Un secolo di Insulina: Storia, sviluppi e peculiarità di un peptide incompreso[1° parte].

Introduzione:

Uno dei farmaci più incompresi e discussi nel BodyBuilding è sicuramente l’Insulina. Ciò è dovuto dal fatto che non esiste una vera scienza che funga da base per le modalità in cui i bodybuilder possano utilizzarla con criterio. Questo fa sì che tutte le conoscenze in possesso della maggior parte dei culturisti sull’uso dell’Insulina siano nulla più che “broscience”. Usando il termine “broscience” non intendo screditare una certa forma di conoscenza esperienziale. Infatti essa, se correttamente intesa nei suoi limiti, ha una certa importanza tanto che a volte capita che alcuni intuitivi atleti siano in grado di scoprire dettagli prima che questi vengano catalogati dalla letteratura scientifica e possono avere ragione anche quando la ricierca scientifica pecca nel design degli studi in cui vuole dimostrare una tesi (Holt 2009). Ma spesso e volentieri quello che i bodybuilder dicono sull’Insulina è una vera e propria stronzata. La pratica dell’uso di Insulina da parte dei bodybuilder si basa su un mucchio di studi mal intesi e su un mucchio di dicerie da guru che parlano di spiegazioni dal sapore pseudo-scientifico. Pochi di questi soggetti hanno una formazione scientifica o medica, per non parlare della competenza in endocrinologia. Alcuni di loro non hanno la minima idea di cosa stiano parlando, ma si comportano come se l’avessero. Come si fa a sapere a chi dare retta? Semplice! Conoscendo l’Insulina dalle basi alla pratica!

Ho quindi deciso, visto anche il centenario della sua scoperta, di scrivere una serie di articoli attraverso i quali vi accompagnerò lungo un secolo di storia dell’Insulina, dal suo isolamento alla sua applicazione medica passando, infine, al suo uso nel BodyBuilding.

In questa prima parte vedremo il lato accademico dell’Insulina…

Tanto tempo fa, tra due continenti…:

Nel 1869, studiando la struttura del pancreas al microscopio, Paul Langerhans, studente di medicina a Berlino, identificò alcuni ammassi di tessuto precedentemente inosservati, sparsi nella maggior parte del pancreas.[1] La funzione di questi “mucchietti di cellule”, in seguito noti come isolotti di Langerhans, rimase inizialmente sconosciuta, ma Édouard Laguesse suggerì in seguito che potessero produrre secrezioni che svolgono un ruolo regolatore nella digestione.[2] Anche il figlio di Paul Langerhans, Archibald, contribuì a comprendere questo ruolo regolatore.

Paul Langerhans (25 luglio 1847 – 20 luglio 1888) è stato un patologo, fisiologo e biologo tedesco, a cui si deve la scoperta delle cellule che secernono Insulina, che da lui prendono il nome di isole di Langerhans.

Nel 1889, il medico Oskar Minkowski, in collaborazione con Joseph von Mering, rimosse il pancreas da un cane sano per verificare il suo presunto ruolo nella digestione. Analizzando l’urina, trovarono dello zucchero, stabilendo per la prima volta una relazione tra il pancreas e il diabete. Nel 1901, un altro passo importante fu compiuto dal medico e scienziato americano Eugene Lindsay Opie, quando isolò il ruolo del pancreas alle isole di Langerhans: “Il diabete mellito, quando è il risultato di una lesione del pancreas, è causato dalla distruzione delle isole di Langerhans e si verifica solo quando questi corpi sono in parte o completamente distrutti”.[3][4][5]

Oskar Minkowski (13 gennaio 1858 – 18 luglio 1931) è stato un medico e fisiologo tedesco, titolare di una cattedra all’Università di Breslau e famoso soprattutto per le sue ricerche sul diabete. Era fratello del matematico Hermann Minkowski e padre dell’astrofisico Rudolph Minkowski.

Nei due decenni successivi i ricercatori fecero diversi tentativi di isolare le secrezioni delle isole pancreatiche. Nel 1906 George Ludwig Zuelzer ottenne un parziale successo nel trattamento di cani con estratti pancreatici, ma non fu in grado di continuare il suo lavoro. Tra il 1911 e il 1912, E.L. Scott dell’Università di Chicago sperimentò estratti acquosi di pancreas e notò “una leggera diminuzione della glicosuria”, ma non riuscì a convincere il suo direttore del valore del suo lavoro, che venne interrotto. Israel Kleiner dimostrò effetti simili alla Rockefeller University nel 1915, ma la Prima Guerra Mondiale interruppe il suo lavoro e non lo riprese.[6]

Georg Ludwig Zülzer (10 aprile 1870 a Berlino;16 ottobre 1949 a New York) è stato un medico internista tedesco che ha condotto ricerche nel campo del trattamento del diabete mellito. Sulla base della scoperta di Oskar Minkowski, alla fine del XIX secolo, che l’asportazione del pancreas nei cani scatenava il diabete mellito di tipo I, all’inizio del XX secolo Georg Ludwig Zülzer condusse esperimenti sull’uso di estratti di pancreas per il trattamento del diabete.

Nel 1916, Nicolae Paulescu sviluppò un estratto acquoso di pancreas che, iniettato in un cane diabetico, aveva un effetto normalizzante sui livelli di zucchero nel sangue. Dovette interrompere i suoi esperimenti a causa della Prima Guerra Mondiale e nel 1921 scrisse quattro articoli sul suo lavoro svolto a Bucarest e sui suoi test su un cane diabetico. Più tardi, nello stesso anno, pubblicò “Research on the Role of the Pancreas in Food Assimilation”.[7][8]

Nicolae Constantin Paulescu (30 ottobre 1869 (O.S.) – 17 luglio 1931) è stato un fisiologo, professore di medicina e politico rumeno, famoso soprattutto per i suoi lavori sul diabete, tra cui il brevetto della pancreina (un estratto pancreatico contenente Insulina). La “pancreina” era un estratto di pancreas bovino in soluzione salina, dopo di che alcune impurità venivano rimosse con acido cloridrico e idrossido di sodio. Paulescu fu anche cofondatore, insieme ad A. C. Cuza, dell’Unione Nazionale Cristiana e successivamente della Lega di Difesa Nazionale Cristiana in Romania. È stato anche un membro di spicco della Guardia di Ferro.

Il nome “Insulin” fu coniato da Edward Albert Sharpey-Schafer nel 1916 per un’ipotetica molecola prodotta dalle isole pancreatiche di Langerhans (in latino insula per isolotto o isola) che controlla il metabolismo del glucosio. All’insaputa di Sharpey-Schafer, Jean de Meyer aveva introdotto il termine molto simile “Insulina” nel 1909 per la stessa molecola.[9][10]

Sir Edward Albert Sharpey-Schafer (2 giugno 1850 – 29 marzo 1935) è stato un fisiologo inglese. È considerato un fondatore dell’endocrinologia: nel 1894 scoprì e dimostrò l’esistenza dell’adrenalina insieme a George Oliver e coniò il termine “endocrino” per le secrezioni delle ghiandole non duttili. Il metodo di respirazione artificiale di Schafer prende il nome da lui.
Schafer coniò il termine “insulin” dopo aver teorizzato che l’assenza di una singola sostanza prodotta dal pancreas fosse responsabile del diabete mellito.

Nell’ottobre del 1920, il canadese Frederick Banting giunse alla conclusione che le secrezioni digestive studiate originariamente da Minkowski stavano disgregando il secreto delle isole, rendendone impossibile l’estrazione. Chirurgo di formazione, Banting sapeva che l’ostruzione del dotto pancreatico avrebbe portato all’atrofia della maggior parte del pancreas, lasciando intatte le isole di Langerhans. Pensò che si sarebbe potuto ricavare un estratto relativamente puro dalle isole una volta che la maggior parte del resto del pancreas fosse stata eliminata. Si appuntò una nota: “Legare i dotti pancreatici del cane. Mantenere i cani in vita finché gli acini non degenerano lasciando gli isolotti. Cercare di isolare la secrezione interna di questi ultimi e alleviare la glicosuria.”[11][12]

Sir Frederick Grant Banting (14 novembre 1891 – 21 febbraio 1941), scienziato, medico, pittore e premio Nobel noto come co-scopritore dell’Insulina e del suo potenziale terapeutico.

Nella primavera del 1921, Banting si recò a Toronto per spiegare la sua idea a J.J.R. Macleod, professore di fisiologia all’Università di Toronto. Macleod era inizialmente scettico, poiché Banting non aveva un background di ricerca e non conosceva la letteratura più recente, ma accettò di mettere a disposizione di Banting uno spazio di laboratorio per testare le sue idee. Macleod fece anche in modo che due studenti universitari fossero gli assistenti di laboratorio di Banting quell’estate, ma Banting aveva bisogno di un solo assistente di laboratorio. Charles Best e Clark Noble lanciarono una moneta; Best vinse il lancio e prese il primo turno. Ciò si rivelò sfortunato per Noble, poiché Banting tenne Best per tutta l’estate e alla fine divise con Best metà del premio Nobel e il merito della scoperta.[13] Il 30 luglio 1921, Banting e Best riuscirono a isolare con successo un estratto (“isleton”) dalle isole di un cane e lo iniettarono in un cane diabetico, scoprendo che l’estratto riduceva la glicemia del 40% in 1 ora.[14][12]

Charles Herbert Best (27 febbraio 1899 – 31 marzo 1978) è stato uno scienziato medico americano-canadese, uno dei co-scopritori dell’insulina insieme al collega Banting.

Banting e Best presentarono i loro risultati a Macleod al suo ritorno a Toronto nell’autunno del 1921, ma Macleod sottolineò i difetti del disegno sperimentale e suggerì di ripetere gli esperimenti con un maggior numero di cani e con attrezzature migliori. Trasferì Banting e Best in un laboratorio migliore e iniziò a pagare a Banting uno stipendio con le sue borse di ricerca. Alcune settimane dopo, anche la seconda serie di esperimenti fu un successo e Macleod contribuì a pubblicare i risultati privatamente a Toronto nel novembre dello stesso anno. Bloccato dal lungo compito di legare i cani ai condotti pancreatici e di aspettare diverse settimane per estrarre l’Insulina, Banting ebbe l’idea di estrarre l’Insulina dal pancreas di un vitello fetale, che non aveva ancora sviluppato le ghiandole digestive. A dicembre, riuscirono a estrarre l’insulina anche dal pancreas di una mucca adulta. Macleod interruppe tutte le altre ricerche nel suo laboratorio per concentrarsi sulla purificazione dell’Insulina. Invitò il biochimico James Collip ad aiutarlo in questo compito e il team si sentì pronto per un test clinico entro un mese.[12]

John James Rickard Macleod (6 settembre 1876 – 16 marzo 1935) è stato un biochimico e fisiologo britannico. Ha dedicato la sua carriera a diversi argomenti di fisiologia e biochimica, ma si è interessato soprattutto al metabolismo dei carboidrati. È noto per il suo ruolo nella scoperta e nell’isolamento dell’Insulina durante il suo incarico di docente all’Università di Toronto, per il quale ricevette, insieme a Frederick Banting, il premio Nobel per la fisiologia o la medicina nel 1923. L’assegnazione del premio a Macleod fu all’epoca controversa, perché secondo la versione dei fatti di Banting, il ruolo di Macleod nella scoperta era trascurabile. Solo decenni dopo gli eventi, una revisione indipendente ha riconosciuto un ruolo molto più importante di quello attribuitogli all’inizio.

L’11 gennaio 1922, Leonard Thompson, un quattordicenne diabetico che giaceva in fin di vita al Toronto General Hospital, ricevette la prima iniezione di insulina.[15][16][17][18] Tuttavia, l’estratto era così impuro che Thompson ebbe una grave reazione allergica e le ulteriori iniezioni furono annullate. Nei 12 giorni successivi, Collip lavorò giorno e notte per migliorare l’estratto di pancreas di bue. Una seconda dose fu iniettata il 23 gennaio, eliminando la glicosuria tipica del diabete senza causare effetti collaterali evidenti. La prima paziente americana fu Elizabeth Hughes, figlia del Segretario di Stato americano Charles Evans Hughes.[19][20] Il primo paziente trattato negli Stati Uniti fu il futuro artista di xilografie James D. Havens;[21] il dottor John Ralston Williams importò l’Insulina da Toronto a Rochester, New York, per trattare Havens.[22]

Leonard Thompson (17 luglio 1908 – 20 aprile 1935) è la prima persona ad aver ricevuto un’iniezione di Insulina come trattamento per il diabete di tipo I.

Banting e Best non lavorarono mai bene con Collip, considerandolo una specie di intruso, e Collip lasciò il progetto poco dopo. Nella primavera del 1922, Best riuscì a migliorare le sue tecniche al punto da poter estrarre grandi quantità di Insulina su richiesta, ma la preparazione rimase impura. L’azienda farmaceutica Eli Lilly and Company aveva offerto assistenza non molto tempo dopo le prime pubblicazioni del 1921, e in aprile accettò l’offerta della Lilly. A novembre, il capo chimico della Lilly, George B. Walden, scoprì la precipitazione isoelettrica e fu in grado di produrre grandi quantità di Insulina altamente purificata. Poco dopo, l’Insulina fu messa in vendita al pubblico.

Cartella per Elizabeth Hughes Autore: Hughes, Elizabeth Evans Luogo/Data: [Toronto], 16 agosto 1922 Descrizione fisica: 1 carta 28 x 22 cm. Scopo e contenuto: Si tratta di una tabella utilizzata per tenere traccia del sangue, delle urine, della dieta in grammi e delle prescrizioni dietetiche in grammi. Si tratta di una pagina compilata a mano. Il grafico mostra che il 3 settembre la Hughes aveva preso 9 chili rispetto alla prima iniezione di Insulina del 17 agosto. Raccolta: Banting Posizione: MS. COLL. 76 (Banting), Box 8A, Folder 25B Fonte del titolo: Titolo basato sul contenuto della carta. Nota generale: le annotazioni sono di mano di Elizabeth Hughes. Si tratta di un campione dei moduli utilizzati per annotare le sue condizioni mediche da quando le fu diagnosticato il diabete. Informazioni sui diritti: Nessuna restrizione di accesso nota Deposito: Thomas Fisher Rare Book Library, Università di Toronto, Toronto, Ontario Canada, M5S 1A5, library.utoronto.ca/fisher Collezione: Parte della collezione Discovery and Early Development of Insulin link.library.utoronto.ca/insulin/

Verso la fine del gennaio 1922, le tensioni tra i quattro “co-scopritori” dell’insulina aumentarono e Collip minacciò brevemente di brevettare separatamente il suo processo di purificazione. John G. FitzGerald, direttore dell’istituzione sanitaria pubblica non commerciale Connaught Laboratories, intervenne quindi come paciere. L’accordo del 25 gennaio 1922 stabilì due condizioni fondamentali: 1) i collaboratori avrebbero firmato un contratto in cui si impegnavano a non sottoscrivere un brevetto con un’azienda farmaceutica commerciale durante un periodo iniziale di lavoro con Connaught; e 2) non sarebbero stati permessi cambiamenti nella politica di ricerca se non prima discussi tra FitzGerald e i quattro collaboratori.[23] Ciò contribuì a contenere il disaccordo e a vincolare la ricerca al mandato pubblico di Connaught.

John Gerald “Gerry” FitzGerald (9 dicembre 1882 a Drayton, Ontario – 20 giugno 1940) è stato un medico canadese e specialista della salute pubblica che ha contribuito in modo determinante al controllo della difterite, prima producendo e distribuendo gratuitamente l’antitossina e poi, nel 1924, utilizzando la produzione di massa per consentire l’uso diffuso del vaccino ideato da Gaston Ramon.

Inizialmente, Macleod e Banting erano particolarmente riluttanti a brevettare il loro processo per l’Insulina per motivi di etica medica. Tuttavia, rimaneva il timore che un terzo privato potesse dirottare e monopolizzare la ricerca (come aveva lasciato intendere Eli Lilly and Company[24]) e che sarebbe stato difficile garantire una distribuzione sicura senza una capacità di controllo della qualità. A tal fine, Edward Calvin Kendall fornì preziosi consigli. Egli aveva isolato la Tiroxina presso la Mayo Clinic nel 1914 e aveva brevettato il processo attraverso un accordo tra lui, i fratelli Mayo e l’Università del Minnesota, trasferendo il brevetto all’università pubblica.[25] Il 12 aprile, Banting, Best, Collip, Macleod e FitzGerald scrissero congiuntamente al presidente dell’Università di Toronto per proporre un accordo simile con l’obiettivo di assegnare un brevetto al Board of Governors dell’università.[26] La lettera sottolineava che:[27]
Il brevetto non sarebbe stato utilizzato per nessun altro scopo se non quello di impedire il conseguimento di un brevetto da parte di altre persone. Quando i dettagli del metodo di preparazione saranno pubblicati, chiunque sarà libero di preparare l’estratto, ma nessuno potrà assicurarsi un monopolio redditizio.

Edward Calvin Kendall (8 marzo 1886 – 4 maggio 1972) è stato un chimico americano. Nel 1950, Kendall ricevette il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina insieme al chimico svizzero Tadeusz Reichstein e al medico della Mayo Clinic Philip S. Hench, per il loro lavoro sugli ormoni della ghiandola surrenale. Kendall non si concentrò solo sulle ghiandole surrenali, ma fu anche responsabile dell’isolamento della Tiroxina, un ormone della ghiandola tiroidea, e collaborò con il team che cristallizzò il Glutatione e ne identificò la struttura chimica.

La cessione al Consiglio superiore dell’Università di Toronto fu completata il 15 gennaio 1923, con il pagamento simbolico di 1 dollaro.[28] L’accordo è stato giudicato da The World’s Work del 1923 come “un passo avanti nell’etica medica”.[29] Ha ricevuto molta attenzione da parte dei media anche negli anni 2010 per quanto riguarda la questione dell’assistenza sanitaria e dell’accessibilità dei farmaci.

A seguito di ulteriori preoccupazioni riguardanti i tentativi di Eli Lilly di brevettare separatamente parti del processo di produzione, il vicedirettore di Connaught e capo della divisione Insulina Robert Defries ha stabilito una politica di pooling dei brevetti che avrebbe richiesto ai produttori di condividere liberamente qualsiasi miglioramento del processo di produzione senza compromettere l’accessibilità dei farmaci.[30]

Nel 1923 il comitato del Premio Nobel attribuì l’estrazione pratica dell’Insulina a un team dell’Università di Toronto e assegnò il Premio Nobel a due uomini: Frederick Banting e J.J.R. Macleod.[31] Essi ricevettero il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina nel 1923 per la scoperta dell’Insulina. Banting, incredulo per la mancata menzione di Best,[32] condivise il premio con lui, mentre Macleod condivise immediatamente il suo con James Collip. Il brevetto dell’Insulina fu venduto all’Università di Toronto per un dollaro.

Altri due premi Nobel sono stati assegnati per lavori sull’Insulina. Il biologo molecolare britannico Frederick Sanger, che nel 1955 determinò la struttura primaria dell’Insulina, ricevette il Premio Nobel per la Chimica nel 1958.[33] Rosalyn Sussman Yalow ricevette il Premio Nobel per la Medicina nel 1977 per lo sviluppo del test radioimmunologico dell’Insulina.

Diversi premi Nobel hanno anche un legame indiretto con l’Insulina. George Minot, co-ricevente del Premio Nobel 1934 per lo sviluppo del primo trattamento efficace per l’anemia perniciosa, era affetto da diabete mellito di tipo I. Il dottor William Castle ha osservato che la scoperta dell’Insulina nel 1921, arrivata in tempo per mantenere in vita Minot, era quindi anche responsabile della scoperta di una cura per l’anemia perniciosa.[34] Dorothy Hodgkin ha ricevuto il Premio Nobel per la Chimica nel 1964 per lo sviluppo della cristallografia, la tecnica che ha utilizzato per decifrare la struttura molecolare completa dell’Insulina nel 1969.[35]

Dorothy Mary Crowfoot Hodgkin (nata Crowfoot; 12 maggio 1910 – 29 luglio 1994) è stata una chimica britannica vincitrice del premio Nobel che ha fatto progredire la tecnica della cristallografia a raggi X per determinare la struttura delle biomolecole, divenuta essenziale per la biologia strutturale.

Il lavoro pubblicato da Banting, Best, Collip e Macleod rappresentava la preparazione di un estratto purificato di Insulina adatto all’uso su pazienti umani.[36] Sebbene Paulescu avesse scoperto i principi del trattamento, il suo estratto salino non poteva essere usato sugli esseri umani; non fu menzionato nel Premio Nobel del 1923. Il professor Ian Murray fu particolarmente attivo nel lavorare per correggere “l’errore storico” contro Nicolae Paulescu. Murray era professore di fisiologia presso l’Anderson College of Medicine di Glasgow, in Scozia, capo del dipartimento di Malattie Metaboliche di un importante ospedale di Glasgow, vicepresidente della British Association of Diabetes e membro fondatore della International Diabetes Federation. Murray ha scritto:

Non è stato dato sufficiente riconoscimento a Paulescu, l’illustre scienziato rumeno, che all’epoca in cui l’équipe di Toronto stava iniziando le sue ricerche era già riuscito a estrarre l’ormone antidiabetico del pancreas e a dimostrarne l’efficacia nel ridurre l’iperglicemia nei cani diabetici.[37]

In una comunicazione privata, il professor Arne Tiselius, ex capo dell’Istituto Nobel, espresse la sua personale opinione che Paulescu fosse ugualmente degno del premio nel 1923.[38]

Arne Wilhelm Kaurin Tiselius (10 agosto 1902 – 29 ottobre 1971) è stato un biochimico svedese che ha vinto il Premio Nobel per la Chimica nel 1948 “per le sue ricerche sull’elettroforesi e sull’analisi di adsorbimento, in particolare per le sue scoperte sulla natura complessa delle proteine del siero”.

Analisi strutturale e sintesi di laboratorio:

L’Insulina purificata di origine animale era inizialmente l’unico tipo di Insulina disponibile per gli esperimenti e i diabetici. John Jacob Abel fu il primo a produrre la forma cristallizzata nel 1926.[39] La prova della natura proteica fu fornita per la prima volta da Michael Somogyi, Edward A. Doisy e Philip A. Shaffer nel 1924.[40] Fu pienamente dimostrata quando Hans Jensen e Earl A. Evans Jr. isolarono gli aminoacidi fenilalanina e prolina nel 1935.[41]

Da sinistra: il Dr. Michael Somogyi (7 marzo 1883 – 21 luglio 1971), professore ungherese-americano di biochimica presso la Washington University e l’ospedale ebraico di Saint Louis e Edward Adelbert Doisy (13 novembre 1893 – 23 ottobre 1986), biochimico americano.

La struttura aminoacidica dell’Insulina fu caratterizzata per la prima volta nel 1951 da Frederick Sanger,[42] e la prima Insulina sintetica fu prodotta simultaneamente nei laboratori di Panayotis Katsoyannis dell’Università di Pittsburgh e di Helmut Zahn dell’Università RWTH di Aquisgrana a metà degli anni Sessanta. [43][44][45][46][47] L’Insulina bovina cristallina sintetica è stata ottenuta da ricercatori cinesi nel 1965.[48] La struttura tridimensionale completa dell’Insulina è stata determinata mediante cristallografia a raggi X nel laboratorio di Dorothy Hodgkin nel 1969.[49]

Frederick Sanger (13 agosto 1918 – 19 novembre 2013), biochimico inglese che ha vinto due volte il Premio Nobel per la Chimica. Nel 1958 gli è stato assegnato il Premio Nobel per la Chimica “per il suo lavoro sulla struttura delle proteine, in particolare quella dell’Insulina”.

Il dottor Hans E. Weber scoprì la preproinsulina mentre lavorava come ricercatore presso l’Università della California Los Angeles nel 1974. Nel 1973-1974, Weber imparò le tecniche per isolare, purificare e tradurre l’RNA messaggero. Per studiare ulteriormente l’Insulina, ottenne tessuti pancreatici da un macello di Los Angeles e successivamente da animali dell’UCLA. Isolò e purificò l’RNA messaggero totale dalle cellule dell’isoletta pancreatica, che fu poi tradotto in oociti di Xenopus laevis e precipitato usando anticorpi anti-insulina. Quando la proteina totale tradotta è stata sottoposta a elettroforesi su gel di SDS-poliacrilammide e gradiente di saccarosio, sono stati isolati i picchi corrispondenti all’Insulina e alla proinsulina. Tuttavia, con sorpresa del Dr. Weber, è stato isolato un terzo picco corrispondente a una molecola più grande della proinsulina. Dopo aver riprodotto l’esperimento diverse volte, ha notato costantemente questo grande picco prima della proinsulina, che ha stabilito essere una molecola precursore più grande a monte della proinsulina. Nel maggio 1975, in occasione del meeting dell’American Diabetes Association a New York, Weber presentò oralmente il suo lavoro[50-146] e fu il primo a chiamare questa molecola precursore “preproinsulina”. In seguito a questa presentazione orale, Weber fu invitato a cena dal dottor Donald Steiner, un ricercatore che aveva contribuito alla caratterizzazione della proinsulina, per discutere del suo lavoro e delle sue scoperte. Un anno dopo, nell’aprile 1976, questa molecola fu ulteriormente caratterizzata e sequenziata da Steiner, facendo riferimento al lavoro e alla scoperta di Hans Weber.[51] La preproinsulina divenne una molecola importante per studiare il processo di trascrizione e traduzione.

La prima Insulina “umana” geneticamente ingegnerizzata e sintetica è stata prodotta con l’E. coli nel 1978 da Arthur Riggs e Keiichi Itakura presso il Beckman Research Institute della Città della Speranza in collaborazione con Herbert Boyer della Genentech.[52][53] La Genentech, fondata da Swanson, Boyer e Eli Lilly and Company, ha continuato nel 1982 a vendere la prima Insulina umana biosintetica disponibile in commercio con il marchio Humulin [La stragrande maggioranza dell’Insulina utilizzata in tutto il mondo è Insulina “umana” biosintetica o suoi analoghi].[54] Recentemente, un altro approccio è stato utilizzato da un gruppo pionieristico di ricercatori canadesi, che ha utilizzato una pianta di cartamo facilmente coltivabile, per la produzione di Insulina molto più economica.[55]

Herbert Wayne “Herb” Boyer (nato il 10 luglio 1936), biotecnologo americano, ricercatore e imprenditore nel campo delle biotecnologie. Insieme a Stanley N. Cohen e Paul Berg ha scoperto un metodo per indurre i batteri a produrre proteine estranee, dando così il via al campo dell’ingegneria genetica [tecnologia del DNA ricombinante].

L’Insulina ricombinante viene prodotta nel lievito (di solito Saccharomyces cerevisiae) o in E. coli.[56] Nel lievito, l’Insulina può essere ingegnerizzata come una proteina a catena singola con un sito di endoproteasi KexII (un omologo del PCI/PCII del lievito) che separa la catena A dell’Insulina da una catena B dell’Insulina troncata C-terminalmente. Una coda C-terminale sintetizzata chimicamente viene quindi innestata sull’Insulina mediante proteolisi inversa utilizzando la proteasi tripsina, poco costosa; in genere la lisina sulla coda C-terminale è protetta con un gruppo protettivo chimico per impedire la proteolisi. La facilità della sintesi modulare e la relativa sicurezza delle modifiche in quella regione spiega i comuni analoghi dell’Insulina con modifiche C-terminali (ad esempio lispro, aspart, glulisine). La sintesi Genentech e le sintesi completamente chimiche come quella di Bruce Merrifield non sono preferibili perché l’efficienza della ricombinazione delle due catene di Insulina è bassa, soprattutto a causa della competizione con la precipitazione della catena B dell’Insulina.

Da sinistra: diagramma di Richardson di un monomero di Insulina suina, che mostra la sua caratteristica struttura secondaria. Questa è la forma biologicamente attiva dell’insulina. A destra, il diagramma di Richardson di un esamero di Insulina suina. La sfera al centro è un atomo di zinco stabilizzante, circondato da residui di istidina coordinati. Questa è la forma in cui l’Insulina viene immagazzinata nelle cellule beta.

Caratteristiche dell’Insulina:

Grazie ad annali ricerche oggi sappiamo che l’Insulina è un ormone peptidico prodotto dalle cellule beta delle isole pancreatiche, codificato nell’uomo dal gene INS. È considerato il principale ormone anabolico dell’organismo sebbene la sua attività prevalente sia diretta alla riduzione del catabolismo.[57] Regola il metabolismo dei carboidrati, dei grassi e delle proteine promuovendo l’assorbimento del glucosio dal sangue nelle cellule epatiche, lipidiche e del muscolo-scheletrico [In questi tessuti il glucosio assorbito viene convertito in glicogeno attraverso la glicogenesi o in alcuni casi in grassi (trigliceridi) attraverso la lipogenesi o, nel caso del fegato, in entrambi].[58] La produzione e la secrezione di glucosio da parte del fegato sono fortemente inibite da alte concentrazioni di Insulina nel sangue.[59] L’Insulina circolante influisce anche sulla sintesi di proteine in un’ampia varietà di tessuti. È quindi un ormone anabolico, che promuove la conversione di piccole molecole nel sangue in grandi molecole all’interno delle cellule. Bassi livelli di Insulina nel sangue hanno l’effetto opposto, favorendo un diffuso catabolismo, soprattutto del grasso corporeo di riserva.

Le cellule beta sono sensibili ai livelli della glicemia nel sangue, per cui secernono Insulina nel sangue in risposta a livelli elevati di glucosio e inibiscono la secrezione di Insulina quando i livelli di glucosio sono bassi.[60] L’Insulina aumenta l’assorbimento e il metabolismo del glucosio nelle cellule, riducendo così il livello della glicemia ematica. Le cellule alfa vicine, prendendo spunto dalle cellule beta,[60] secernono Glucagone nel sangue in modo opposto: aumento della secrezione quando il glucosio nel sangue è basso e diminuzione della secrezione quando le concentrazioni di glucosio sono elevate. Il Glucagone aumenta il livello di glucosio nel sangue stimolando la glicogenolisi e la gluconeogenesi nel fegato.[58][60] La secrezione di Insulina e Glucagone nel sangue in risposta alla concentrazione di glucosio nel sangue è il meccanismo principale dell’omeostasi del glucosio.[60]

Schema della regolazione dell’Insulina in caso di glicemia elevata.

L’insulina è quindi prodotta esclusivamente nelle cellule beta delle isole pancreatiche nei mammiferi e nel corpo di Brockmann in alcuni pesci. L’Insulina umana è prodotta dal gene INS, situato sul cromosoma 11.[61] I roditori hanno due geni funzionali dell’Insulina: uno è l’omologo della maggior parte dei geni dei mammiferi (Ins2) e l’altro è una copia retroposta che include la sequenza del promotore ma che manca di un introne (Ins1) [La trascrizione del gene dell’Insulina aumenta in risposta all’aumento del glucosio nel sangue].[62] Ciò è controllato principalmente da fattori di trascrizione che legano sequenze enhancer nelle circa 400 paia di basi prima del sito di inizio della trascrizione del gene.[61][62]

I principali fattori di trascrizione che influenzano la secrezione insulinica sono PDX1, NeuroD1 e MafA.[63][64][65][66]

L’Insulina subisce un’ampia modificazione post-traslazionale lungo la via di produzione. La produzione e la secrezione sono ampiamente indipendenti; l’Insulina sintetizzata viene immagazzinata in attesa della secrezione. Sia il C-peptide che l’Insulina matura sono biologicamente attivi. I componenti cellulari e le proteine di questa immagine non sono in scala.

In uno stato di basso livello di glucosio, PDX1 (pancreatic and duodenal homeobox protein 1) si trova nella periferia nucleare in seguito all’interazione con HDAC1 e 2,[67] il che determina una sottoregolazione della secrezione insulinica.[68] Un aumento dei livelli di glucosio nel sangue provoca la fosforilazione di PDX1, che subisce una traslocazione nucleare e si lega all’elemento A3 all’interno del promotore dell’Insulina.[69] Dopo la traslocazione interagisce con i coattivatori HAT p300 e SETD7. PDX1 influisce sulle modificazioni degli istoni attraverso l’acetilazione, la deacetilazione e la metilazione. Si dice anche che sopprima il glucagone.[70]

NeuroD1, noto anche come β2, regola l’esocitosi dell’Insulina nelle cellule β pancreatiche inducendo direttamente l’espressione di geni coinvolti nell’esocitosi.[71] È localizzato nel citosol, ma in risposta all’elevato livello di glucosio viene glicosilato da OGT e/o fosforilato da ERK, il che provoca la traslocazione nel nucleo. Nel nucleo β2 eterodimerizza con E47, si lega all’elemento E1 del promotore dell’insulina e recluta il co-attivatore p300 che acetilerà β2. È in grado di interagire anche con altri fattori di trascrizione nell’attivazione del gene dell’Insulina.[71]

MafA viene degradato dai proteasomi quando i livelli di glucosio nel sangue sono bassi. L’aumento dei livelli di glucosio rende glicosilata una proteina sconosciuta. Questa proteina funziona come fattore di trascrizione per MafA in modo sconosciuto e MafA viene trasportata fuori dalla cellula. MafA viene poi traslocata di nuovo nel nucleo dove lega l’elemento C1 del promotore dell’insulina.[72][73]

Questi fattori di trascrizione lavorano in modo sinergico e complesso. L’aumento del glucosio nel sangue può, dopo un po’, distruggere le capacità di legame di queste proteine e quindi ridurre la quantità di Insulina secreta, causando il diabete. La diminuzione delle attività di legame può essere mediata dallo stress ossidativo indotto dal glucosio e si ritiene che gli antiossidanti prevengano la diminuzione della secrezione di Insulina nelle cellule β pancreatiche glucotossiche. Le molecole di segnalazione dello stress e le specie reattive dell’ossigeno inibiscono il gene dell’Insulina interferendo con i cofattori che legano i fattori di trascrizione e con i fattori di trascrizione stessi.[74]

Diverse sequenze regolatrici nella regione del promotore del gene dell’Insulina umana si legano ai fattori di trascrizione. In generale, le A-box si legano ai fattori Pdx1, le E-box a NeuroD, le C-box a MafA e gli elementi di risposta al cAMP a CREB. Esistono anche dei silenziatori che inibiscono la trascrizione.

L’insulina viene sintetizzata come molecola precursore inattiva, una proteina di 110 aminoacidi chiamata “preproinsulina”. La preproinsulina viene tradotta direttamente nel reticolo endoplasmatico ruvido (RER), dove il suo peptide segnale viene rimosso dalla peptidasi segnale per formare la “proinsulina”.[60] Durante il ripiegamento della proinsulina, le estremità opposte della proteina, chiamate “catena A” e “catena B”, vengono fuse insieme con tre legami disolfuro.[60] La proinsulina ripiegata passa quindi attraverso l’apparato di Golgi e viene impacchettata in vescicole secretorie specializzate [Nel granulo, la proinsulina viene scissa dalla proproteina convertasi 1/3 e dalla proproteina convertasi 2, rimuovendo la parte centrale della proteina, chiamata “peptide C”].[60] Infine, la carbossipeptidasi E rimuove due coppie di aminoacidi dalle estremità della proteina, dando origine all’Insulina attiva – le catene A e B dell’insulina, ora collegate da due legami disolfuro.[60]

Struttura primaria della preproinsulina.

L’Insulina matura risultante è impacchettata all’interno di granuli maturi in attesa di segnali metabolici (come leucina, arginina, glucosio e mannosio) e della stimolazione del nervo vagale per essere esocitata dalla cellula nella circolazione.[75]

È stato dimostrato che l’Insulina e le proteine ad essa correlate sono prodotte all’interno del cervello e che livelli ridotti di queste proteine sono collegati alla malattia di Alzheimer.[76][77][78]

Il rilascio di Insulina è stimolato anche dalla stimolazione del recettore beta-2 e inibito dalla stimolazione del recettore alfa-1. Inoltre, il Cortisolo, il Glucagone e l’Ormone della Crescita antagonizzano le azioni dell’Insulina nei periodi di stress. L’Insulina inibisce anche il rilascio di acidi grassi da parte della lipasi ormonosensibile nel tessuto adiposo.[79]

Contrariamente alla convinzione iniziale che gli ormoni fossero generalmente molecole chimiche di piccole dimensioni, l’Insulina, primo ormone peptidico di cui si conosce la struttura, si è rivelata piuttosto grande.[80] Una singola proteina (monomero) di Insulina umana è composta da 51 aminoacidi e ha una massa molecolare di 5808 Da. La formula molecolare dell’Insulina umana è C257H383N65O77S6.[81-44] Si tratta di una combinazione di due catene peptidiche (dimeri) denominate catena A e catena B, legate tra loro da due legami disolfuro. La catena A è composta da 21 aminoacidi, mentre la catena B è composta da 30 residui. I legami disolfuro di collegamento (intercatena) si formano sui residui di cisteina tra le posizioni A7-B7 e A20-B19. Esiste un ulteriore legame disolfuro (intracatena) all’interno della catena A tra i residui di cisteina nelle posizioni A6 e A11. La catena A presenta due regioni α-eliche in corrispondenza di A1-A8 e A12-A19 che sono antiparallele; mentre la catena B presenta un’α-elica centrale (che copre i residui B9-B19) affiancata dal legame disolfuro su entrambi i lati e da due foglietti β (che coprono B7-B10 e B20-B23).[80][82-45]

La struttura dell’Insulina. Il lato sinistro è un modello di riempimento dello spazio del monomero dell’insulina, ritenuto biologicamente attivo. Il carbonio è verde, l’idrogeno bianco, l’ossigeno rosso e l’azoto blu. A destra c’è un diagramma a nastro dell’esamero dell’insulina, che si ritiene essere la forma immagazzinata. Un’unità monomerica è evidenziata con la catena A in blu e la catena B in ciano. Il giallo indica i legami disolfuro e le sfere magenta sono ioni di zinco.

La sequenza aminoacidica dell’insulina è fortemente conservata e varia solo leggermente tra le specie. L’insulina bovina differisce da quella umana solo per tre residui aminoacidici e quella suina per uno. Anche l’insulina di alcune specie di pesci è abbastanza simile a quella umana da essere clinicamente efficace nell’uomo. L’insulina di alcuni invertebrati ha una sequenza molto simile a quella dell’insulina umana e ha effetti fisiologici simili. Il C-peptide della proinsulina, tuttavia, differisce molto di più tra le specie; è anch’esso un ormone, ma secondario.[82]

L’Insulina viene prodotta e immagazzinata nell’organismo sotto forma di esamero (un’unità di sei molecole di insulina), mentre la forma attiva è il monomero. L’esamero ha una dimensione di circa 36000 Da. Le sei molecole sono legate insieme come tre unità dimeriche per formare una molecola simmetrica. Una caratteristica importante è la presenza di atomi di zinco (Zn2+) sull’asse di simmetria, che sono circondati da tre molecole d’acqua e da tre residui di istidina in posizione B10.[68][82]

L’esamero è una forma inattiva con stabilità a lungo termine, che serve a mantenere l’insulina altamente reattiva protetta, ma prontamente disponibile. La conversione esamero-monomero è uno degli aspetti centrali delle formulazioni di insulina per iniezione. L’esamero è molto più stabile del monomero, il che è auspicabile per motivi pratici; tuttavia, il monomero è un farmaco che reagisce molto più rapidamente, poiché la velocità di diffusione è inversamente correlata alla dimensione delle particelle. Un farmaco a reazione rapida significa che le iniezioni di insulina non devono precedere di ore i pasti, il che a sua volta offre alle persone con diabete una maggiore flessibilità negli orari giornalieri.[83] L’Insulina può aggregarsi e formare foglietti beta fibrillari interdigitati. Ciò può causare amiloidosi da iniezione e impedisce la conservazione dell’insulina per lunghi periodi.[84]

Le cellule beta delle isole di Langerhans rilasciano insulina in due fasi. Il rilascio della prima fase avviene rapidamente in risposta all’aumento dei livelli di glucosio nel sangue e dura circa 10 minuti. La seconda fase è un rilascio lento e prolungato di vescicole di nuova formazione, innescato indipendentemente dallo zucchero, che raggiunge il suo picco tra le 2 e le 3 ore. Le due fasi del rilascio di insulina suggeriscono che i granuli di insulina sono presenti in diverse popolazioni dichiarate o “pool”. Durante la prima fase dell’esocitosi dell’insulina, la maggior parte dei granuli predisposti all’esocitosi viene rilasciata dopo l’internalizzazione del calcio. Questo pool è noto come Readily Releasable Pool (RRP). I granuli RRP rappresentano lo 0,3-0,7% della popolazione totale di granuli contenenti insulina e si trovano immediatamente adiacenti alla membrana plasmatica. Durante la seconda fase dell’esocitosi, i granuli di insulina richiedono la mobilizzazione dei granuli verso la membrana plasmatica e una precedente preparazione per essere rilasciati.[85] Pertanto, la seconda fase del rilascio di insulina è regolata dalla velocità con cui i granuli si preparano al rilascio. Questo pool è noto come pool di riserva (RP). L’RP viene rilasciato più lentamente dell’RRP (RRP: 18 granuli/min; RP: 6 granuli/min).[86] Un ridotto rilascio di insulina nella prima fase può essere il primo difetto rilevabile delle cellule beta che predice l’insorgenza del diabete di tipo 2.[87] Il rilascio nella prima fase e la sensibilità all’insulina sono predittori indipendenti del diabete.[88]

La descrizione del rilascio della prima fase è la seguente:

  • Il glucosio entra nelle β-cellule attraverso il trasportatore del glucosio, GLUT 2. A bassi livelli di zucchero nel sangue poco glucosio entra nelle β-cellule; ad alte concentrazioni di glucosio nel sangue grandi quantità di glucosio entrano in queste cellule.[89]
  • Il glucosio che entra nella β-cellula viene fosforilato a glucosio-6-fosfato (G-6-P) dalla glucochinasi (esochinasi IV) che non è inibita dal G-6-P come le esochinasi di altri tessuti (esochinasi I-III). Ciò significa che la concentrazione intracellulare di G-6-P rimane proporzionale alla concentrazione di zucchero nel sangue.[89]
  • Il glucosio-6-fosfato entra nella via glicolitica e poi, attraverso la reazione della piruvato deidrogenasi, nel ciclo di Krebs, dove vengono prodotte più molecole di ATP ad alta energia dall’ossidazione dell’acetil CoA (substrato del ciclo di Krebs), con conseguente aumento del rapporto ATP:ADP all’interno della cellula.[90]
  • Un aumento del rapporto ATP:ADP intracellulare chiude il canale del potassio SUR1/Kir6.2 sensibile all’ATP (vedi recettore delle sulfoniluree). Questo impedisce agli ioni potassio (K+) di lasciare la cellula per diffusione facilitata, portando a un accumulo di ioni potassio intracellulare. Di conseguenza, l’interno della cellula diventa meno negativo rispetto all’esterno, portando alla depolarizzazione della membrana della superficie cellulare.
  • In seguito alla depolarizzazione, si aprono i canali degli ioni calcio (Ca2+) voltaggio-gati, consentendo agli ioni calcio di spostarsi nella cellula per diffusione facilitata.
  • La concentrazione citosolica di ioni calcio può anche essere aumentata dal rilascio di calcio dai depositi intracellulari attraverso l’attivazione dei recettori rianodinici.[91]
  • La concentrazione di ioni calcio nel citosol delle cellule beta può essere aumentata anche, o in aggiunta, attraverso l’attivazione della fosfolipasi C derivante dal legame di un ligando extracellulare (ormone o neurotrasmettitore) a un recettore di membrana accoppiato a proteine G. La fosfolipasi C scinde il fosfolipide di membrana, il fosfatidil inositolo 4,5-bisfosfato, in inositolo 1,4,5-trifosfato e diacilglicerolo. L’inositolo 1,4,5-trisfosfato (IP3) si lega quindi a proteine recettoriali nella membrana plasmatica del reticolo endoplasmatico (ER). Ciò consente il rilascio di ioni Ca2+ dall’ER attraverso canali IP3-gated, che aumentano la concentrazione citosolica di ioni calcio indipendentemente dagli effetti di un’elevata concentrazione di glucosio nel sangue. La stimolazione parasimpatica delle isole pancreatiche opera attraverso questa via per aumentare la secrezione di insulina nel sangue.[92]
  • L’aumento significativo della quantità di ioni calcio nel citoplasma delle cellule provoca il rilascio nel sangue dell’Insulina precedentemente sintetizzata e immagazzinata nelle vescicole secretorie intracellulari.

Questo è il meccanismo principale di rilascio dell’insulina. Altre sostanze note per stimolare il rilascio di insulina sono gli aminoacidi arginina e leucina, il rilascio parasimpatico di acetilcolina (che agisce attraverso la via della fosfolipasi C), le sulfoniluree, la colecistochinina (CCK, anch’essa attraverso la fosfolipasi C),[93-56] e le incretine di derivazione gastrointestinale, come il peptide glucagone-simile-1 (GLP-1) e il peptide insulinotropico glucosio-dipendente (GIP).

Il polipeptide insulinotropico glucosio-dipendente (GIP), noto anche come polipeptide inibitore gastrico o peptide inibitore gastrico (abbreviato anche in GIP), è un ormone inibitore della famiglia delle secretine. Pur essendo un debole inibitore della secrezione acida gastrica, il suo ruolo principale è quello di stimolare la secrezione di Insulina. La GIP, insieme al peptide glucagone-simile-1 (GLP-1), appartiene a una classe di molecole denominate incretine.

Il rilascio di insulina è fortemente inibito dalla noradrenalina, che porta a un aumento dei livelli di glucosio nel sangue durante lo stress. Sembra che il rilascio di catecolamine da parte del sistema nervoso simpatico abbia influenze contrastanti sul rilascio di insulina da parte delle cellule beta, perché il rilascio di Insulina è inibito dai recettori α2-adrenergici[94] e stimolato dai recettori β2-adrenergici.[95] L’effetto netto della noradrenalina dai nervi simpatici e dell’epinefrina dalle ghiandole surrenali sul rilascio di insulina è l’inibizione dovuta alla dominanza dei recettori α-adrenergici.[96]

Quando il livello di glucosio scende al valore fisiologico abituale, il rilascio di insulina da parte delle cellule β rallenta o si arresta. Se il livello di glucosio nel sangue scende al di sotto di questo valore, soprattutto a livelli pericolosamente bassi, il rilascio di ormoni iperglicemizzanti (in particolare il glucagone dalle cellule alfa dell’isolotto di Langerhans) forza il rilascio di glucosio nel sangue dalle scorte di glicogeno del fegato, integrato dalla gluconeogenesi se le scorte di glicogeno si esauriscono. Aumentando il glucosio nel sangue, gli ormoni iperglicemizzanti prevengono o correggono l’ipoglicemia pericolosa per la vita.

L’evidenza di un alterato rilascio di insulina nella prima fase può essere osservata nel test di tolleranza al glucosio, dimostrato da un livello di glucosio nel sangue sostanzialmente elevato a 30 minuti dall’ingestione di un carico di glucosio (75 o 100 g di glucosio), seguito da un lento calo nei 100 minuti successivi, per rimanere al di sopra di 120 mg/100 ml dopo due ore dall’inizio del test. In una persona normale il livello di glucosio nel sangue è corretto (e può anche essere leggermente sovracorretto) alla fine del test. Il picco insulinico è una “prima risposta” all’aumento del glucosio nel sangue; questa risposta è individuale e specifica per la dose, anche se in passato si è sempre ritenuto che fosse specifica solo per il tipo di alimento.

Anche durante la digestione, in genere una o due ore dopo un pasto, il rilascio di insulina da parte del pancreas non è continuo, ma oscilla con un periodo di 3-6 minuti, passando dal generare una concentrazione di insulina nel sangue superiore a circa 800 pmol/l a meno di 100 pmol/l (nei ratti).[97] Si pensa che questo avvenga per evitare la sottoregolazione dei recettori dell’Insulina nelle cellule bersaglio e per aiutare il fegato a estrarre l’insulina dal sangue [Questa oscillazione è importante da considerare quando si somministrano farmaci insulino-stimolanti, poiché idealmente si dovrebbe ottenere una concentrazione ematica oscillante del rilascio di insulina, e non una concentrazione elevata costante].[97] Ciò può essere ottenuto somministrando l’insulina in modo ritmico nella vena porta, con una somministrazione attivata dalla luce o con il trapianto di cellule dell’isoletta nel fegato.[98][99][100]

Il livello di Insulina nel sangue può essere misurato in unità internazionali, come µIU/mL o in concentrazione molare, come pmol/L, dove 1 µIU/mL equivale a 6,945 pmol/L.[101] Un livello ematico tipico tra i pasti è di 8-11 μIU/mL (57-79 pmol/L).[102]

Gli effetti dell’insulina sono avviati dal suo legame con un recettore, il recettore dell’insulina (IR), presente nella membrana cellulare. La molecola del recettore contiene una subunità α e una subunità β. Due molecole si uniscono per formare il cosiddetto omodimero. L’insulina si lega alla subunità α dell’omodimero, che è rivolta verso il lato extracellulare delle cellule. Le subunità β hanno un’attività enzimatica tirosin-chinasica che viene attivata dal legame con l’insulina. Questa attività provoca l’autofosforilazione delle subunità β e successivamente la fosforilazione di proteine all’interno della cellula, note come substrati del recettore dell’insulina (IRS). La fosforilazione dell’IRS attiva una cascata di trasduzione del segnale che porta all’attivazione di altre chinasi e di fattori di trascrizione che mediano gli effetti intracellulari dell’insulina.[103]

Recettore dell’Insulina (IR).

La cascata che porta all’inserimento dei trasportatori di glucosio GLUT4 nelle membrane cellulari delle cellule muscolari e adipose e alla sintesi di glicogeno nel fegato e nel tessuto muscolare, nonché alla conversione del glucosio in trigliceridi nel fegato, nell’adipe e nel tessuto della ghiandola mammaria in allattamento, opera attraverso l’attivazione, da parte dell’IRS-1, della fosfoinositolo 3 chinasi (PI3K). Questo enzima converte un fosfolipide della membrana cellulare, il fosfatidilinositolo 4,5-bisfosfato (PIP2), in fosfatidilinositolo 3,4,5-trifosfato (PIP3), che a sua volta attiva la protein chinasi B (PKB). La PKB attivata facilita la fusione degli endosomi contenenti GLUT4 con la membrana cellulare, con conseguente aumento dei trasportatori GLUT4 nella membrana plasmatica.[104] La PKB fosforila anche la glicogeno sintasi chinasi (GSK), inattivando così questo enzima.[104] Ciò significa che il suo substrato, la glicogeno sintasi (GS), non può essere fosforilato e rimane de-fosforilato, e quindi attivo. L’enzima attivo, la glicogeno sintasi (GS), catalizza la fase limitante della sintesi del glicogeno dal glucosio. Defosforilazioni simili interessano gli enzimi che controllano il tasso di glicolisi che porta alla sintesi dei grassi attraverso il malonil-CoA nei tessuti che possono generare trigliceridi, nonché gli enzimi che controllano il tasso di gluconeogenesi nel fegato. L’effetto complessivo di queste de-fosforilazioni enzimatiche finali è che, nei tessuti in grado di effettuare queste reazioni, viene stimolata la sintesi di glicogeno e di grassi a partire dal glucosio, mentre viene inibita la produzione di glucosio da parte del fegato attraverso la glicogenolisi e la gluconeogenesi.[105] Anche la scomposizione dei trigliceridi da parte del tessuto adiposo in acidi grassi liberi e glicerolo viene inibita.[104]

Struttura del GLUT4. Il GLUT4 contiene anche un dominio UBX. Si tratta di regioni regolatrici dell’ubiquitina che possono contribuire alla segnalazione cellulare.

Una volta prodotto il segnale intracellulare derivante dal legame dell’insulina con il suo recettore, è necessario interrompere la segnalazione. Come menzionato di seguito nella sezione sulla degradazione, l’endocitosi e la degradazione del recettore legato all’insulina è un meccanismo principale per terminare la segnalazione.[106] Inoltre, la via di segnalazione viene terminata anche dalla de-fosforilazione dei residui di tirosina nelle varie vie di segnalazione da parte delle tirosina fosfatasi. Le serina/treonina chinasi sono anche note per ridurre l’attività dell’insulina.

La struttura del complesso insulina-recettore dell’insulina è stata determinata con le tecniche della cristallografia a raggi X.[107]

Una volta che la molecola di Insulina si è agganciata al recettore e ha svolto la sua azione, può essere rilasciata nell’ambiente extracellulare o essere degradata dalla cellula. I due siti principali per l’eliminazione dell’Insulina sono il fegato e il rene.[108] Viene scomposta dall’enzima proteina-disolfuro reduttasi (Glutatione),[109] che rompe i legami disolfuro tra le catene A e B. Il fegato elimina la maggior parte dell’Insulina durante il transito di primo passaggio, mentre il rene elimina la maggior parte dell’Insulina nella circolazione sistemica. La degradazione comporta normalmente l’endocitosi del complesso insulino-recettore, seguita dall’azione di enzimi degradanti l’Insulina. Si stima che una molecola di Insulina prodotta endogenamente dalle cellule beta venga degradata entro circa un’ora dal suo rilascio iniziale in circolo (emivita dell’Insulina ~ 4-6 minuti).[109][110]

Struttura del Glutatione.

Le azioni dell’Insulina a livello del metabolismo umano globale comprendono:

  • Aumento dell’assorbimento di alcune sostanze da parte delle cellule, in particolare del glucosio nei muscoli e nel tessuto adiposo (circa i due terzi delle cellule del corpo)[111]
  • Aumento della replicazione del DNA e della sintesi proteica attraverso il controllo dell’assorbimento degli aminoacidi.
  • Modifica dell’attività di numerosi enzimi.

Le azioni dell’Insulina (indirette e dirette) sulle cellule comprendono:

  • Stimola l’assorbimento del glucosio – L’Insulina diminuisce la concentrazione di glucosio nel sangue inducendo l’assunzione di glucosio da parte delle cellule. Ciò è possibile perché l’insulina provoca l’inserimento del trasportatore GLUT4 nelle membrane cellulari dei tessuti muscolari e adiposi, permettendo al glucosio di entrare nella cellula.[112]
  • Aumento della sintesi dei grassi – l’insulina costringe le cellule grasse ad accogliere il glucosio nel sangue, che viene convertito in trigliceridi; la diminuzione dell’insulina provoca l’inverso.[111]
  • Aumento dell’esterificazione degli acidi grassi – costringe il tessuto adiposo a produrre grassi neutri (cioè trigliceridi) dagli acidi grassi; la diminuzione dell’insulina provoca l’inverso.[111]
  • Diminuzione della lipolisi – costringe a ridurre la conversione dei depositi di lipidi delle cellule adipose in acidi grassi e glicerolo nel sangue; la diminuzione dell’insulina provoca l’effetto inverso.[111]
  • Sintesi indotta di glicogeno – Quando i livelli di glucosio sono elevati, l’insulina induce la formazione di glicogeno attraverso l’attivazione dell’enzima esochinasi, che aggiunge un gruppo fosfato al glucosio, ottenendo così una molecola che non può uscire dalla cellula. Allo stesso tempo, l’insulina inibisce l’enzima glucosio-6-fosfatasi, che rimuove il gruppo fosfato. Questi due enzimi sono fondamentali per la formazione del glicogeno. Inoltre, l’insulina attiva gli enzimi fosfofruttochinasi e glicogeno sintasi, responsabili della sintesi del glicogeno.[113]
  • Diminuzione della gluconeogenesi e della glicogenolisi – diminuisce la produzione di glucosio da substrati non glucidici, principalmente nel fegato (la maggior parte dell’insulina endogena che arriva al fegato non lascia mai il fegato); la diminuzione dell’insulina causa la produzione di glucosio da parte del fegato a partire da substrati diversi.[111]
  • Diminuzione della proteolisi – diminuzione della scomposizione delle proteine[111]
  • Diminuzione dell’autofagia – diminuzione del livello di degradazione degli organelli danneggiati. I livelli postprandiali inibiscono completamente l’autofagia[114].
  • Aumento dell’assorbimento di aminoacidi – costringe le cellule ad assorbire gli aminoacidi circolanti; la diminuzione dell’insulina inibisce l’assorbimento.[111]
  • Tono muscolare arterioso – costringe i muscoli della parete arteriosa a rilassarsi, aumentando il flusso sanguigno, soprattutto nelle microarterie; la diminuzione dell’Insulina riduce il flusso permettendo a questi muscoli di contrarsi.[115]
  • Aumento della secrezione di acido cloridrico da parte delle cellule parietali dello stomaco.[citazione necessaria]
  • Aumento dell’assorbimento di potassio – costringe le cellule che sintetizzano glicogeno (una sostanza molto spugnosa e “umida”, che aumenta il contenuto di acqua intracellulare e i relativi ioni K+)[116] ad assorbire il potassio dai fluidi extracellulari; la mancanza di insulina inibisce l’assorbimento. L’aumento dell’assorbimento cellulare di potassio da parte dell’insulina abbassa i livelli di potassio nel plasma sanguigno. Ciò potrebbe avvenire attraverso la traslocazione indotta dall’insulina della Na+/K+-ATPasi sulla superficie delle cellule muscolari scheletriche.[117][118]
  • Diminuzione dell’escrezione renale di sodio.[119]

L’Insulina influenza anche altre funzioni corporee, come la compliance vascolare e la cognizione. Una volta che l’Insulina entra nel cervello umano, migliora l’apprendimento e la memoria, in particolare la memoria verbale.[120] Il potenziamento della segnalazione cerebrale dell’Insulina mediante la somministrazione intranasale di insulina migliora anche la risposta termoregolatoria e glucoregolatoria acuta all’assunzione di cibo, suggerendo che l’insulina a livello nervoso centrale contribuisce al coordinamento di un’ampia varietà di processi omeostatici o regolatori nel corpo umano. [121] L’insulina ha anche effetti stimolanti sull’ormone di rilascio delle gonadotropine dall’ipotalamo, favorendo così la fertilità.[122]

Una nota interessante riguarda il fatto che l’Insulina è un importante regolatore del metabolismo degli endocannabinoidi (EC) e il trattamento con insulina ha dimostrato di ridurre gli EC intracellulari, il 2-arachidonoilglicerolo (2-AG) e l’anandamide (AEA), che corrispondono a cambiamenti di espressione sensibili all’insulina negli enzimi del metabolismo degli EC. Negli adipociti insulino-resistenti, i modelli di espressione degli enzimi indotti dall’insulina sono disturbati in modo coerente con un’elevata sintesi di EC e una ridotta degradazione di EC. I risultati suggeriscono che gli adipociti insulino-resistenti non riescono a regolare il metabolismo delle EC e diminuiscono i livelli intracellulari di EC in risposta alla stimolazione insulinica, per cui gli individui obesi insulino-resistenti presentano un aumento delle concentrazioni di EC.[123][124] Questa disregolazione contribuisce all’eccessivo accumulo di grasso viscerale e al ridotto rilascio di adiponectina dal tessuto adiposo addominale, nonché all’insorgenza di diversi fattori di rischio cardiometabolici associati all’obesità e al diabete di tipo II.[125]

Continua…

Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]

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Assunzione proteica per pasto: analisi delle reali implicazioni.

Introduzione:

Esiste una controversia sulla quantità massima di proteine che può essere utilizzata in un singolo pasto per la costruzione del tessuto magro da parte di coloro che sono impegnati in un allenamento contro-resistenza regolare. È stato proposto che la sintesi proteica muscolare sia massimizzata nei giovani adulti con un apporto di circa 20-25g di proteine di alta qualità; si ritiene che tutto ciò che supera questa quantità venga ossidato a scopo energetico o transaminato per formare urea e altri acidi organici. Tuttavia, questi risultati sono specifici per l’assunzione di proteine a rapida digestione senza l’aggiunta di altri macronutrienti in fisiologia. Il consumo di fonti proteiche ad azione più lenta, in particolare se consumate in combinazione con altri macronutrienti, ritarderebbe l’assorbimento e quindi potrebbe migliorare l’utilizzo degli aminoacidi che le compongono.

Un’idea sbagliata da tempo diffusa tra i non addetti ai lavori è che esista un limite alla quantità di proteine che può essere assorbita dall’organismo. Da un punto di vista nutrizionale, il termine “assorbimento” descrive il passaggio dei nutrienti dall’intestino alla circolazione sistemica. In base a questa definizione, la quantità di proteine che può essere assorbita è virtualmente illimitata. Dopo la digestione di una fonte proteica, gli aminoacidi (AA) che la compongono vengono trasportati attraverso gli enterociti della parete intestinale, entrano nella circolazione portale epatica e gli AA che non vengono utilizzati direttamente dal fegato entrano nel flusso sanguigno, dopo di che quasi tutti gli AA ingeriti diventano disponibili per l’utilizzo da parte dei tessuti. Mentre l’assorbimento non è un fattore limitante rispetto alle proteine intere, il consumo di singoli AA in forma libera può presentare problemi a questo proposito. In particolare, è stata dimostrata la potenziale competizione a livello della parete intestinale, con gli AA presenti in maggiore concentrazione assorbiti a scapito di quelli meno concentrati [1].

Come già accennato, è stato proposto che la sintesi proteica muscolare (MPS) sia massimizzata nei giovani adulti con un apporto di circa 20-25g di proteine di alta qualità, in linea con il concetto di “muscolo pieno”; si ritiene che tutto ciò che supera questa quantità venga ossidato a scopo energetico o transaminato per formare composti corporei alternativi [2].

Brad Schoenfeld e Alan Aragon hanno pubblicato una loro ricerca su questo argomento sul Journal of the International Society of Sports Nutrition volume 15, del 27 febbraio 2018. Lo scopo del loro articolo era duplice: 1) rivedere oggettivamente la letteratura nel tentativo di determinare una soglia anabolica superiore per l’assunzione di proteine per pasto; 2) trarre conclusioni rilevanti sulla base dei dati attuali, in modo da delucidare le linee guida per la distribuzione giornaliera di proteine per pasto, al fine di ottimizzare l’accrescimento del tessuto magro.

Grazie al loro eccellente lavoro andiamo ad analizzare la questione nel dettaglio al fine di poter conoscere il reale stato delle cose.

Impatto della velocità di digestione/assorbimento sull’anabolismo muscolare:

In uno studio spesso citato a sostegno dell’ipotesi che la MPS sia massimizzata con una dose proteica di ~ 20-25g, Areta et al. [3] hanno fornito quantità diverse di proteine a soggetti allenati contro-resistenza durante un periodo di recupero di 12 ore dopo l’esecuzione di un protocollo di esercizi di leg-extension a ripetizioni moderate e multi-set. Un totale di 80g di proteine del siero del latte è stato ingerito in una delle tre condizioni seguenti: 8 porzioni da 10g ogni 1,5 ore; 4 porzioni da 20g ogni 3 ore; o 2 porzioni da 40g ogni 6 ore. I risultati hanno mostrato che la MPS era maggiore in coloro che consumavano 4 porzioni da 20g di proteine, il che non suggerisce alcun beneficio aggiuntivo, e in realtà un aumento minore della MPS quando si consumava il dosaggio più alto (40 g) nelle condizioni imposte nello studio. Questi risultati ampliano quelli analoghi di Moore et al. [4] sul turnover dell’azoto nell’intero corpo.

Rappresentazione schematica del protocollo sperimentale.[3] I punti temporali negativi indicano prima dell’esercizio, quelli positivi dopo l’esercizio. LBM, massa corporea magra; REX, esercizio contro-resistenza.

Sebbene i risultati di Areta et al. [3] forniscano una visione interessante degli effetti dose-correlati dell’assunzione di proteine sullo sviluppo muscolare, è importante notare che una serie di fattori influenzano il metabolismo delle proteine alimentari, tra cui la composizione della fonte proteica, la composizione del pasto, la quantità di proteine ingerite e le specificità della routine di allenamento [5]. Inoltre, anche variabili individuali come l’età, lo stato di allenamento e la quantità di massa magra hanno un impatto sui risultati della costruzione muscolare. Un limite importante dello studio di Areta et al. [3] è che l’assunzione totale di proteine durante il periodo di studio di 12 ore è stata di soli 80g, corrispondenti a meno di 1g/kg di massa corporea. Questa quantità è di gran lunga inferiore a quella necessaria per massimizzare l’equilibrio proteico muscolare negli individui allenati contro-resistenza che hanno partecipato allo studio [6, 7]. Inoltre, la validità ecologica di questo lavoro è limitata, dal momento che l’assunzione abituale di proteine da parte di individui che puntano al guadagno o al mantenimento muscolare consumano abitualmente circa 2-4 volte questa quantità al giorno [8, 9].

Assunzione di proteine e produzione di 13CO2 dall’ossidazione della Fenilalanina (F13CO2) in giovani bodybuilder maschi (42 esperimenti). I valori individuali per ogni atleta sono rappresentati da simboli diversi. Il punto di rottura rappresenta il fabbisogno proteico medio stimato. Un’analisi di regressione a punti di variazione a effetti misti ha identificato un punto di rottura e un CI superiore al 95% per la relazione tra l’assunzione di proteine e l’ossidazione della Fenilalanina, rispettivamente di 1,7 e 2,2g – kg-1 – d-1 . il CI inferiore era di 1,2g – kg-1 – d-1.[7]

Va inoltre notato che i soggetti di Areta et al. [3] hanno ingerito solo proteine del siero del latte per tutto il periodo post-esercizio. Il siero di latte è una proteina “ad azione rapida”; il suo tasso di assorbimento è stato stimato in ~ 10g all’ora [5]. A questo ritmo, basterebbero 2 ore per assorbire completamente una dose di 20g di siero di latte. Se da un lato la rapida disponibilità di AA tende a far aumentare la MPS, dall’altro una ricerca precedente che esaminava la cinetica delle proteine dell’intero organismo ha dimostrato che la concomitante ossidazione di alcuni degli AA può determinare un bilancio proteico netto inferiore rispetto a una fonte proteica che viene assorbita a un ritmo più lento [10]. Ad esempio, le proteine dell’uovo cotto hanno un tasso di assorbimento di circa 3g all’ora [5], il che significa che l’assorbimento completo di un’omelette contenente gli stessi 20g di proteine richiederebbe circa 7 ore, il che potrebbe contribuire ad attenuare l’ossidazione degli AA e quindi a promuovere un maggiore bilancio proteico netto positivo per tutto il corpo. Un’importante avvertenza è che questi risultati sono specifici per l’equilibrio proteico dell’intero corpo; la misura in cui ciò riflette l’equilibrio proteico del muscolo scheletrico rimane poco chiara.

Evoluzione tempo-dipendente degli arricchimenti plasmatici del tracciante somministrato per via orale (A) e del tasso di comparsa della leucina (Leu Ra)  esogena nella dieta (Exo Leu Ra; B) dopo l’ingestione di caseina (CAS) (▪) e proteine del siero del latte (WP) marcate intrinsecamente con [1-13C]-leucina (-) o di CAS (□) e WP (○) non marcati aggiunti con [5,5,5-2H3]-leucina libera. Gli arricchimenti nei pasti sono simili (∼3,4 mol per cento in eccesso). I risultati sono espressi come media ± sem.[10]

Sebbene alcuni studi abbiano mostrato effetti simili delle proteine veloci e lente sul bilancio proteico muscolare netto [11] e sul tasso di sintesi frazionale [12,13,14], altri studi hanno dimostrato un maggiore effetto anabolico delle proteine del siero di latte rispetto alle fonti a più lenta digestione sia a riposo [15, 16], sia dopo l’esercizio contro-resistenza [16, 17]. Tuttavia, la maggior parte di questi risultati sono stati ottenuti durante periodi di prova più brevi (4 ore o meno), mentre periodi di prova più lunghi (5 ore o più) tendono a non mostrare differenze tra siero di latte e caseina sulla MPS o sul bilancio dell’azoto [18]. Inoltre, la maggior parte degli studi che hanno dimostrato un maggiore anabolismo con il siero di latte ha utilizzato una dose relativamente piccola di proteine (≤20g) [15,16,17]; rimane poco chiaro se dosi più elevate possano determinare una maggiore ossidazione delle fonti proteiche ad azione rapida rispetto a quelle ad azione lenta.

Schema semplificato che illustra il ruolo della disponibilità di aminoacidi nella regolazione della sintesi proteica muscolare con l’ingestione di aminoacidi/proteine e l’esercizio fisico. Mentre l’esercizio contro-resistenza stimola preferenzialmente la sintesi di proteine miofibrillare contrattile (ad esempio, actina, miosina, troponina), stimola anche la sintesi di proteine non contrattili (ad esempio, mitocondriali e sarcoplasmatiche) nel muscolo scheletrico.[18]

A completamento di questi risultati equivoci, una ricerca che ha esaminato il destino del siero di latte e della caseina intrinsecamente etichettati consumati all’interno del latte ha rilevato una maggiore incorporazione della caseina nel muscolo scheletrico [19]. Quest’ultimo risultato deve essere considerato con l’avvertenza che, sebbene si presuma che il turnover proteico nella gamba rifletta principalmente il muscolo scheletrico, è possibile che vi contribuiscano anche tessuti non muscolari. È interessante notare che la presenza o l’assenza di grassi del latte in concomitanza con la caseina micellare non ha ritardato il tasso di disponibilità di aminoacidi circolanti derivati dalle proteine o la sintesi proteica miofibrillare [20]. Inoltre, la coingestione di carboidrati con la caseina ha ritardato la digestione e l’assorbimento, ma non ha avuto alcun impatto sull’accrescimento delle proteine muscolari rispetto a una condizione di sole proteine [21]. L’implicazione è che il potenziale dei macronutrienti di accompagnamento di alterare i tassi di digestione non si traduce necessariamente in alterazioni dell’effetto anabolico dell’alimentazione proteica, almeno nel caso di proteine a lenta digestione come la caseina. Prima di trarre conclusioni definitive, è necessario effettuare ulteriori confronti sulla coingestione di grassi e/o carboidrati con altre proteine, profili di soggetti e relativa vicinanza all’allenamento.

Concentrazioni plasmatiche medie (±SEM) di glucosio (A) e insulina (B) (mmol/L e mU/L, rispettivamente) in soggetti giovani (n = 24) e anziani (n = 25) durante il periodo di digiuno e dopo l’ingestione di 20g di caseina con (Pro+CHO) o senza (Pro) 60g di carboidrati. Glucosio: interazione iAUC età × trattamento (P = .022), interazione valore di picco età × trattamento (P = .030); insulina: interazione iAUC età × trattamento (P = .039), effetto valore di picco trattamento (P < .001).[21]

Un “tetto anabolico” acuto più alto di quanto si pensasse?

Più recentemente, Macnaughton et al. [22] hanno utilizzato un disegno randomizzato, in doppio cieco, all’interno del soggetto, in cui uomini allenati contro-resistenza hanno partecipato a due prove separate da circa 2 settimane. Durante uno studio i soggetti hanno ricevuto 20g di proteine del siero del latte subito dopo aver eseguito un allenamento contro-resistenza totale del corpo; durante l’altro studio è stato istituito lo stesso protocollo, ma i soggetti hanno ricevuto un bolo di 40g di proteine del siero del latte dopo l’allenamento. I risultati hanno mostrato che il tasso di sintesi frazionale miofibrillare era superiore di circa il 20% in seguito al consumo di 40g rispetto alla condizione di 20g. I ricercatori hanno ipotizzato che la grande quantità di massa muscolare attivata dall’allenamento contro-resistenza total body necessitasse di una maggiore richiesta di AA, soddisfatta da un consumo maggiore di proteine esogene. Va notato che i risultati di McNaughton et al. [22] sono in qualche modo in contrasto con un precedente lavoro di Moore et al. che non mostrava differenze statisticamente significative nella MPS tra l’assunzione di una dose di 20g e 40g di siero di latte in giovani uomini dopo un allenamento di leg extension, sebbene la dose più alta producesse un aumento assoluto dell’11% maggiore [23]. Se le differenze tra assunzioni superiori a ~ 20g per alimentazione siano significative dal punto di vista pratico rimangono speculative e probabilmente dipendono dagli obiettivi dell’individuo.

Sintesi proteica frazionata (FSR) media (±SEM) dei muscoli misti dopo l’esercizio contro-resistenza in risposta a quantità crescenti di proteine alimentari. I dati sono stati analizzati utilizzando un’ANOVA a misure ripetute a un fattore (proteine) per verificare le differenze tra le condizioni. Le differenze tra le medie sono state analizzate con un test Holm-Sidak post hoc. Le medie con lettere diverse sono significativamente diverse tra loro (P < 0,01; n = 6).[23]

Dato che lo sviluppo muscolare è una funzione dell’equilibrio dinamico tra MPS e degradazione delle proteine muscolari (MPB), entrambe le variabili devono essere considerate in qualsiasi discussione sul dosaggio delle proteine nella dieta. Kim et al. [24] hanno cercato di indagare questo argomento fornendo 40 o 70g di proteine di manzo consumate come parte di un pasto misto in due occasioni distinte separate da un periodo di washout di circa 1 settimana. I risultati hanno mostrato che l’assunzione di proteine più elevate ha promosso una risposta anabolica significativamente maggiore per l’intero corpo, attribuita principalmente a una maggiore attenuazione della ripartizione delle proteine. Dato che i partecipanti hanno consumato pasti abbondanti e misti come alimenti interi contenenti non solo proteine, ma anche carboidrati e grassi alimentari, è logico ipotizzare che ciò abbia ritardato la digestione e l’assorbimento degli AA rispetto al consumo liquido di fonti proteiche isolate. Questo, a sua volta, avrebbe causato un rilascio più lento di AA in circolazione e quindi potrebbe aver contribuito alle differenze dose-dipendenti nella risposta anabolica all’assunzione di proteine. Un limite notevole dello studio è che le misure dell’equilibrio proteico sono state effettuate a livello di tutto il corpo e quindi non specifiche per i muscoli. Si può quindi ipotizzare che una parte, se non la maggior parte, dei benefici anticatabolici associati a una maggiore assunzione di proteine provenga da tessuti diversi dal muscolo, probabilmente dall’intestino. Tuttavia, il turnover proteico nell’intestino potrebbe fornire una via attraverso la quale gli aminoacidi accumulati possono essere rilasciati nella circolazione sistemica per essere utilizzati per le MPS, aumentando plausibilmente il potenziale anabolico [25]. Questa ipotesi rimane speculativa e merita ulteriori indagini. Si potrebbe essere tentati di attribuire queste marcate riduzioni della proteolisi a risposte insuliniche più elevate, considerando l’inclusione di una generosa quantità di carboidrati nei pasti consumati. Sebbene l’Insulina sia spesso considerata un ormone anabolico, il suo ruolo primario nell’equilibrio proteico muscolare è legato agli effetti anticatabolici [26]. Tuttavia, in presenza di AA plasmatici elevati, l’effetto dell’aumento dell’Insulina sul bilancio proteico muscolare netto si stabilizza entro un intervallo modesto di 15-30 mU/L [27, 28]. Dato che è stato dimostrato che una dose di 45g di proteine del siero del latte provoca un aumento dell’Insulina a livelli sufficienti per massimizzare il bilancio proteico muscolare netto [29], sembrerebbe che i macronutrienti aggiuntivi consumati nello studio di Kim et al. [24] abbiano avuto scarsa influenza sui risultati.

Relazione tra l’aumento della MPS umana e la concentrazione plasmatica di leucina durante l’infusione di AA misti. I valori sono medi ± SEM.[28]

Risultati longitudinali:

Sebbene gli studi discussi in precedenza offrano indicazioni sulla quantità di proteine che l’organismo può utilizzare in una determinata alimentazione, le risposte anaboliche acute non sono necessariamente associate a incrementi muscolari a lungo termine [30]. La risposta a questo argomento può essere data solo valutando i risultati di studi longitudinali che misurano direttamente le variazioni della massa magra con la somministrazione di dosaggi proteici diversi, nonché di proteine con velocità di digestione/assorbimento diverse.

La relazione tra le variazioni del volume muscolare misurate con la risonanza magnetica e il tasso di sintesi miofibrillare (FSR) misurato da 1 a 6 ore dopo un allenamento acuto contro-resistenza e l’alimentazione prima dell’inizio del periodo di allenamento contro-resistenza (r = 0,10, P = 0,67). B) La relazione tra le variazioni del volume muscolare misurate con la risonanza magnetica e la fosforilazione di 4E-BP1 a Thr37/46 misurata 1 ora dopo un allenamento acuto contro-resistenza e l’alimentazione prima dell’inizio del periodo di allenamento contro-resistenza (r = 0,42, P = 0,05).[30]

Wilborn et al. [31] non hanno riscontrato differenze nell’aumento della massa magra dopo 8 settimane di integrazione pre e post esercizio contro-resistenza con siero di latte o caseina. Analogamente, Fabre et al. [32] non hanno riscontrato differenze tra i gruppi nell’aumento della massa magra, confrontando i seguenti rapporti di proteine del siero di latte/caseina consumate dopo l’esercizio: 100/0, 50/50, 20/80.

In uno studio di 14 giorni condotto su donne anziane, Arnal et al. [33] hanno dimostrato che l’apporto della maggior parte delle proteine giornaliere (79%) in un unico pasto (schema a impulsi) ha determinato una maggiore ritenzione di massa grassa rispetto a un apporto uniformemente distribuito in quattro pasti giornalieri (schema a spalmi). Uno studio successivo condotto dallo stesso laboratorio su giovani donne ha riportato effetti simili tra l’assunzione di proteine a impulsi e quella distribuita [34]. I risultati combinati di questi studi indicano che la massa muscolare non è influenzata negativamente dal consumo della maggior parte delle proteine giornaliere in un bolo abbondante. Tuttavia, nessuno dei due studi ha utilizzato un allenamento contro-resistenza regolato, limitando così la generalizzabilità a individui coinvolti in programmi di esercizio intenso.

Bilancio dell’azoto in donne giovani e anziane alimentate con la dieta a spalmare o con la dieta a base di legumi, durante il periodo sperimentale. I valori sono medi ± SEM, n = 7 o 8. Gli effetti dei modelli di alimentazione proteica nei soggetti anziani sono stati pubblicati in precedenza (Arnal et al. 1999). I dati sono stati analizzati mediante ANOVA a due vie con età e dieta come fattori. Poiché l’interazione età-dieta è risultata significativa (P = 0,01), è stato eseguito un test t di Student non appaiato. Le medie contrassegnate dalla stessa lettera non erano significativamente diverse. L’apporto di azoto durante il periodo sperimentale è stato di 264 ± 6 o 258 ± 5 mg/[kg di massa grassa (FFM) – d] per le giovani donne alimentate con la dieta a base di pasta o di legumi, rispettivamente, e di 267 ± 4 o 274 ± 8 mg/(kg FFM – d), per le donne anziane alimentate con la dieta a base di pasta o di legumi, rispettivamente. Non sono state riscontrate differenze significative tra i gruppi nell’assunzione di azoto.[34]

Anche gli studi sul digiuno intermittente (IF) possono fornire indicazioni sugli effetti del dosaggio proteico. I protocolli tipici di IF richiedono l’assunzione di nutrienti giornalieri, comprese le proteine, in un arco di tempo ristretto – di solito meno di 8 ore – seguito da un digiuno prolungato. Una recente review sistematica ha concluso che l’IF ha effetti simili sulla massa grassa rispetto ai protocolli di alimentazione continua [35]. Tuttavia, gli studi esaminati nell’analisi riguardavano in genere assunzioni di proteine non ottimali consumate nell’ambito di una dieta a basso contenuto energetico senza una componente di allenamento contro-resistenza, limitando ancora una volta la possibilità di estrapolare i risultati da individui che svolgono tale tipo di routine allenante.

A colmare questa lacuna della letteratura contribuisce uno studio di 8 settimane condotto da Tinsley et al. [36], che ha messo a confronto un protocollo di alimentazione limitata nel tempo (TRF) con cicli di 20 ore di digiuno e 4 ore di alimentazione per 4 giorni alla settimana, con un gruppo a dieta normale (ND) in soggetti non allenati che praticavano allenamento di resistenza per 3 giorni alla settimana. Il gruppo TRF ha perso peso corporeo grazie a un minore apporto energetico (667 kcal in meno nei giorni di digiuno rispetto a quelli di non digiuno), ma non ha perso in modo significativo massa magra (0,2 kg); il gruppo ND ha guadagnato massa magra (2,3 kg), ma non in modo statisticamente significativo, anche se l’entità delle differenze fa pensare che questi risultati possano avere un significato pratico. L’aspetto forse più interessante è che l’area della sezione trasversale del bicipite brachiale e del retto femorale ha mostrato aumenti simili in entrambi i gruppi, nonostante i cicli di digiuno di 20 ore e i cicli di alimentazione concentrata nella TRF, suggerendo che l’utilizzo dell’apporto proteico nei cicli di alimentazione ad libitum di 4 ore non è stato ostacolato da un tetto acuto di anabolismo. Purtroppo, in questo studio le proteine e l’energia non sono state equiparate. Successivamente, uno studio di 8 settimane condotto da Moro et al. [37] su soggetti allenati contro-resistenza con un ciclo di 16 ore di digiuno/8 ore di TRF ha rilevato una perdita di grasso significativamente maggiore nei TRF rispetto agli ND (1,62 contro 0,31 kg), mentre la massa magra è rimasta invariata in entrambi i gruppi. Questi risultati mettono ulteriormente in discussione la preoccupazione di superare una certa soglia di assunzione di proteine per pasto per raggiungere l’obiettivo della ritenzione muscolare.

I risultati sono presentati come media ± SD. Non sono state rilevate differenze significative tra i gruppi e all’interno dei gruppi.[37]

In contrasto con i risultati di cui sopra, che mostrano effetti da neutri a positivi dell’assunzione di un pasto concentrato nel tempo, Arciero et al. [38] hanno confrontato 3 diete: 2 diete ad alto contenuto proteico (35% dell’energia totale) composte da 3 (HP3) e 6 pasti al giorno (HP6), e un apporto proteico tradizionale (15% dell’energia totale) consumato in 3 pasti al giorno (TD3). Durante la fase eucalorica iniziale di 28 giorni, HP3 e HP6 hanno consumato rispettivamente 2,27 e 2,15g/kg di proteine, mentre TD3 ne ha consumate 0,9g/kg. Il HP6 è stato l’unico gruppo ad aver guadagnato significativamente massa magra. Durante la successiva fase eucalorica di 28 giorni, HP3 e HP6 hanno consumato proteine rispettivamente a 1,71 e 1,65g/kg, mentre TD3 ha consumato 0,75g/kg. Il HP6 ha mantenuto il suo aumento di massa magra, superando gli altri due trattamenti in questo senso (HP in realtà ha mostrato una perdita significativa di massa magra rispetto al controllo). La discrepanza tra questi ultimi risultati e quelli degli studi IF/TRF rimane da riconciliare. In ogni caso, è degno di nota il fatto che in questo filone manchino confronti specificamente orientati all’obiettivo del guadagno muscolare, in particolare confronti ipercalorici.

Variazione percentuale del peso corporeo (A), della percentuale totale di grasso corporeo (B) e del grasso corporeo addominale (C) tra dieta tradizionale con consumo di pasti tre volte al giorno (TD3; quadrato pieno), dieta ad alto contenuto proteico consumata in tre pasti al giorno (HP3; cerchio pieno) e dieta ad alto contenuto proteico consumata in sei pasti al giorno (HP6; triangolo pieno). CON, dieta di controllo; BAL, bilancio energetico; NEG, deficit energetico. I valori sono espressi come medie ± SEM.
(a) significativamente diverso da CON, P < 0,05; (b) significativamente diverso da BAL, P < 0,05; (y) il grasso corporeo totale e addominale (Figura 3B e C) era significativamente più basso in BAL e NEG in HP6 rispetto a TD3, P < 0,05. I valori tra parentesi () indicano la variazione media delta per ciascun gruppo.[38]

Conclusioni:

È necessario fare un’importante distinzione tra le sfide acute con i pasti che confrontano diverse quantità di proteine (comprese le somministrazioni seriali nella fase acuta dopo l’allenamento di resistenza) e le somministrazioni croniche con i pasti che confrontano diverse distribuzioni di proteine durante il giorno, nel corso di diverse settimane o mesi. Gli studi longitudinali che esaminano la composizione corporea non hanno corroborato in modo coerente i risultati degli studi acuti che esaminano il flusso proteico muscolare. Quantificare la quantità massima di proteine per pasto che può essere utilizzata per l’anabolismo muscolare è stata una sfida a causa della moltitudine di variabili da indagare. Forse la sintesi più completa dei risultati in questo campo è stata fatta da Morton et al. [2], che hanno concluso che 0,4g/kg/pasto stimolerebbero in modo ottimale le MPS. Ciò si basava sull’aggiunta di due deviazioni standard alla loro scoperta che 0,25g/kg/pasto stimolano al massimo la MPS nei giovani uomini. In linea con questa ipotesi, Moore et al. [39] hanno sottolineato che i loro risultati sono mezzi stimati per massimizzare la MPS e che i massimali di dosaggio possono essere di ~ 0,60g/kg per alcuni uomini anziani e di ~ 0,40g/kg per alcuni uomini giovani. È importante notare che queste stime si basano sulla sola fornitura di una fonte proteica a rapida digestione, che potrebbe aumentare il potenziale di ossidazione degli AA se consumata in boli più grandi. Sembra logico che una fonte proteica ad azione più lenta, soprattutto se consumata in combinazione con altri macronutrienti, ritardi l’assorbimento e quindi migliori l’utilizzo degli AA costituenti. Tuttavia, le implicazioni pratiche di questo fenomeno rimangono speculative e discutibili [21].

L’insieme delle prove indica che l’apporto proteico totale giornaliero per massimizzare l’aumento di massa e forza muscolare indotto dall’allenamento contro-resistenza è di circa 1,6g/kg, almeno in condizioni di non dieta (eucalorica o ipercalorica) [6]. Tuttavia, 1,6g/kg/giorno non deve essere considerato un limite ferreo o universale oltre il quale l’apporto proteico sarà sprecato o utilizzato per esigenze fisiologiche diverse dalla crescita muscolare. Una recente meta-analisi sull’integrazione proteica in soggetti che praticano allenamenti contro-resistenza ha riportato un intervallo di confidenza superiore del 95% (CI) di 2,2g/kg/giorno [6]. Anche Bandegan et al. [7] hanno mostrato un CI superiore di 2,2g/kg/die in una coorte di giovani bodybuilder maschi, sebbene il metodo di valutazione (tecnica di ossidazione degli aminoacidi con indicatore) utilizzato in questo studio non sia stato accettato universalmente per determinare il fabbisogno proteico ottimale. Ciò rafforza la necessità pratica di personalizzare la programmazione dietetica e di rimanere aperti al superamento delle medie stimate. È quindi una soluzione relativamente semplice ed elegante consumare proteine con un apporto target di 0,4g/kg/pasto in un minimo di quattro pasti per raggiungere un minimo di 1,6g/kg/giorno, se l’obiettivo primario è la costruzione di muscoli. Utilizzando l’assunzione giornaliera del CI superiore di 2,2g/kg/giorno negli stessi quattro pasti, sarebbe necessario un massimo di 0,55g/kg/pasto. Questa tattica applicherebbe ciò che è attualmente noto per massimizzare le risposte anaboliche acute e gli adattamenti anabolici cronici. Sebbene le ricerche dimostrino che il consumo di dosi maggiori di proteine (>20g) comporta una maggiore ossidazione degli AA [40], le prove indicano che questo non è il destino di tutti gli AA ingeriti in più, poiché alcuni vengono utilizzati per la costruzione dei tessuti. Sono comunque necessarie ulteriori ricerche per quantificare una soglia superiore specifica per l’assunzione di proteine per pasto.

In conclusione, possiamo indentificare tre punti chiave per la gestione proteica:

  • Totale proteico giornaliero funzionale nell’atleta contro-resistenza da 1,5 a 3g/Kg/die, da calibrare a seconda dell’apporto glucidico e la risposta individuale;
  • una media proteica per pasto tra 0,4 e 0,5g/Kg;
  • evitare il consumo di proteine idrolizzate o aminoacidi liberi oltre i 10-15g [ovviamente in assunzione senza altro alimento o macronutriente] in stato fisiologico, discorso differente in contesto “doped” con protocollo GH/Insulina.

Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]

Riferimento:

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La “Paleo Dieta”: una traballante ipotesi alimentare.

Introduzione:

Sono ormai venti anni che la moda della così detta “Paleo Diet” si è diffusa da oltre oceano. Diversi libri sono stati scritti per cercare di accreditarla e altrettanti siti, anche “nostrani”, ne hanno osannato le presunte proprietà vendendola come l’unica vera dieta del genere umano impegnato nella sua “corsa evolutiva”.

Ma come stanno in realtà le cose? Su cosa si poggia questa ipotesi figlia del relativismo e dello scientismo? Cercherò di rispondervi nel modo più completo possibile in questo articolo che, ne sono quasi certo, e di ciò non me ne stupisco, darà fastidio ai “guru”, loro adepti e materialisti cronici. Non vi agitate troppo, che battere i piedi per terra non cambia la realtà delle cose.

Introduzione alla “Paleo Diet”:

La Dieta Paleolitica, Dieta Paleo, Dieta dell’Uomo delle Caverne o Dieta dell’Età della Pietra [Paleo Diet] è una metodica alimentare di moda che consiste nel consumo di alimenti i quali, secondo i suoi sostenitori, rispecchiano quelli mangiati dagli esseri umani durante il Paleolitico.[1]

La dieta in questione, quindi, evita gli alimenti trasformati e include tipicamente verdure, frutta, noci, radici e carne ed esclude latticini, cereali, zucchero, legumi, oli lavorati, sale, alcol e caffè.[2] Storicamente possiamo far risalire le idee alla base di questa dieta alle diete “primitive” sostenute nel XIX secolo, figlie del nascente darwinismo. Negli anni ’70 Walter L. Voegtlin ha reso popolare una dieta “dell’età della pietra” incentrata sulla carne; nel 21° secolo i libri best-seller di Loren Cordain hanno reso popolare la Paleo Diet.[3]

Notare che nel 2019 l’industria della paleo-dieta aveva un valore di circa 500 milioni di dollari.

I sostenitori di questa dieta la promuovono come un modo, a volte anche definendolo l’unico modo, per migliorare la salute.[4] Ci sono alcune prove del fatto che seguirla può portare a miglioramenti nella composizione corporea e nel metabolismo rispetto alla tipica dieta occidentale[5] o rispetto alle diete raccomandate da alcune linee guida nutrizionali europee, ma i risultati provengono da studi con un design scarso.[6] D’altra parte, seguire questo tipo di dieta può portare a carenze nutrizionali, come un apporto inadeguato di calcio, e gli effetti collaterali possono includere debolezza, diarrea e mal di testa.[7]

Adrienne Rose Johnson scrive che l’idea che la dieta primitiva fosse superiore alle abitudini alimentari attuali risale agli anni ’90 del XIX secolo, con scrittori come Emmet Densmore e John Harvey Kellogg. Densmore proclamava che “il pane è il bastone della morte”, mentre Kellogg sosteneva una dieta a base di amidi e cereali in accordo con “i modi e i gusti dei nostri antenati primitivi”.[8] Arnold DeVries sostenne una prima versione della dieta paleolitica nel suo libro del 1952, Primitive Man and His Food.[9] Nel 1958, Richard Mackarness scrisse Eat Fat and Grow Slim (Mangia grasso e cresci magro), che proponeva una dieta “dell’età della pietra” a basso contenuto di carboidrati.[10]

John Harvey Kellogg (26 febbraio 1852 – 14 dicembre 1943) è stato un medico, nutrizionista, inventore, eugenista e uomo d’affari statunitense. Kellogg ha dedicato gli ultimi 30 anni della sua vita alla promozione dell’eugenetica. Ha co-fondato la Race Betterment Foundation, ha co-organizzato diverse conferenze nazionali sul miglioramento della razza e ha tentato di creare un “registro eugenetico”. Oltre a scoraggiare la “mescolanza razziale”, Kellogg era favorevole alla sterilizzazione delle “persone mentalmente difettose”, promuovendo un programma eugenetico mentre lavorava nel Michigan Board of Health e contribuendo a inserire l’autorizzazione a sterilizzare le persone ritenute “mentalmente difettose” nelle leggi statali durante il suo mandato. Kellogg è noto soprattutto per l’invenzione dei famosi corn flakes, i cereali per la prima colazione. Lo sviluppo dei cereali in fiocchi nel 1894 è stato variamente descritto dalle persone coinvolte: Ella Eaton Kellogg, John Harvey Kellogg, suo fratello minore Will Keith Kellogg e altri membri della famiglia.

Nel suo libro del 1975 The Stone Age Diet (La dieta dell’età della pietra), il gastroenterologo Walter L. Voegtlin ha sostenuto una dieta a base di carne, con basso apporto di verdure e cibi amidacei, basandosi sulla sua dichiarazione che gli esseri umani erano “esclusivamente mangiatori di carne” fino a 10.000 anni fa.[11]

Nel 1985 Stanley Boyd Eaton e Melvin Konner pubblicarono un articolo controverso sul New England Journal of Medicine, proponendo che gli esseri umani moderni fossero biologicamente molto simili ai loro antenati primitivi e quindi “geneticamente programmati” per consumare cibi pre-agricoli. Eaton e Konner proposero l'”ipotesi della discordanza”, secondo la quale la mancata corrispondenza tra la dieta moderna e la biologia umana avrebbe dato origine a malattie legate allo stile di vita, come l’obesità e il diabete.[12]

La dieta ha iniziato a diventare popolare nel XXI secolo, dove ha attratto un seguito in gran parte basato su Internet, utilizzando siti web, forum e social media.[13]

Le idee di questa dieta sono state ulteriormente divulgate da Loren Cordain, uno scienziato della salute con un dottorato in educazione fisica, che ha registrato il marchio “The Paleo Diet” e che ha scritto un libro del 2002 con questo titolo.[14]

Nel 2012 la dieta paleolitica è stata descritta come una delle “ultime tendenze” in fatto di diete, in base alla popolarità dei libri dietetici che la riguardano;[15] nel 2013 e nel 2014 la dieta paleolitica è stata il metodo di perdita di peso più cercato su Google.[16]

La dieta paleolitica o paleo è talvolta indicata anche come dieta dell’uomo delle caverne o dell’età della pietra.[17]

La base della dieta è una rivisitazione di ciò che ipoteticamente mangiavano gli uomini del paleolitico e i diversi proponenti raccomandano composizioni dietetiche diverse. Eaton e Konner, ad esempio, hanno scritto nel 1988, insieme a Marjorie Shostak, il libro The Paleolithic Prescription, che descrive una dieta al 65% a base vegetale. Questo non è tipico delle diete paleo di più recente concezione; quella di Loren Cordain, probabilmente la più popolare, enfatizza invece i prodotti animali ed evita gli alimenti trasformati.[18] I sostenitori della dieta ammettono che la moderna dieta paleolitica non può essere una fedele ricreazione di ciò che mangiavano gli uomini del paleolitico, e mirano invece a “tradurre” tale dieta in un contesto moderno, evitando pratiche storiche probabili come il cannibalismo.[19]

Gli alimenti che sono stati descritti come ammissibili includono:

  • “verdure, frutta, noci, radici, carne e organi”;[20]
  • “verdure (compresi gli ortaggi a radice), frutta (compresi gli oli di frutta, come l’olio d’oliva, l’olio di cocco e l’olio di palma), noci, pesce, carne e uova; esclude i latticini, gli alimenti a base di cereali, i legumi, gli zuccheri extra e i prodotti nutrizionali dell’industria (compresi i grassi e i carboidrati raffinati)”;[21] e
  • “evita gli alimenti trasformati ed enfatizza il consumo di verdura, frutta, noci e semi, uova e carni magre”.[22]

La dieta vieta il consumo di tutti i prodotti caseari. Questo perché la mungitura non esisteva fino all’addomesticamento degli animali dopo il Paleolitico.[23]

L’adozione della dieta paleolitica presuppone che gli esseri umani moderni possano riprodurre la dieta dei cacciatori-raccoglitori. La biologa molecolare Marion Nestle sostiene che “la conoscenza delle proporzioni relative di alimenti animali e vegetali nella dieta dei primi esseri umani è circostanziale, incompleta e discutibile e che non ci sono dati sufficienti per identificare la composizione di una dieta ottimale geneticamente determinata”. Le prove relative alle diete paleolitiche sono meglio interpretate come sostegno all’idea che le diete basate in gran parte su alimenti vegetali promuovano la salute e la longevità, almeno in condizioni di abbondanza di cibo e di attività fisica”[24] Le idee sulla dieta e sull’alimentazione paleolitica sono al massimo ipotetiche.[25]

I dati per il libro di Cordain provengono solo da sei gruppi di cacciatori-raccoglitori contemporanei, che vivono principalmente in habitat marginali. Uno degli studi è stato condotto sui Kung, la cui dieta è stata registrata per un solo mese, e uno sugli Inuit.[26] A causa di queste limitazioni, il libro è stato criticato perché dipinge un quadro incompleto della dieta degli esseri umani del Paleolitico. [27] È stato osservato che la logica della dieta non tiene adeguatamente conto del fatto che, a causa delle pressioni della selezione artificiale, la maggior parte delle piante e degli animali domestici moderni differiscono drasticamente dai loro antenati paleolitici; allo stesso modo, i loro profili nutrizionali sono molto diversi dalle loro controparti antiche. Per esempio, le mandorle selvatiche producono livelli potenzialmente letali di cianuro, ma questa caratteristica è stata eliminata dalle varietà domestiche grazie alla selezione artificiale. Molte verdure, come i broccoli, non esistevano nel Paleolitico; broccoli, cavoli, cavolfiori e cavoli sono cultivar moderne dell’antica specie Brassica oleracea.[28]

Cercare di elaborare una dieta ideale studiando i cacciatori-raccoglitori contemporanei è difficile a causa delle grandi disparità esistenti; ad esempio, la percentuale di calorie di origine animale varia dal 25% per i Gwi dell’Africa meridionale al 99% per i Nunamiut dell’Alaska. I discendenti di popolazioni con diete diverse hanno adattamenti genetici diversi, come la capacità di digerire gli zuccheri degli alimenti amidacei. I cacciatori-raccoglitori moderni tendono a fare molto più esercizio fisico dei moderni impiegati, proteggendoli da malattie cardiache e diabete, anche se i cibi moderni altamente trasformati contribuiscono al diabete quando queste popolazioni si trasferiscono nelle città.[29]

Una review del 2018 sulla dieta delle popolazioni di cacciatori-raccoglitori ha rilevato che le disposizioni dietetiche della dieta palelotica si basavano su ricerche discutibili ed erano “difficili da riconciliare con studi etnografici e nutrizionali più dettagliati sulla dieta dei cacciatori-raccoglitori”.[30]

I ricercatori hanno proposto che gli amidi cotti soddisfacessero le richieste energetiche di un cervello di dimensioni crescenti, basandosi sulle variazioni nel numero di copie dei geni che codificano l’amilasi. Peccato però che il paragone delle copie geniche è stato fatto su modelli attuali. Cosa c’entra? Ci arriveremo…

Paleo Dieta e impatto sulla salute e composizione corporea:

La dieta paleolitica è controversa in parte a causa delle esagerate affermazioni sulla salute fatte dai suoi sostenitori.[31] In generale, la qualità metodologica della ricerca sulla dieta è stata da scarsa a moderata.[32]

Gli aspetti della dieta paleolitica che comportano il consumo di meno alimenti trasformati e di meno zucchero e sale sono coerenti con i consigli alimentari tradizionali.[33] Le diete con un modello alimentare paleolitico hanno alcune somiglianze con le diete etniche tradizionali, come la dieta mediterranea, che sono risultate più salutari della dieta occidentale. Tuttavia, la dieta paleolitica, in mancanza di una adeguata supplementazione, può portare a carenze nutrizionali.[34][35]

Ci sono alcune prove che la dieta aiuti realmente a perdere peso, con tutta probabilità a causa della maggiore sazietà degli alimenti tipicamente consumati.[36] Uno studio condotto su donne obese in postmenopausa ha riscontrato miglioramenti nella perdita di peso e di grasso dopo sei mesi, ma i benefici sono cessati dopo 24 mesi; gli effetti collaterali tra i partecipanti includevano “debolezza, diarrea e mal di testa”. Come qualsiasi altro regime dietetico, la dieta paleolitica porta a una perdita di peso a causa della diminuzione complessiva dell’apporto calorico, piuttosto che per una caratteristica particolare della dieta stessa.[37]

Non ci sono prove valide che la dieta paleolitica riduca il rischio di malattie cardiovascolari o di sindrome metabolica rispetto ad altri regimi ipo o normocalorici.[38] Al 2014 non c’erano prove che la dieta paleolitica fosse efficace nel trattamento delle malattie infiammatorie intestinali.[39]

La dieta paleolitica, per certi versi simile alla dieta Atkins, incoraggia il consumo si di grandi quantità di carne rossa, ma allevata al pascolo (Grass Fed). Peccato però, che per la maggior parte delle persone sarebbe economicamente difficile mantenere un regime alimentare di questo tipo basandosi su carni dal costo decisamente più elevato della concorrenza intensiva. Per questo motivo la maggior parte delle persone ripiegano su carni rosse da allevamento intensivo o comunque alimentate a granaglie con la caratteristica di essere carni ad alto contenuto di grassi saturi. Questo ha un effetto negativo sulla salute a lungo termine, poiché studi medici hanno dimostrato che può portare a un aumento dell’incidenza di malattie cardiovascolari.[40]

Ricercatori della Universidade Estadual do Ceara, in Brasile, hanno raccolto nella letteratura scientifica 11 studi che confrontavano l’effetto di una Dieta Paleo sul peso corporeo con una dieta considerata sana, ma più o meno nella norma come tipologie di alimenti consumati. Gli studi sono durati da poche settimane a qualche anno.

Occasionalmente i soggetti in esame erano persone sane, ma nella maggior parte dei casi soffrivano di una condizione cronica come il sovrappeso, l’obesità o il diabete di tipo 2.

I ricercatori hanno unito i risultati degli studi e li hanno analizzati nuovamente.

I soggetti che hanno seguito una Dieta Paleo hanno perso 3,52Kg in più rispetto ai soggetti dei gruppi di controllo, dove i soggetti seguivano una dieta con alimenti consuetudinari. A volte questa dieta regolare era una dieta mediterranea, a volte una “dieta nordica”.

Nessuna superiorità dimostrata nemmeno questa volta. Infatti, gli stessi ricercatori sottolineano che l’ipotesi più plausibile per spiegare l’effetto della dieta paleolitica sulla perdita di peso, è il suo effetto saziante, come verificato da Bligh et al., 2015, che hanno testato l’effetto acuto dei pasti basati sulla dieta paleolitica sui marcatori biochimici di sazietà rispetto a una dieta basata su linee guida. Vi ricordo però, che il “gioco” dell’effetto saziante è adattativo e l’asticella si sposta progressivamente: tradotto in soldoni, per saziarvi avrete bisogno di più cibo mano a mano che passerà il tempo sotto questo tipo di regime alimentare.

Ventiquattro uomini di età compresa tra i 18 e i 60 anni erano sani e avevano un BMI compreso tra 18 e 27. Le concentrazioni di glucagone-1 e del peptide YY sono aumentate significativamente nell’arco di 180 minuti con l’uso di diverse formulazioni della dieta paleolitica rispetto alla dieta di controllo… per l’appunto…

Tanto per mettere ulteriormente i piedi per terra, i ricercatori della Emory University negli Stati Uniti hanno utilizzato i dati di 21.423 americani raccolti per lo studio intitolato Reasons for Geographic and Racial Differences in Stroke. All’inizio dello studio i partecipanti avevano più di 45 anni e i ricercatori li hanno seguiti per una media di sei anni.

I ricercatori hanno diviso due volte i partecipanti in cinque gruppi di uguali dimensioni in base alla loro dieta. In una prima occasione hanno esaminato in che misura la dieta dei partecipanti fosse conforme ai criteri della dieta mediterranea, mentre nell’altra hanno valutato in che misura la loro dieta assomigliasse alla dieta paleo.

Q1: meno simile alla dieta mediterranea/paleo, Q5: più simile alla dieta mediterranea/paleo.

Più la dieta dei partecipanti era conforme ai criteri della dieta paleo e della dieta mediterranea, minore era la probabilità di morire durante lo studio. La dieta mediterranea è apparsa leggermente migliore della dieta paleo.

Sembra che sia la dieta mediterranea che la dieta paleo riducono le probabilità di morire per malattie cardiovascolari, cancro e altre cause. La figura seguente mostra i risultati relativi al cancro. Ancora una volta, la dieta mediterranea sembra offrire una protezione leggermente maggiore rispetto alla dieta paleo.

In conclusione, i risultati raccolti dai ricercatori, insieme a quelli di studi precedenti, suggeriscono che le diete più simili a quelle paleolitiche o mediterranee possono essere associate a un minor rischio di mortalità per tutte le cause, specifica per il sistema cardiovascolare, specifica per il cancro e per altre cause non legate a infortuni o incidenti.

Certo, nemmeno questo studio può essere considerato privo di limitazioni, ma ci mostra nuovamente il fatto che la quota calorica è alla base seguita da alimenti di qualità elevata. Nulla di nuovo sul fronte alimentare…

La “prova del 9” della genetica:

La motivazione dichiarata per la dieta paleolitica è che i geni umani dei tempi moderni sono invariati rispetto a quelli di 10.000 anni fa e che la dieta di allora è quindi la più adatta agli esseri umani di oggi.[41] Loren Cordain ha descritto la dieta paleo come “la sola e unica dieta che si adatta idealmente al nostro patrimonio genetico”.[42]

L’argomentazione è che gli esseri umani moderni non sono stati in grado di adattarsi alle nuove circostanze.[43] Secondo Cordain, prima della rivoluzione agricola, le diete dei cacciatori-raccoglitori includevano raramente cereali e ottenere latte dagli animali selvatici sarebbe stato “quasi impossibile”. [44] I sostenitori della dieta sostengono che l’aumento delle malattie del benessere dopo l’avvento dell’agricoltura sia stato causato da questi cambiamenti nella dieta, ma altri hanno controbattuto che potrebbe essere che i cacciatori-raccoglitori pre-agricoli non soffrivano delle malattie del benessere perché non vivevano abbastanza a lungo per svilupparle.[45]

Secondo il modello dell’ipotesi della discordanza evolutiva, “molte malattie croniche e condizioni degenerative evidenti nelle moderne popolazioni occidentali sono sorte a causa di una mancata corrispondenza tra i geni dell’età della pietra e gli stili di vita moderni”[46] I sostenitori della moderna dieta paleo hanno formato le loro raccomandazioni alimentari sulla base di questa ipotesi. Essi sostengono che gli esseri umani moderni dovrebbero seguire una dieta nutrizionalmente più vicina a quella dei loro antenati paleolitici.

La discordanza evolutiva è incompleta, poiché si basa principalmente sulla comprensione genetica della dieta umana e su un modello unico di dieta ancestrale umana, senza tenere conto della flessibilità e della variabilità dei comportamenti alimentari umani nel tempo. [Gli studi condotti su diverse popolazioni in tutto il mondo dimostrano che gli esseri umani possono vivere in salute con un’ampia varietà di diete e che si sono evoluti come mangiatori flessibili.[47] La persistenza della lattasi, che conferisce la tolleranza al lattosio fino all’età adulta, è un esempio di come alcuni esseri umani si siano adattati all’introduzione dei latticini nella loro dieta. Sebbene l’introduzione di cereali, latticini e legumi durante la rivoluzione neolitica possa aver avuto alcuni effetti negativi sull’uomo moderno, se l’uomo non fosse stato adattabile dal punto di vista nutrizionale, questi sviluppi tecnologici sarebbero stati abbandonati.[48]

Dopo la pubblicazione dell’articolo di Eaton e Konner nel 1985, l’analisi del DNA dei resti umani “primitivi” ha fornito la prova che gli esseri umani in evoluzione si adattavano continuamente a nuove diete, mettendo così in discussione l’ipotesi alla base della dieta paleotica.[49] La biologa evoluzionista Marlene Zuk scrive che l’idea che il nostro patrimonio genetico odierno corrisponda a quello dei nostri antenati è mal concepita e che nel corso di un dibattito Cordain è stato “colto alla sprovvista” quando gli è stato detto che 10.000 anni erano “un lasso di tempo sufficiente” per un cambiamento evolutivo nelle capacità digestive umane. Su questa base Zuk respinge l’affermazione di Cordain secondo cui la dieta paleo è “l’unica e sola dieta che si adatta al nostro patrimonio genetico”.[50]

Il paleoantropologo Peter Ungar ha scritto che la dieta paleo è un “mito”, sia perché invoca un’unica dieta adatta quando in realtà gli esseri umani sono sempre stati un “lavoro in corso”, sia perché la dieta è sempre stata varia perché gli esseri umani erano ampiamente distribuiti sul pianeta.[51]

La genetista antropologica Anne C. Stone ha affermato che gli esseri umani si sono adattati negli ultimi 10.000 anni in risposta a cambiamenti radicali nella dieta. Nel 2016 ha dichiarato: “Mi fa impazzire quando le persone che seguono la dieta paleo dicono che abbiamo smesso di evolverci: non è così”.[52]

Melvin Konner ha affermato che la sfida all’ipotesi non è molto significativa, poiché le vere sfide al non adattamento umano si sono verificate con l’aumento di alimenti sempre più raffinati negli ultimi 300 anni.[53]

Le affermazioni esposte, però, peccano di incompletezza ed eccessiva speculazione basata su congetture filosofiche più che su dati di fatto osservabili e quantificabili. Fortunatamente, per venire in contro a questa lacuna gli studi sulla genetica delle popolazioni ci mettono di fronte ad un dato realmente constatabile: l’entropia genetica.

John Sanford è il maggiore esponente della teoria dell’entropia genetica. E’ professore alla Cornell University da oltre 30 anni. Ha conseguito il dottorato di ricerca presso l’Università del Wisconsin nel settore della selezione e della genetica delle piante. Mentre era professore alla Cornell, John ha formato studenti laureati e condotto ricerche genetiche presso la New York State Agricultural Experiment Station di Geneva, NY. Alla Cornell, John ha allevato nuove varietà di colture utilizzando la riproduzione convenzionale e si è poi impegnato a fondo nel campo emergente dell’ingegneria genetica vegetale. John ha pubblicato oltre 100 pubblicazioni scientifiche e ha ottenuto diverse decine di brevetti. I suoi contributi scientifici più significativi nella prima metà della sua carriera hanno riguardato tre invenzioni: il processo biolistico (“gene gun”), la resistenza ai patogeni e l’immunizzazione genetica. Gran parte delle colture transgeniche (in termini di numero e superficie) coltivate oggi nel mondo sono state ingegnerizzate geneticamente utilizzando la tecnologia della “pistola genetica” sviluppata da John e dai suoi collaboratori. John ha anche avviato due imprese biotecnologiche derivate dalla sua ricerca, Biolistics, Inc. e Sanford Scientific, Inc. John occupa ancora una posizione alla Cornell (professore associato di cortesia), ma si è ampiamente ritirato dalla Cornell e ha avviato una piccola organizzazione no-profit, la Feed My Sheep Foundation (FMS). Attraverso la FMS, John ha condotto ricerche nelle aree della genetica teorica e della bioinformatica negli ultimi 14 anni. Con un team qualificato di ricercatori, John ha prodotto un programma di simulazione numerica all’avanguardia chiamato Mendel’s Account. Mendel’s Account è la prima simulazione numerica completa e biologicamente realistica del processo di mutazione/selezione. Questo programma tiene traccia delle mutazioni che si accumulano nelle popolazioni digitali in modo biologicamente realistico. È uno strumento essenziale per comprendere i limiti del processo darwiniano. Mendel’s Accountant può essere scaricato gratuitamente all’indirizzo MendelsAccountant.info. John collabora anche con Ratio Christi (ratiochristi.org/), dove si occupa di apologetica cristiana. John è anche presidente di Logos Research Associates (vedi http://www.logosresearchassociates.org/). Le pubblicazioni scientifiche di John sono elencate su http://hort.cals.cornell.edu/people/john-sanford.

Ma che cos’è l’entropia genetica? In breve, si tratta della degenerazione genetica degli esseri viventi. L’entropia genetica è la rottura sistematica dei sistemi informativi biologici interni che rendono possibile la vita. L’entropia genetica deriva dalle mutazioni genetiche, che sono errori di replicazione del DNA. Le mutazioni erodono sistematicamente le informazioni che codificano le numerose funzioni essenziali della vita. Le informazioni biologiche sono costituite da un’ampia serie di specifiche e le mutazioni casuali le stravolgono sistematicamente, distruggendo gradualmente ma inesorabilmente le istruzioni di programmazione essenziali per la vita.

L’entropia genetica è più facilmente comprensibile a livello del singolo individuo. Nel nostro corpo ci sono circa 3 nuove mutazioni (errori di replicazione) a ogni divisione cellulare. Le nostre cellule diventano ogni giorno più mutanti e più divergenti le une dalle altre. Quando siamo vecchi, ciascuna delle nostre cellule ha accumulato decine di migliaia di mutazioni. L’accumulo di mutazioni è il motivo principale per cui invecchiamo e moriamo. Questo livello di entropia genetica è facile da capire.

Schema esemplificativo delle mutazioni geniche ad ogni divisione cellulare [mitosi].

C’è un altro livello di entropia genetica che ci riguarda come popolazione. Poiché le mutazioni si verificano in tutte le nostre cellule, comprese quelle riproduttive, molte delle nuove mutazioni vengono trasmesse ai nostri figli. Quindi, le mutazioni si accumulano continuamente nella popolazione, a ogni generazione

Ogni generazione è più mutante della precedente. Quindi non solo subiamo una degenerazione genetica a livello personale, ma anche come popolazione. Si tratta essenzialmente di un’evoluzione che va nella direzione inversa. La selezione naturale può rallentare, ma non fermare, l’entropia genetica a livello di popolazione.

L’informazione genetica degenera inesorabilmente. Questo è ovviamente vero a livello umano, ma è altrettanto vero nel regno biologico (contrariamente a quanto sostengono gli evoluzionisti). La definizione più tecnica di entropia, utilizzata da ingegneri e fisici, è semplicemente una misura del disordine. Tecnicamente, a prescindere da qualsiasi intervento esterno, tutti i sistemi funzionali degenerano, passando costantemente dall’ordine al disordine (perché l’entropia aumenta sempre in qualsiasi sistema chiuso). Per il biologo è più utile utilizzare l’uso più generale del termine entropia, che indica che, poiché l’entropia fisica è in continuo aumento (il disordine è sempre in aumento), esiste una tendenza universale di tutti i sistemi informativi biologici a degenerare nel tempo, a prescindere da un intervento intelligente. Quindi, l’adattamento a cambiamenti nella dieta è correlato all’integrità del genoma: più è integro e più possibilità ha l’individuo di sopravvivere a cambi ambientali che incidono anche sul tipo di alimentazione.

Nota: se per caso qualcuno avesse il dubbio che l’aumento dell’aspettativa di vita dimostri un processo evolutivo, lasciate che vi chiarisca il punto. È ovviamente vero che la longevità umana è aumentata negli ultimi secoli, ma ciò non è dovuto a processi evolutivi. È chiaramente dovuto al miglioramento della dieta, dei servizi igienici e della medicina moderna. Abbiamo capito come evitare che le persone muoiano durante l’infanzia e abbiamo allungato l’aspettativa di vita per coloro che contraggono molte malattie associate all’età senile. La media è quindi aumentata. La durata massima possibile della vita non è aumentata. Questo è un concetto semplice.

E qui entra in gioco l’epigenetica…

Con il termine epigenetica ci si riferisce a tutte quelle modificazioni ereditabili che variano l’espressione genica pur non alterando la sequenza del DNA.

I cambiamenti epigenetici sono cambiamenti mitotici e/o meiotici ereditabili nella funzione genica non derivanti da cambiamenti nella sequenza del DNA, che portano alla propagazione di cambiamenti ereditabili nel fenotipo [54]. La regolazione epigenetica può essere relativamente stabile (come l’inattivazione dell’X, l’imprinting, il silenziamento o le attività di confine) o dinamica [55-56]. Quando la regolazione epigenetica è dinamica, viene spesso descritta come memoria epigenetica: un cambiamento ereditabile nell’espressione genica o nel comportamento indotto da uno stimolo precedente. Lo stimolo può essere di tipo ambientale. La memoria avviene attraverso molteplici meccanismi, ma spesso richiede cambiamenti basati sulla cromatina, come la metilazione del DNA, le modifiche degli istoni o l’incorporazione di istoni varianti [57]. La metilazione del DNA può modellare la propria eredità attraverso la metilazione dei siti emimilati dopo la replicazione del DNA da parte delle DNA metilasi di mantenimento [58]. Tuttavia, la maggior parte delle modificazioni istoniche non è ereditabile e la misura in cui una di esse possa modellare la propria eredità è ancora alquanto controversa.

Ricapitolando, si può dire che il termine è usato per descrivere:

  • cambi ereditabili del funzionamento genetico avvenuti durante lo sviluppo embrionale;
  • tratti ereditabili risultanti da un cambiamento genetico che non cambia la sequenza nucleotidica del DNA;
  • cambiamenti genetici che avvengono durante lo sviluppo embrionale causati da stimoli di cellule circostanti;
  • tutti i cambiamenti genetici che sono stimolati dall’ambiente, inclusi quelli al di fuori dell’organismo.

Molti dei cambiamenti negli organismi che osserviamo sono in realtà frutto della loro capacità intrinseca e preesistente di rispondere in modo predeterminato all’ambiente al fine di adattarsi e sopravvivere, e dunque non sono cambiamenti dovuti ad un aumento di informazione genetica (condizione necessaria dell’evoluzionismo). Questa solida tesi è stata elaborata dallo scienziato Lee Spetner e chiamata “NREH” (Non Random Evolutionary Hypothesis, ovvero “ipotesi evoluzionistica non causale”).

Cambiamenti ambientali possono causare in un genoma di un individuo alterazioni ereditabili che portano ad un adattamento dell’organismo a quello specifico cambio ambientale. Questi cambi epigenetici sono presenti sia in piante che in animali, che hanno costruiti al loro interno la precisa risposta a quel preciso stimolo esterno. Questi cambiamenti già presenti in potenza nell’organismo, permettono un rapido adattamento dell’organismo o di più organismi ad un cambiamento ambientale.

I cambi epigenetici non sono casuali; l’abilità dell’organismo di rispondere e adattarsi all’ambiente richiede sia che l’organismo sia in grado di percepire un cambiamento dell’ambiente e sia che esso abbia un meccanismo che, attivato dalla percezione di uno stimolo esterno, porti all’attivazione di un gene latente (per semplificare: di una porzione di DNA “spenta/non attivata”) che a sua volta porta ad un cambio fenotipico (l’insieme delle caratteristiche fisiche, come l’anatomia, la fisiologia, il comportamento, la biochimica) che darà un vantaggio all’organismo nel nuovo ambiente.

I meccanismi cellulari che accendono e spengono i geni sono ben noti grazie agli studi di Jacob e Monod (Jacob e Monod 1961) sul batterio E. Coli: la cellula è in grado di produrre certi enzimi solo nel momento in cui essi sono necessitati. Quando il batterio percepisce la presenza di molecole di zucchero che necessita, attiva sia i geni che codificano per gli enzimi che permettono di trasportare lo zucchero nella cellula e sia i geni che codificano per la sua scomposizione. Quando la cellula non necessità più di queste molecole essa spegne i geni, un tempo accesi per l’assimilazione dello zucchero. 

Questo esempio di accensione di geni dovuta alla presenza di un meccanismo già esistente all’interno della cellula è detto “a breve termine” poiché non sono cambi duraturi (Shapiro 2011). Esistono comunque meccanismi interni agli organismi capaci di controllare l’espressione del genoma modificandolo per un lungo periodo, tale modifica può durare ed essere presente anche nella prole, come conseguenza di modifiche ambientali durevoli, diventando così un controllo dell’espressione dei geni a “lungo termine”. Questo meccanismo a lungo termine fu studiato e teorizzato da Shapiro (1997, 1999, 2011), che sostiene che le cellule abbiano meccanismi integrati che permettono loro di adattarsi velocemente all’ambiente. Il processo dei meccanismi già integrati è predeterminato e gli effetti sono prevedibili e le variazioni limitate.

Negli ultimi anni sono stati scoperti i trasposoni da Barbara McClintock (1941, 1950, 1955, 1956, 1983), che le diedero il Premio Nobel per la medicina nel 1983. I trasposoni sono elementi genetici che permettono rimescolamenti, non casuali, del DNA sotto controllo cellulare. Grazie a questi rimescolamenti, parti di DNA possono spostarsi da una parte all’altra del genoma o essere anche eliminati. Questi trasposoni, rimescolando diverse zone, possono attivare dei geni latenti, chiamati “cryptic genes”. Questi rimescolamenti possono avere diverse cause, tra cui, come sostiene McClinton (1984) grazie al suo studio sulle piante, lo stress.

Lo stress è infatti sia in grado di alterare il fenotipo che il genotipo di un organismo. In campo biologico lo stress è inteso come la condizione ambientale che minaccia la stabilità dell’organismo; può quindi derivare ad esempio da una mancanza di cibo, da una temperatura eccessivamente alta o eccessivamente bassa. I casi documentati in cui questo rimescolamento han portato all’attivazione di geni latenti sono numerosi (Shapiro 1992, 2009, Hall 1999). Nello specifico Slack (2006) e Hersh (2004) hanno riportato che lo stress, modificando il genoma del batterio E. Coli, può creare degli effetti di adattamento predeterminati. Questo stress può creare modifiche adattive sia nelle cellule somatiche, diventando quindi non trasmissibili, che nei gameti (trasmissibili).

Questi cambiamenti genetici, poiché indotti dall’ambiente, possono provocare modifiche a numerose quantità di organismi in quello stesso ambiente, e solo nel momento del bisogno (poiché sono conseguenza di uno stimolo), mentre sarebbe assai improbabile, e oltretutto mai osservato, che proprio nel momento del bisogno, non solo avvenisse una mutazione causale proprio funzionale al nuovo adattamento, ma anche che si presentasse in più organismi contemporaneamente, sarebbe come se causalmente in diverse copie dello stesso libro (che rappresenta il DNA) venisse cambiata esattamente la stessa lettera (che rappresenta la mutazione), proprio nel periodo in cui quel cambiamento era necessitato.

Queste riconfigurazioni genetiche sono mediate da sezioni ripetitive di DNA, i trasposoni, che sono la principale causa di questi architettati rimescolamenti; sono chiamati “geni saltellanti” perché possono cambiare i loro collocamenti e le posizioni di altre sezioni all’interno del genoma e possono duplicarsi (Shapiro 1999).

Esistono inoltre numerose specifiche sequenze di DNA comuni a tutti gli organismi. 

Se queste sequenze fossero geni (ovvero codificassero le proteine) allora la loro utilità sarebbe evidente; ma la maggior parte di queste sequenze non codificano per alcun gene. Queste sequenze, chiamate CNG (“conserved nongenic” sequence), sono definite semplicemente sequenze conservate se, su almeno 100 coppie di basi del DNA il 70% sono uguali, e sono definite ultra conservate se su almeno 200 coppie di basi del DNA sono uguali al 100%. Per capire la funzione di queste sequenze, diversi scienziati hanno provato a togliere tali sequenze per veder che effetto creasse la loro assenza all’interno dell’organismo. Lo scienziato Nadav Ahituv fece tale esperimento: tolse le sequenze CNG ultra conservate comuni sia all’uomo che al topo (la cavia era il topo) e vide che il topo era perfettamente normale, come se queste sequenze non avessero alcuna utilità. Lee Spetner suggerisce che è ragionevole credere che queste sequenze siano collegate all’abilita di mettere in atto cambi epigenetici e offre evidenza sperimentale per tale tesi, citando il seguente esperimento: furono tolti ben 6000 geni, uno per volta, dal lievito (Hillenmeyer et al. 2008). Di questi 6000 geni solo il 34% erano funzionali e necessari alla sopravvivenza del lievito. Del 66% restante che sembrava non avere alcuna funzione, ben il 63% mostrò la sua fondamentale importanza in adattamenti indotti da cambiamenti ambientali. Il 3% rimanente non riscontrò alcuna funzione, ed è possibile che il motivo è che l’organismo non abbia subito tutti gli stimoli ambientali specifici all’attivazione di quel 3%.

Lievito visto al microscopio

Torniamo adesso ai “cryptic genes”, (o geni criptici) che, come detto prima, sono geni latenti in grado di essere attivati da cambi epigenetici (Hall 1983). Questi geni sono uguali ai geni ordinari se non per il fatto che sono resi latenti da un silenziatore, ovvero un segmento di DNA che impedisce la loro espressione. Il silenziatore può essere “disattivato” con l’inserimento di una sezione di DNA (The Evolution Revolution, Lee Spetner, pp.52) o il cancellamento di una sezione di DNA (The Evolution Revolution, Lee Spetner, pp.53). Il tutto sotto stretta regolazione e controllo cellulare. Al giorno d’oggi sappiamo che il 90% dei batteri E. Coli possiede dei geni criptici per gli zuccheri del beta-glucosio (Hall e Betts 1987, Hall 1999). E’ stato riportato che i geni criptici codificano per diversi enzimi come “’l’acetolattato sintasi” (Mukergji e Mahadevan 1997); è stato scoperto che la proteina Hsp90, in presenza di alte temperature, è la causa dell’espressione dei geni criptici nel moscerino Drosofila (Rutherford e Lindquist 1998) e che i geni criptici causano resistenze antibiotiche (Hall 2004). Nel caso delle resistenze antibiotiche, i geni criptici che generalmente nel plasmidio si attivano grazie ad un cambio epigenetico, sono attivi solo in presenza dell’antibiotico (è quindi l’antibiotico stesso che causa la resistenza cellulare all’antibiotico). Questo cambio epigenetico disattiva il silenziatore, rendendo il batterio più adatto all’ambiente (senza che esso si sia evoluto in termini darwinistici e dunque senza alcun aumento di informazione).

Altro caso esemplare di cambio epigenetico è il “batterio del nylon”. Il Nylon fu inventato nel 1935 e nel 1975 fu scoperto che un tipo di batterio, il Flavobacterium, era presente in grandi quantità in un deposito di scarti di nylon di una fabbrica giapponese. Questi batteri erano in grado di vivere in questi scarti, che ovviamente erano relativamente nuove (il nylon non esiste in natura) alla biosfera del pianeta. Dato che il Giappone iniziò a produrre Nylon solo dal 1951 questi batteri ebbero solo 20 anni a disposizione per adattarsi e acquisire le nuove abilità richieste per l’assimilazione del Nylon. Fu trovato che questi batteri avevano ben tre nuovi enzimi che insieme permettevano al batterio di metabolizzare gli sprechi del Nylon. La cosa importante da notare e che questi nuovi enzimi furono testati contro 100 molecole simili al Nylon e questi enzimi non furono in grado di catalizzare alcuna reazione metabolica con loro (Kinoshita et al. 1977, 1981). Risulta evidente quindi che questi tre enzimi risultarono come conseguenza di questo nuovo specifico ambiente di scarti di Nylon che mise sotto stress questi batteri minacciando la loro sopravvivenza. Una delle componenti di questi scarti è il “Acd” (6-aminohexanoic acid cyclic dimer), ovvero una combinazione di due catene molecolari formate da sei atomi di carbonio e un atomo di idrogeno. Queste due catene sono legate tra di loro in due punti (per i dettagli tecnici “The Evolution Revolution p.54-56). Il primo di questi tre nuovi enzimi chiamato E1, spezza la catena in un punto rompendo così il primo legame, tramite il processo dell’idrolisi, il secondo enzima, E2, sempre con il processo dell’idrolisi, spezza l’ultimo dei due legami staccando così interamente le due catene. Questo processo quindi permette al batterio di metabolizzare il Nylon. I due geni, che codificano per questi due enzimi, sono chiamati nylA e nylB e la loro sequenza è stata scoperta (Kinoshita 1977, 1981). Fu scoperto anche il terzo enzima, E3, il suo gene nylC e la sua funzione relativa al metabolismo del Nylon (Kakudo 1993).

Flavobacterium

Evidentemente la nascita di questi enzimi non poteva venire da un processo evolutivo, poiché, specialmente nel caso dei primi due enzimi, l’uno, senza l’altro, non avrebbe conferito nessuna utilità all’organismo e all’assimilazione dell’Acd, e credere che questi due enzimi si siano formati causalmente insieme è irragionevole.

Fu scoperto infatti che un altro tipo di batterio oltre al Flavobacterium subì un cambio genetico che gli permise di acquisire la capacità di nutrirsi con il Nylon. La quasi uguaglianza (99%) dei due enzimi E1 tra i due tipi di batteri, mostra come la nascita di questi enzimi non venisse da un processo evolutivo. Risulta quindi chiaramente irrazionale credere che casualmente siano venuti gli stessi enzimi quasi identici, mentre è più ragionevole credere che questa somiglianza sia dovuta ad una comune capacità interna degli organismi di adattarsi in modo predeterminato ad un certo stimolo, che in questo caso è appunto lo stesso, il Nylon. Ma oltre a questo c’è un evidenza ancora più schiacciante: lo scienziato Negoro e la sua equipe dell’Università di Osaka fecero un esperimento con dei batteri Pseudomonas che non potevano metabolizzare il Nylon e lì fece proliferare in un ambiente in cui, come unica fonte di cibo, era presente il Nylon (Prijambada 1995). Negoro prese dei batteri Pseudomonas dalla Nuova Zelanda (cosicché le probabilità di una contaminazione dei batteri giapponesi Flavobacterium della fabbrica giapponese fosse nulla). Questi batteri vennero quindi introdotti in ambiente in cui, per produrre carbone e nitrogeno era presente solo l’Adc (una componente del Nylon). In pochi mesi una parte della popolazione di batteri apparve possedere i geni nylA e nylB (che codificano per gli enzimi E1 e E2) permettendo così a questi batteri di potersi nutrire di Adc. La brevità di tempo (pochi mesi) con il quale questi batteri si sono adattati è incredibile e ci permette di capire come questo cambiamento non sia frutto di processi evolutivi, che ipoteticamente operano in sezioni di tempo ben più lunghe.

Pseudomonas aeruginosa 

E’ evidente quindi, come l’ambiente abbia fatto scattare un cambiamento già esistente in potenza nell’organismo.
Cambi epigenetici che portano all’adattamento non sono presenti solo in organismi relativamente semplici, come i batteri sopracitati, ma anche in forme di vita ben più complesse. Ad esempio lo scienziato Iwama studiò i cambi epigenetici nei pesci (Iwama 1998) individuando tre fasi del loro adattamento. La prima fase consiste nel rilascio di ormoni, come la catecolamina e l’ACTH, nel sangue a causa di una situazione che causa stress nell’organismo (come ad esempio la presenza di predatori); nella seconda fase i sensori cellulari attivati dagli ormoni possono attivare l’attività di diversi enzimi (Cohen 1988) che possono modificare sia il comportamento che la fisionomia. Questa seconda fase può attivare o spegnere dei geni. Questi cambiamenti genetici possono manifestarsi nella vita di un individuo o in una intera popolazione.

Nello specifico i cambi epigenetici possono funzionare mediante questi fenomeni:

  • Stimoli ambientali causano stress nell’organismo
  • Lo stress può causare rimescolamenti genetici che possono rendere l’organismo più adatto all’ambiente
  • Lo stress può indurre la produzione di ormoni, i quali possono raggiungere ogni cellula nel corpo
  • Gli ormoni definiti come “messaggeri primi” possono attivare i sensori sulle cellule. Questa attivazione innesca un meccanismo all’interno della cellula che porta il messaggio al DNA
  • Una volta arrivato al DNA, quest’ultimo può modificarsi
  • Questi cambiamenti genetici possono cambiare la funzione chimica delle cellule, che a sua volta può cambiare la fisionomia e i comportamenti dell’organismo. Questi cambiamenti possono rendere più adatto l’organismo

Ma la possibilità di riuscita di un adattamento epigenetico è dipendente dall’integrità genica [vedi entropia genetica].

In uno studio controllato alcuni fringuelli furono inseriti in una isola in cui precedentemente non c’erano fringuelli (Conant 1988, Pimm 1988). Nel 1967, circa 100 fringuelli identici furono rimossi da una Riserva del Governo degli Stati Uniti D’America nel bel mezzo dell’Oceano Pacifico, e furono portati circa a 300 miglia di distanza in un gruppo di quattro piccoli atolli (gruppetti di isole vulcaniche) che distavano circa dieci miglia gli uni dagli altri, e non ospitavano nessun fringuello precedentemente.
Diciassette anni dopo, quando gli uccelli furono controllati, furono trovati una varietà di forme dei becchi, e adattamenti nelle varie nicchie, sia nel comportamento e sia per la forma del becco e i muscoli interessati di conseguenza. Questo esperimento risultò una “versione ultra accelerata” dello scenario convenzionale dell’evoluzione dei fringuelli delle Galapagos teorizzata da Darwin. Quindi, la diversificazione di questi uccelli può essere attribuita a una reazione pre-costruita nel genoma, presente in modo latente nei fringuelli, e pronta ad essere attivata ad uno stimolo ambientale, proprio come postulato dal NREH di Lee Spetner. Ogni specie di fringuello è adattata alla sua nicchia, con la forma del suo becco, muscoli, comportamento, e altri caratteri fenotipici appropriati alla sua nicchia. Il segnale biochimico che evoca il cambiamento della forma del becco è stato scoperto essere una proteina chiamata Bmp4 (Bone morphogenetic protein 4). Durante lo sviluppo embrionale, più Bmp4 è prodotto e più ampio e profondo sarà il becco (Abzhanov et al. 2004). Se l’ipotesi è corretta allora gli ormoni azionati da stimoli ambientali influenzano lo sviluppo embrionale, poi quegli ormoni inducono i fattori della crescita. Il meccanismo costruito all’interno del NREH permette alla popolazione di uccelli di adattarsi ad un nuovo ambiente velocemente ed efficientemente senza doversi appigliare al lento e dispendioso processo Neo-Darwinista di mutazioni casuali e selezione naturale. Un adattamento evoluzionista, che impiegherebbe milioni di anni per aspettare l’errore giusto di copiatura del DNA e la selezione naturale, può essere compiuto in una singola generazione attraverso il meccanismo del NREH, ovvero dei cambiamenti epigenetici.

Potrei proseguire con molti altri esempi ma al fine di non dilungarmi troppo proseguiamo con altre confutazioni.

L’intolleranza al Lattosio:

Una delle argomentazioni utilizzate dai seguaci della dieta paleo in riferimento al mancato adattamento evolutivo umano ad alimenti “moderni” è l’intolleranza al Lattosio. Secondo loro essa dimostrerebbe il fatto che l’uomo non è “fatto” per consumare prodotti lattiero-caseari.

Come risaputo, l’intolleranza al Lattosio consiste nell’incapacità dell’organismo di digerire completamente lo zucchero presente nel latte e nei suoi derivati ed è causata da una insufficiente dell’enzima lattasi.

La maggior parte dei neonati umani produce un’ampia quantità di lattasi per la digestione del latte. Le cellule che rivestono l’intestino tenue producono l’enzima lattasi, che scinde il lattosio, lo zucchero disaccaride caratteristico del latte, nei monosaccaridi glucosio e galattosio. Questi zuccheri sono facilmente digeribili (assorbiti) dall’uomo.

Tuttavia, quando la lattasi è carente, come in una parte degli esseri umani adulti [59] e degli animali, il lattosio non può essere scomposto e assorbito nell’intestino tenue. Il lattosio passa quindi all’intestino crasso dove i batteri residenti lo fermentano, generando gas: da qui il disagio di nausea/gonfiore/flatulenza avvertito dalle persone “carenti di lattasi” dopo aver bevuto il latte o consumato suoi derivati.

Molte persone “intolleranti al lattosio” sono in grado di consumare alcuni prodotti caseari, come il formaggio, senza avvertire i sintomi debilitanti che si manifestano dopo il consumo di latte. Ciò è dovuto alla scarsa presenza di lattosio in questi prodotti fermentati, in quanto i batteri (ad esempio i lattobacilli) hanno già fermentato la maggior parte del lattosio presente nel latte originale in acido lattico, con il gas sottoprodotto rilasciato in modo innocuo nell’atmosfera.

L’intolleranza al lattosio è riconducibile a due differenti polimorfismi genetici, un polimorfismo T>C nella posizione -13910 e un polimorfismo A>G in posizione -22018, nella regione regolatrice del gene della lattasi (gene LTC). Quando presenti in entrambe le copie del gene tali polimorfismi possono portare a una ridotta espressione dell’enzima nei microvilli dell’intestino tenue, e quindi a una carenza di lattasi. Questa ridotta espressione fa sì che con il passare degli anni il lattosio sia digerito sempre meno. La trasmissione ereditaria di questi polimorfismi è autosomica recessiva, cioè solo chi ha entrambe le copie del gene mutate (omozigosi) è affetto da questo tipo di intolleranza.

Inoltre, si è ipotizzato che diverse mutazioni possono impedire l’interruzione della produzione di lattasi dopo lo svezzamento. La mutazione che conferisce la persistenza della lattasi nei nordeuropei [60] è diversa da quella presente nei sub-sahariani che sono persistenti alla lattasi.[61] I ricercatori hanno identificato tre diverse mutazioni (nello stesso tratto di DNA della variante europea) in varie popolazioni africane in Tanzania, Kenya e Sudan.[62]

E’ stato dimostrato che le popolazioni dell’Africa orientale presentano mutazioni genetiche che conferiscono la persistenza della lattasi; alcuni di loro hanno addirittura tutte e tre le mutazioni finora scoperte in quella regione.[63]

I ricercatori hanno valutato che la variante più comune si è sviluppata “da 3.000 a 7.000 anni fa”. L’antropologa dell’Università della California Diane Gifford-Gonzalez afferma che la scoperta di mutazioni multiple recenti sorte in modo indipendente sta cambiando il modo di pensare alla storia dell’uomo: “Fino a quando i genetisti non hanno contribuito ai dati, il resto di noi ha sempre pensato che l’evoluzione avvenisse in modo molto lento e graduale “[64].

Si noti che questi cambiamenti genetici non sono “evoluzione” nel senso di aggiunta di informazioni nel genoma dell’uomo, poiché i cambiamenti sono in discesa, cioè l’informazione è stata persa (ad esempio, il normale meccanismo di spegnimento e riaccensione della produzione di lattasi dopo lo svezzamento).[65] Piuttosto, nel migliore dei casi si tratta di un esempio di selezione, come lo stesso Hirschhorn ha riconosciuto: “La persistenza della lattasi è sempre stata un esempio da manuale di selezione, e ora lo sarà in un modo completamente diverso”.[64]

Un altro risultato inaspettato dell’indagine sulle mutazioni nel consumo di latte nell’Africa orientale è stata la scoperta che gli Hadza della Tanzania “mostrano un livello sorprendentemente alto di persistenza della lattasi, pur avendo pochissimo a che fare con il bestiame”. Ciò ha portato a questo suggerimento evolutivamente radicale: “Una possibilità è che, sebbene oggi siano principalmente cacciatori-raccoglitori, i loro antenati potrebbero essere stati pastori”. Sebbene questa idea vada contro l’ordine evolutivo tradizionale. Inoltre, non è la prima volta che gli evoluzionisti devono confrontarsi con l’evidenza che i popoli cacciatori-raccoglitori di oggi in passato praticavano l’agricoltura o l’allevamento, contrariamente alle loro ipotesi.[66]

Sebbene la perdita della capacità di disattivare e riattivare per necessità la produzione di lattasi dopo lo svezzamento rappresenti una perdita di informazioni (cioè un cambiamento in discesa), la mutazione conferisce alcuni evidenti vantaggi nelle aree in cui il latte è disponibile come fonte alimentare primaria. Il “costo” della mutazione, cioè l’energia supplementare necessaria per continuare a produrre lattasi oltre l’infanzia, sarebbe più che compensato dalla possibilità di estrarre in modo sicuro l’energia e i nutrienti presenti nel latte.[67]

Quindi, anche in questo caso nessun mancato adattamento ma semplice perdita di “flessibilità” genica.

La celiachia:

Un altra classe di alimenti vietati nella Paleo Dieta sono i cereali e derivati. Tralasciando l’idiozia secondo la quale siano alimenti obesogeni, gli adepti paleo si aggrappano alla celiachia come ad una prova schiacciante della loro tesi alimentare.

La celiachia è una patologia cronica autoimmune che provoca una reazione immunitaria dell’organismo all’assunzione di glutine: un complesso proteico presente in molti cereali, come orzo, frumento e segale. In Italia oltre 200.000 pazienti soffrono di celiachia, ma, tenendo conto dei casi non diagnosticati (per esempio gli asintomatici), il numero effettivo si aggirerebbe sui 600.000. La reazione immunitaria, se non diagnosticata e curata, scatena uninfiammazione a livello del piccolo intestino (intestino tenue) che impedisce il corretto assorbimento dei nutrienti compromettendo la salute del paziente interessato.

Nei soggetti celiaci mangiare glutine scatena una risposta immunitaria che colpisce  l’intestino tenue; il persistere di questa risposta produce un’infiammazione che danneggia le strutture fondamentali  dell’intestino tenue, i villi intestinali,  causandone un appiattimento e di conseguenza un’incapacità di  assorbire i nutrienti (malassorbimento). Il danno intestinale può causare perdita di peso, gonfiore e talvolta diarrea. Il malassorbimento in particolare di vitamine e oligoelementi può causare danni a diversi organi tra cui sistema nervoso, osso, apparato riproduttivo, sistema sanguigno. Non esiste una cura per la celiachia, ma seguire una scrupolosa alimentazione senza glutine può aiutare a gestire i sintomi e promuovere la guarigione intestinale.

La celiachia è una patologia multifattoriale: la sua comparsa è caratterizzata da un fattore ambientale (l’assunzione del glutine) e un fattore genetico. Oltre alla predisposizione genetica potrebbero giocano  un ruolo per la sua comparsa anche altri fattori quali per esempio un’infezione intestinale da rotavirus nel corso dell’infanzia, o fattori fisiologici come le infezioni gastroenteriche o la gravidanza. La celiachia si associa spesso ad altre malattie autoimmuni (diabete mellito di tipo 1, artrite reumatoide, tiroidite) e a sindromi genetiche (Down, Turner).

I geni HLA – DQ2, DQ8 e DR4 sono, infatti, i principali determinanti della suscettibilità genetica della celiachia. Più del 90% delle persone con celiachia presentano uno di questi genotipi, DQ2 o DQ8, contro il 25% nella popolazione generale.

L’esame dei casi di celiachia raccolti nel tempo mostrano che i tassi di incidenza sono in aumento, con un incremento medio annuo del 7,5% negli ultimi decenni. E questo aumento non è correlato semplicemente all’aumento dei test per la diagnosi di celiachia, ma anche dai sintomi in aumento che portano il paziente a sottoporsi a controlli specifici.[68]

Quindi? Anche in questo caso mutazioni e incapacità adattative… niente mancato adattamento temporale…

Gli antinutrienti:

Gli antinutrienti sono composti naturali o sintetici che interferiscono con l’assorbimento dei nutrienti causando anche infiammazione.[69-1] Gli studi sulla nutrizione si concentrano sugli antinutrienti comunemente presenti nelle fonti alimentari e nelle bevande. Gli antinutrienti possono assumere la forma di farmaci, di sostanze chimiche naturalmente presenti nelle fonti alimentari, di proteine o di un consumo eccessivo dei nutrienti stessi. Gli antinutrienti possono agire legandosi a vitamine e minerali, impedendone l’assorbimento o inibendo gli enzimi.

L’acido fitico (anione fitato deprotonato nella foto) è un antinutriente che interferisce con l’assorbimento dei minerali dalla dieta.

Nel corso della storia, l’uomo ha selezionato le colture per ridurre gli antinutrienti e ha sviluppato processi di cottura per rimuoverli dalle materie prime alimentari e aumentare la biodisponibilità dei nutrienti, in particolare negli alimenti di base come la manioca.

Nella Paleo Dieta, viene proibito il consumo di legumi, sia per la solita ipotesi del “tempo insufficiente per adattarsi al loro consumo” ma soprattutto per la presenza dei così detti antinutrienti.

Peccato, però, che l’unico motivo per il quale tali antinutrienti ci impedirebbero il consumo di legumi è se li consumassimo crudi o la versione giovane, consumabile con tutto il baccello (o frutto), ossia i fagiolini. Infatti, la cottura di almeno 30 minuti è in grado di distruggere in gran parte gli antinutrienti presenti nei legumi. Saponine, acido fitico ed inibitori delle proteasi vengono in gran parte neutralizzati o comunque ridotti tra l’ammollo dei legumi e la successiva cottura. 

Anche durante la germinazione vengono “digerite” sostanze come l’acido fitico, dal momento che in tale processo si attivano enzimi idrolitici che degradano tale molecola. 

Comunque sia, oggi sappiamo che questi anti nutrienti apportano anche dei benefici per la salute. L’acido fitico, ad esempio, è protettivo nei confronti del tumore al colon, saponine e lectine sono ipocolesterolemizzanti.

Un “mito paleo” facilmente confutabile…

Conclusioni:

Prima di concludere è giusto che io chiarisca un punto con voi lettori: chiunque leggendo abbia tacciato e liquidato il sottoscritto come “creazionista” dovrebbe riflettere su tre punti: 1°) è una conclusione sbrigativa e sterile, degna di chi non ha argomentazioni e 2°) io sono un teorico dell’ID [Intelligence Design]. Cos’è l’ID? Vi lascio il link per approfondire: https://www.ciid.science/.

Ora, i fatti riportati valgono per tutte quelle diete così dette “evolutive” [Geo Paleo Diet, EVO Diet, Dieta a Zona ecc…]. A questo punto, a patto che il lettore non sia o tardo o un isterico negazionista del vero, dovreste aver compreso che tali traballanti ipotesi alimentari si basano su altrettanto traballanti, ma comode, ipotesi scientiste. L’unica ragione per la quale un regime paleo funziona nel far perdere peso ad un soggetto è la base ipocalorica! L’eliminazione di intere categorie alimentari non c’entra se non a facilitare inizialmente il taglio calorico!

Ovviamente, se un individuo si è nutrito all'”occidentale” [prodotti da forno confezionati, salumi, bevande zuccherate ecc…] per poi passare ad un regime paleo è ovvio che ne gioverà, ma non per i motivi esposti dai propagandatori. L’aumento del consumo di verdura e frutta, quindi di fibre, vitamine e minerali, un adeguato consumo proteico e di grassi polinsaturi giova sicuramente alla salute. Si da il caso, però, che tali benefici li otteniamo anche con una dieta varia e che presenta cereali, legumi, latticini magri ecc… Anche con una (vera) Dieta Mediterranea la quale sembra ancora incompresa dai “paleo fans”.

Ah, quasi dimenticavo, il sovrappeso e l’obesità sono dovuti di base ad un eccesso calorico connesso ad una dieta composta in prevalenza da cibi densamente calorici e dalla sedentarietà!

Contra factum non valet argumentum!

Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]

Riferimenti:

  1. de Menezes et al. 2019: “The Paleolithic diet has been gaining ground in the field of fad diets. It is based on food patterns of human Paleolithic ancestors, about 2.6 million to 10,000 years ago, a period that precedes the advent of industrial agriculture and is different from today’s modern society”.
  2. British Dietetic Association 2014 – “The Paleo diet (also known as the Paleolithic Diet, the Caveman diet and the Stone Age Diet) is a diet where only foods presumed to be available to Neanderthals in the prehistoric era are consumed and all other foods, such as dairy products, grains, sugar, legumes, ‘processed’ oils, salt, and others like alcohol or coffee are excluded.”
  3. Ask EN 2010Johnson 2015Fitzgerald 2014.
  4. NHS 2008.
  5. Katz & Meller 2014.
  6. Manheimer et al. 2015.
  7. For calcium deficicency see Tarantino, Citro & Finelli 2015for other risks see Obert et al. 2017.
  8. Johnson 2015.
  9. Newton 2019, p. 102.
  10. Hill 1996Smith 2015, p. 117: “Mackarness, who founded the first British National Health Service clinical ecology clinic in Basingstoke, pioneered the so-called Stone Age Diet, in the belief that humans had not evolved to consume foods, including wheat and milk, developed since Paleolithic times (in fact, today’s weight-reduction version of Mackarness’s Stone Age diet is called the ‘Paleo diet’).”
  11. Zuk 2013, pp. 111–112.
  12. Johnson 2015.
  13. Chang & Nowell 2016.
  14. Ask EN 2010. For Cordain’s qualifications see Chang & Nowell 2016. For trademarking see Lowe 2014.
  15. Cunningham 2012.
  16.  Chang & Nowell 2016.
  17. Shariatmadari 2014.
  18. Chang & Nowell 2016.
  19. Kolbert 2014.
  20. Tarantino, Citro & Finelli 2015.
  21. Manheimer et al. 2015.
  22. Katz & Meller 2014.
  23. Longe 2008, p. 180: “No dairy products are allowed while on this diet. This means no milk, cheese, butter, or anything else that comes from milking animals. This is because milking did not occur until animals were domesticated, sometime after the Paleolithic age. Eggs are allowed however, because Paleolithic man would probably have found eggs in bird’s nests during foraging and hunting.”
  24. Nestle 2000.
  25. Milton 2002.
  26. Ungar & Teaford 2002Lee 1969Eaton, Shostak & Konner 1988.
  27. Ungar & Teaford 2002.
  28. Jabr 2013.
  29. Gibbons 2014.
  30.  Pontzer, Wood & Raichlen 2018.
  31.  Pitt 2016Kolbert 2014 : “[…] proponents of the paleo diet make all sorts of claims for its efficacy. Some contend that it cures autoimmune diseases, others that it reverses diabetes.”
  32. Pitt 2016Obert et al. 2017.
  33. British Dietetic Association 2014.
  34.  British Dietetic Association 2014Pitt 2016.
  35. Tarantino, Citro & Finelli 2015.
  36. de Menezes et al. 2019.
  37. Obert et al. 2017.
  38.  Ghaedi et al. 2019Manheimer et al. 2015.
  39. Hou, Lee & Lewis 2014: “Even less evidence exists for the efficacy of the SCD, FODMAP, or Paleo diets. Furthermore, the practicality of maintaining these interventions over long periods of time is doubtful.”
  40. Longe 2008, p. 182.
  41. Obert et al. 2017.
  42. Gibbons 2014.
  43. Carrera-Bastos et al. 2011.
  44. Cordain et al. 2005
  45. Ungar, Grine & Teaford 2006.
  46. Elton 2008, p. 9.
  47.  Leonard 2002.
  48. Jabr 2013.
  49. Whoriskey 2016.
  50. Zuk 2013, p. 114.
  51. Ungar 2017.
  52.  Whoriskey 2016.
  53. Whoriskey 2016.
  54. Riggs AD, Porter TN. Overview of Epigenetic Mechanisms. Cold Spring Harbor Monograph Archive. 1996;32:29–45. 
  55. KLAR AJS. Propagating epigenetic states through meiosis: where Mendel’s gene is more than a DNA moiety. Trends Genet. 1998;14:299–301.
  56. Rice JC, Allis CD. Histone methylation versus histone acetylation: new insights into epigenetic regulation. Curr Opin Cell Biol. 2001;13:263–273. 
  57. Suganuma T, Workman JL. Signals and combinatorial functions of histone modifications. Annu Rev Biochem. 2011;80:473–499. 
  58. Zhu B, Reinberg D. Epigenetic inheritance: uncontested? Cell Res. 2011;21:435–441.
  59. It is has been estimated that over 70% of the world’s population has low lactase with resultant lactose intolerance. Gilat, T., Kuhn, R., Gelman, E. and Mizrahy, O., Lactase deficiency in Jewish communities in Israel, Digestive Diseases 15(10):895–904, 1970.
  60. Enattah, N. and 5 others, Identification of a variant associated with adult-type hypolactasia, Nature Genetics 30:233–237, 2002. Return to text.
  61. Mulcare, C. and 8 others, The T Allele of a Single-Nucleotide Polymorphism 13.9 kb Upstream of the Lactase Gene (LCT) (C–13.9kbT) Does Not Predict or Cause the Lactase-Persistence Phenotype in Africans, American Journal of Human Genetics 74(6):1102–1110, 2004. Return to text.
  62. The 470 individuals tested came from 43 ethnic groups, including the Maasai and the Beja people. The researchers labelled the three SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) as G/C–14010, T/G–13915 and C/G–13907, adding that “These SNPs originated on different haplotype backgrounds from the European C/T–13910 SNP and from each other.” Tishkoff, S.A. and 18 others, Convergent adaptation of human lactase persistence in Africa and Europe, Nature Genetics 39:31–40, 2006. Return to text.
  63. The findings might also help to explain why people tolerate milk to varying degrees. As one observer put it, the ability to drink milk is “not a qualitative trait that you have or you don’t”. Researchers in this field expect to discover yet more milk-drinking mutation variants. Gibbons, A., There’s more than one way to have your milk and drink it, too, Science 314(5806):1672, 15 December 2006.
  64. Check, E., How Africa learned to love the cow, Nature 444(7122):994–996, 21/28 December 2006.
  65. Wieland, C., The evolution train’s a-comin’ (Sorry, a-goin’—in the wrong direction)Creation 24(2):16–19, 2002, creation.com/train.
  66. Catchpoole, D., The people that forgot time (and much else, too)Creation 30(3):34–37, 2008, creation.com/forgot.
  67. It has also been suggested that people having the mutation might have been better able to survive drought, by being able to drink milk without the risk of diarrhea, which exacerbates dehydration. Ref. 10.
  68. https://celiac.org/
  69. Cammack, Richard; Atwood, Teresa; Campbell, Peter; Parish, Howard; Smith, Anthony; Vella, Frank; Stirling, John, eds. (2006). “Aa”Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology. Cammack, Richard (Rev. ed.). Oxford: Oxford University Press. p. 47.

AAS, TRT e fertilità

Introduzione:

Non è per me raro discutere dell’argomento fertilità negli utilizzatori di AAS o nei soggetti in TRT. Complice una classe medica non sempre aggiornata, molti sono spinti a credere che una condizione di sterilità sia ineluttabile, tanto nei soggetti utilizzatori di dosi sovrafisiologiche di AAS quanto in quelli sottoposti a Terapia Sostitutiva del Testosterone [TRT].

A sottolineare questa eventualità ci ha pensato uno studio pubblicato nel 2019 nel quale veniva riportato che “la terapia con Testosterone è un contraccettivo, anche se di scarsa efficacia. Gli uomini in età riproduttiva con Testosterone basso devono essere informati degli effetti negativi della TRT sulla fertilità. Se la TRT viene prescritta a uomini interessati a preservare la fertilità, è opportuno proporre un’analisi del liquido seminale e l’eventuale crioconservazione dello sperma. Opzioni come il Clomifene Citrato e l’hCG, insieme al rinvio a un urologo della riproduzione, dovrebbero essere prese in considerazione per aumentare naturalmente i livelli di Testosterone negli uomini con testosterone basso che vogliono evitare la TRT.”

Immagine che spiega l’effetto contraccettivo del Testosterone esogeno. In sintesi, agisce attraverso due meccanismi: la diminuzione del Testosterone intratesticolare e l’inibizione della spermatogenesi. La maggior parte del Testosterone intra-testicolare è prodotto dalle cellule di Leydig nel testicolo. In presenza di Testosterone esogeno, esso inibisce la produzione di Ormone di Rilascio delle Gonadotropine (GnRH), che a sua volta inibisce la produzione di Ormone Luteinizzante (LH) e diminuisce la produzione endogena di Testosterone da parte delle cellule di Leydig, diminuendo la concentrazione di Testosterone intra-testicolare. L’inibizione della produzione di GnRH inibisce anche il rilascio dell’Ormone Follicolo-Stimolante (FSH), che compromette la spermatogenesi nelle cellule del Sertoli.

Quindi possiamo chiudere qui e liquidare la questione con un “si, anche in TRT si è destinati ad una condizione di sterilità”? Assolutamente no! Per quanto corretta nei punti espositivi, la conclusione di Amir Shahreza Patel et al. è incompleta. Per quale motivo? Ve lo spiegherò in questo articolo…

Breve panoramica sulla spermatogenesi:

Gli Steroidi Anabolizzanti Androgeni non influiscono solo sulla produzione endogena di Testosterone, ma anche sulla produzione di sperma, un processo chiamato spermatogenesi.

La spermatogenesi è strettamente regolata dalle cellule di Leydig e Sertoli del testicolo. Le cellule di Leydig producono Testosterone in risposta all’attivazione del recettore LHCG (LHCGR). Questo recettore è attivato dal legame con l’Ormone Luteinizzante (LH). Il Testosterone, a sua volta, agisce sulle cellule vicine, comprese le cellule del Sertoli, per controllare la spermatogenesi. L’attivazione del recettore dell’FSH (FSHR) sulle cellule del Sertoli controlla direttamente la spermatogenesi.

La produzione di spermatozoi avviene nei tubuli seminiferi e può essere suddivisa approssimativamente in tre fasi, come illustrato di seguito:

Le diverse fasi della spermatogenesi a partire da uno spermatogonio.

Tutte queste fasi si svolgono nei tubuli seminiferi. Durante la prima fase, gli spermatogoni migrano tra le cellule del Sertoli verso il lume dei tubuli. Mentre migrano lungo le cellule del Sertoli, questi spermatogoni si dividono lentamente e si differenziano in cellule spermatiche mature. In primo luogo, subiscono la mitosi, ossia la divisione in due cellule figlie identiche. Alcune di queste cellule figlie subiranno ulteriori modifiche e ingrandimenti, un processo noto come spermatocitogenesi, che darà origine agli spermatociti primari. Queste cellule, a loro volta, subiranno la meiosi. In questo caso, si verificano due divisioni cellulari consecutive, che danno origine a un totale di quattro cellule figlie. Ognuna di queste cellule avrà la metà del numero di cromosomi della cellula madre. Dopo la prima divisione cellulare chiamiamo queste cellule spermatociti secondari, mentre dopo la seconda divisione meiotica le chiamiamo spermatidi. Infine, gli spermatidi si differenziano in spermatozoi (spermatozoi maturi) durante la spermiogenesi.

L’intero processo di spermatogenesi richiede circa 74 giorni per essere completato [1]. Dopodiché, ci vorranno altri 1-21 giorni prima che gli spermatozoi finiscano nell’eiaculato [2]. Di conseguenza, quando la spermatogenesi si interrompe e riprende, ci vorrà un po’ di tempo prima che ciò si rifletta in un’analisi del liquido seminale.

La spermatogenesi dipende in larga misura dalla concentrazione di Testosterone intratesticolare (ITT). Poiché l’LH stimola i testicoli a produrre Testosterone e quindi è responsabile della concentrazione di ITT, l’LH è importante per la spermatogenesi. Normalmente, la concentrazione di ITT è circa 100 volte superiore a quella del sangue [3]. La somministrazione settimanale di 200mg di Testosterone Enantato la riduce notevolmente, fino a circa il 2% dei livelli basali. Sebbene non sia mai stato studiato nell’uomo, il limite inferiore della concentrazione di ITT necessaria per una spermatogenesi quantitativamente normale nei ratti è circa il 20% del livello basale [4]. Una volta scesi al di sotto di questo valore, esiste una chiara relazione tra il calo della concentrazione di ITT e la conta spermatica.

Breve parentesi su Estrogeni e fertilità:

Il Recettore α degli Estrogeni (ERα) è essenziale per la fertilità maschile. La sua attività è responsabile del mantenimento della citoarchitettura epiteliale nei dotti efferenti e del riassorbimento del liquido per la concentrazione degli spermatozoi nella testa dell’epididimo. Queste e altre scoperte hanno contribuito a stabilire il ruolo bisessuale degli estrogeni nell’importanza riproduttiva. È stato dimostrato che gli Estrogeni regolano l’espressione dello scambiatore Na+/H+-3 (NHE3) e la velocità di trasporto del 22Na+, sensibile a un inibitore di NHE3. Pertanto, nel maschio, gli estrogeni regolano uno dei più importanti trasportatori epiteliali di ioni e mantengono la differenziazione morfologica epiteliale nei dotti efferenti del maschio, indipendentemente dalla regolazione del trasporto di Na+.[https://www.pnas.org/]

17 β-estradiolo (E2) legato a ERα (giallo) e ERβ (blu). Solo due residui, cioè L384/M336 e M421/I373 (Erα/ERβ), differiscono nelle tasche di legame di ERα e ERβ. Non sorprende che l’E2 si leghi ai sottotipi in modo leggermente diverso.

Così come una concentrazione ottimale di E2 porta ad un miglioramento dei quadri della fertilità, livelli elevati di Estradiolo sono correlati all’infertilità maschile. Le cause dell’iperestrogenismo includono malattie della corteccia surrenale, del testicolo o uso di farmaci che influenzano l’asse ipotalamo-ipofisi-gonadi.[https://www.nature.com/]

Da notare che i dati raccolti hanno sollevato la possibilità di puntare sul ERα nello sviluppo di un contraccettivo per l’uomo.

AAS è soppressione della spermatogenesi:

E’ un dato di fatto che l’uso di AAS sopprime la produzione endogena di Testosterone. Lo fa attraverso un feedback negativo a livello dell’ipotalamo e dell’ipofisi. In breve, l’ipotalamo secerne un ormone chiamato Ormone di Rilascio delle Gonadotropine (GnRH) che viene rilasciato nel sistema portale ipofisario. Attraverso questo sistema, può raggiungere l’ipofisi anteriore. Qui, si legherà al suo recettore cognitivo che porterà alla secrezione di gonadotropine da parte dell’ipofisi anteriore. Queste gonadotropine, l’Ormone Luteinizzante (LH) e l’Ormone Follicolo-Stimolante (FSH), raggiungono la circolazione sistemica che le trasporta all’organo bersaglio: i testicoli. Il legame dell’LH al suo recettore specifico porta alla produzione di Testosterone. Il legame dell’FSH con il suo recettore specifico svolge un ruolo importante nella spermatogenesi. E, come descritto in precedenza, anche il Testosterone prodotto è fondamentale nella spermatogenesi.

Gli AAS inibiscono la secrezione di GnRH da parte dell’ipotalamo e la secrezione di gonadotropine da parte dell’ipofisi. Di conseguenza, sia la produzione di Testosterone che quella di spermatozoi vengono soppresse. Questo può portare a una condizione chiamata azoospermia, in cui non si trovano spermatozoi in un campione di sperma. Oppure può portare all’oligozoospermia, in cui la concentrazione di spermatozoi è molto bassa (inferiore a 15 milioni per mL o 39 milioni per eiaculato).[5]

Ad esempio, in uno studio, il 65% degli uomini è diventato azoospermico entro 6 mesi dalla somministrazione di Testosterone Enantato a 200mg settimanali [6]. Poiché l’LH e l’FSH non sono stati completamente soppressi (rispettivamente -66,7 e -62,5%), si può ipotizzare che un numero maggiore di uomini sarebbe diventato azoospermico con un dosaggio più elevato e più soppressivo. In effetti, in combinazione con un progestinico (che porterebbe a una più forte soppressione di LH e FSH), si registrano generalmente tassi di azoospermia di quasi il 90% [7]. Tuttavia, uno studio prospettico osservazionale (lo studio HAARLEM) che ha seguito 100 consumatori di AAS prima, durante e in due momenti successivi al ciclo di AAS, ha visto risultati simili a quelli dello studio in cui il 65% degli uomini è diventato azoospermico [8]. I dati relativi all’analisi dello sperma erano disponibili per 91 utilizzatori al termine del ciclo. Nonostante la soppressione praticamente totale di LH e FSH in quasi tutti gli utilizzatori, la concentrazione di spermatozoi era inferiore a 15 milioni per mL nel 68% degli utilizzatori (la conta totale degli spermatozoi era inferiore a 40 milioni nel 77%). Una differenza fondamentale in questo caso potrebbe essere il tempo di soppressione, in quanto l’altro studio ha mostrato il tasso cumulativo di azoospermia fino a 6 mesi, mentre gli utilizzatori di AAS si sono sottoposti a somministrazioni per periodi di tempo variabili, con una durata mediana di 13 settimane. Inoltre, alcuni dei consumatori di AAS hanno utilizzato l’hCG durante il ciclo, che potrebbe aver stimolato in qualche misura la spermatogenesi (tornerò su questo punto più avanti). Anche se gli autori scrivono: “(…) l’uso di hCG non ha avuto effetti rilevabili sulle dimensioni dei testicoli o sulla spermatogenesi”. Questo potrebbe essere attribuito a un sottodosaggio di hCG, a un uso non corretto o forse, in qualche misura, alla mancanza di potenza statistica. Infine, alti dosaggi di AAS – in modo del tutto casuale – potrebbero stimolare la spermatogenesi sostituendo una parte dell’attività androgena endogena mancante, come spiegato nella sezione precedente.

In ogni caso, è chiaro che l’uso di AAS di per se compromette in modo significativo la spermatogenesi.

Uso di AAS e atrofia testicolare:
I testicoli comprendono il compartimento interstiziale, che ospita le cellule di Leydig, e il compartimento dei tubuli seminiferi, che ospita la spermatogenesi. Quest’ultimo è responsabile della maggior parte del volume del testicolo, con valori che in letteratura variano dal 60 al 90% [9, 10]. Gran parte di questo volume è costituito da cellule spermatiche in via di sviluppo. Di conseguenza, quando la spermatogenesi è compromessa, i testicoli diminuiscono di dimensioni. Ad esempio, lo studio citato in precedenza, in cui il 65% degli uomini è diventato azoospermico entro 6 mesi dalla somministrazione di Testosterone, ha visto una diminuzione del volume testicolare del 16,5% [6]. Uno studio in cui il Testosterone è stato combinato con un dosaggio molto basso di un progestinico orale (Levonorgestrel) per ottenere una soppressione più forte ha registrato una riduzione maggiore del volume testicolare, pari a circa il 30% [11]. Lo studio HAARLEM, citato in precedenza, ha registrato una riduzione del 24%. È interessante notare che i consumatori di AAS hanno visto il loro volume testicolare tornare a quello che era 3 mesi dopo la cessazione dell’uso (c’era solo una differenza del -4% a quel punto).

La terapia con gonadotropine (hCG e hMG/FSH) può preservare la spermatogenesi:
L’effetto dell’hCG e dell’FSH o dell’hMG sulla spermatogenesi è forse dimostrato in modo più elegante da una serie di esperimenti di Matsumoto et al. [12]. In primo luogo, soggetti maschi sani hanno ricevuto 5000 UI di hCG due volte alla settimana per 7 mesi. Questo stimola fortemente la produzione di Testosterone da solo e di conseguenza l’FSH viene completamente soppresso. Ciononostante, è stata mantenuta una certa produzione di spermatozoi, la cui concentrazione è stata ridotta da 88 milioni/mL a 22 milioni/mL dopo 4 mesi. Dopo questi 7 mesi, il Testosterone Enantato (200mg settimanali) è stato aggiunto all’hCG per altri 6 mesi in questi uomini. Le concentrazioni di sperma sono rimaste praticamente inalterate (26 milioni/mL negli ultimi 3 mesi).

Dopo questo periodo, 4 soggetti hanno continuato l’hCG per altri 3 mesi senza Testosterone. Successivamente, in due dei soggetti è stato aggiunto l’FSH (100 UI al giorno) e negli altri due l’hMG (75 UI al giorno). L’aggiunta di FSH o hMG ha portato a un forte aumento della produzione di spermatozoi, raggiungendo una media di 103 milioni/mL negli ultimi 2 mesi:

Allo stesso modo, l’FSH da solo può preservare una parte della spermatogenesi durante la soppressione della terapia con testosterone, come illustrato nella figura seguente [13]:

Ciò che si può dedurre da questi risultati è che sia l’FSH che l’hCG possono preservare una certa spermatogenesi durante la soppressione delle gonadotropine da parte del Testosterone, ma che entrambi sono necessari per una spermatogenesi quantitativamente normale. Va notato, tuttavia, che ci sono state marcate differenze interindividuali. Nel precedente studio con hCG, un uomo è diventato azoospermico durante il trattamento con hCG.

Un piccolo studio retrospettivo suggerisce che l’hCG da solo, al dosaggio di 500 UI a giorni alterni, può preservare completamente la spermatogenesi in associazione alla Terapia Sostitutiva del Testosterone [14]. Forse in questi uomini c’era una secrezione residua di FSH sufficiente a consentire la piena conservazione della spermatogenesi. Inoltre, la natura retrospettiva dello studio potrebbe aver portato a una distorsione dei risultati.

Differenze tra hCG, LH e FSH.

Questo mi porta a un altro aspetto che vorrei discutere: il dosaggio. Uno studio ha rilevato che iniettando hCG al dosaggio di 250 UI a giorni alterni si ottiene una concentrazione di Testosterone intratesticolare praticamente uguale a quella del basale [15]. Dato il ruolo centrale del Testosterone intratesticolare nella spermatogenesi, si potrebbe sostenere che questo basso dosaggio dovrebbe essere sufficiente per preservare la spermatogenesi durante l’uso di AAS. Tuttavia, questo aspetto non è stato studiato direttamente in uno studio controllato.

L’hMG (chiamata anche Menotropina o Gonadotropina Umana della Menopausa – human Menopausal Gonadotropin), commercializzato in Italia sotto il nome di MENOGON ®, è un principio attivo per il trattamento dei disordini della fertilità. Si compone di gonadotropine che vengono estratte dalle urine di donne in post-menopausa, gonadotropine che sono solitamente l’Ormone Luteinizzante (LH) e l’Ormone Follicolo-Stimolante (FSH). Spesso, contiene anche Gonadotropina Corionica umana (hCG).

Un dosaggio più elevato, ma comunque inferiore a quello utilizzato negli studi di Matsumoto, ha dimostrato la conservazione di una certa spermatogenesi in pazienti con ipogonadismo secondario con hCG dosato a 500-2500 UI due volte alla settimana [16]. I dosaggi sono stati titolati in base ai livelli di Testosterone raggiunti. Per ottenere una spermatogenesi quantitativamente normale era necessaria l’aggiunta di FSH (3x 150 UI hMG settimanali). Anche in questo caso, però, si trattava di uno studio retrospettivo.

Infine, sono state sollevate alcune perplessità sull’effetto dell’hCG sulla morfologia degli spermatozoi. Uno studio finlandese suggerisce che l’uso concomitante di hCG e AAS ad alti dosaggi può avere un impatto negativo sulla morfologia dello sperma [17]. Lo studio ha seguito 18 atleti di forza amatoriali, 16 dei quali hanno utilizzato l’hCG insieme ad alti dosaggi di AAS. I campioni di sperma sono stati prelevati alla fine del ciclo di AAS, circa 1,5 mesi dopo il ciclo e circa 6 mesi dopo il ciclo. Naturalmente, la produzione di sperma era compromessa, con una conta media di 33 milioni di spermatozoi/mL alla fine del ciclo di AAS. Un soggetto è diventato azoospermico (e lo è rimasto per tutto il successivo periodo di sospensione). Ciò sembra dimostrare che l’uso di hCG può preservare una certa spermatogenesi durante l’uso di AAS. La morfologia dello sperma, tuttavia, era solo del 15% rispetto a una media del 40% di una coorte finlandese di donatori di banche del seme. Inoltre, hanno trovato una correlazione tra la dose totale di hCG utilizzata e gli spermatozoi morfologicamente anormali.

Quando hanno stratificato gli utilizzatori in due gruppi: un gruppo ad alta dose di hCG (>12.000 UI totali) e un gruppo a bassa dose (<12.000 UI totali), hanno notato che c’era una differenza significativa nella morfologia dello sperma tra i due. In media, il 22% era normale nel gruppo ad alto dosaggio e il 72% nel gruppo a basso dosaggio alla fine del ciclo di AAS. Ma come? Se la media del gruppo è del 15%, come può essere più alta sia nel gruppo ad alta dose che in quello a bassa dose? C’è qualcosa di sbagliato nei dati. Questo è un problema dello studio in questione. Da notare che, poiché il gruppo ad alta dose aveva una concentrazione di spermatozoi quasi cinque volte superiore, la quantità assoluta di spermatozoi morfologicamente normali era maggiore nel gruppo ad alta dose.

Si potrebbe obiettare che potrebbe essere l’assenza di FSH, piuttosto che l’hCG di per sé, ad avere un impatto sulla morfologia. Infatti, è stato riscontrato che dosi elevate di hCG migliorano la motilità degli spermatozoi e la morfologia normale in uomini subfertili con livelli normali di FSH [17]. Inoltre, si potrebbe sostenere che l’AAS stesso potrebbe avere un effetto negativo diretto sulla morfologia degli spermatozoi a dosi elevate [18]. Questo potrebbe non manifestarsi se vengono prodotte solo piccole quantità di spermatozoi, come nel caso del gruppo a basso dosaggio. Anche Matsumoto et al. hanno dimostrato che l’hCG (3x 5000 UI settimanali) non ha alcun effetto sulla morfologia degli spermatozoi in associazione al testosterone in un piccolo studio [19]. Infine, anche l’abuso di altre sostanze non dichiarate potrebbe aver avuto un impatto.

Conclusioni:

Ricapitolando, la spermatogenesi è strettamente regolata da LH e FSH. Quando si somministrano AAS, la secrezione di questi due ormoni viene fortemente ridotta. Di conseguenza, anche la spermatogenesi viene fortemente ridotta. Nella maggior parte degli uomini questo porta all’azoospermia. È stato riscontrato che l’uso di hCG mantiene una certa spermatogenesi, anche se a un livello inferiore al normale. L’aggiunta di FSH (direttamente o come parte di hMG) è necessaria per preservare completamente la spermatogenesi. Il dosaggio necessario per mantenere in modo ottimale la spermatogenesi con il solo hCG durante un ciclo AAS non è del tutto chiaro. Dato l’importante ruolo del Testosterone intratesticolare nel mantenimento della spermatogenesi, si potrebbe sostenere che un dosaggio che sostenga questo aspetto sostenga in modo ottimale anche la spermatogenesi. Si potrebbe quindi arrivare a un dosaggio di circa 250 UI a giorni alterni. Tuttavia, gli studi clinici (controllati) che hanno valutato direttamente l’impatto sulla spermatogenesi con la soppressione delle gonadotropine hanno tutti utilizzato dosaggi nettamente superiori. I dati di studi retrospettivi suggeriscono che potrebbero essere sufficienti da 500 a 2500 UI due volte alla settimana. L’ideale sarebbe testare il proprio sperma per capire quale sia il dosaggio più adatto. Si tenga presente che l’intero processo di spermatogenesi e la successiva comparsa di spermatozoi nell’eiaculato possono richiedere fino a circa 3 mesi. I cambiamenti nella terapia potrebbero quindi richiedere almeno 3 mesi prima che i loro effetti si riflettano nell’analisi dello sperma.

Dopo le informazioni fin qui riportate, non ci si stupisce del fatto che nello studio citato nell’introduzione la TRT fosse stata classificata come un “contraccettivo di bassa efficacia”. Se infatti togliamo dall’equazione la somministrazione esogena di hCG e/o FSH [o in alternativa hMG], la condizione di azoospermia è praticamente una certezza. Da considerarsi anche i dosaggi di questi ancillari della TRT. Dosaggi che devono tenere conto della risposta terapeutica soggettiva. Ciò significa che i dosaggi standard per l’hCG, per esempio, rappresentano per la maggior parte dei soggetti solo un punto di partenza che dovrà essere riconsiderato alla luce di esami specifici [vedi spermiogramma].

Un protocollo di fertilità nel quale mi sono imbattuto spesso parlando con atleti o preparatori d’oltre oceano è costituito da una hCG, hMG e Clomifene Citrato. L'”invenzione” di questo protocollo si attribuisce a Dave Palumbo. Non propriamente un luminare dell’endocrinologia ma sicuramente un vagliatore di tester non da poco.

Il protocollo è il seguente:

hCG – 2000 UI a giorni alterni
hMG – 75 UI a giorni alterni
Clomifene Citrato – 50mg al giorno

Clomifene Citrato

In alternativa all’uso di Clomifene Citrato si opta per Enclomifene Citrato, l’isomero trans del Clomifene Citrato. Ma di lui parlerò in un articolo apposito. Rimane comunque il dubbio di una loro sufficiente efficacia additiva.

Encolimfene Citrato

Ho avuto l’opportunità di raccogliere molte testimonianze di utilizzatori. Alcuni di loro hanno trascorso più di un decennio tra cicli, bridge e fasi in TRT. Anche nei casi più estremi, quando è arrivato il momento di avere un figlio, una parte consistente di quelli che hanno seguito questo semplice protocollo sono riusciti a ingravidare la propria moglie/fidanzata:

La sospensione temporanea della TRT per seguire un protocollo di ristabilizzazione dell’Asse HPT e aumentare il numero di spermatozoi con il protocollo di fertilità, non rappresentava una costante ma una eventualità che poteva interessare alcuni individui .

Ovviamente, quanto detto non rappresenta assolutamente una prescrizione medica o un consiglio terapeutico! Si tratta, come sempre, di pura divulgazione scientifica volta alla formazione di una cultura di base utile alla tutela della propria e altrui salute.

Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]

Riferimenti:

  • “Book on Steroids” di Peter Bond [capitolo 6 – Side effects and managing them – sezione 6.12. – Low/undetectable sperm count (oligo-/azoospermia)].
  1. Amann, Rupert P. “The cycle of the seminiferous epithelium in humans: a need to revisit?.” Journal of andrology 29.5 (2008): 469-487.
  2. Rowley, Mavis J., Florence Teshima, and Carl G. Heller. “Duration of transit of spermatozoa through the human male ductular system.” Fertility and sterility 21.5 (1970): 390-396.
  3. McLachlan, Robert I., et al. “Effects of testosterone plus medroxyprogesterone acetate on semen quality, reproductive hormones, and germ cell populations in normal young men.” The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 87.2 (2002): 546-556.
  4. Zirkin, Barry R., et al. “Maintenance of advanced spermatogenic cells in the adult rat testis: quantitative relationship to testosterone concentration within the testis.” Endocrinology 124.6 (1989): 3043-3049.
  5. T. G. Cooper, E. Noonan, S. Von Eckardstein, J. Auger, H. Baker, H. M. Behre, T. B. Haugen, T. Kruger, C. Wang, M. T. Mbizvo, et al. World health organization reference values for human semen characteristics. Human reproduction update, 16(3):231–245, 2010.
  6. W. H. O. T. F. on Methods for the Regulation of Male Fertility. Contraceptive efficacy of testosterone-induced azoospermia in normal men. The Lancet, 336(8721):955–959, 1990.
  7. Page, Stephanie T., John K. Amory, and William J. Bremner. “Advances in male contraception.” Endocrine reviews 29.4 (2008): 465-493.
  8. Smit, D. L., et al. “Disruption and recovery of testicular function during and after androgen abuse: the HAARLEM study.” Human Reproduction 36.4 (2021): 880-890.
  9. S. Melmed. Williams textbook of endocrinology. 13th edition. Elsevier Health Sciences, 2016.
  10. M. Simoni and I. T. Huhtaniemi. Endocrinology of the Testis and Male Reproduction. Springer, 2017.
  11. Anawalt, Bradley D., et al. “Intramuscular testosterone enanthate plus very low dosage oral levonorgestrel suppresses spermatogenesis without causing weight gain in normal young men: a randomized clinical trial.” Journal of andrology 26.3 (2005): 405-413.
  12. Matsumoto, Alvin M., Anthony E. Karpas, and William J. Bremner. “Chronic human chorionic gonadotropin administration in normal men: evidence that follicle-stimulating hormone is necessary for the maintenance of quantitatively normal spermatogenesis in man.” The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 62.6 (1986): 1184-1192.
  13. Matsumoto, Alvin M., et al. “Reinitiation of sperm production in gonadotropin-suppressed normal men by administration of follicle-stimulating hormone.” The Journal of clinical investigation 72.3 (1983): 1005-1015.
  14. Hsieh, Tung-Chin, et al. “Concomitant intramuscular human chorionic gonadotropin preserves spermatogenesis in men undergoing testosterone replacement therapy.” The Journal of urology 189.2 (2013): 647-650.
  15. Coviello, Andrea D., et al. “Low-dose human chorionic gonadotropin maintains intratesticular testosterone in normal men with testosterone-induced gonadotropin suppression.” The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 90.5 (2005): 2595-2602.
  16. Depenbusch, Marion, et al. “Maintenance of spermatogenesis in hypogonadotropic hypogonadal men with human chorionic gonadotropin alone.” European journal of endocrinology 147.5 (2002): 617-624.
  17. Homonnai, Z. T., M. Peled, and G. F. Paz. “Changes in semen quality and fertility in response to endocrine treatment of subfertile men.” Gynecologic and obstetric investigation 9.5 (1978): 244-255.
  18. Torres-Calleja, J., et al. “Effect of androgenic anabolic steroids on sperm quality and serum hormone levels in adult male bodybuilders.” Life sciences 68.15 (2001): 1769-1774.
  19. Matsumoto, Alvin M., et al. “Human chorionic gonadotropin and testicular function: stimulation of testosterone, testosterone precursors, and sperm production despite high estradiol levels.” The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 56.4 (1983): 720-728.

Ecdysteroidi – tra moda ed evidenze scientifiche.

Introduzione:

Negli ultimi anni il mondo del Bodybuilding e del Fitness è stato letteralmente invaso da affermazioni sensazionalistiche di stampo pubblicitario su una classe di molecole steroidee provenienti dal mondo animale e vegetale: gli Ecdysteroidi. Tra questi sono emersi agli onori della cronaca il 20-hydroxyecdysone e il Turkesterone. Quest’ultimo, in particolare, è stato fortemente pubblicizzato da “influencer” con nozioni di biochimica pari o prossime allo 0 e da venditori con sete speculativa mista ad ignoranza e malafede.

In base a quanto sinteticamente esposto, ho deciso di riportare le cose come sono alla luce delle attuali evidenze scientifiche e della lucida osservazione empirica e dei dati aneddotici.

Introduzione agli Ecdysteroidi:

Gli Ecdysteroidi sono ormoni steroidei degli artropodi responsabili principalmente della muta, dello sviluppo e, in misura minore, della riproduzione;[1][2][3] esempi di Ecdysteroidi includono Ecdysone, Ecdysterone, Turkesterone e 2-deossiecdysone. [4] Questi composti sono sintetizzati negli artropodi a partire dal colesterolo alimentare attraverso la fase metabolica influenzata dalla famiglia dei citocromi P450.[5] I Fitodisteroidi sono presenti anche in molte piante, per lo più come agenti protettivi (tossine o antifeedanti) contro gli insetti erbivori.[6][7]

Infatti, gli Ecdysteroidi sono presenti in molte piante (circa il 6% delle piante esistenti)[8], anche se a livelli solitamente considerati insufficienti per l’estrazione o l’attività biologica. Alcune piante che presentano una maggiore quantità di Ecdysteroidi bioattivi sono:

  • Asparagus Filicinus[9]
  • Spinacia oleracea (Spinaci, fonte di 20-idrossidisone)[10]
  • Quinoa, soprattutto nella crusca, che contiene principalmente 2-idrossidisone e makisteroni[11] e varia da 450-1300mcg/g di ecdysone equivalente[12].
  • Ignami[13]
  • Funghi a bottone bianco[11]
  • Ajuga Turkestanica, fonte del “Turkesterone” idrossilato C-11[14]
  • Rhaponticum carthamoides
  • Silene Praemixta (2-deossiecdysterone e 2-deossi-alfa-ecdysone)
  • Vitex Scabra, con l’1,8% di ecdisteroidi in peso[15] e altre specie di Vitex[16] come cymosa[17] e canescens[18].

Gli Ecdysteroidi prendono il loro nome dal fatto di avere uno scheletro carbossilico steroideo (sterone) e dall’essere associati al processo di muta, altrimenti noto come ecdisi. La ragione della loro esistenza nelle piante (essendo un ormone degli insetti), come precedentemente accennato, è che proteggono le piante dagli insetti non adattati alla loro tolleranza, e quindi sono una fitoalessina.[19-13]

Gli Ecdysteroidi sono composti ormonali coinvolti nel comportamento sessuale degli insetti, nella muta e nella metamorfosi. Gli Ecdysteroidi presentano una somiglianza strutturale con il Testosterone e sono considerati il composto simile al Testosterone più attivo negli insetti.

Di seguito è riportata la struttura generale della famiglia degli Ecdysteroidi:

Sebbene dal 2001 siano noti oltre 200 Ecdysteroidi,[8] e ne siano stati registrati fino a 463[19], la maggior parte di essi non è bioattiva se ingerita per via orale.[20] Tra quelli più comuni, sia nella ricerca che nell’assunzione per via orale, vi sono:

  • Ecdysone
  • Ecdysterone e beta-ecdysterone
  • 20-idrossiecdysone
  • Turkesterone
  • Integristerone A
  • 24(28)-deidramakisterone A
  • Viticosterone E
  • Sileneoside A e C
  • Ponasterone A
  • Citasterone

Farmacologia [biodisponibilità, farmacocinetica, interazione cellulare/recettoriale e metabolismo]:

In uno studio, utilizzando Ecdysteroidi da 0,2mg/kg di peso corporeo (come ecdysone e 20-idrossidysone), l’Ecdysone sembrava avere un’emivita di eliminazione di 4 ore e il 20-idrossidysone un’emivita di eliminazione di 9 ore nell’uomo.[20] Non è nota un’emivita attiva nell’uomo.

Tuttavia, i modelli murini mostrano un’emivita di 8,15 minuti per il 20-idrossidysone quando viene iniettato alla dose di 50mg/kg di peso corporeo nella vena caudale[21] e risultati simili sono stati replicati con il 20-idrossidysone altrove.[22] È stata notata anche un’emivita di 48 minuti (per l’Ecdysteroide Ponasterone A) quando viene iniettato alla dose di 750g.[23]

Nella drosofilia è stato clonato un recettore citoplasmatico, denominato DopEcR, che si lega agli Ecdysteroni e alla Dopamina.[24] È stato teorizzato che alcuni dei meccanismi d’azione avvengano attraverso questo recettore e siano di natura non genomica (non influenzano il nucleo della cellula).[25][26] Tra i possibili effetti non genomici vi è l’afflusso di ioni calcio che inducono la fosforilazione di Akt, di cui parlerò più avanti.

Si ipotizzano anche recettori nucleari (nei mammiferi) della superfamiglia dei recettori nucleari[27]. Il recettore dell’Ecdysterone si dimerizza con i recettori Ultraspiracle (USP) negli insetti per influenzare i geni, ma negli esseri umani deve dimerizzare con il recettore RXR.[20] Sebbene negli insetti l’USP possa dimerizzare con un’ampia varietà di recettori nucleari, nei mammiferi deve formarsi un complesso EcR:RXR perché si verifichino gli effetti. [28] Il legame dell’EcR con recettori non RXR non produce effetti genetici nei vertebrati.[29] È stato tuttavia osservato che l’RXR è un partner “riluttante” per l’EcR e che per la segnalazione genetica tramite EcR:RXR è necessario un relativo eccesso di RXR; questo è stato menzionato in uno studio[20] in relazione a un altro che ha indagato un modello in vitro su una linea cellulare di ovaio di criceto cinese.[30]

Il gambero bruno Crangon crangon possiede molteplici isoforme del recettore degli ecdisteroidi (CrcEcR) e del recettore dei retinoidi-X (CrcRXR). La troncatura dei recettori CrcEcR e CrcRXR non compromette ma altera l’attività transattiva. La modellazione in silico prevede che il tributilstagno (TBT) si adatti alla tasca di legame del ligando di CrcRXR. ► L’esposizione in vitro mostra che la TBT influenza la transattivazione degli Ecdysteroidi. ► La TBT porta a un’alterazione dell’espressione in vivo di CrcEcR e CrcRXR, soprattutto nelle ovaie.

Gli Ecdysteroidi, in particolare il 20-idrossiecdysone e il Pinnatasterone, sono stati chiamati in causa come inibitori delle pompe di efflusso della P-glicoproteina e possono interagire con altri farmaci che vengono metabolizzati ampiamente dalla P-glicoproteina, come la Berberina o l’Icariina.[31]

Pinnatasterone

Nei topi (e nell’uomo) l’escrezione avviene sia per via fecale che per via urinaria. Alcuni studi suggeriscono che la via fecale sia favorita, in quanto gli Ecdysteroidi vengono raccolti dal fegato e poi espulsi negli acidi biliari[32][33], tuttavia almeno uno studio osserva che entrambe le vie possono essere ugualmente importanti,[21] sebbene quest’ultimo studio abbia utilizzato un’iniezione di Ecdysteroidi da 50mg/kg di peso corporeo.

Nell’esaminare i metaboliti fecali, sono stati notati il 4-deossicedisone e composti con un anello B completamente ridotto.[34] In una review è stato osservato che questo metabolismo “ricorda la riduzione epatica del 4-en-3-one sull’anello-A degli ormoni steroidei dei vertebrati”.[20] Quando la scissione della catena laterale avviene tra il C20 e il C22, possono risultare i metaboliti Poststerone e 12-deossicedisone (dal 20-idrossicedysone). [Nei ratti è stato osservato anche un nuovo metabolita, il 2β,3β,6α,22R,25-pentaidrossi-5β-colest-8(14)-ene.[22] Infine, il metabolita 14-deossi-20-ecdysone (osservato come metabolita primario nelle urine umane) può avere interazioni con la microflora intestinale, poiché è noto che la microflora causa la deidrossilazione dei composti steroidei.[35]

Nell’uomo, l’escrezione urinaria di Ecdysterone tende a risultare in uno dei tre composti: l’Ecdysterone in forma invariata, il 2-deossiacidysterone o il Deossiacidysone. Il principale metabolita urinario, con una percentuale del 99,34%, è il Desossiacidysone a 21 ore dall’ingestione di 20mg di Ecdysterone.[36] Un’escrezione urinaria bifasica del composto progenitore è stata notata anche con l’analisi delle urine a 68 ore.[36] Questi metaboliti si trovano anche nelle urine dei ratti.[37]

In realtà non ci sono molte informazioni su questo argomento che possano essere considerate “conclusive”. Sembra che ci sia un’ampia varietà di metaboliti che non sono stati studiati e che il 20-HE persista più a lungo negli esseri umani che nei topi (4,1 ore contro 8,15 m) o che la sua risposta sia dipendente dalla dose. Al momento non si hanno risposte a proposito.

Interazioni neurologiche:

L’Ecdysterone è in grado di aumentare l’induzione enzimatica sia dell’acetilcolinesterasi[38] che della glutammato decarbossilasi.[39] Questi effetti sono a valle della capacità degli Ecdysteroidi di aumentare la sintesi proteica, in quanto l’aumento della sintesi proteica (attraverso l’aumento dell’efficacia dell’mRNA, come ipotizzato da Uchiyama & Otaka[40][41]) si applica ai tessuti proteici (muscolo scheletrico, proteine degli organi) e agli enzimi. L’aumento del glutammato decarbossilato è stato misurato al 25-30% in vivo dopo 2,5-50ug/kg di peso corporeo, anche se la dipendenza dalla dose non era chiara.[39]

Da sinistra: Acetilcolinesterasi e Glutammato Decarbossilasi

Esercita inoltre alcuni effetti protettivi contro le tossine neurologiche.[42][43]

Salute cardiovascolare:

I Fitoecdysoni (la famiglia di cui fa parte l’Ecdysterone) sono promettenti come agenti di riduzione del Colesterolo[44], probabilmente attraverso una maggiore conversione del colesterolo in acidi biliari. Questi effetti sono stati riscontrati a 2,5mg/kg di peso corporeo.

L’Ecdysterone (termine intercambiabile con 20-idrossiecdysterone, o 20-HE) sembra essere in grado di sopprimere la formazione epatica di glucosio e quindi di abbassare i livelli di zucchero nel sangue indipendentemente dalla secrezione di Insulina e dai livelli sierici.[45] La soppressione del metabolismo del glucosio sembra provenire dalla fosfoenolpiruvato carbossichinasi e dalla glucosio-6-fosfatasi, oltre a indurre la fosforilazione di Akt nelle cellule epatiche.[46]

Quando viene somministrato ai ratti alla dose di 10mg/kg di peso corporeo, il composto correlato 20-idrossidysone è in grado di esercitare effetti antidiabetici e antiobesogeni in modelli di obesità animale, suggerendo che potrebbe esercitare questi stessi effetti nell’uomo.[46] Questi cambiamenti hanno anche portato a una maggiore secrezione di Adiponectina da parte degli adipociti di ratto.[46] È stato dimostrato che in altri modelli passati esercita proprietà antidiabetiche simili, indipendentemente dal metodo di ingestione/iniezione.[47][48]

Muscolo-scheletrico e prestazioni sportive:

La somministrazione di Ecdysterone (per via sottocutanea o endovenosa), a circa 5mg/kg di peso corporeo, sembra essere in grado di indurre la sintesi proteica in organi animali come il fegato[49][50] o il muscolo scheletrico.[51] Ciò è probabilmente dovuto a un aumento dell’efficienza di traduzione dell’mRNA piuttosto che a un aumento della sintesi dell’mRNA (trascrizione).[45] Inoltre, gli Ecdysteroidi possono essere in grado di aumentare l’incorporazione della leucina nelle cellule a una dose di 5mg/kg di peso corporeo (lo studio ha riguardato il fegato).[52]

Studi in vitro su cellule muscolari (con 20-idrossiecdysone e Turkesterone) hanno rilevato miglioramenti statisticamente significativi nella sintesi proteica in modo dipendente dalla dose a partire da 0,08nM, con un picco a 0,1nM con una sintesi proteica superiore del 110-120% rispetto al controllo e un plateau a concentrazioni comprese tra 1 e 10nM. [Il metabolita del 20-idrossisterone, il Rubrosterone, sembra essere altrettanto potente se si considera il fegato di topo.[49]

In studi comparativi diretti, l’Ecdysteroide chiamato “Turkesterone” sembra essere più potente rispetto agli altri Ecdysteroidi studiati[53][15], seguito dal Cyasterone e poi dal 20-idrossisterone.[54][22]

Cyasterone

Rispetto al controllo, il Turkesterone ha aumentato la crescita dei ratti (sulla base di mg/die) del 63,5%, l’Ecdysterone del 51,9%, il 2-deossiecdysterone del 21,2% e l’alfa-ecdystone del 19,2%. Questo studio ha utilizzato il Metilandrostenediolo (51,9%) e il Nerobol (57,7%) come composti di confronto, anche se gli effetti del Nerobol [Methandienone] erano più localizzati al muscolo scheletrico, mentre gli Ecdysteroidi avevano un aumento della sintesi proteica sistemica (organo e muscolo).[15] Gli Ecdysteroidi in questo studio non hanno soppresso né causato lo sviluppo della prostata o delle vescicole seminali, e non hanno avuto effetti uterotropi nei ratti femmina; il peso del timo è aumentato del 23-35%, mentre è diminuito del 20% con il Nerobol. Le dosi utilizzate in questo studio sono state di 5mg/kg di peso corporeo per tutti gli Ecdysteroidi e di 10mg/kg di peso corporeo per il Metilandrostenediolo e il Nerobol.[15]

Per quanto riguarda i meccanismi d’azione, gli Ecdysteroidi sembrano in grado di provocare un rapido afflusso di Ca2+ nei miociti che porta alla fosforilazione di Akt e quindi alla sintesi proteica. [Questo effetto si verifica dopo 10 minuti di incubazione ed è inibito dagli inibitori della PI3K, come già visto in altri studi, ma anche dagli inibitori della GPRC e della PLC; inoltre, quando le cellule vengono private del calcio intracellulare, Akt non viene fosforilato e il legame del calcio libero con l’EGTA abbassa la sintesi proteica dal 16% all’8%.[55] Il calcio di per sé può essere un importante mediatore di Akt e della sintesi proteica[56-51], e gli Ecdysteroidi sembrano funzionare in modo vicario attraverso il Ca2+ e Akt.[57]

L’afflusso di calcio aumenta la fosforilazione di Akt di oltre 3 volte a una concentrazione di 0,1uM, con una dose-risposta decrescente fino a 5 volte a 1-10uM.[55] L’effetto di 1uM di 20-idrossiecdysterone su Akt ha raggiunto il picco a 2-4 ore, ma è rimasto superiore al valore di base fino a 24 ore.[55]

Nella discussione di uno studio[24] è stato anche notato che la “coda” degli Ecdysteroidi (γ-idrossi-γ-metilpentanoato), se separata dallo scheletro carbossilico steroideo, assomiglia al metabolita anabolizzante della Leucina HMB (beta-idrossi-metilbutirrato).

Studi in vivo hanno rilevato un aumento dell’anabolismo in un’ampia varietà di animali, come ratti e topi,[50][58][59] suini[60] e quaglie.[61] Gli effetti sul miglioramento della forza sembrano essere indipendenti dall’attività, come valutato dal tempo di nuoto forzato nei ratti che migliora senza un allenamento costante. Alcuni studi passati (precedenti al 2000) suggeriscono che possa aumentare la sintesi proteica anche negli esseri umani.[62] Anche nei ratti sono stati rilevati miglioramenti delle prestazioni.[63]

Nelle pecore, una dose orale di 0,02mcg/kg di Ecdysteroidi al giorno è stata in grado di aumentare il tasso di crescita corporea e la produzione di lana[22] ed è stata più evidente con un apporto nutritivo più scarso. Una dose altrettanto ridotta di 0,4 mg/kg di peso corporeo è stata in grado di aumentare la ritenzione di azoto e preservare la massa magra (al 112-116% del controllo) quando l’assunzione di cibo è stata ridotta dell’11-17% nei suini.[64]

L’aumento dell’attività della fosfatasi alcalina indotta dall’Ecdysterone sembra avvenire attraverso il recettore degli estrogeni.[65] Attraverso questo recettore, anche l’attività dei geni reporter degli estrogeni viene aumentata dall’Ecdysterone.

L’aumento dell’attività osservato nell’espressione del collagene di tipo I, dell’osteocalcina e di Runx2 non sembra avvenire attraverso il recettore degli estrogeni.[66]

Interazioni ormonali:

Al momento è stato condotto un solo studio sull’uomo con l’Ecdysterone. Dosato a 200 mg al giorno, non è stato osservato alcun risultato nei maschi che si allenavano alla resistenza per quanto riguarda il testosterone totale e libero o i cambiamenti nella composizione corporea rispetto al placebo.[64] Quando è stato testato il legame con il recettore degli androgeni, il 20-idrossiecdysterone non sembra avere alcuna affinità di legame e quindi non può attivare il recettore degli androgeni.[67]

Detto questo, nonostante l’assenza di influenza sul Testosterone stesso, l’Ecdysterone potrebbe essere in grado di esercitare effetti simili al testosterone attraverso le vie di trasduzione del segnale (anche se il meccanismo esatto non è ancora noto); un’azione che in definitiva ha lo stesso significato biologico del testosterone.[68]

Non ci sono molte prove, oltre a quelle in vitro, che suggeriscano l’utilità dell’Ecdysterone per la sintesi proteica muscolare o per l’aumento della forza.[69]

Quando è stato testato in vitro in C2C12, 1µM di 20-idrossiecdysone (20-HE) ha aumentato il diametro dei miotubi in modo indipendente dal recettore degli androgeni; sia i corticosteroidi che i bloccanti del recettore degli estrogeni hanno impedito al 20-HE di promuovere la crescita muscolare. [52] In seguito a ulteriori test, il 20-HE sembra attivare sia la variante alfa del recettore degli estrogeni (ERα; EC50 di 25,7nM) sia la variante beta (ERβ; EC50 13nM) e si è riscontrato che 10nM di 20-HE promuove la crescita muscolare attraverso ERβ.[52]

Da sinistra: Recettore Estrogeno α [ERα] e Recettore Estrogeno β [ERβ].

Quando è stato testato in vitro, il 20-idrossiecdysone sembra promuovere l’ipertrofia delle cellule muscolari agendo sul recettore beta degli estrogeni. Questa molecola sembra agire anche sul recettore alfa, e quando entrambi i recettori agiscono contemporaneamente la cellula muscolare sperimenta comunque l’ipertrofia.

Interazioni con i processi ossidativi:

L’Ecdysterone esercita anche effetti protettivi contro la perossidazione lipidica da parte dei radicali liberi, ottenendo uno status di antiossidante.[70] Questo effetto è stato osservato a una dose molto bassa di 0,1mg/kg di peso corporeo ed è risultato più potente della vitamina D su base molecolare.

Meccanismo della sostituzione radicalica che porta alla perossidazione lipidica.

Sistemi organici periferici:

L’Ecdysterone, alla dose di 5mg/kg di peso corporeo, è in grado di ripristinare la normale velocità di filtrazione glomerulare e di sopprimere l’albuminuria nei ratti trattati con una miscela nefrotossica[46] e può alleviare i sintomi dell’uremia associata al danno epatico.[58]

Come discusso nella sezione sul metabolismo dei grassi, l’Ecdysterone è in grado di aumentare il tasso di secrezione biliare e di migliorare la rigenerazione del fegato dopo un danno da tossina (Eliotrina).[46]

Eliotrina

Per quanto riguarda la pelle, l’Ecdysterone sembra essere in grado di promuovere la differenziazione dei cheratinociti e di accelerare piccole ferite e ustioni quando viene applicato esternamente.[46]

Longevità e aspettativa di vita:

Gli Ecdysteroidi sono uno dei due ormoni degli insetti (l’altro è l’ormone giovanile) che sembrano essere coinvolti nella durata della vita di questi animali, con l’Ecdysterone come agente che aumenta la durata della vita.[71][72] La trasfezione di Drosophilia con un recettore per l’Ecdysone aumenta la durata della vita.[72] Tuttavia, gli studi sull’uomo sono inesistenti e gli altri modelli animali molto preliminari.

Drosophila Melanogaster [moscerino della frutta]

Sicurezza e tossicità:

Gli Ecdysteroidi, nel complesso, sono abbastanza sicuri per l’ingestione. I benefici sembrano manifestarsi a dosi intorno ai 10mg/kg di peso corporeo, mentre la tossicità accertata nei mammiferi (roditori) è di 6400mg/kg di peso corporeo se iniettati e >9000mg/kg di peso corporeo se consumati per via orale.[42][41]

Tuttavia, i dati sull’uomo sono pochi e non sempre aventi un design ottimale al fine di poter fare una analisi oggettiva dei dati in essi riportati. Al momento però, sono maggiori le segnalazioni di mancanza totale di effetti piuttosto che di conseguenze negative dopo la loro somministrazione orale o transdermica. Gli effetti avversi negativi denunciati da alcuni utilizzatori sono stati dolori gastro-intestinali, reflusso e dissenteria comparse dopo l’inizio della somministrazione orale e cessate poco dopo l’interruzione della stessa. In alcuni casi, la somministrazione topica ha comportato la comparsa di rush cutanei nella zona di applicazione.

Bisogna comunque ricordare che ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria, nel mondo fisico e umano. Indi per cui, pretendere modifiche dell’omeostasi senza potenziali conseguenze indesiderate è da idioti illusi.

Conclusioni:

Se avete compreso bene quanto riportate, vi sarete resi conto che mancano interventi validi sull’uomo. Quindi, parlare di assenza di effetti collaterali o efficacia certa è solamente espressione di becera ignoranza venduta ad un pubblico in perenne ricerca della “pillola magica”. E, a dirla tutta, dopo anni di dati raccolti, vi posso dire che non è proprio il caso degli Ecdysteroidi l’essere la panacea di tutti i mali.

Vorrei che consideraste il fatto che il 20-idrossiecdysone (20HE), per fare un esempio, è risultato limitato nella segnalazione muscolo-scheletrica e epatica della protein chinasi B/Akt-mTOR1 nei topi. Anche la biodisponibilità del 20HE, consumato da solo o con la Leucina, è rimasta bassa a tutte le dosi ingerite.[https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26584207/]

Schema semplificato della via di segnalazione PI3K/AKT/mTOR nel Condrocita.

Sebbene esista uno studio svolto su 46 soggetti (principianti) affermi che la somministrazione di Ecdysterone ha portato ad osservare un aumento significativo della massa muscolare e aumenti significativamente più pronunciati nelle prestazioni di panca ad una ripetizione. Come se non bastasse, i ricercatori hanno affermato che non è stato rilevato alcun aumento dei biomarcatori di tossicità epatica o renale. La loro conclusione? Ché i dati raccolti sottolineano l’efficacia di un’integrazione di Ecdysterone rispetto alle prestazioni sportive, suggerendo fortemente l’inclusione dell’Ecdysterone nell’elenco delle sostanze e dei metodi proibiti nello sport nella classe S1.2 “altri agenti anabolizzanti”. Lo studio in questione è del 2019, ma rappresenta un eccezione in una letteratura contraria o neutra. Basta leggere bene lo studio per trovarne le “crepe di design” le quali lo rendono ottimo per i venditori ma pessimo per chiarire oggettivamente le cose.

La questione recettoriale mette ancora di più in difficoltà il valutare le possibili e reali potenzialità ipertrofiche negli esseri umani. Sebbene la struttura degli Ecdysteroidi sia in qualche modo simile a quella degli ormoni steroidei dei vertebrati, esistono diverse differenze strutturali tra i due gruppi di steroidi. Nonostante queste differenze strutturali essenziali, gli Ecdysteroidi esercitano nei vertebrati numerosi effetti simili a quelli degli steroidi ormonali dei vertebrati e possono servire come efficaci agenti anabolizzanti, epatoprotettivi, immunoprotettivi, antiossidanti e ipoglicemizzanti. Gli Ecdysteroidi non si legano ai recettori steroidei citosolici, ma è probabile che influenzino le vie di trasduzione del segnale, come gli steroidi anabolizzanti, probabilmente attraverso recettori legati alla membrana. L’applicazione di fitoecdisteroidi sarebbe anche una promettente alternativa all’uso di steroidi anabolizzanti-androgeni per l’apparente mancanza di effetti avversi, se non fosse che le conoscenze in nostro possesso sui reali effetti quando somministrati agli uomini siano molto limitate. Chiunque affermi con certezza che l’applicazione dei fitoecdisteroidi porti all’aumento delle dimensioni muscolari dovrebbe sapere che per poter affermare con certezza ciò è necessaria una ricerca rigorosa, poiché non è ancora disponibile una spiegazione citologica adeguata oltre a prove incontrovertibili.

E’ ormai risaputo che gli estrogeni hanno una serie di effetti metabolici sul muscolo scheletrico. Quando gli individui di sesso femminile perdono gli estrogeni attraverso l’ovariectomia, la funzione mitocondriale, la microviscosità della membrana e le attività del complesso I e I+III diminuiscono (Torres et al., 2018). La perdita di estrogeni provoca anche un aumento della produzione mitocondriale di H2O2 (Valencia et al., 2016), una diminuzione dei livelli di proteine antiossidanti come la glutatione perossidasi, la catalasi e la superossido dismutasi (Baltgalvis et al., 2010; Valencia et al., 2016) e un’alterata sensibilità all’insulina (Torres et al., 2018). Questi effetti sono dovuti alla perdita di estrogeni, poiché il ripristino di livelli normali di questi ormoni ripristina la redox cellulare e l’omeostasi del glucosio nel muscolo scheletrico (Spangenburg et al., 2012; Camporez et al., 2013; Torres et al., 2018).

Al di là dei ruoli metabolici, gli estrogeni sono chiaramente benefici per la massa e la forza muscolare, almeno nei modelli animali (McClung et al., 2006; Kitajima e Ono, 2016). Si ipotizza, quindi, che in assenza di estrogeni, il muscolo è più soggetto a lesioni e questo limita la ricrescita (McClung et al., 2006). Sulla base di questi e altri dati, Enns e Tiidus (2010) hanno proposto che gli estrogeni potrebbero stabilizzare la matrice extracellulare o agire come antiossidanti per ridurre le lesioni muscolari; tuttavia, l’effetto degli estrogeni sul muscolo umano non è stato definito con altrettanta chiarezza perché le variazioni di estrogeni sono transitorie o associate a differenze confondenti di età, livello di forma fisica e tipo e intensità di esercizio (Enns e Tiidus, 2010). Infine, molti studi che cercano di capire il ruolo degli estrogeni sulla funzione muscolare si concentrano sulle differenze di sesso, che vanno ben oltre le semplici variazioni dei livelli ormonali.

Una delle differenze muscolo-scheletriche meglio caratterizzate tra uomini e donne è il tasso di rottura del legamento crociato anteriore (ACL). Le rotture del legamento crociato anteriore si verificano con una frequenza da 2 a 8 volte maggiore tra le atlete rispetto agli uomini (Arendt e Dick, 1995; Adachi et al., 2008). Quando la concentrazione di estrogeni aumenta durante il ciclo mestruale, aumenta anche la lassità del ginocchio (Shultz et al., 2010, 2011, 2012a). Infatti, è stato riscontrato che la lassità del ginocchio è aumentata tra 1 e 5 mm tra il primo giorno delle mestruazioni e il giorno successivo all’ovulazione, a seconda dei livelli di estrogeni. Infine, Park et al. hanno riscontrato una diminuzione del 17% della rigidità del ginocchio durante la fase ovulatoria, con una variazione della lassità del ginocchio da 13,35 ± 2,53 mm durante la fase follicolare a 14,43 ± 2,60 mm durante l’ovulazione (Park et al., 2009). Al contrario, Carcia et al. (2004) non hanno riscontrato variazioni nello spostamento del ginocchio in relazione al ciclo; tuttavia, è importante notare che questi autori hanno utilizzato la lunghezza del ciclo auto-riferita per stimare la fase mestruale, mentre gli altri studi hanno misurato direttamente i livelli di estrogeni in concerto con la lassità del ginocchio. Poiché Myer et al. (2008) hanno dimostrato che per ogni aumento di 1,3 mm dello spostamento del ginocchio, il rischio di lesione del legamento crociato anteriore aumenta di 4 volte, l’aumento della lassità del ginocchio riportato da Deie, Park e Shultz potrebbe spiegare il tasso di rottura del legamento crociato anteriore da 2 a 8 volte superiore nelle donne (Arendt e Dick, 1995; Adachi et al., 2008). Quindi, se gli estrogeni diminuiscono l’attività della lisil-ossidasi nei tendini, ci si aspetterebbe che questo diminuisca la rigidità dei tendini e quindi l’incidenza di lesioni ai muscoli associati. In effetti, come già detto, le donne subiscono meno lesioni muscolari degli uomini (Hägglund et al., 2009; Edouard et al., 2016).

È chiaro che gli estrogeni hanno un effetto significativo sulla funzione muscolo-scheletrica. In passato, gran parte della ricerca si è concentrata sulla forte connessione tra estrogeni e ossa. Tuttavia, recentemente l’effetto degli estrogeni su altri tessuti muscolo-scheletrici, come muscoli, tendini e legamenti, è diventato oggetto di maggiori ricerche. Questi studi chiariscono che gli estrogeni migliorano la proteostasi muscolare e aumentano il contenuto di collagene dei tendini; tuttavia, i benefici sull’osso e sul muscolo avvengono al prezzo di una minore rigidità del tessuto connettivo. Tuttavia, con l’aumento delle donne che praticano sport, è chiaro che questi effetti fisiologici degli estrogeni contribuiscono a diminuire la potenza e le prestazioni e rendono le donne più inclini a subire infortuni catastrofici ai legamenti.

Ma perchè ho riportato tutto ciò? Semplicemente per farvi capire alcuni punti essenziali:

  • La mancanza di interazione con i AR da parte degli Ecdysteroidi e la loro affinità nei mammiferi a carico dei ERα e ERβ;
  • tale affinità ha il potenziale di promuove la crescita muscolare attraverso il ERβ;
  • tale interazione, però, non è mai stata accuratamente monitorata e quantificata nell’uomo, di conseguenza non si ha alcuna certezza che il potenziale sia statisticamente significativo;
  • date tali caratteristiche sembrerebbe più probabile che l’assunzione di Ecdysteroidi possa avere un qualche effetto protettivo su tendini e legamenti oltre che sulla matrice ossea;
  • la scarsa biodisponibilità che caratterizza gli Ecdysteroidi assunti per via orale renderebbero molto difficile il mantenimento di una soglia ematica efficace;
  • notando le caratteristiche strutturali degli Ecdysteroidi, sebbene abbiano mostrato una emivita di 8h circa in media, non suggerisce un potenziale di legame ormone-recettore elevato con conseguente ulteriore dubbio del grado di efficacia;
  • l’affinità con i ER potrebbe, se si dovessero raggiungere soglie ematiche sufficienti, indurre un feedback negativo a livello ipotalamico-ipofisario con conseguente calo della secrezione di LH e FSH e alterazioni consequenziali di Testosterone, DHT ed Estradiolo [vedi alterazioni nel comportamento sessuale, depressione, letargia ecc…];
  • si è proposta l’ipotesi che l’interazione con i ER a livello ipotalamico-ipofisario possa dare un effetto simile a quello riscontrato con i SERM. Tuttavia tale ipotesi risulta ad oggi indimostrata;
  • l’affinità con i ER potrebbe, se si dovessero raggiungere soglie ematiche sufficienti, causare la comparsa di effetti collaterali estrogeno-dipendenti, sebbene l’iterazione con il ERβ, in specie l’isoforma ERβ1, abbia mostrato un attività protettiva antitumorale che, secondo alcuni, potrebbe avere una valenza preventiva sullo sviluppo di ginecomastia. Anche questa rimane una ipotesi senza dimostrazione;
  • possibile interazione ad esito sconosciuto con l’asse GH/IGF-1 mediata dal legame con il ERα e ERβ a livello epatico.

Siete confusi? Non dovreste. Infondo, adesso, avete gli strumenti di logica per valutare quanto possa valere la pena acquistare un integratore contenente Ecdysteroidi. Si tratta di un azzardo che potrebbe non limitarsi solo alla componente economica visti i dosaggi necessari per poter sperare (forse) di osservare miglioramenti nella composizione corporea e/o nelle prestazioni atletiche.

Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]

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