupero. Possiamo concludere che l’effetto analgesico della caffeina è forse il benefit primario.
Conclusioni
I dati discordanti di molti lavori su ogni singolo alimento/supplemento in un primo momento potrebbero creare sconforto e delusione. Considerare invece una strategia alimentare con più alimenti funzionali/supplementi insieme, dove uno completa l’altro, mi sembra l’indicazione emergente dall’analisi dei dati.
Non possiamo pensare che esista il singolo alimento in grado di risolvere lo stress fisico e la sofferenza muscolare che deriva da attività sportive estreme.
Anche il timing delle assunzioni è importante. Gli alimenti con principi antiossidanti assunti massivamente dopo lo sforzo probabilmente fanno un danno maggiore bloccando i meccanismi fisiologici di contrasto ai ROS. Una loro assunzione per un tempo idoneo prima della gara potrebbero avere un effetto protettivo per un’aumentata biodisponibilità.
L’assunzione infine di adattogeni (Rhodiola Rosea, Ginseng) possono avere un effetto sia nel recupero muscolare che nella concentrazione.
Un aspetto soggettivo, sicuramente da valutare attentamente, è quello della dipendenza psicologica alla quale potrebbe andare incontro l’atleta.
In definitiva, com’è fondamentale l’allenamento per la preparazione della gara, così deve essere pensata anche la strategia nutrizionale personalizzata che non può e non deve essere improvvisata o applicata un giorno o poche ore prima della competizione.
Bibliografia
- Miengo-Ayuso J et all. Exercise-Indiced Muscle Damage and Cardiac Stress during marathon could be associated with dietary intake during the week before the race. Nutrients 2020. 12: 316
- Liguori I, Russo G, Curcio F, Bulli G, Aran L, Della Morte D et all. Oxidative stress, aging and disease. Clin Interv Aging 2018;13:757-772.
- Birat A et all. Effect of long-duration adventure races on cardiac damage biomarker release and muscular function in young athletes. Front. Physiol. 11:10.
- Sousa M et all. Dietary strategies to recover from Exercise-induced Muscle Damage. Int J Food Sci Nutr. 2014. 65:151-163
- Harty PS et all. Nutritional and supplementation strategies to prevent and attenuate Exercise-induced Muscle Damage: a brief review. Sports Med Open 2019. 5:1
- Clifford T et all. Minimal muscle damage after a marathon and no influence of beetroot juiceon infiammation and recovery. Appl Phys Nutr Metab. 2016. 42:263-270.
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