Categoria: Integrazione OTC

Alimentazione, Allenamento, Integrazione OTC

Comprendere gli Aminoacidi – dalle basi agli EAA. [4° Parte – Aminoacidi a catena ramificata/BCAA]

Introduzione alla Parte 4:

Nella 3° parte abbiamo analizzato le caratteristiche e funzioni biochimiche della L-Citrullina e della L-Arginina. In questa quarta parte, invece, andremo ad analizzare uno degli integratori a base di AA più discussi in assoluto: gli Aminoacidi a Catena Ramificata/BCAA.

BCAA – caratteristiche biochimiche:

Un aminoacido a catena ramificata (BCAA) è un aminoacido con una catena laterale alifatica con un ramo (un atomo di carbonio centrale legato a tre o più atomi di carbonio). Tra gli aminoacidi proteinogenici, vi sono tre BCAA: leucina, isoleucina e valina.[1] Tra i BCAA non proteinogenici vi sono l’acido 2-aminoisobutirrico e l’alloisoleucina.

I tre BCAA proteinogenici sono tra i nove aminoacidi essenziali per l’uomo, rappresentando il 35% degli aminoacidi essenziali nelle proteine muscolari e il 40% degli aminoacidi preformati richiesti dai mammiferi.[2] La sintesi dei BCAA avviene in tutti i luoghi delle piante, all’interno dei plastidi della cellula, come determinato dalla presenza di mRNA che codificano per gli enzimi della via metabolica.[3][4][5] L’ossidazione dei BCAA può aumentare l’ossidazione degli acidi grassi e svolgere un ruolo nell’obesità. Fisiologicamente, i BCAA svolgono un ruolo nel sistema immunitario e nella funzione cerebrale. I BCAA vengono scomposti efficacemente dagli enzimi deidrogenasi e decarbossilasi espressi dalle cellule immunitarie e sono necessari per la crescita e la proliferazione dei linfociti e per l’attività dei linfociti T citotossici.[4] Infine, i BCAA condividono con gli aminoacidi aromatici (Trp, Tyr e Phe) la stessa proteina di trasporto nel cervello. Una volta nel cervello, i BCAA possono avere un ruolo nella sintesi proteica, nella sintesi dei neurotrasmettitori e nella produzione di energia.[4]

Aspartato transaminasi [aminotrasferasi] da E. coli con cofattore Piridossal 5′ Fosfato

Cinque enzimi partecipano alle vie di sintesi parallele di isoleucina, valina e leucina: la treonina deidrogenasi, l’acetoidrossiacido sintasi, la chetoacido reduttasi, la diidrossiacido deidrogenasi e l’aminotransferasi.[3] La treonina deidrogenasi catalizza la deaminazione e la disidratazione della treonina a 2-chetobutirrato e ammoniaca. L’isoleucina forma un circuito di feedback negativo con la treonina deidrogenasi. L’acetoidrossiacido sintasi è il primo enzima della via parallela che esegue la reazione di condensazione in entrambe le fasi: condensazione del piruvato ad acetolattato nella via della valina e condensazione del piruvato e del 2-chetobutirrato per formare acetoidrossibutirrato nella via dell’isoleucina. Successivamente, la chetoacido-riduttasi riduce gli acetoidrossiacidi della fase precedente per produrre diidrossiacidi in entrambe le vie della valina e dell’isoleucina. La diidrossiacido deidrogenasi converte i diidrossiacidi nella fase successiva. La fase finale della via parallela è condotta dall’amino-transferasi, che produce i prodotti finali di valina e isoleucina.[3] Una serie di altri quattro enzimi – isopropilmalato sintasi, isopropilmalato isomerasi, isopropilmalato deidrogenasi e aminotransferasi – è necessaria per la formazione della leucina dal 2-ossolsovalerato.[3]

La degradazione degli aminoacidi a catena ramificata coinvolge il complesso della deidrogenasi degli alfa-chetoacidi a catena ramificata (BCKDH). Una carenza di questo complesso porta a un accumulo di aminoacidi a catena ramificata (leucina, isoleucina e valina) e dei loro sottoprodotti tossici nel sangue e nelle urine, dando alla condizione il nome di malattia delle urine a sciroppo d’acero. D’altra parte, l’attività incontrollata di questo complesso causa un deficit di chetoacido deidrogenasi a catena ramificata.

La degradazione di leucina, isoleucina e valina. Viene illustrata anche la via di degradazione della metionina.

Il complesso BCKDH converte gli aminoacidi a catena ramificata in derivati dell’acil-CoA, che dopo successive reazioni vengono convertiti in acetil-CoA o succinil-CoA che entrano nel ciclo dell’acido citrico.[6]

Gli enzimi coinvolti sono l’aminotransferasi a catena ramificata e la 3-metil-2-ossobutanoato deidrogenasi.

Mentre la maggior parte degli aminoacidi viene ossidata nel fegato, i BCAA vengono ossidati principalmente nel muscolo scheletrico e in altri tessuti periferici.[4] Sono stati testati gli effetti della somministrazione di BCAA sulla crescita muscolare del diaframma di ratto e si è concluso che non solo una miscela di BCAA da sola ha lo stesso effetto sulla crescita di una miscela completa di aminoacidi, ma che una miscela di aminoacidi con tutti i BCAA tranne i BCAA non influisce sulla crescita muscolare del diaframma di ratto. [7] La somministrazione di isoleucina o valina da sole non ha influenzato la crescita muscolare, anche se la somministrazione di leucina da sola sembra essere quasi altrettanto efficace della miscela completa di BCAA. La leucina attiva indirettamente la p70 S6 chinasi e stimola l’assemblaggio del complesso eIF4F, essenziali per il legame dell’mRNA nell’avvio della traslazione.[7] La p70 S6 chinasi fa parte della via di segnalazione del complesso mammalian target of rapamycin (mTOR) ed è stato dimostrato che consente l’ipertrofia adattiva e il recupero del muscolo di ratto. [8] A riposo, l’infusione di proteine stimola la sintesi proteica 30 minuti dopo l’inizio dell’infusione e la sintesi proteica rimane elevata per altri 90 minuti.[9] L’infusione di leucina a riposo produce un effetto stimolante di sei ore e un aumento della sintesi proteica attraverso la fosforilazione della p70 S6 chinasi nei muscoli scheletrici.[10] Dopo l’esercizio di resistenza, senza la somministrazione di BCAA, una sessione di esercizio di resistenza non influisce sulla fosforilazione di mTOR e produce addirittura una diminuzione della fosforilazione di Akt. È stata rilevata una certa fosforilazione della p70 S6 chinasi. Quando sono stati somministrati BCAA dopo una sessione di allenamento, una fosforilazione sufficiente di p70 S6 chinasi e S6 ha indicato l’attivazione della cascata di segnalazione.[10]

Metabolismo degli aminoacidi a catena ramificata nel muscolo scheletrico. (1) I BCAA sono transaminati con α-chetoglutarato dalla BCAA transaminasi per generare glutammato. (2) La deaminazione del glutammato produce α-chetoglutarato e ammoniaca. (3) Durante l’esercizio fisico, l’AMP viene generato dalla degradazione dell’ATP nel muscolo scheletrico. La reazione dell’AMP deaminasi muscolare forma anche ammoniaca. (4) La glutammina si forma da ammoniaca e glutammato, una reazione catalizzata dalla glutammina sintetasi. (5) L’α-chetoglutarato formato dalla glutammato deidrogenasi può entrare anapleroticamente nel ciclo TCA. Tratto e modificato da Groper e Smith (2013).

Oltre alla segnalazione cellulare, la via mTOR svolge anche un ruolo nella crescita delle cellule beta che porta alla secrezione di insulina.[11] L’elevata presenza di glucosio nel sangue avvia il processo della via di segnalazione mTOR, in cui la leucina svolge un ruolo indiretto.[9][12] La combinazione di glucosio, leucina e altri attivatori fa sì che mTOR inizi a segnalare la proliferazione delle cellule beta e la secrezione di insulina. Concentrazioni più elevate di leucina causano un’iperattività della via mTOR e l’attivazione della chinasi S6 porta all’inibizione del substrato del recettore dell’insulina attraverso la fosforilazione della serina.[11][12] Nella cellula l’aumento dell’attività del complesso mTOR causa l’eventuale incapacità delle cellule beta di rilasciare insulina e l’effetto inibitorio della chinasi S6 porta all’insulino-resistenza nelle cellule, contribuendo allo sviluppo del diabete di tipo 2.[12]

La metformina è in grado di attivare l’AMP chinasi che fosforila le proteine coinvolte nella via mTOR e porta alla progressione del complesso mTOR dallo stato inattivo a quello attivo.[12] Si suggerisce che la Metformina agisca come inibitore competitivo dell’amminoacido leucina nella via mTOR.

BCAA e Sport:

Sappiamo che la Leucina, in particolare, attiva mTOR, un segnale anabolico che media la sintesi proteica muscolare [13], a sua volta correlata agli adattamenti della forza e dell’ipertrofia [14]. A tal fine, si è ipotizzato che i BCAA siano utili per le prestazioni, il recupero e la composizione corporea [15].

Una recente pubblicazione sostiene che l’assunzione di livelli accettabili di BCAA dovrebbe essere prioritaria rispetto alla partecipazione all’esercizio fisico [16]. Tuttavia, l’ingestione orale di BCAA è molto discutibile per quanto riguarda l’ottimizzazione delle prestazioni e della sintesi proteica [14,17,18]. Recenti review sistematiche mostrano che l’integrazione di BCAA tende ad attenuare l’indolenzimento muscolare, che è un indicatore di danno muscolare [17,18]. Gli effetti ergogenici dei BCAA sono stati esaminati principalmente negli adulti e pochi studi hanno incluso partecipanti allenati, che possono differire sostanzialmente in termini di prestazioni, danno muscolare e composizione corporea. Inoltre, l’Australian Institute of Sport ha classificato i BCAA nel gruppo C, che comprende gli integratori privi di supporto scientifico tra gli atleti o studi non conclusivi. Tuttavia, i BCAA non sono raccomandati nei programmi di integrazione [15]. La panoramica del Comitato Olimpico Internazionale non ha menzionato i BCAA tra i diversi argomenti trattati, ovvero gli integratori utilizzati per prevenire o trattare le carenze di nutrienti, gli integratori utilizzati per fornire energia e gli integratori che migliorano le prestazioni sportive [19]. Per quanto riguarda i tre BCAA, sono stati descritti solo gli effetti della leucina sul turnover proteico, anche se gli studi citati non includevano partecipanti allenati [20,21].

Negli studi che hanno valutato l’impatto dell’integrazione di BCAA sulle prestazioni, i partecipanti erano in genere atleti di ciclismo e corsa [21,22,24,26], atleti impegnati in allenamenti contro-resistenza [23,25,27], pallavolisti [28] e calciatori [29,30]. Tenendo conto delle variazioni nei protocolli di integrazione, i risultati suggeriscono che i BCAA hanno effetti insignificanti sulle prestazioni. In un altro studio, i partecipanti hanno seguito una dieta ipocalorica con carboidrati o BCAA e un pesante programma di allenamento contro-resistenza per 8 settimane [26]. Gli autori hanno riscontrato che l’integrazione con BCAA ha aumentato significativamente la forza della parte superiore (15,1 ± 2,2 kg) e inferiore del corpo (7,1 ± 1,6 kg), mentre il gruppo CHO ha mostrato cambiamenti trascurabili nella forza della parte superiore del corpo (4,8 ± 1,8 kg). Uno studio separato, che ha esaminato gli effetti dell’integrazione di BCAA a lungo termine per 10 settimane in 18 ciclisti, ha riscontrato un’interazione tra gruppo e tempo per il picco di potenza nel gruppo BCAA [27]. Tuttavia, gli autori non hanno controllato l’apporto nutrizionale e gli atleti sono stati istruiti a mantenere le loro abitudini alimentari durante l’indagine [27]. Altri studi hanno esaminato gli effetti dell’integrazione di BCAA per 7-8 giorni [25,31,32] immediatamente prima, durante o dopo l’esercizio fisico [21,28,29,30]. Per questi studi, pochi manoscritti hanno testato l’integrazione di BCAA in riferimento agli indicatori di prestazione.

L’efficacia dell’integrazione di BCAA sulla composizione corporea è stata esaminata in 50 corridori amatoriali [25], 17 atleti contro-resistenza [26] e 18 ciclisti [27]. Dopo 7 giorni di integrazione orale, sono stati osservati cambiamenti comparabili nel peso corporeo nel gruppo BCAA e nel gruppo di controllo [25]. Sono stati osservati effetti trascurabili per il gruppo BCAA nel tessuto magro e nella massa grassa [26,27].

L’indolenzimento o il recupero muscolare sono stati valutati mediante l’uso di scale o esaminando i cali di prestazione post-esercizio attraverso l’uso di test specifici sul campo o in laboratorio. Negli sport di resistenza (corsa o ciclismo), i risultati degli studi estratti non sono conclusivi. Le valutazioni dello sforzo percepito e della fatica mentale sono risultate significativamente ridotte nel gruppo BCAA tra sette ciclisti di resistenza [21], mentre in 50 maratoneti non sono state riportate differenze nelle valutazioni dello sforzo percepito [25]. Al contrario, l’indolenzimento muscolare è risultato inferiore nel gruppo BCAA rispetto al placebo in 16 corridori di distanza [33]. Gli studi che hanno incluso partecipanti allenati contro-resistenza e che hanno esaminato gli effetti dei BCAA sull’indolenzimento muscolare o sul recupero hanno indicato potenziali benefici di leucina, isoleucina o valina nell’attenuazione dell’indolenzimento muscolare dopo l’esercizio [34,35]. Due studi hanno riportato che il consumo di un’integrazione di BCAA ha attenuato i cali di prestazione [36,37]. Una serie di parametri biochimici, ormonali e molecolari sono stati analizzati dopo un intervento di esercizio fisico combinato con l’integrazione di BCAA. I risultati principali di questi studi estratti rivelano che l’assunzione di BCAA ha causato un sostanziale miglioramento del rapporto BCAA:triptofano [21,27] e della risposta immunitaria [27,38,39]. Tenendo conto delle variazioni metodologiche tra gli studi, i cambiamenti ormonali indicano che l’integrazione di BCAA ha favorito una risposta ormonale anabolizzante. Il livello di cortisolo è diminuito dopo l’esercizio fisico e, parallelamente, il testosterone tendeva ad aumentare nei partecipanti impegnati nell’allenamento contro-resistenza [40]. Gli studi che hanno esaminato i meccanismi biochimici si sono concentrati principalmente su segnali metabolici specifici e sulla loro dipendenza dal meccanismo del complesso target della rapamicina 1 (mTORC1).

BCAA e sintesi proteica muscolare:

Le proteine muscolari sono in costante stato di turnover, il che significa che vengono continuamente prodotte nuove proteine mentre quelle più vecchie vengono degradate. Lo stato anabolico non ha una definizione specifica, ma in generale si riferisce alla circostanza in cui il tasso di sintesi delle proteine muscolari supera il tasso di degradazione delle proteine muscolari. Il risultato è un aumento della massa muscolare. Convenzionalmente si ritiene che lo stato anabolico sia guidato da una stimolazione della sintesi proteica muscolare, ma teoricamente potrebbe anche derivare da un’inibizione della degradazione delle proteine muscolari.

L’obiettivo metabolico principale del consumo di integratori di BCAA è quello di massimizzare lo stato anabolico. È opinione diffusa che i BCAA inducano uno stato anabolico stimolando la sintesi proteica muscolare. Un’abbondante disponibilità di tutti gli EAA è un requisito per una stimolazione significativa della sintesi proteica muscolare [41]. La sintesi proteica muscolare sarà limitata dalla mancanza di disponibilità di uno qualsiasi degli EAA, mentre una carenza di NEAA può essere compensata da una maggiore produzione de novo dei NEAA carenti [41]. Nello stato postprandiale successivo a un pasto contenente proteine, tutti i precursori degli EAA necessari per la sintesi di nuove proteine muscolari possono essere ricavati dalle elevate concentrazioni plasmatiche derivanti dalla digestione delle proteine consumate o dal riciclo dalla scomposizione delle proteine. In questa circostanza di abbondante disponibilità di EAA, il tasso di sintesi proteica muscolare supera il tasso di degradazione, producendo così uno stato anabolico. Nello stato post-assorbitivo i livelli plasmatici di EAA scendono al di sotto dei valori post-prandiali perché gli aminoacidi non vengono più assorbiti. Di conseguenza, gli EAA non vengono più assunti dal muscolo, ma rilasciati dal muscolo nel plasma [42]. Questo stato catabolico della proteina muscolare nello stato post-assorbitivo consente di mantenere la disponibilità di EAA per altri tessuti per mantenere il tasso di sintesi proteica a spese della proteina muscolare, che può essere considerata come una riserva di EAA a cui attingere per il resto del corpo.

Poiché gli EAA non possono essere prodotti nell’organismo e vi è un rilascio netto di EAA dal muscolo, nello stato post-assorbitivo l’unica fonte di precursori di EAA per la sintesi proteica muscolare è costituita dagli EAA intracellulari derivati dalla degradazione delle proteine muscolari [42]. Oltre a essere reincorporati nelle proteine muscolari attraverso la sintesi, alcuni EAA rilasciati dalla disgregazione delle proteine muscolari possono essere parzialmente ossidati all’interno del muscolo, rendendoli così indisponibili per la reincorporazione nelle proteine muscolari. Gli EAA rilasciati dalla degradazione delle proteine muscolari che non vengono reincorporati nelle proteine muscolari o ossidati all’interno del tessuto muscolare vengono rilasciati nel plasma, dove possono essere assorbiti da altri tessuti come precursori per la sintesi proteica o ossidati irreversibilmente [43]. Pertanto, il tasso di sintesi proteica muscolare sarà sempre inferiore al tasso di degradazione delle proteine muscolari nello stato post-assorbitivo, a causa del flusso netto di EAA dalla degradazione delle proteine al plasma e alle vie ossidative. In altre parole, è impossibile che la sintesi proteica muscolare superi il tasso di degradazione delle proteine muscolari quando i precursori derivano interamente dalla degradazione delle proteine, e quindi non si può verificare uno stato anabolico in assenza di assunzione di aminoacidi esogeni.

Tutti i precursori EAA per la sintesi proteica muscolare nello stato post-assorbitivo derivano dalla disgregazione delle proteine muscolari. È stato costantemente riportato che negli esseri umani normali in fase post-assorbitiva il tasso di degradazione delle proteine muscolari supera il tasso di sintesi delle proteine muscolari di circa il 30% [44]. Il consumo dei soli BCAA (cioè senza gli altri EAA) può aumentare la sintesi proteica muscolare nello stato post-assorbitivo solo aumentando l’efficienza del riciclo degli EAA dalla disgregazione proteica alla sintesi proteica, invece di essere rilasciati nel plasma o ossidati. Questo perché tutti i 9 EAA (e gli 11 NEAA) sono necessari per produrre proteine muscolari e gli EAA non possono essere prodotti dall’organismo. Se si consumano solo 3 EAA, come nel caso del consumo di BCAA, la ripartizione proteica è l’unica fonte dei restanti EAA necessari come precursori per la sintesi proteica muscolare. È quindi teoricamente impossibile che il consumo di soli BCAA crei uno stato anabolico in cui la sintesi proteica muscolare superi la degradazione delle proteine muscolari. Se si ipotizza generosamente che il consumo di BCAA migliori del 50% l’efficienza del riciclo degli EAA dalla disgregazione delle proteine muscolari alla sintesi delle proteine muscolari, ciò si tradurrebbe in un aumento del 15% del tasso di sintesi delle proteine muscolari (30% riciclato allo stato basale X 50% miglioramento del riciclo = 15% aumento della sintesi). Inoltre, una riduzione del 50% del rilascio di EAA nel plasma dal muscolo ridurrebbe anche i pool plasmatici e intracellulari di EAA liberi. La figura seguente illustra schematicamente questi principi. Poiché un miglioramento del 50% nell’efficienza del riciclo sarebbe circa il limite massimo ragionevole, ciò significa che la stimolazione massima della sintesi proteica muscolare non potrebbe superare il 15%. Ciò corrisponderebbe a un aumento del tasso di sintesi frazionale del muscolo da un valore di circa 0,050%/h allo stato basale a 0,057%/h, e questa differenza nel tasso di sintesi frazionale (FSR) delle proteine sarebbe difficile da misurare con precisione [45].

Rappresentazione schematica del riciclo degli aminoacidi essenziali (EAA) dalla disgregazione delle proteine muscolari alla sintesi delle proteine muscolari nello stato post-assorbitivo. Le unità arbitrarie sono utilizzate per semplicità e si basano sui tassi misurati di ciascuna via in soggetti umani in fase post-assorbitiva in circostanza normale nello stato post-assorbitivo. Circa il 70% degli EAA provenienti dalla disgregazione delle proteine muscolari viene riciclato nella sintesi proteica. Esiste un efflusso netto di circa l’85% degli EAA rilasciati dalla disgregazione proteica, che possono essere assunti e incorporati nelle proteine di altri tessuti oppure ossidarsi. Circa il 15% degli EAA provenienti dalla degradazione delle proteine viene parzialmente ossidato nel muscolo e non è disponibile per la sintesi proteica. Le cifre relative al flusso verso l’esterno e all’ossidazione intracellulare degli EAA sono medie, poiché alcuni EAA, come la fenilalanina, non vengono ossidati affatto nel muscolo. b Rappresentazione di un aumento del 50% dell’efficienza del riciclo degli EAA dalla disgregazione delle proteine muscolari alla sintesi proteica. In questo esempio si avrebbe un aumento della sintesi da 70 a 80 unità, ovvero del 20%. La sintesi proteica non può mai superare la ripartizione proteica nello stato post-assorbitivo, poiché la ripartizione proteica è l’unica fonte di EAA.

I BCAA sono stati somministrati per via endovenosa negli unici studi che hanno determinato la risposta del metabolismo proteico muscolare in soggetti umani ai soli BCAA. Sebbene l’infusione di BCAA non sia la modalità convenzionale di assunzione di un integratore alimentare, è stato dimostrato che gli aminoacidi infusi per via endovenosa e quelli ingeriti per via orale producono effetti comparabili sulla sintesi proteica muscolare in altre circostanze [46]. Di conseguenza, è ragionevole valutare i documenti in cui viene descritta la risposta della sintesi proteica muscolare all’infusione endovenosa di BCAA in soggetti umani.

Louard et al. [47] hanno utilizzato il metodo dell’equilibrio dell’avambraccio per quantificare la risposta all’infusione endovenosa di una miscela di BCAA per 3 ore in 10 soggetti in fase post-assorbitiva. Il metodo dell’equilibrio dell’avambraccio prevede la misurazione dell’assorbimento e del rilascio di singoli EAA (leucina e fenilalanina in questo caso) e delle loro controparti marcate isotopicamente. Vengono calcolati i tassi di scomparsa (Rd) e di comparsa (Ra) di fenilalanina e leucina. Partendo dal presupposto che il bilancio di leucina e fenilalanina nel muscolo è rappresentativo di tutti gli EAA, il Rd. della fenilalanina è considerato un riflesso della sintesi proteica muscolare, poiché la sintesi proteica è l’unico destino della fenilalanina assunta dal plasma nel muscolo. La Rd. della leucina non può essere interpretata in relazione alla sintesi proteica, poiché la leucina assunta dal muscolo può essere ossidata oltre che incorporata nelle proteine. L’infusione di 3 ore di BCAA ha aumentato le concentrazioni plasmatiche di tutti e 3 i BCAA di quattro volte, mentre le concentrazioni di altri EAA sono diminuite [47]. Invece di essere stimolata dall’infusione di BCAA, la sintesi proteica muscolare è diminuita da 37+/- 3 a 21 +/- 2 nmol/min/100 ml di gamba (statisticamente significativo, p < 0,05) [47]. Non si sono verificate variazioni significative nel bilancio netto della fenilalanina, il che indica che anche la degradazione delle proteine muscolari è stata ridotta in misura simile alla riduzione della sintesi proteica muscolare. Il bilancio tra la sintesi e la degradazione delle proteine muscolari è rimasto negativo, il che significa che lo stato catabolico è persistito e non si è prodotto uno stato anabolico. La diminuzione simultanea della sintesi e della degradazione delle proteine muscolari durante l’infusione di BCAA può essere descritta come una diminuzione del turnover proteico muscolare.

Risultati simili sono stati ottenuti dagli stessi ricercatori quando hanno esteso l’infusione di BCAA a 16 ore in 8 volontari normali e hanno determinato se l’aumento cronico di BCAA stimolasse la sintesi proteica muscolare [48]. Per calcolare la sintesi e la ripartizione delle proteine muscolari è stata utilizzata la stessa metodologia di bilanciamento dell’avambraccio dello studio precedente. L’infusione di 16 ore ha aumentato le concentrazioni di BCAA da 5 a 8 volte [48], ovvero il doppio dei livelli raggiunti con una dose normale di BCAA ingeriti per via orale [49]. Come nello studio precedente, la sintesi proteica muscolare (riflessa dalla fenilalanina Rd) si è ridotta nei soggetti che hanno ricevuto i BCAA rispetto all’infusione di soluzione salina, passando da 36 +/- 5 a 27 +/-2 nmol/min/100 ml. Anche la disgregazione proteica muscolare si è ridotta, il che significa che anche il turnover proteico muscolare è stato ridotto e che è persistito uno stato catabolico.

Da questi due studi possiamo concludere che l’infusione di BCAA non solo non aumenta il tasso di sintesi proteica muscolare nei soggetti umani, ma anzi riduce il tasso di sintesi proteica muscolare e il tasso di turnover proteico muscolare. Lo stato catabolico non è stato invertito in uno stato anabolico in nessuno dei due studi. Inoltre, una riduzione prolungata del tasso di turnover delle proteine muscolari dovrebbe avere un effetto negativo sulla forza muscolare, anche se la massa muscolare viene mantenuta. Il ricambio delle proteine muscolari rinnova le fibre muscolari e determina una maggiore efficienza della contrazione a livello di singola fibra [50], che si riflette in un aumento della forza in vivo, indipendentemente dalla massa muscolare [51, 52].

Il mancato aumento significativo della sintesi proteica muscolare in risposta all’infusione dei soli BCAA è atteso in base alle considerazioni teoriche discusse in precedenza e illustrate nella figura sopra esposta per quanto riguarda il requisito di tutti gli EAA per sostenere un aumento. Invece, poiché la disgregazione delle proteine muscolari è diminuita, è diminuita anche la disponibilità di EAA, che a sua volta ha ridotto il tasso di sintesi proteica muscolare.

L’affermazione che la sintesi proteica muscolare sia stimolata dai BCAA deriva, almeno in parte, dall’osservazione dell’aumento della segnalazione anabolica intracellulare, compreso lo stato di attivazione di fattori chiave coinvolti nell’avvio della sintesi proteica [53]. La teoria secondo cui l’attivazione dei fattori di segnalazione anabolica intracellulare provoca un aumento del tasso di sintesi proteica muscolare si è radicata nei moderni concetti di regolazione della sintesi proteica muscolare. L’aumento della segnalazione anabolica in risposta ai BCAA è stato citato come prova di una stimolazione della sintesi proteica muscolare, anche in assenza della misurazione della sintesi proteica muscolare (ad esempio, [53]). Tuttavia, l’attivazione delle vie di segnalazione anabolica può coincidere con un aumento della sintesi proteica muscolare solo in presenza di un’ampia quantità di EAA che forniscano i precursori necessari per produrre proteine complete.

La dissociazione tra lo stato di fosforilazione dei fattori di segnalazione e la sintesi proteica muscolare nell’uomo è stata dimostrata in diverse circostanze quando la disponibilità di tutti gli EAA è limitata. Ad esempio, un aumento della concentrazione di insulina (ad esempio in seguito all’assunzione di glucosio) è un potente attivatore delle vie di segnalazione anabolica, ma non riesce ad aumentare la FSR muscolare a causa della carenza di EAA [54]. Al contrario, il consumo di una piccola quantità (3 g) di EAA stimola la sintesi proteica muscolare senza influenzare l’attività dei fattori di iniziazione, come Akt, S6 chinasi e 4E-BP1 [55]. Un piccolo aumento delle concentrazioni plasmatiche di EAA non avrebbe alcun effetto se la sintesi proteica fosse limitata dallo stato di attivazione dei fattori di iniziazione. Negli studi citati in precedenza, in cui i BCAA sono stati infusi per via endovenosa, è ragionevole presumere che un aumento così consistente delle concentrazioni di BCAA avrebbe attivato i fattori di segnalazione, eppure la sintesi proteica muscolare è effettivamente diminuita a causa della mancanza di disponibilità di EAA derivante da una diminuzione della disgregazione proteica. Pertanto, nei soggetti umani la somministrazione di EAA può aumentare la sintesi proteica muscolare in assenza di qualsiasi cambiamento nell’attivazione dei fattori di iniziazione, mentre l’attivazione dei fattori di iniziazione in assenza del consumo di tutti gli EAA non ha alcun effetto sulla sintesi proteica muscolare. Questi risultati possono essere interpretati solo come la dimostrazione che il controllo limitante della sintesi proteica muscolare basale nell’uomo è la disponibilità di tutti gli EAA e non l’attività dei fattori di segnalazione anabolica. Questa conclusione mette ulteriormente in dubbio il ruolo dell’integrazione alimentare dei soli BCAA come stimolatori della sintesi proteica muscolare.

Se si considerano tutte le prove e le teorie, è ragionevole concludere che non esistono prove credibili che l’ingestione di un integratore alimentare di BCAA determini da solo una stimolazione fisiologicamente significativa delle proteine muscolari. Anzi, le prove disponibili indicano che i BCAA in realtà diminuiscono la sintesi proteica muscolare. Tutti gli EAA devono essere disponibili in abbondanza perché l’aumento della segnalazione anabolica si traduca in un’accelerazione della sintesi proteica muscolare.

A differenza della mancanza di un effetto interattivo tra BCAA e carboidrati, i BCAA possono potenziare l’effetto anabolico di un pasto proteico. Ad esempio, l’aggiunta di 5 g di BCAA a una bevanda contenente 6,25 g di proteine del siero di latte ha aumentato la sintesi proteica muscolare a un livello paragonabile a quello indotto da 25 g di proteine del siero di latte [56]. Questo risultato suggerisce che uno o più BCAA potrebbero essere limitanti per la stimolazione della sintesi proteica muscolare da parte delle proteine del siero di latte, oppure che i BCAA in più inducono un maggiore potenziale di risposta anabolica del muscolo alle proteine del siero di latte attivando i fattori di iniziazione. In entrambi i casi, la risposta dei BCAA in combinazione con le proteine intatte è una questione diversa rispetto all’effetto dei soli BCAA, poiché le proteine intatte forniscono tutti gli EAA necessari per produrre una proteina intatta.

Le risposte ai singoli BCAA (cioè leucina, valina o isoleucina) potrebbero differire dalla combinazione dei tre per diversi motivi. È dimostrato che la leucina da sola può esercitare una risposta anabolica (ad esempio, [57]), mentre non esistono dati simili per l’isoleucina o la valina. Pertanto, ci si potrebbe aspettare che la leucina da sola sia più efficace della combinazione di tutti i BCAA. Tuttavia, un’integrazione alimentare di sola leucina presenta due limitazioni significative. In primo luogo, gli stessi problemi che limitano l’entità della stimolazione della sintesi proteica muscolare da parte dei soli BCAA, relativi alla disponibilità degli altri EAA necessari per la produzione di proteine muscolari intatte, limitano anche la risposta alla sola leucina. In secondo luogo, l’aumento della concentrazione plasmatica di leucina attiva la via metabolica che ossida tutti i BCAA. Di conseguenza, l’ingestione della sola leucina determina una diminuzione delle concentrazioni plasmatiche di valina e isoleucina. La disponibilità di valina e isoleucina può quindi diventare limitante per la sintesi proteica muscolare quando si consuma solo leucina. Questo potrebbe essere il motivo per cui gli studi sui risultati a lungo termine con l’integrazione dietetica di leucina non hanno dato risultati positivi [58]. Il motivo principale per cui un integratore alimentare contiene tutti i BCAA rispetto alla sola leucina è quello di superare le diminuzioni delle concentrazioni plasmatiche di valina e isoleucina che si verificherebbero quando la leucina viene somministrata da sola.

Sebbene un integratore alimentare con tutti i BCAA superi le diminuzioni di concentrazione derivanti dal consumo della sola leucina, l’aggiunta di valina e isoleucina può comunque limitare l’efficacia della sola leucina a causa della competizione per il trasporto nelle cellule muscolari. I BCAA sono tutti trasportati attivamente nelle cellule, comprese quelle muscolari, dallo stesso sistema di trasporto. Pertanto, se forniti insieme, i BCAA competono tra loro per il trasporto nelle cellule. Se uno dei BCAA (ad esempio, la leucina) è limitante per la sintesi proteica, l’aggiunta degli altri due BCAA potrebbe limitare la stimolazione della sintesi proteica a causa del ridotto ingresso della leucina nella cellula. I BCAA competono anche con altri aminoacidi per il trasporto, compresa la fenilalanina, e questa competizione potrebbe influenzare la disponibilità intramuscolare di altri EAA. A causa della competizione per i trasportatori, è possibile che la leucina da sola, ad esempio, abbia un effetto stimolante transitorio sulla sintesi proteica muscolare (ad esempio, [59]) laddove i BCAA non riescono a suscitare tale risposta [60, 61].

Conclusioni:

Come abbiamo visto, la ricerca ha evidenziato che l’integrazione di BCAA non sembra avere un impatto significativo sulle prestazioni. D’altra parte, l’ingestione orale di BCAA isolati riduce l’indolenzimento muscolare. I BCAA sono disponibili anche in diversi prodotti di integrazione (ad esempio, proteine del siero del latte) e sono spesso combinati con altri nutrienti (ad esempio, carboidrati). Pertanto, i potenziali benefici dell’integrazione di BCAA isolati negli atleti per attenuare l’indolenzimento muscolare e ritardare l’affaticamento devono essere interpretati con cautela.

Rimane il fatto che un aumento fisiologicamente significativo del tasso di sintesi proteica muscolare richiede un’adeguata disponibilità di tutti i precursori aminoacidici. La fonte di EAA per la sintesi proteica muscolare nello stato post-assorbitivo è il pool libero intracellulare. Gli EAA liberi intracellulari disponibili per l’incorporazione nelle proteine derivano dalla degradazione delle proteine muscolari. In condizioni normali, circa il 70% degli EAA rilasciati dalla degradazione delle proteine muscolari viene reincorporato nelle proteine muscolari. L’efficienza della reincorporazione degli EAA provenienti dalla degradazione delle proteine nelle proteine muscolari può essere aumentata solo in misura limitata. Per questo motivo fondamentale, un’integrazione alimentare di soli BCAA non può sostenere un aumento del tasso di sintesi proteica muscolare. La disponibilità degli altri EAA diventerà rapidamente limitante per la sintesi proteica accelerata. Coerentemente con questa prospettiva, i pochi studi condotti su soggetti umani hanno riportato una diminuzione, piuttosto che un aumento, della sintesi proteica muscolare dopo l’assunzione di BCAA. Si può concludere, quindi, che gli integratori alimentari di BCAA da soli non promuovono l’anabolismo muscolare.

Direi che le informazioni riportate siano sufficienti a far desistere nell’acquisto di questo integratore chiunque sia dotato di un minimo di capacità cognitiva…

Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]

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Alimentazione, Allenamento, Endocrinologia, Integrazione OTC, Peptidi

Comprendere gli Aminoacidi – dalle basi agli EAA. [3° Parte – L-Citrullina e L-Arginina]

Introduzione alla Parte 3:

Nella 2° parte abbiamo analizzato le caratteristiche e funzioni biochimiche della Glutammina. In questa terza parte, invece, andremo ad analizzare due AA legati tra loro per via metabolica, la L-Citrullina e la L-Arginina.

Dalla L-Citrullina alla L-Arginina – Biologia e principali attività:

Il composto organico Citrullina è un α-amminoacido (formula H2NC(O)NH(CH 2)3CH(NH2)CO2H. ).[1] Sebbene sia stato nominato e descritto dai gastroenterologi fin dalla fine del XIX secolo, è stato isolato per la prima volta dall’anguria nel 1914 dai ricercatori giapponesi Yotaro Koga e Ryo Odake [2] [3] e ulteriormente codificato da Mitsunori Wada dell’Università Imperiale di Tokyo nel 1930.[4] La L-Citrullina è un composto aminoacidico non proteico (non viene utilizzato per formare proteine strutturali come gli enzimi) e, a differenza della L-Arginina, non è ampiamente presente in tutte le proteine. Si trova in concentrazioni particolarmente alte nell’anguria (da cui deriva il suo nome, dato che i cocomeri sono conosciuti come Citrullus vulgaris[1]), dove si trova in media a 2,1mg/g di peso umido (anche se i numeri assoluti variano)[2] e si è notato che il consumo di anguria aumenta in modo acuto sia l’Arginina plasmatica che la Citrullina (3.3 kg di anguria equivalgono a 10g di L-Arginina supplementare)[3][4] e di aumentare l’Arginina e l’Ornitina a digiuno del 12-22% in seguito al consumo di 780-1560g al giorno.[5]

Altre fonti alimentari di L-Citrullina sono i meloni, i meloni amari, le zucchine, le zucche e i cetrioli.[6]

La Citrullina viene sintetizzata nell’organismo attraverso una delle due vie: riciclata dall’Arginina (la conversione dell’arginina in ossido nitrico lascia la citrullina come sottoprodotto)[7][8] o prodotta dall’azoto (e da una parte del carbonio) contenuto nella L-glutammina,[9] dove l’enzima ornitina transcarbamilasi utilizza sia l’Ornitina che il carbamoilfosfato (che richiede la Clutammina) per produrre Citrullina negli enterociti.[10][11]

Sembra che la via dell’Arginina sia responsabile di circa il 10% della Citrullina circolante, mentre la via della Glutammina ne rappresenta il 90%;[6] la riduzione dei livelli plasmatici di Glutammina può ridurre la Citrullina plasmatica.[12]

Per quanto riguarda il ciclo dell’urea (uno dei meccanismi alla base del 10%), la L-Arginina viene convertita in L-Ornitina tramite l’enzima arginasi (cedendo urea come cofattore)[13][14] e da qui l’Ornitina (utilizzando il carbamoilfosfato come cofattore) viene sottoposta all’enzima Ornitina carbamoiltransferasi per produrre L-Citrullina. In questo senso, la via metabolica dall’Arginina alla Citrullina (attraverso l’Ornitina) provoca un aumento dell’urea e una concomitante diminuzione dell’ammoniaca, utilizzata dall’enzima carbamoilfosfato sintasi per creare carbamoilfosfato.[15] Se necessario, l’arginina può essere convertita direttamente in L-Citrullina attraverso un enzima arginina deiminasi per produrre, anziché richiedere, ammoniaca.[16]

Il ciclo si forma quando la citrullina si lega con l’L-aspartato (correlato all’acido D-aspartico come isomero) per formare l’arginosuccinato attraverso l’enzima arginosuccinato sintasi, quindi l’enzima arginosuccinato lisasi degrada l’arginosuccinato in arginina libera e fumarato; l’arginina rientra quindi nel ciclo dell’urea. [Il fumarato può semplicemente entrare nel ciclo TCA (Krebs) come intermedio energetico,[17] e la citrullina regola negativamente l’enzima arginasi.[18]

Anche la conversione della citrullina in L-arginosuccinato e la successiva conversione in L-arginina è coinvolta nel ciclo dell’ossido nitrico piuttosto che nel ciclo dell’urea, con l’unica differenza che l’arginina si converte direttamente in citrullina (cedendo una molecola di ossido nitrico) piuttosto che essere convertita indirettamente tramite l’ornitina.[18][19]

Come accennato, l’Arginina entra prima in contrata con il metabolismo intestinale e splancnico, in cui una certa quantità di essa viene consumata dagli enterociti o interconvertita in L-citrullina o L-ornitina. Oltre all’elevato utilizzo dell’arginina da parte del fegato, anche l’assorbimento intestinale dell’arginina è scarso in condizioni normali e aumenta in varie patologie.[20] Sembra che una quantità minima di L-arginina arrivi ai tessuti sistemici rispetto agli altri aminoacidi del ciclo dell’urea, dato che la L-ornitina supplementare raggiunge una concentrazione sierica doppia rispetto alla L-arginina e la L-citrullina 9,3 volte superiore. Ciò sembra direttamente correlato al grado di metabolismo epatico e intestinale.[21][22][23]

L’Arginina alimentare rappresenta il 40-60% dell’arginina sierica, come evidenziato da un calo equivalente durante i periodi di assenza di arginina. Il tasso di conversione della L-citrullina in L-arginina non sembra influenzato dall’assunzione con la dieta.[24]

La citrullina di per sé è più che altro un sottoprodotto del metabolismo dell’arginina (ciclo dell’ossido nitrico) e dell’ornitina (ciclo dell’urea) e viene semplicemente riconvertita in arginina tramite l’arginosuccinato. Detto questo, l’integrazione di citrullina influisce positivamente anche sulle concentrazioni di arginina e ornitina, quindi anche la loro bioattività è rilevante.

L’arginina può essere convertita in L-citrullina attraverso gli enzimi dell’ossido nitrico sintasi (NOS), di cui esistono forme endoteliali (eNOS) e neuronali specifiche (nNOS), nonché una forma inducibile (iNOS) che risponde ai segnali infiammatori. La conversione dell’arginina attraverso gli enzimi NOS produce ossido nitrico come sottoprodotto più importante, e la Citrullina è vista come un sottoprodotto.[25] La Citrullina può poi riconvertirsi in L-arginina attraverso l’arginosuccinato, ma la L-ornitina non è coinvolta nella via dell’ossido nitrico.

La L-Citrullina viene assorbita nell’intestino in misura molto maggiore rispetto alla sua controparte L-Arginina e determina un livello plasmatico più elevato di L-Arginina attraverso il ciclo Arginina/Ornitina/Citrullina.[26] Viene assorbita attraverso numerosi trasportatori sodio-dipendenti.[27]

È stato osservato che l’integrazione orale di citrullina nell’uomo a 0,18 g/kg raddoppia l’arginina plasmatica[28], cosa che è stata replicata altrove[29], insieme a un aumento equivalente delle concentrazioni di ornitina[29], ma questi raddoppi di arginina e ornitina sono associati a un aumento di 6-11 volte della citrullina plasmatica[28][29].

Una singola dose di 6 g di citrullina malato (0,08 g/kg) in atleti prima dell’esercizio fisico ha fatto registrare aumenti della citrullina plasmatica (aumento del 173%), dell’ornitina (aumento del 152%) e dell’arginina (aumento del 123%) quando misurata dopo l’esercizio fisico, valori che si sono normalizzati con 3 ore di riposo.[30] Questa stessa dose è stata notata altrove per aumentare la citrullina plasmatica e l’arginina in misura simile.[31]

È interessante notare che gli studi sopra citati che hanno utilizzato 0,18 g/kg di citrullina hanno rilevato un aumento di 6-11 volte della citrullina a fronte di un mero raddoppio dell’arginina e dell’ornitina[28][29], mentre lo studio successivo che ha utilizzato 6 g (calcolati come 0,08 g/kg) ha registrato un aumento molto minore della citrullina, ma ha comunque più che raddoppiato sia l’arginina che l’ornitina. [30] Ciò è stato osservato anche in uno studio dose-risposta che ha utilizzato da 2 a 15 g di citrullina, in cui la citrullina nel plasma ha seguito una dipendenza lineare dalla dose, mentre sia l’arginina che l’ornitina hanno avuto una dipendenza minore dalla dose.[29] Gli autori hanno ipotizzato che, dato che l’aumento dell’arginina è stato inferiore a quello previsto e che la citrullina sierica è il principale predittore della sintesi dell’arginina[19], ciò indichi il raggiungimento di una fase di limitazione della velocità nei reni.

È stato osservato che la citrullina non influenza i livelli sierici degli aminoacidi a catena ramificata a riposo,[21] ma può accelerare la deplezione dei BCAA indotta dall’esercizio fisico prolungato (aumentandone l’utilizzo come carburante).[20]

Con l’integrazione di citrullina è stata notata una riduzione della glutammina (13% dopo 0,18 g/kg di citrullina per 7 giorni)[21], anche se un altro studio ha rilevato che l’uso acuto di 6 g di citrullina (0,08 g/kg) non ha alterato le concentrazioni di glutammina.[20]

Gli altri aminoacidi testati (acido glutammico, acido aspartico, asparagina, alanina, lisina, triptofano, fenilalanina, L-tirosina, istidina) sono per lo più inalterati.[20]

Circa l’83% della citrullina ingerita per via orale sembra essere assorbita dai reni[26][27][28] dove viene convertita in L-arginina nei tubuli prossimali (attraverso gli enzimi arginosuccinato sintasi e arginosuccinato liasi[29]); Questa conversione della citrullina in arginina (sia da citrullina supplementare che da quella prodotta come sottoprodotto della creazione di ossido nitrico da parte dell’arginina) rappresenta il 5-15% dell’arginina circolante. [11][30]

Il meccanismo principale con cui l’integrazione di arginina (e, per estensione, di L-citrullina) influisce sulla salute del sangue è quello di essere il substrato per gli enzimi dell’ossido nitrico sintasi (NOS) per la produzione di ossido nitrico, che poi segnala attraverso i recettori ciclici solubili della guanilina la produzione di cGMP. La produzione di ossido nitrico e la successiva produzione di cGMP intracellulare sono alla base di buona parte dei benefici dell’arginina.

Gli enzimi NOS si presentano in tre isoforme principali: [32][33] la NOS inducibile (iNOS), che viene creata in risposta a fattori di stress infiammatori, la NOS neuronale (nNOS), che è stata scoperta per la prima volta nei neuroni e si trova anche nelle terminazioni motorie dei muscoli scheletrici, e la NOS endoteliale (eNOS), che inizialmente si pensava si trovasse solo nell’endotelio, ma è piuttosto diffusa[34], compreso il tessuto cerebrale.[35][36]

Gli enzimi NOS lavorano in dimeri uniti testa a testa e i meccanismi catalitici dipendono da questa dimerizzazione, oltre che dall’eme, dalla tetraidrobiopterina, dalla calmodulina, dal NADPH (come donatore di elettroni) e da FMN e FAD.[37][38][39] Di conseguenza, gli enzimi NOS (tutte e tre le isoforme) sono flavoproteine che richiedono NADPH. [40][41][42] La loro struttura e funzione è complessa (esaminata qui[43]), ma esiste un sito di legame di base per l’arginina e gli elettroni donati dal NADPH fanno sì che l’arginina si converta in citrullina, rilasciando come sottoprodotto l’ossido nitrico; l’iNOS utilizza esclusivamente e l’eNOS può anche utilizzare un intermedio radicale libero chiamato Nω-idrossi-L-arginina (L-NOHA), che si degrada in citrullina e ossido nitrico in presenza di H2O2.[32][44]

L’aumento dell’ossido nitrico (solitamente misurato attraverso le concentrazioni plasmatiche di nitrato/nitrito, citrullina o cGMP urinario) sembra essere aumentato con la L-arginina in persone affette da ipertensione essenziale,[45] arterotrombosi,[46] e diabete di tipo II. [47] Gli studi condotti su atleti altrimenti sani che assumono L-arginina sono piuttosto contrastanti; ci sono casi in cui i biomarcatori del metabolismo dell’ossido nitrico sono aumentati[48] mentre altri studi non notano alcuna modifica.[49][50][51] Non sorprende che i benefici associati all’ossido nitrico non si verifichino quando i biomarcatori dell’ossido nitrico non sono aumentati.

L’inaffidabilità dell’aumento dell’ossido nitrico da parte dell’arginina può essere dovuta al fatto che le concentrazioni fisiologiche di arginina (40-100µM nello spazio extracellulare[52] e forse fino a 800µM a livello intracellulare[53]) sono sufficienti a saturare intrinsecamente l’ossido nitrico sintasi endoteliale (eNOS) (di solito si dichiara una Km di 3µM[54][55], ma a volte viene misurata fino a 29μM[56). Ciò implica che l’enzima è già al massimo dell’efficacia e che un’ulteriore integrazione non aumenta il tasso di conversione (a causa di un arretrato di arginina nel siero); l’osservazione che l’arginina aumenta ancora l’ossido nitrico a volte (anche se in modo inaffidabile) è indicata come il paradosso della L-arginina.[57][58]

Questa teoria è in linea con le osservazioni secondo cui a volte il metabolismo dell’ossido nitrico non viene influenzato nonostante aumenti fino al 300% dell’arginina plasmatica.[59]

Uno studio ha osservato un aumento transitorio della produzione di ossido nitrico che sembra essere più simile a quello di un agonista che di un substrato[60] e successivamente è stato scoperto che l’arginina ha la capacità di attivare i recettori α2-adrenergici,[61] che possono stimolare direttamente l’ossido nitrico senza richiedere la conversione in citrullina attraverso la NOS. Tuttavia, l’arginina è risultata piuttosto debole (superata dall’agmatina)[61] ma questo meccanismo non è ancora stato escluso.

Inoltre, l’arginina extracellulare sembra essere un fattore determinante per il rilascio di ossido nitrico[56] (il trasportatore CAT1 che trasporta l’arginina è altamente associato alla eNOS[62] e l’inibizione dell’afflusso extracellulare impedisce l’attivazione della eNOS[63]), mentre la concentrazione intracellulare di arginina non sembra essere associata. [58] Poiché il trasporto è necessario, ma l’arginina intracellulare non è di per sé necessaria, si ritiene che la colocalizzazione di CAT1 con eNOS[62][64] possa svolgere un ruolo nella stimolazione dell’attività di eNOS.

ADMA

L’ADMA è un metabolita metilato dell’arginina e sembra agire in opposizione all’arginina inibendo le azioni dell’enzima NOS e la conseguente produzione di ossido nitrico. Livelli eccessivi di ADMA possono essere causati da fattori di stress ossidativo che diminuiscono l’attività dell’enzima che lo degrada, mentre la riduzione dell’ADMA provoca una vasodilatazione dovuta alla produzione di ossido nitrico.

Sebbene la maggior parte delle evidenze suggerisca che l’ADMA non aumenta con l’integrazione di L-arginina (questi studi notano che il rapporto arginina:ADMA è aumentato a causa dell’aumento dell’arginina plasmatica), ci sono prove limitate che suggeriscono un aumento che richiede ulteriori indagini.[38]

L’integrazione orale di arginina (anche la citrullina si applica in questo caso perché aumenta l’arginina plasmatica) è in grado di aumentare il flusso sanguigno nelle persone con flusso sanguigno ridotto e, sebbene abbia il potenziale di ridurre la pressione sanguigna, sembra un po’ inaffidabile e può verificarsi solo negli ipertesi.
Esistono prove contrastanti sugli effetti dell’integrazione di arginina sul flusso sanguigno in persone con resistenza periferica o cladicazione intermittente, con studi a breve termine che notano un beneficio e studi a più lungo termine che notano un’alterazione.[65][66]

L’integrazione di citrullina sembra ridurre la pressione sanguigna e migliorare il flusso sanguigno in situazioni in cui il flusso sanguigno è altrimenti ostacolato o la pressione sanguigna è più alta del normale, ma la citrullina non ha effetti di riduzione unidirezionali; può essere inefficace in persone normotese a riposo.[41]

In atleti allenati a cui sono stati somministrati 6 g di citrullina malato prima di un test ciclistico prolungato (137 km), l’aumento dell’ormone della crescita indotto dall’esercizio sembra essere aumentato; quando è stato misurato subito dopo l’esercizio, il gruppo con citrullina aveva concentrazioni di GH più elevate del 66,8%, che (dopo 3 ore di riposo) si sono attenuate al 28%.[20] Altrove, dosi di 2-15 g di citrullina non sono riuscite a influenzare l’ormone della crescita a riposo, se misurate nell’arco di 8 ore.[22]

Le concentrazioni di IGF-1 dopo 0,18 g/kg di citrullina per 7 giorni non sono state influenzate in modo significativo.

Durante l’esercizio fisico, sebbene uno studio che ha utilizzato 3 g di L-arginina (associata a 2.200 mg di L-ornitina e 12 mg di vitamina B12) per 3 settimane abbia rilevato un aumento del 35,7% della secrezione di ormone della crescita indotta dall’esercizio fisico (che si è normalizzata entro un’ora)[67], altri studi notano il contrario; è stato osservato che l’integrazione di arginina determina un minore picco di ormone della crescita durante l’esercizio fisico rispetto all’esercizio fisico da solo[68][69] e che, sebbene sembri influenzare maggiormente i giovani rispetto agli anziani[70], si dice che influisca su entrambi i gruppi di età. [L’entità della soppressione (supponendo che il 100% sia il valore di base) è stata notata intorno a un aumento del 300-500% visto con l’esercizio fisico, attenuato al 200%.[68]

È possibile che un aumento eccessivo dell’ormone della crescita stimoli un feedback autogeno, il che spiegherebbe come gli individui più anziani siano meno sensibili a questa soppressione, in quanto hanno intrinsecamente meno picchi di GH dovuti all’esercizio fisico rispetto ai giovani.[71] Infine, poiché i picchi dell’ormone della crescita si normalizzano comunque nel giro di poche ore[67][71], non si sa esattamente quanto sia preoccupante questa soppressione (dato che le concentrazioni di ormone della crescita nelle 24 ore sono più rilevanti).

A riposo, l’integrazione di 5-9 g di L-arginina è in grado di provocare un aumento delle concentrazioni di picco dell’ormone della crescita (aumento del 34,4-120%), mentre 13 g sono risultati inefficaci a causa della sofferenza intestinale che impedisce l’assorbimento della L-arginina.[36]

Negli studi che misurano la secrezione di GH nelle 24 ore, non sono state riscontrate alterazioni significative con la somministrazione di 2 g due volte al giorno[72] o con dosi acute di 5 g.[73] Ciò è potenzialmente legato a un noto fenomeno di feedback autonomo dell’ormone della crescita,[69][74][75] e un effetto modulatorio simile sull’ormone della crescita si riscontra anche durante la restrizione del sonno (in cui una riduzione del rilascio di ormone della crescita indotto dal sonno viene compensato durante le ore di luce).
È stato osservato che l’arginina ad alte dosi (250mg/kg di arginina aspartato al giorno, circa 17,5g di arginina) aumenta l’impulso di GH nel sonno a onde lente di circa il 60%, pur non avendo un’influenza sufficiente sulle concentrazioni di GH durante la veglia.[76] Non è chiaro come questo grande aumento influisca sulle concentrazioni di ormone della crescita nell’intera giornata.

L’integrazione di arginina nei ratti è in grado di aumentare il nitrato urinario post-esercizio, indicativo della produzione di ossido nitrico.[77] Aumenti nella produzione di ossido nitrico (nitrato urinario o sierico) sono stati confermati anche nell’uomo in seguito ad assunzione orale o infusione endovenosa.[78]

Non sempre si riscontra un aumento della produzione di ossido nitrico (anche nonostante l’aumento dell’arginina plasmatica), suggerendo che l’attività dell’enzima NOS potrebbe essere un fattore limitante.
Per quanto riguarda gli studi in acuto (assunzione di una singola dose di L-arginina prima dell’esercizio), 3 g di arginina (sotto forma di AAKG) non hanno apportato benefici all’allenamento con i pesi,[79] 6 g di L-arginina per 3 giorni non hanno modificato i risultati del cicloergometro in atleti di judo, mentre un protocollo simile in ciclisti allenati ha rilevato un miglioramento del tempo di esaurimento (25,8%).[80]

Alcuni studi hanno utilizzato una forma di arginina nota come GAKIC (Glycine L-Arginine α-Ketoisocaproic acid) e hanno rilevato un aumento della potenza media durante gli sprint di 10s su cicloergometro (con 11,2 g di GAKIC)[81] e un aumento del 10,5+/-0. Questi studi, tuttavia, sono confusi sia dall’inclusione della glicina sia da quella del metabolita della leucina, l’acido α-chetoisocaproico.

Per quanto riguarda gli studi più cronici, l’integrazione di L-arginina (come asparato) con 2,8 o 5,7 g di arginina al giorno per 4 settimane non è riuscita a modificare le prestazioni o altri biomarcatori[82]; anche uno studio precedente, condotto per 2 settimane con una metodologia simile, ha fallito.[83]
Nel complesso, quando si esaminano le revisioni o le meta-analisi sull’argomento L-arginina e prestazioni sportive, si nota che è promettente, ma manca un consenso sufficiente per raccomandarla come ergogenico.[84]

Si ritiene che la citrullina sia un agente pro-erettile in quanto è un precursore dell’arginina, e l’arginina è il substrato da cui viene prodotto l’ossido nitrico che può poi indurre il cGMP (attraverso la via NO/cGMP/VEGF);[65] un aumento del cGMP è anche l’effetto finale degli inibitori della PDE5 come il viagra o l’icariina dall’erba cornuta.[66]

Negli uomini con disfunzione erettile, valutata come debolezza dell’erezione (valutata con il punteggio di durezza yerettile[67]), la somministrazione di 1.500 mg di citrullina al giorno (due dosi da 750 mg) per un mese è stata in grado di apportare benefici alla metà dei 24 pazienti valutati (valutati come “molto soddisfatti” del trattamento), mentre il miglioramento del placebo è stato solo dell’8,3%.[68]

La citrullina sembra interagire con il metabolismo dei BCAA nell’organismo, anche se gli studi sull’uomo sembrano avere risultati diversi a seconda del contesto dello studio.

La citrullina può mediare positivamente la segnalazione della leucina attraverso mTOR, il che suggerisce teoricamente una sinergia. L’applicazione di questa combinazione ai sollevatori di pesi non è ancora stata studiata, quindi il sinergismo è attualmente solo un’ipotesi piuttosto che un fatto dimostrato.

Il nitrato è un piccolo donatore di ossido nitrico che costituisce il principale bioattivo del succo di barbabietola.
Il nitrito sierico (forma ridotta del nitrato) sembra aumentare durante l’esercizio fisico in seguito al consumo di 6 g di citrullina malato, che si ritiene sia un indicatore dell’aumento della produzione di ossido nitrico.[20]

I farmaci a base di statine possono aumentare l’espressione dell’enzima che media la conversione dell’arginina in ossido nitrico e per questo motivo è possibile che vi sia un sinergismo per tutto ciò che riguarda l’ossido nitrico. Questo non è ancora stato testato in un sistema vivente.

L-Citrullina come sostituto alla L-Arginina?

L’integrazione di L-citrullina è stata definita un’alternativa alla L-arginina, in quanto ne aggira lo scarso assorbimento e si converte in L-arginina nei reni. La L-citrullina tecnicamente segue aumenti dose-dipendenti della L-arginina sierica fino a 15 g, ma la dose orale più alta di citrullina assunta ha ritorni sempre minori (cioè per ogni 5 g in più di citrullina ingerita si aggiunge meno arginina al siero).[85]

È stato osservato che la citrullina orale a 0,18 g/kg raddoppia approssimativamente l’arginina plasmatica (aumento del 100%)[86][87] o è leggermente superiore (123%) con 0,08 g/kg.[88] Poiché le dosi più elevate di L-citrullina hanno una minore conversione in arginina[85], è improbabile che la L-citrullina supplementare possa essere utilizzata per superare l’arginina per l’aumento acuto dell’arginina sierica.

Gli studi che hanno confrontato direttamente la L-arginina con la L-citrullina hanno osservato che entrambe aumentano la Cmax a livelli comparabili a dosi orali simili (Cmax di 79+/-8μM per 3 g di citrullina e 84+/-9μM per l’arginina), ma la citrullina risulta in un’AUC complessiva maggiore (48,7% in più rispetto all’arginina). [Questo potrebbe essere dovuto al fatto che, anche fino all’ingestione di 15g di citrullina, non si verifica un aumento significativo dell’escrezione di citrullina.[85] L’assenza di un aumento dell’eliminazione di L-citrullina dal sangue nonostante l’integrazione consentirebbe di avere un pool di L-citrullina disponibile per la conversione su richiesta in L-arginina.

Citrullina Malato:

La Citrullina Malato (CM), una combinazione di L-citrullina e acido malico, è stata pubblicizzata come un aiuto ergogenico (che aumenta l’energia) per l’allenamento contro-resistenza e l’esercizio ad alta intensità.

Come abbiamo visto, la L-citrullina è un precursore dell’ossido nitrico (NO), un vasodilatatore che può migliorare l’apporto di sangue e ossigeno ai muscoli durante l’esercizio. Tuttavia, le prove finora disponibili suggeriscono che il miglioramento del flusso sanguigno non è il meccanismo attivo degli effetti ergogenici del CM. Il meccanismo potrebbe invece essere dovuto alla capacità della citrullina di favorire l’eliminazione dell’ammoniaca durante l’esercizio ad alta intensità, alla capacità del malato di aumentare la produzione di ATP, a un aumento dell’espressione genica o a una maggiore efficienza della navetta malato-aspartato.

La maggior parte delle ricerche condotte finora ha utilizzato una dose acuta di 8 grammi di CM un’ora prima dell’esercizio. Sebbene l’assunzione di CM un’ora prima dell’esercizio rimanga la migliore raccomandazione, alcuni dati suggeriscono che dosi maggiori, fino a 15 grammi, potrebbero essere più benefiche.

È stato dimostrato che l’ingestione di una serie di dosi di CM (2-15 grammi) non ha effetti negativi sui marker ematologici. Sebbene la sicurezza di un’integrazione di CM a lungo termine richieda ulteriori indagini, le ricerche condotte finora indicano che la CM è ben tollerata nella maggior parte degli individui.

Ricerche preliminari hanno suggerito che 8 grammi di CM ingeriti un’ora prima dell’esercizio fisico aumentano la resistenza muscolare (ripetizioni fino al cedimento) in uomini e donne. Tuttavia, ricerche più recenti hanno suggerito che il CM potrebbe non avere un beneficio sulle prestazioni nell’allenamento contro-resistenza, potenzialmente a causa di variazioni nei tempi e nei dosaggi.[89]

Arginina AKG:

La differenza principale tra la L-arginina e Arginina AKG è che la L-arginina è un aminoacido non essenziale che l’organismo è in grado di produrre, mentre l’arginina AKG è un sale della L-arginina e dell’acido α-chetoglutarato. Inoltre, la L-arginina regola il flusso sanguigno attraverso la produzione di ossido nitrico, mentre l’Arginina AKG dovrebbe potenzialmente aumentare il flusso sanguigno, l’energia e il recupero.

Nella nutrizione sportiva, l’AKG è stato utilizzato come integratore per migliorare la sintesi proteica muscolare e diminuire la disgregazione muscolare, ed è quindi utilizzato dagli atleti per migliorare la composizione corporea.[90][91] L’integrazione di AKG potrebbe anche migliorare le prestazioni atletiche. Uno studio ha rilevato che un integratore di arginina e alfa-chetoglutarato (AAKG) ha migliorato la forza nella panca, ma non la capacità aerobica. Sono necessarie ulteriori ricerche per sostenere le affermazioni sull’AKG come aiuto ergogenico.[92]

L’AKG viene utilizzato anche per il recupero da interventi chirurgici o traumi, perché è un precursore dell’aminoacido glutammina. Sebbene la glutammina sia un aminoacido non essenziale, viene talvolta definita “condizionatamente essenziale” perché la quantità di glutammina di cui l’organismo ha bisogno per il recupero dopo un trauma significativo può superare la quantità che l’organismo è in grado di produrre. In questo caso, un integratore di AKG può aiutare il processo di recupero.[93][94]

L’AKG è stato proposto come integratore per la longevità; alcune ricerche condotte su vermi tondi, ratti e topi suggeriscono che potrebbe aumentare la durata della vita e ritardare l’insorgenza di malattie legate all’età, anche se gli studi clinici dovranno confermare questi risultati.[95][96]

Nelle persone con malattie renali croniche, in particolare in quelle sottoposte a dialisi, la somministrazione di AKG in combinazione con il calcio ha migliorato i biomarcatori della funzione renale.[97][98]

In uno studio è stato rilevato che l’AKG aumenta l’espressione di involucrina, filaggrina e serina palmitoil transferasi. Queste molecole sono tutte importanti per la struttura dello strato esterno della pelle e per l’idratazione dello strato esterno della pelle, quindi l’uso di AKG per via topica potrebbe migliorare l’aspetto della pelle.[99][100]

Nella ricerca, i dosaggi utilizzati variano da 3,6 g a 6 g, con dosaggi più elevati nelle persone che hanno subito ustioni, ma non è ancora stata stabilita una dose giornaliera raccomandata.[101] Poiché gli effetti sono dose-dipendenti, trovare una raccomandazione di dosaggio accurata sarà una parte importante della ricerca in corso.[102]

Sicurezza e tossicità:

La citrullina sembra essere ben tollerata dai ratti in dosi fino a 3 g/kg di peso corporeo[58][46].
Negli esseri umani, 15 g di citrullina assunti acutamente non sembrano causare diarrea o disturbi intestinali[22], il che è notevolmente diverso rispetto all’ornitina e all’arginina che possono causare diarrea a dosaggi di 10 g se assunti in bolo[74][75] a causa del limitato assorbimento di questi aminoacidi che poi procedono verso il colon causando diarrea osmotica.[74]

Il limite di sicurezza osservato, ovvero la dose più alta in cui si può essere relativamente sicuri che non si verifichino effetti collaterali nel corso della vita, è stato suggerito in 20 g di arginina al giorno in forma di integratore (al di sopra dell’assunzione di cibo).[103] Dosi più elevate sono state testate e ben tollerate, ma non esistono prove che suggeriscano la loro sicurezza in tutte le popolazioni nel corso della vita.

La L-arginina ha un tasso di assorbimento gastrointestinale piuttosto scarso. Può inoltre agire come assorbente, rilasciando acqua ed elettroliti nel lume intestinale attraverso la stimolazione dell’ossido nitrico e inducendo disturbi gastrici e diarrea.[12] Questo fenomeno è noto come diarrea osmolitica e tende a verificarsi a dosi orali superiori a 10 g circa, se assunte in bolo.[36]

Si pensa che ciò avvenga attraverso la stimolazione della produzione di ossido nitrico, poiché la D-Arginina (incapace di produrre NO) non produce diarrea[104] e l’ossido nitrico stesso è noto per essere un meccanismo attraverso il quale molti lassativi osmolitici funzionano.[105]

Singoli boli di 5-9 g di L-arginina senza cibo non sembrano causare disturbi intestinali come dosi superiori a 10 g,[36] suggerendo che, almeno per uno stomaco vuoto, il dosaggio di 9 g è un limite superiore.

Conclusioni:

L’Integrazione di L-citrullina si è dimostrata più redditizia tra costi e benefici (vedi assorbimento intestinale) rispetto alla L-arginina. L’uso alternativo di Citrullina Malato può portare ad eventi gastrointestinali più frequenti rispetto alla semplice forma L-citrullina. Nonostante la ridotta biodisponibilità orale della L-arginina, questa può essere mixata con L-citrullina per un effetto additivo, anche se non rappresenta un vero e proprio vantaggio proprio di tale abbinamento.

L’assunzione di L-arginina e/o L-citrullina vede la sua miglior tempistica prima dell’allenamento al fine di  aumentare il flusso sanguigno ai distretti allenati, per effetto della vasodilatazione NO indotta.

Ciò si traduce in:

  • Aumento dell’apporto di nutrienti e ossigeno al tessuto muscolare abbinato ad un effetto di pulizia dalle molecole di scarto, come l’acido lattico;
  • Esaltazione dilatatoria sul reticolo venoso sottocutaneo, che migliora la qualità estetica in definizione.

Bonus: l’abbinamento con estratto di barbabietola notoriamente ricco di nitrati. 

Come effetto diretto dell’introduzione nell’organismo di estratto di barbabietola abbiamo un aumento della sintesi di ossido nitrico (NOs), dovuta, per l’appunto, ai nitrati (NO3-) contenuti in questo vegetale, convertiti rapidamente in nitriti (NO2-2) tramite enzimi che si trovano fin dal tratto orofaringeo, gastrointestinale e tracheo-bronchiale. Dato ciò, la sintesi di NO sfrutta un percorso non usuale come quello della L-Arginina, ma coadiuvante a questa e alla L-Citrullina.

Le concentrazioni di nitrati raggiungono il picco dopo circa un’ora dalla sua ingestione, per ritornare ai livelli basali dopo quasi 24h, mentre gli effetti della L-Arginina permangono per almeno 75-80 minuti, per poi iniziare a tornare ai livelli basali.

Continua…

Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]

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Alimentazione, Effetti collaterali, Integrazione OTC

Comprendere gli Aminoacidi – dalle basi agli EAA. [2° Parte – La Glutammina]

Introduzione alla Parte 2:

Nella 1° parte abbiamo analizzato le caratteristiche e funzioni biochimiche degli Aminoacidi. In questa seconda parte, invece, inizieremo ad analizzare l’aspetto legato all’influenza degli Aminoacidi sulla sintesi proteica nel muscolo scheletrico e sulle potenzialità della loro integrazione in ambito sportivo e, in particolar modo, nel BodyBuilding.

Per tre parti di questa lunga disamina sugli AA, verranno trattati nello specifico cinque integratori di AA largamente utilizzati negli sport di potenza (ma non solo): la L-Glutammina, gli Aminoacidi a Catena Ramificata [BCAA], l’Acido β-idrossi β-metilbutirrico [HMB], la L-Arginina e la L-Citrullina. Al termine verranno trattati gli Aminoacidi Essenziali [EAA].

In questa seconda parte inizieremo con la trattazione della L-Glutammina…

Ma prima un piccolo ripasso…

Aminoacidi non-essenziali, condizionatamente-essenziali e essenziali:

Dei 21 aminoacidi comuni a tutte le forme di vita, sei aminoacidi non sono essenziali per l’uomo, ovvero possono essere sintetizzati in quantità sufficienti dall’organismo. Questi sei sono l’alanina, l’acido aspartico, l’asparagina, l’acido glutammico, la serina[1] e la selenocisteina (considerata il 21° amminoacido). La pirrolisina (considerata il 22° aminoacido),[2] che è proteinogenica solo in alcuni microrganismi, non è utilizzata e quindi non è essenziale per la maggior parte degli organismi, compreso l’uomo.

Altri sei aminoacidi sono considerati condizionatamente essenziali nella dieta umana, il che significa che la loro sintesi può essere limitata in particolari condizioni fisiopatologiche, come la prematurità nel bambino o gli individui in grave difficoltà catabolica.[1] Questi sei aminoacidi sono arginina, cisteina, glicina, glutammina, prolina e tirosina.

I nove aminoacidi essenziali che l’uomo non può sintetizzare ex novo in modo sufficientemente rapido da soddisfarne il fabbisogno e devono quindi provenire dalla dieta sono valina, isoleucina, leucina, metionina, fenilalanina, triptofano, treonina, istidina e lisina.[3][1]

Caratteristiche base della Glutammina:

Scheletro molecolare della L-Glutammina.

La Glutammina (simbolo Gln o Q)[4] è un α-amminoacido utilizzato nella biosintesi delle proteine. La sua catena laterale è simile a quella dell’acido glutammico, con la differenza che il gruppo carbossilico è sostituito da un’ammide. È classificato come un aminoacido polare a carica neutra. Nell’uomo è un amminoacido condizionatamente essenziale, il che significa che l’organismo è solitamente in grado di sintetizzarne quantità sufficienti, ma in alcuni casi di significativo stress la richiesta di Glutammina da parte dell’organismo aumenta e questo AA deve essere ottenuta dalla dieta.[5][6] È codificata dai codoni CAA e CAG. Prende il nome dall’acido glutammico, che a sua volta prende il nome dalla sua scoperta nelle proteine dei cereali, il glutine.[7]

Nel sangue umano, la Glutammina è l’amminoacido libero più abbondante.[8]

La Glutammina si trova in quantità elevate nella maggior parte delle carni e dei prodotti animali, nonché in qualsiasi prodotto o sottoprodotto lattiero-caseario come le proteine del siero o della caseina.[9] E’ presente anche nei fagioli, nelle barbabietole, nei cavoli, negli spinaci, nelle carote, nel prezzemolo, nei succhi di verdura e anche nel grano, nella papaia, nei cavoletti di Bruxelles, nel sedano e negli alimenti fermentati come il miso. I livelli di Glutammina nei vari alimenti variano da:


– Manzo al 4,7% di proteine[9], mentre la carne in generale oscilla tra il 4,4% e il 4,8%[9].
– Latte scremato all’8,08% di proteine[9], mentre i prodotti lattiero-caseari in generale tendono a fluttuare tra l’8,7% e il 9,2%[9].
– Riso bianco all’11,1% di proteine[9]
– Mais con il 16,2% di proteine[9]
– Tofu con il 9,1% di proteine[9]
– Uova con il 4,3% di proteine[9]

Si osserva inoltre che alcuni di questi livelli di Glutammina possono essere sottovalutati e, di conseguenza, i livelli di glutammato più alti del previsto; ciò è dovuto a uno dei metodi storicamente utilizzati per l’analisi degli aminoacidi, l’idrolisi, che induce la conversione della Glutammina in glutammato[10][11] o acido piroglutammico. Il confronto dei risultati tra i metodi convenzionali e il sequenziamento genico può produrre differenze fino al 4% negli aminoacidi totali (l’influenza sulla Glutammina dipenderebbe dal contenuto di questa negli alimenti).[9]

Biodisponibilità e funzioni di interesse principale per lo sportivo inerenti alla Glutammina:

Fino al 13% della Glutammina circolante tende a essere reindirizzata al letto splancnico per essere utilizzata come substrato energetico dal fegato e dagli enterociti intestinali.[12]

La quantità di Glutammina destinata ai tessuti intestinali ed epatici (estrazione splancnica) non differisce tra le fonti legate agli alimenti e i dosaggi degli integratori.[13]

Quando viene somministrata Glutammina per via orale o endovenosa, i tassi di sintesi de novo della Glutammina diminuiscono.[14][15] Ciò può preservare indirettamente gli aminoacidi che potrebbero essere convertiti in Glutammina, come la Leucina che subisce una riduzione dei tassi di ossidazione.[15]

È stato dimostrato che la Glutammina è in grado di “smorzare” i picchi di glucosio nel sangue in risposta ai carboidrati alimentari, attenuando gli aumenti e i valori di Cmax della glicemia e dell’Insulina in risposta all’ingestione di carboidrati con la dieta.[16] E’ stato esaminato se ciò sia dovuto a ritardi non significativi nello svuotamento gastrico, ma non sembra essere così.[16]

La Glutammina è un aminoacido intimamente legato in vitro all’omeostasi muscolare e alla sintesi proteica muscolare, in cui un eccesso provoca anabolismo e previene la disgregazione, mentre un deficit provoca catabolismo.[17][18][19] Questa correlazione è stata osservata in vivo quando la Glutammina viene infusa[18][20] (alcune controprove[21][22]) e sembra essere specifica per la Glutammina.[18][23]

In vitro, la Glutammina è nota per ridurre i tassi di ossidazione della Leucina e aumentare il deposito di Leucina, che aumenta gli effetti della stessa in una cellula muscolare scheletrica.[15]

Gli studi che hanno utilizzato la Glutammina in persone altrimenti sane e che hanno analizzato la sintesi proteica muscolare o l’aumento della massa magra hanno rilevato un fallimento con 900mg/kg di massa magra (il placebo era di 900mg/kg di Maltodestrina) nei giovani abbinati all’allenamento contro-resistenza.[24]

Anche l’aggiunta di Glutammina alla Creatina[25] o di Glutammina extra (300mg/kg di peso corporeo) a un frullato di proteine e carboidrati[26] o di aminoacidi e carboidrati[26] non è riuscita a superare gli integratori ingeriti senza Glutammina, il che suggerisce che non ha alcun ruolo sinergico.

I livelli plasmatici di Glutammina sono aumentati o invariati nelle attività di breve durata e ad alta intensità[27][28] e tendono a rimanere invariati in caso di danno muscolare eccentrico[29], il che suggerisce che un’integrazione extra di Glutammina non apporterà benefici all’esercizio fisico di breve durata o al sollevamento pesi con qualsiasi mezzo che agisca sui livelli sierici di Glutammina (come l’immunosoppressione o il catabolismo).
Al contrario, gli eventi di resistenza che superano le 2 ore tendono a mostrare una diminuzione dei livelli di Glutammina nel siero.[30][31] Sia l’integrazione di Glutammina che l’aumento dell’apporto proteico dall’alimentazione (nella dose di 20-30g di proteine di origine animale) possono alleviare questa diminuzione della Glutammina nel siero[32] e potenzialmente possono ridurre i danni alle cellule immunitarie associati all’esercizio cardiovascolare prolungato. [33] Questa diminuzione dei livelli sierici di Glutammina può anche sopprimere il rilascio di interleuchina-6 (IL-6) dal tessuto muscolare e l’integrazione di Glutammina può preservare i livelli di IL-6.[34]

Questi risultati sono coerenti con la teoria secondo cui l’esercizio cardiovascolare prolungato, attraverso la riduzione della Glutammina, può sopprimere la funzione immunologica ostacolando la differenziazione dei leucociti.[30][35]

L’ingestione di 300mg/kg di Glutammina in sollevatori di pesi altrimenti sani non è riuscita a modificare la produzione di potenza più del placebo[36] e dosi più elevate (900mg/kg di massa corporea magra) hanno fallito allo stesso modo altrove in popolazioni attive.[24]

Attenuando o prevenendo in altro modo la deplezione di Glutammina negli esercizi che durano più di un’ora, le prestazioni possono indirettamente aumentare rispetto allo stato di deplezione di Glutammina. Non si tratta tanto di un “miglioramento” delle prestazioni quanto di una loro “conservazione”.[37]

Prednisone

L’ingestione di Glutammina, a 0,5g/kg al giorno, in un piccolo studio su pazienti ipercortisolemici (indotti con Prednisone a una dose tale da indurre la disgregazione delle proteine muscolari) ha mostrato di apportare un minore stato catabolico attraverso la riduzione della conversione degli aminoacidi essenziali in Glutammina e un minore dispendio di Leucina.[38]

Ci sono alcune prove che la Glutammina orale può aumentare il tasso di risintesi del glicogeno se consumata insieme ai carboidrati[39], ma sono necessari ulteriori studi per verificare se questo metodo sia più vantaggioso rispetto alle fonti alimentari di Glutammina o se sia vero con un’assunzione di carboidrati più elevata.
La Glutammina stessa, in assenza di carboidrati, può aumentare le scorte di glicogeno muscolare[40].

È stato dimostrato che l’integrazione di Glutammina stimola la sintesi proteica nell’intestino di persone sane con una potenza simile a quella degli aminoacidi misti.[41]

I benefici della Glutammina nelle persone gravemente ferite o malate hanno indotto alcuni ricercatori a proporre che potrebbe essere un integratore utile per gli atleti impegnati nell’esercizio fisico contro-resistenza, e che è anche di natura catabolica.[42] Questi ricercatori hanno testato la loro ipotesi attraverso un RCT in doppio cieco che ha coinvolto 6 uomini allenati contro-resistenza che hanno consumato Glutammina o Glicina (0,3 grammi per chilogrammo di peso corporeo) un’ora prima di una sessione di sollevamento pesi.[43] La Glutammina non ha apportato benefici alle prestazioni.
Un altro gruppo di ricercatori ha testato la Glutammina (0,9g/kg) contro il placebo in 31 uomini e donne allenati contro-resistenza durante un programma di allenamento di 6 settimane.[44] Anche una dose giornaliera così elevata di Glutammina non ha influenzato la forza o la massa corporea magra (LBM) più del placebo (la forza e la LBM sono aumentate in entrambi i gruppi).
Naturalmente, nessuno dei due studi ha esposto i suoi partecipanti agli alti livelli di stress sperimentati, per esempio, dalle vittime di ustioni. Un RCT che ha coinvolto 18 lottatori maschi universitari ha cercato di risolvere questo problema confrontando il placebo con la Glutammina (0,35g/kg) durante un Cut intensivo di 12 giorni.[45] Entrambi i gruppi hanno perso 2 kg, senza differenze significative tra i gruppi per quanto riguarda i cambiamenti nella LBM o nella massa grassa.
Anche una meta-analisi del 2018 di 5 studi non ha rilevato alcun beneficio della Glutammina sulla composizione corporea.[46] Sebbene la Glutammina svolga un ruolo nella sintesi proteica muscolare (è un attivatore indipendente di mTOR[47]), ciò che otteniamo attraverso gli alimenti sembra essere sufficiente; l’integrazione non sembra conferire ulteriori benefici. L’integrazione di Glutammina non ha alcun effetto sulla massa magra o sulla massa grassa, nemmeno durante una dieta ipocalorica “aggressiva”.

Fonte immagine: https://examine.com/

  • L’integrazione di Glutammina non ha quindi alcun effetto sulla composizione corporea; ma potrebbe facilitare il recupero dopo sessioni di allenamento di resistenza?

Per rispondere a questa domanda, i ricercatori hanno somministrato placebo o glutammina (0,3 g/kg) a 15 uomini attivi a livello ricreativo subito dopo un esercizio che danneggiava i muscoli (100 drop jump) e per i quattro giorni successivi. Hanno riferito che, rispetto al placebo, la glutammina ha ridotto significativamente l’indolenzimento muscolare e ha migliorato il recupero della forza.[48]

Tuttavia, uno studio condotto su 17 giovani uomini non allenati ha riportato che l’assunzione di glutammina (0,1 g/kg) tre volte alla settimana per 4 settimane non ha avuto alcun effetto sull’indolenzimento muscolare, sul range di movimento o sull’attività EMG fino a 48 ore dopo un esercizio dannoso per la muscolatura (leg extension eccentrica al 75% dell’1-RM).[49] È importante notare che quest’ultimo studio ha coinvolto uomini non allenati e ha utilizzato una dose minore, un diverso schema di dosaggio e un diverso protocollo di esercizio: tutti fattori che potrebbero spiegare la discrepanza tra i due studi.
Una contrazione è isometrica quando la lunghezza del muscolo non cambia e isotonica in caso contrario. Una contrazione isotonica è detta concentrica quando il muscolo si accorcia sotto carico (come quando si solleva un manubrio) ed eccentrica quando si allunga sotto carico (come quando si controlla il manubrio in discesa). Il massimo ad una ripetizione (1-RM) è il peso più pesante che si può sollevare (contrazione concentrica) per un determinato esercizio.

Più di recente, uno studio condotto su 23 uomini allenati alla resistenza ha esaminato gli effetti dell’assunzione di glutammina insieme alla leucina.[50] Gli uomini sono stati randomizzati in tre gruppi e hanno assunto leucina (0,087 g/kg), leucina con glutammina (0,087 g/kg + 0,3 g/kg) o un placebo 30 minuti prima e dopo un esercizio che danneggiava i muscoli (100 drop jump), e di nuovo prima e dopo i test di recupero effettuati 24, 48 e 72 ore dopo. La leucina ha portato a un migliore recupero della forza solo a 72 ore. La leucina con glutammina ha portato a un migliore recupero della forza a 24, 48 e 72 ore. L’indolenzimento muscolare, invece, non differiva tra i gruppi.
Si noti che questi tre studi sono stati condotti solo su uomini. Un altro studio ha reclutato 8 uomini e 8 donne, tutti attivi a livello ricreativo, e ha somministrato loro placebo o glutammina (0,3 g/kg) un’ora prima e dopo un esercizio che danneggiava i muscoli (80 contrazioni eccentriche al 125% dell’1-RM), e di nuovo prima dei test di recupero condotti 24, 48 e 72 ore dopo.[51] Il recupero della forza è stato modestamente migliorato negli uomini ma non nelle donne, anche se entrambi i sessi hanno registrato una riduzione significativa dell’indolenzimento muscolare.

Negli uomini attivi a livello ricreativo, l’integrazione di Glutammina dopo l’esercizio sembra migliorare il recupero della forza e potrebbe ridurre l’indolenzimento muscolare. Tuttavia, solo uno studio è durato più di 72 ore, il che impedisce di trarre conclusioni sugli effetti dell’integrazione cronica. Allo stesso modo, solo uno studio ha incluso donne, il che impedisce di trarre conclusioni sugli effetti dell’integrazione nelle donne.

La Glutammina è un importante carburante per le cellule del sistema immunitario.[52] I livelli plasmatici di Glutammina si riducono dopo un esercizio di resistenza prolungato e questa riduzione è correlata a un aumento del rischio di infezioni.[53]

Un primo studio su atleti di resistenza (maratoneti e ultramaratoneti) ha riportato che l’assunzione di 5 grammi di Glutammina subito dopo un evento atletico e 2 ore dopo ha ridotto significativamente l’insorgenza di infezioni nella settimana successiva.[54] In particolare, il 19% del gruppo Glutammina ha riportato malattie, rispetto alla metà del gruppo placebo.
Nessun altro studio ha studiato gli effetti della glutammina sulle infezioni come risultato negli atleti, ma altri studi hanno esaminato vari aspetti del sistema immunitario,[46] come la funzione dei globuli bianchi[55][56] e le concentrazioni di IgA salivari,[57] e nessuno ha trovato una relazione tra la diminuzione dei livelli plasmatici di glutammina indotta dall’esercizio fisico e i cambiamenti del sistema immunitario.[58]

I benefici della Glutammina potrebbero essere mediati dai suoi effetti sulla barriera intestinale, come hanno iniziato a suggerire prove più recenti. È noto che l’esercizio fisico di resistenza prolungato provoca il leaky gut, una condizione in cui lo stress da calore e la riduzione del flusso sanguigno nel tratto gastrointestinale causano danni alle cellule intestinali che allentano le giunzioni strette tra le cellule, consentendo l’assorbimento di elementi che non dovrebbero passare attraverso la barriera intestinale.[59]

In uno studio recente, la Glutammina (0,25, 0,5 e 0,9 g/kg) ha mostrato una riduzione dose-dipendente della permeabilità intestinale indotta dall’esercizio fisico.[60] In uno studio precedente, la riduzione della permeabilità intestinale derivante dall’integrazione di glutammina era correlata a riduzioni dell’endotossina sierica e dei marcatori infiammatori.[61]

La Glutammina è un’importante fonte di energia per le cellule intestinali e per il sistema immunitario. L’integrazione può ridurre le disfunzioni del tratto intestinale indotte dall’esercizio fisico e potrebbe diminuire il rischio di ammalarsi in seguito a un esercizio di resistenza prolungato.

Conclusioni sulla Glutammina:

Che che se ne dica, non è dimostrato che la Glutammina supplementare aiuti a incentivare significativamente la sintesi proteica o a migliorare la composizione corporea.

È dimostrato, invece, che l’integrazione di Glutammina migliora il recupero negli allenamenti di forza/contro-resistenza. Può anche aiutare a mantenere un buon stato di salute intestinale in contesti di stress alimentare e mantenere l’integrità del tratto gastrointestinale durante l’esercizio contro-resistenza prolungato e quindi a ridurre il rischio che si incappi in condizioni croniche/patologiche.

Quindi, se il vostro obiettivo è incentivare la sintesi proteica, non sprecate i vostri soldi con la Glutammina. È più probabile che altri integratori siano utili, in particolare la Creatina, e naturalmente assicuratevi di assumere una quantità sufficiente di proteine.

Ma se volete sperimentare con questo AA allora potete farlo nella maniera più logica basandosi sulle attuali evidenze:

  • Come booster per la risintesi di Glicogeno [post-workout o durante un refeed] = 8g nel post workout o 10g nei pasti principali del Refeed (30g totali);
  • Anticatabolico durante la restrizione calorica: >20g divisi durante la giornata.
  • Dal momento che la Glutammina ha mostrato di poter apportare benefici a livello intestinale, essa sta venendo riproposta sia nel mercato del fitness, sia in quello dell’integrazione su larga scala. Parlando di Bodybuilding non si può non accennare ai problemi intestinali digestivi correlati ai periodi di dieta ipercalorica. In questi casi la Glutammina potrebbe svolgere un ruolo importante a livello di integrazione, anche se non in tutti i soggetti. Un dosaggio di 0.3-0.5g/Kg/die potrebbe apportare dei benefici a livello intestinale.

Nota importante: Il limite di sicurezza osservato per l’integrazione di Glutammina, ovvero la quantità massima che si può assumere con la certezza di non avere effetti collaterali, è stato suggerito in 14g/die in forma di integratore (al di sopra dell’assunzione di cibo). Livelli più alti sono stati testati e ben tollerati, ma non ci sono prove sufficienti per suggerire che dosi più elevate siano completamente prive di danni nel corso di una integrazione cronica, né prove sufficienti per presumere l’esistenza di danni. Prove limitate suggeriscono che 50-60g/die per un periodo di alcune settimane non sono associati a effetti avversi significativi.

A livello acuto, dosi di circa 0,75g/kg di peso corporeo sono state implicate nell’aumento dei livelli di ammoniaca plasmatica al di sopra del limite di sicurezza tollerato. Uno studio condotto su persone anziane (69+/-8,8 anni) con 0,5g/kg di glutammina per via orale non ha mostrato effetti sui livelli di ammoniaca plasmatica, ma è stato associato a un aumento dell’urea e della creatinina sieriche che non è stato ritenuto clinicamente rilevante. È stata osservata una diminuzione transitoria della velocità di filtrazione glomerulare dei reni.

Continua…

Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]

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Alimentazione, Integrazione OTC

Comprendere gli Aminoacidi – dalle basi agli EAA. [1° Parte – caratteristiche e biochimica]

Introduzione:

Gli aminoacidi sono una classe di molecole biologiche costituenti le unità che formano le proteine, e svolgono numerose funzioni fondamentali per la corretta funzione del corpo umano. Rappresentano un elemento conosciuto a grandi linee da tutti gli assidui frequentatori di sala pesi, ma la maggior parte di loro è all’oscuro delle loro caratteristiche e reali richieste, quando una loro supplementazione risulta funzionale e quando, invece, si traduce in una pratica pressoché sterile. Questo primo articolo è finalizzato ad iniziare una approfondita disamina sugli aminoacidi facendo chiarezza sul significato biochimico e sulla loro più aggiornata applicazione in ambito sportivo soprattutto per quanto concerne gli Aminoacidi Essenziali.

Cosa sono gli Aminoacidi?

Gli aminoacidi sono composti organici che contengono sia gruppi funzionali amminici che carbossilici.[1] Sebbene in natura esistano oltre 500 amminoacidi, i più importanti sono i 22 α-amminoacidi incorporati nelle proteine.[2] Solo questi 22 compaiono nel codice genetico della vita.[3][4]

Gli aminoacidi possono essere classificati in base alla posizione dei gruppi funzionali strutturali principali (amminoacidi alfa (α-), beta (β-), gamma (γ-), ecc.); altre categorie riguardano la polarità, la ionizzazione e il tipo di catena laterale (alifatica, aciclica, aromatica, polare, ecc.). Sotto forma di proteine, i residui di aminoacidi costituiscono la seconda componente (l’acqua è la più grande) dei muscoli e degli altri tessuti umani.[5] Oltre al ruolo di residui nelle proteine, gli aminoacidi partecipano a una serie di processi come il trasporto e la biosintesi dei neurotrasmettitori.[6]

  • Storia:
Formula scheletrica di L-asparagina

I primi amminoacidi furono scoperti all’inizio del 1800.[7][8] Nel 1806, i chimici francesi Louis-Nicolas Vauquelin e Pierre Jean Robiquet isolarono dagli asparagi un composto che fu poi chiamato asparagina, il primo amminoacido ad essere scoperto.[9][10] La cistina fu scoperta nel 1810,[11] anche se il suo monomero, la cisteina, rimase sconosciuto fino al 1884. [La glicina e la leucina furono scoperte nel 1820.[12[13] L’ultimo dei 20 aminoacidi comuni ad essere scoperto fu la treonina nel 1935 da William Cumming Rose, che determinò anche gli aminoacidi essenziali e stabilì il fabbisogno minimo giornaliero di tutti gli aminoacidi per una crescita ottimale.[14][15]

L’unità della categoria chimica fu riconosciuta da Wurtz nel 1865, ma non le diede un nome particolare.[16] Il primo uso del termine “aminoacido” in lingua inglese risale al 1898,[17] mentre il termine tedesco, Aminosäure, era già stato usato in precedenza.[18] Si è scoperto che le proteine producono aminoacidi in seguito a digestione enzimatica o idrolisi acida. Nel 1902, Emil Fischer e Franz Hofmeister proposero indipendentemente che le proteine sono formate da molti amminoacidi, per cui si formano legami tra il gruppo amminico di un amminoacido e il gruppo carbossilico di un altro, dando luogo a una struttura lineare che Fischer definì “peptide”.[19]

  • Struttura generale

I 2-, alfa- o α-amminoacidi[20] hanno nella maggior parte dei casi la formula generica H2NCHRCOOH, dove R è un sostituente organico noto come “catena laterale”.[21]

Struttura di un tipico L-alfa-amminoacido nella forma “neutra”.

Delle centinaia di amminoacidi descritti, 22 sono proteinogenici (“costruiscono proteine”).[22][23][24] Sono questi 22 composti che si combinano per dare una vasta gamma di peptidi e proteine assemblate dai ribosomi.[25] Gli amminoacidi non proteinogenici o modificati possono derivare da modificazioni post-traslazionali o durante la sintesi di peptidi nonribosomiali.

I 21 α-amminoacidi proteinogenici presenti negli eucarioti, raggruppati in base ai valori pKa delle loro catene laterali e alle cariche trasportate a pH fisiologico (7,4).

L’atomo di carbonio vicino al gruppo carbossilico è chiamato carbonio α. Negli amminoacidi proteinogenici, porta l’ammina e il gruppo R o la catena laterale specifica di ciascun amminoacido. Con quattro sostituenti distinti, il carbonio α è stereogenico in tutti gli α-amminoacidi tranne la glicina. Tutti gli amminoacidi proteogenici chirali hanno la configurazione L. Sono “sinistrorsi”. Si tratta di enantiomeri “sinistrorsi”, che si riferiscono agli stereoisomeri del carbonio alfa.

Alcuni amminoacidi D (“destrorsi”) sono stati trovati in natura, ad esempio negli involucri batterici, come neuromodulatore (D-serina) e in alcuni antibiotici.[26][27] Raramente, i residui di amminoacidi D si trovano nelle proteine e vengono convertiti dall’amminoacido L come modifica post-traduzionale.[28]

Cinque amminoacidi possiedono una carica a pH neutro. Spesso queste catene laterali appaiono sulla superficie delle proteine per consentirne la solubilità in acqua, e le catene laterali con cariche opposte formano importanti contatti elettrostatici chiamati ponti salini che mantengono le strutture all’interno di una singola proteina o tra proteine interfacciate.[29] Molte proteine legano il metallo nelle loro strutture in modo specifico, e queste interazioni sono comunemente mediate da catene laterali cariche come l’aspartato, il glutammato e l’istidina. In determinate condizioni, ogni gruppo che forma ioni può essere carico, formando sali doppi.[30]

Gruppi funzionali presenti nell’istidina (a sinistra), nella lisina (al centro) e nell’arginina (a destra)

I due aminoacidi carichi negativamente a pH neutro sono l’aspartato (Asp, D) e il glutammato (Glu, E). I gruppi carbossilati anionici si comportano come basi di Brønsted nella maggior parte dei casi.[29] Gli enzimi in ambienti a pH molto basso, come la pepsina, proteasi aspartica nello stomaco dei mammiferi, possono avere residui catalitici di aspartato o glutammato che agiscono come acidi di Brønsted.

Formula scheletrica dell’Istidina (forma zwitterionica)

Ci sono tre amminoacidi con catene laterali che sono cationi a pH neutro: l’arginina (Arg, R), la lisina (Lys, K) e l’istidina (His, H). L’arginina ha un gruppo guanidino carico e la lisina un gruppo alchilico amminico carico e sono completamente protonati a pH 7. Il gruppo imidazolico dell’istidina ha un pKa di 6,0 ed è protonato solo per il 10% circa a pH neutro. Poiché l’istidina si trova facilmente nelle sue forme basiche e acide coniugate, partecipa spesso ai trasferimenti catalitici di protoni nelle reazioni enzimatiche.[29]

Formula scheletrica di L-glutammina

Gli aminoacidi polari e privi di carica serina (Ser, S), treonina (Thr, T), asparagina (Asn, N) e glutammina (Gln, Q) formano prontamente legami a idrogeno con l’acqua e con altri aminoacidi.[29] Non si ionizzano in condizioni normali; un’eccezione importante è rappresentata dalla serina catalitica nelle serina-proteasi. Questo è un esempio di grave perturbazione e non è caratteristico dei residui di serina in generale. La treonina ha due centri chirali, non solo il centro chirale L (2S) sul carbonio α condiviso da tutti gli amminoacidi, a parte la glicina achirale, ma anche (3R) sul carbonio β. La specifica stereochimica completa è (2S,3R)-L-treonina.

Formula scheletrica di L-tirosina

Le interazioni tra gli amminoacidi non polari sono la forza motrice principale dei processi di ripiegamento delle proteine nelle loro strutture tridimensionali funzionali.[29] Nessuna delle catene laterali di questi amminoacidi si ionizza facilmente e quindi non hanno pKas, ad eccezione della tirosina (Tyr, Y). L’idrossile della tirosina può deprotonarsi ad alto pH formando un fenolato carico negativamente. Per questo motivo si potrebbe collocare la tirosina nella categoria degli aminoacidi polari e privi di carica, ma la sua bassissima solubilità in acqua corrisponde bene alle caratteristiche degli aminoacidi idrofobici.

Formula scheletrica di L-glicina neutrale

Diverse catene laterali non sono ben descritte dalle categorie cariche, polari e idrofobiche. La glicina (Gly, G) potrebbe essere considerata un amminoacido polare, poiché le sue piccole dimensioni fanno sì che la sua solubilità sia determinata in gran parte dai gruppi amminici e carbossilici. Tuttavia, la mancanza di catene laterali conferisce alla glicina una flessibilità unica tra gli amminoacidi, con ampie ramificazioni nel ripiegamento delle proteine.[29] Anche la cisteina (Cys, C) può formare facilmente legami idrogeno, il che la collocherebbe nella categoria degli amminoacidi polari, anche se spesso si trova nelle strutture proteiche a formare legami covalenti, detti legami disolfuro, con altre cisteine. Questi legami influenzano il ripiegamento e la stabilità delle proteine e sono essenziali nella formazione degli anticorpi. La prolina (Pro, P) ha una catena laterale alchilica e potrebbe essere considerata idrofobica, ma poiché la catena laterale si unisce di nuovo al gruppo alfa-amminico, diventa particolarmente inflessibile quando viene incorporata nelle proteine. Come la glicina, influenza la struttura delle proteine in un modo unico tra gli aminoacidi. La selenocisteina (Sec, U) è un raro amminoacido non codificato direttamente dal DNA, ma incorporato nelle proteine attraverso il ribosoma. La selenocisteina ha un potenziale redox più basso rispetto alla cisteina simile e partecipa a diverse reazioni enzimatiche uniche.[31] La pirrolisina (Pyl, O) è un altro aminoacido non codificato nel DNA, ma sintetizzato nelle proteine dai ribosomi.[34] Si trova in specie arcaiche dove partecipa all’attività catalitica di diverse metiltransferasi.

Gli amminoacidi con struttura NH+3-CXY-CXY-CO-2, come la β-alanina, componente della carnosina e di alcuni altri peptidi, sono β-amminoacidi. Quelli con la struttura NH+3-CXY-CXY-CXY-CO-2 sono γ-amminoacidi, e così via, dove X e Y sono due sostituenti (uno dei quali è normalmente H).[6]

Le forme naturali comuni di amminoacidi hanno una struttura zwitterionica, con gruppi funzionali -NH+3 (-NH+2- nel caso della prolina) e -CO-2 attaccati allo stesso atomo di C; sono quindi α-amminoacidi e sono gli unici che si trovano nelle proteine durante la traduzione nel ribosoma. In soluzione acquosa, a pH prossimo alla neutralità, gli amminoacidi esistono come zwitterioni, cioè come ioni dipolari con entrambi i gruppi NH+3 e CO-2 in stati carichi, per cui la struttura complessiva è NH+3-CHR-CO-2. A pH fisiologico le cosiddette “forme neutre” -Sebbene le due cariche della struttura zwitterionica si sommino a zero, è fuorviante definire “scarica” una specie con carica netta pari a zero.

In condizioni di forte acidità (pH inferiore a 3), il gruppo carbossilato viene protonato e la struttura diventa un acido carbossilico ammonio, NH+3
-CHR-CO2H. Ciò è rilevante per gli enzimi come la pepsina che sono attivi in ambienti acidi come lo stomaco e i lisosomi dei mammiferi, ma non si applica in modo significativo agli enzimi intracellulari. In condizioni altamente basiche (pH superiore a 10, normalmente non riscontrabile in condizioni fisiologiche), il gruppo ammonio viene deprotonato per dare NH2-CHR-CO-2.

Ionizzazione e carattere di Brønsted dell’ammino N-terminale, del carbossilato C-terminale e delle catene laterali dei residui amminoacidici

Sebbene in chimica si utilizzino varie definizioni di acidi e basi, l’unica utile per la chimica in soluzione acquosa è quella di Brønsted:[32][33] un acido è una specie che può donare un protone a un’altra specie, mentre una base è una specie che può accettare un protone. Questo criterio viene utilizzato per etichettare i gruppi nell’illustrazione precedente. Le catene laterali carbossilate dei residui di aspartato e glutammato sono le principali basi di Brønsted nelle proteine. Allo stesso modo, la lisina, la tirosina e la cisteina agiscono tipicamente come acidi Brønsted. L’istidina, in queste condizioni, può agire sia come acido che come base di Brønsted.

Per gli amminoacidi con catene laterali non cariche, lo zwitterione predomina a valori di pH compresi tra i due valori di pKa, ma coesiste in equilibrio con piccole quantità di ioni netti negativi e positivi. Nel punto intermedio tra i due valori di pKa, la traccia di ioni negativi netti e la traccia di ioni positivi netti si bilanciano, in modo che la carica netta media di tutte le forme presenti sia pari a zero.[34] Questo pH è noto come punto isoelettrico pI, per cui pI = 1/2 (pKa1 + pKa2).

Composito di curve di titolazione di venti aminoacidi proteinogenici raggruppati per categoria di catena laterale

Per gli amminoacidi con catene laterali cariche, è coinvolto il pKa della catena laterale. Così per l’aspartato o il glutammato con catene laterali negative, il gruppo amminico terminale è essenzialmente interamente nella forma carica -NH+3, ma questa carica positiva deve essere bilanciata dallo stato con un solo gruppo carbossilato C-terminale carico negativamente. Questo si verifica a metà strada tra i due valori di pKa del carbossilato: pI = 1/2 (pKa1 + pKa(R)), dove pKa(R) è il pKa della catena laterale.[33]

Considerazioni simili valgono per altri amminoacidi con catene laterali ionizzabili, tra cui non solo il glutammato (simile all’aspartato), ma anche la cisteina, l’istidina, la lisina, la tirosina e l’arginina con catene laterali positive.

Gli amminoacidi hanno mobilità nulla nell’elettroforesi al loro punto isoelettrico, anche se questo comportamento è più sfruttato per i peptidi e le proteine che per i singoli amminoacidi. Gli zwitterioni hanno una solubilità minima al loro punto isoelettrico e alcuni amminoacidi (in particolare quelli con catene laterali non polari) possono essere isolati per precipitazione dall’acqua regolando il pH al punto isoelettrico richiesto.

  • Proprietà fisico-chimiche

I 20 amminoacidi canonici possono essere classificati in base alle loro proprietà. Fattori importanti sono la carica, l’idrofilia o l’idrofobicità, la dimensione e i gruppi funzionali.[27] Queste proprietà influenzano la struttura delle proteine e le interazioni proteina-proteina. Le proteine idrosolubili tendono ad avere i loro residui idrofobici (Leu, Ile, Val, Phe e Trp) sepolti al centro della proteina, mentre le catene laterali idrofile sono esposte al solvente acquoso. (In biochimica, un residuo si riferisce a uno specifico monomero all’interno della catena polimerica di un polisaccaride, di una proteina o di un acido nucleico). Le proteine integrali di membrana tendono ad avere anelli esterni di aminoacidi idrofobici esposti che le ancorano al bilayer lipidico. Alcune proteine di membrana periferiche hanno una zona di aminoacidi idrofobici sulla loro superficie che si attacca alla membrana. In modo simile, le proteine che devono legarsi a molecole cariche positivamente hanno superfici ricche di aminoacidi carichi negativamente, come il glutammato e l’aspartato, mentre le proteine che si legano a molecole cariche negativamente hanno superfici ricche di aminoacidi carichi positivamente, come la lisina e l’arginina. Ad esempio, la lisina e l’arginina sono presenti in grandi quantità nelle regioni a bassa complessità delle proteine che legano gli acidi nucleici.[35] Esistono varie scale di idrofobicità dei residui di amminoacidi.[36]

Diagramma della struttura delle proteine

Alcuni amminoacidi hanno proprietà speciali. La cisteina può formare legami disolfuro covalenti con altri residui di cisteina. La prolina forma un ciclo alla spina dorsale polipeptidica e la glicina è più flessibile di altri aminoacidi.

La glicina e la prolina sono fortemente presenti all’interno delle regioni a bassa complessità delle proteine sia eucariotiche che procariotiche, mentre l’opposto avviene con la cisteina, la fenilalanina, il triptofano, la metionina, la valina, la leucina, l’isoleucina, che sono altamente reattivi, o complessi, o idrofobici.[35][37][38]

Molte proteine subiscono una serie di modifiche post-traslazionali, in base alle quali gruppi chimici aggiuntivi vengono attaccati alle catene laterali dei residui aminoacidici, producendo talvolta lipoproteine (che sono idrofobiche),[39] o glicoproteine (che sono idrofile)[40] che consentono alla proteina di attaccarsi temporaneamente a una membrana. Ad esempio, una proteina di segnalazione può attaccarsi e poi staccarsi dalla membrana cellulare, perché contiene residui di cisteina a cui può essere aggiunto e successivamente rimosso l’acido grasso palmitico.[41]

  • Sintesi

Nelle piante, l’azoto viene prima assimilato in composti organici sotto forma di glutammato, formato da alfa-chetoglutarato e ammoniaca nel mitocondrio. Per gli altri amminoacidi, le piante utilizzano le transaminasi per spostare il gruppo amminico dal glutammato ad un altro alfa-chetoacido. Ad esempio, l’aspartato aminotransferasi converte il glutammato e l’ossalacetato in alfa-chetoglutarato e aspartato.[42] Anche altri organismi utilizzano le transaminasi per la sintesi degli aminoacidi.

La sintesi degli aminoacidi di Strecker

Gli amminoacidi non standard si formano solitamente attraverso modifiche agli amminoacidi standard. Ad esempio, l’omocisteina si forma attraverso la via della transulfurazione o mediante la demetilazione della metionina tramite il metabolita intermedio S-adenosilmetionina,[43] mentre l’idrossiprolina viene prodotta mediante una modifica post-traduzionale della prolina.[44]

Acido 2-amminoisobutirrico

I microrganismi e le piante sintetizzano molti amminoacidi non comuni. Ad esempio, alcuni microbi producono acido 2-amminoisobutirrico e lantionina, che è un derivato con ponti solforati dell’alanina. Entrambi questi amminoacidi si trovano nei lantibiotici peptidici come l’alameticina.[45] Tuttavia, nelle piante, l’acido 1-amminociclopropan-1-carbossilico è un piccolo amminoacido ciclico disostituito che è un intermedio nella produzione dell’ormone vegetale etilene.[46]

La produzione commerciale di amminoacidi si basa solitamente su batteri mutanti che avviano una sovrapproduzione di singoli amminoacidi utilizzando il glucosio come fonte di carbonio. Alcuni amminoacidi sono prodotti mediante conversioni enzimatiche di intermedi sintetici. L’acido 2-amminotiazolin-4-carbossilico è un intermedio in una sintesi industriale della L-cisteina, ad esempio. L’acido aspartico viene prodotto mediante l’aggiunta di ammoniaca al fumarato utilizzando una liasi.[47]

  • Presenza e funzioni in biochimica

Gli amminoacidi sono i precursori delle proteine[25] e si uniscono tramite reazioni di condensazione per formare catene polimeriche corte chiamate peptidi o catene più lunghe chiamate polipeptidi o proteine. Queste catene sono lineari e non ramificate, con ogni residuo di amminoacido all’interno della catena attaccato a due amminoacidi vicini. In natura, il processo di creazione delle proteine codificate dal materiale genetico DNA/RNA è chiamato traduzione e comporta l’aggiunta graduale di aminoacidi a una catena proteica in crescita da parte di un ribozima chiamato ribosoma.[48] L’ordine di aggiunta degli aminoacidi viene letto attraverso il codice genetico da un modello di mRNA, che è una copia di RNA di uno dei geni dell’organismo.

Struttura Proteina Primaria

Ventidue amminoacidi sono naturalmente incorporati nei polipeptidi e sono chiamati amminoacidi proteinogenici o naturali.[27] Di questi, 20 sono codificati dal codice genetico universale. Gli altri due, la selenocisteina e la pirrolisina, sono incorporati nelle proteine mediante meccanismi sintetici unici. La selenocisteina viene incorporata quando l’mRNA da tradurre include un elemento SECIS, che fa sì che il codone UGA codifichi la selenocisteina invece di un codone di stop.[49] La pirrolisina è utilizzata da alcuni archei metanogeni negli enzimi che usano per produrre metano. È codificata con il codone UAG, che in altri organismi è normalmente un codone di stop.[50] Questo codone UAG è seguito da una sequenza a valle PYLIS.[51]

β-Alanine e il suo isomero α-Alanine

I 20 aminoacidi codificati direttamente dai codoni del codice genetico universale sono chiamati aminoacidi standard o canonici. Una forma modificata di metionina (N-formilmetionina) è spesso incorporata al posto della metionina come aminoacido iniziale delle proteine nei batteri, nei mitocondri e nei cloroplasti. Altri aminoacidi sono chiamati non standard o non canonici. La maggior parte degli amminoacidi non standard sono anche non proteinogenici (cioè non possono essere incorporati nelle proteine durante la traduzione), ma due di essi sono proteinogenici, in quanto possono essere incorporati a livello di traduzione nelle proteine sfruttando informazioni non codificate nel codice genetico universale.

L’aminoacido Selenocisteina

I due aminoacidi non standard proteinogenici sono la selenocisteina (presente in molti non eucarioti e nella maggior parte degli eucarioti, ma non codificata direttamente dal DNA) e la pirrolisina (presente solo in alcuni archei e in almeno un batterio). L’incorporazione di questi aminoacidi non standard è rara. Ad esempio, 25 proteine umane includono la selenocisteina nella loro struttura primaria,[52] e gli enzimi strutturalmente caratterizzati (selenoenzimi) impiegano la selenocisteina come moiety catalitica nei loro siti attivi.[53] La pirrolisina e la selenocisteina sono codificate tramite codoni varianti. Ad esempio, la selenocisteina è codificata dal codone di stop e dall’elemento SECIS.[54][55][56]

La N-formilmetionina (che è spesso l’amminoacido iniziale delle proteine nei batteri, nei mitocondri e nei cloroplasti) è generalmente considerata una forma di metionina piuttosto che un amminoacido proteinogenico separato. Le combinazioni codone-tRNA non presenti in natura possono anche essere utilizzate per “espandere” il codice genetico e formare nuove proteine note come alloproteine che incorporano aminoacidi non proteinogenici.[57][58][59]

Oltre ai 22 aminoacidi proteinogenici, sono noti molti aminoacidi non proteinogenici. Questi non si trovano nelle proteine (ad esempio la carnitina, il GABA, la levotiroxina) o non sono prodotti direttamente e isolatamente dai macchinari cellulari standard. Ad esempio, l’idrossiprolina viene sintetizzata dalla prolina. Un altro esempio è la selenometionina).

Gli aminoacidi non proteici che si trovano nelle proteine si formano tramite modificazioni post-traslazionali. Tali modifiche possono anche determinare la localizzazione della proteina, ad esempio l’aggiunta di lunghi gruppi idrofobici può far sì che una proteina si leghi a una membrana fosfolipidica.[60] Esempi:

la carbossilazione del glutammato permette di legare meglio i cationi di calcio,[61]
L’idrossiprolina, generata dall’idrossilazione della prolina, è uno dei principali componenti del collagene del tessuto connettivo[62].
L’ipusina nel fattore di iniziazione della traduzione EIF5A contiene una modifica della lisina.[63]
Alcuni aminoacidi non proteici non si trovano nelle proteine. Ne sono un esempio l’acido 2-amminoisobutirrico e il neurotrasmettitore acido gamma-amminobutirrico. Gli aminoacidi non proteinogenici sono spesso presenti come intermedi nelle vie metaboliche degli aminoacidi standard – ad esempio, l’ornitina e la citrullina sono presenti nel ciclo dell’urea, parte del catabolismo degli aminoacidi (vedi sotto).[64] Una rara eccezione alla predominanza degli α-amminoacidi in biologia è rappresentata dal β-amminoacido beta alanina (acido 3-amminopropanoico), utilizzato nelle piante e nei microrganismi nella sintesi dell’acido pantotenico (vitamina B5), un componente del coenzima A.[65]

Gli aminoacidi non sono una componente tipica del cibo: gli animali mangiano proteine. La proteina viene scomposta in aminoacidi durante il processo di digestione. Vengono quindi utilizzati per sintetizzare nuove proteine, altre biomolecole o vengono ossidati in urea e anidride carbonica come fonte di energia.[66] La via dell’ossidazione inizia con la rimozione del gruppo amminico da parte di una transaminasi; il gruppo amminico viene quindi immesso nel ciclo dell’urea. L’altro prodotto della transamidazione è un chetoacido che entra nel ciclo dell’acido citrico.[67] Gli amminoacidi glucogeni possono anche essere convertiti in glucosio, attraverso la gluconeogenesi.[68]

Quota di aminoacidi nelle varie diete umane e miscela risultante di aminoacidi nel siero del sangue umano. Glutammato e glutammina sono i più frequenti negli alimenti (oltre il 10%), mentre alanina, glutammina e glicina sono i più comuni nel sangue.

Dei 20 aminoacidi standard, nove (His, Ile, Leu, Lys, Met, Phe, Thr, Trp e Val) sono chiamati aminoacidi essenziali perché il corpo umano non è in grado di sintetizzarli da altri composti al livello necessario per la normale crescita. quindi devono essere ottenuti dal cibo.[69][70][71]

Inoltre, la cisteina, la tirosina e l’arginina sono considerati aminoacidi semiessenziali e la taurina un acido aminosolfonico semiessenziale nei bambini. Alcuni aminoacidi sono condizionatamente essenziali per determinate età o condizioni mediche. Le vie metaboliche che sintetizzano questi monomeri non sono completamente sviluppate.[72][73]

Molti amminoacidi proteinogenici e non proteogenici hanno funzioni biologiche oltre ad essere precursori di proteine e peptidi. Negli esseri umani, gli amminoacidi hanno anche ruoli importanti in diverse vie biosintetiche. Le difese contro gli erbivori nelle piante a volte impiegano gli aminoacidi.[74] Esempi:

Amminoacidi standard
– Il triptofano è un precursore del neurotrasmettitore serotonina.[75]
– La tirosina (e il suo precursore fenilalanina) sono precursori dei neurotrasmettitori catecolaminici dopamina, epinefrina e norepinefrina e di varie ammine in traccia.
– La fenilalanina è un precursore della fenetilammina e della tirosina nell’uomo. – Nelle piante è un precursore di vari fenilpropanoidi, importanti nel metabolismo vegetale.
– La glicina è un precursore delle porfirine come l’eme.[76]
– L’arginina è un precursore dell’ossido nitrico.[77]
– L’ornitina e la S-adenosilmetionina sono precursori delle poliammine.[78]
– Aspartato, glicina e glutammina sono precursori dei nucleotidi.[79] Tuttavia, non tutte le funzioni di altri abbondanti aminoacidi non standard sono note.

Le catecolamine e le ammine in traccia sono sintetizzate dalla fenilalanina e dalla tirosina negli esseri umani.

Ruoli degli amminoacidi non standard
– La carnitina è utilizzata nel trasporto dei lipidi.
– L’acido gamma-amminobutirrico è un neurotrasmettitore.[80]
– Il 5-HTP (5-idrossitriptofano) è utilizzato per il trattamento sperimentale della depressione.[81]
– L-DOPA (L-diidrossifenilalanina) per il trattamento del morbo di Parkinson,[82]
– L’eflornitina inibisce l’ornitina decarbossilasi e viene utilizzata nel trattamento della malattia del sonno.[83]
– La canavanina, un analogo dell’arginina presente in molti legumi, è un antifeedant, che protegge la pianta dai predatori.[84]
– La mimosina, presente in alcuni legumi, è un altro possibile antifeedant.[85] Questo composto è un analogo della tirosina e può avvelenare gli animali che pascolano su queste piante.

  • Formazione del legame peptidico

Poiché sia i gruppi amminici che quelli carbossilici degli amminoacidi possono reagire per formare legami ammidici, una molecola di amminoacido può reagire con un’altra e unirsi attraverso un legame ammidico. Questa polimerizzazione degli amminoacidi è ciò che crea le proteine. Questa reazione di condensazione produce il legame peptidico appena formato e una molecola di acqua. Nelle cellule questa reazione non avviene direttamente; invece, l’amminoacido viene prima attivato mediante l’attaccamento a una molecola di RNA di trasferimento attraverso un legame estere. Questo amminoacil-tRNA viene prodotto in una reazione ATP-dipendente effettuata da un’amminoacil tRNA sintetasi.[86] Questo amminoacil-tRNA è quindi un substrato per il ribosoma, che catalizza l’attacco del gruppo amminico della catena proteica allungata sul legame estere.[87] Come risultato di questo meccanismo, tutte le proteine prodotte dai ribosomi vengono sintetizzate a partire dal loro terminale N e spostandosi verso il loro terminale C.

La condensazione di due aminoacidi per formare un dipeptide. I due residui aminoacidici sono legati tramite un legame peptidico

Tuttavia non tutti i legami peptidici si formano in questo modo. In alcuni casi, i peptidi vengono sintetizzati da enzimi specifici. Ad esempio, il tripeptide glutatione è una parte essenziale delle difese delle cellule contro lo stress ossidativo. Questo peptide viene sintetizzato in due fasi da amminoacidi liberi.[88] Nella prima fase, la gamma-glutamilcisteina sintetasi condensa la cisteina e il glutammato attraverso un legame peptidico formato tra il carbossile della catena laterale del glutammato (il carbonio gamma di questa catena laterale) e il gruppo amminico della cisteina. Questo dipeptide viene quindi condensato con la glicina dalla glutatione sintetasi per formare glutatione.[89]

In chimica, i peptidi vengono sintetizzati mediante una varietà di reazioni. Uno dei metodi più utilizzati nella sintesi peptidica in fase solida utilizza i derivati ossimici aromatici degli amminoacidi come unità attivate. Questi vengono aggiunti in sequenza sulla catena peptidica in crescita, che è attaccata a un supporto di resina solida.[90] Le librerie di peptidi vengono utilizzate nella scoperta di farmaci attraverso lo screening ad alto rendimento.[91]

Catabolismo degli aminoacidi proteinogenici. Gli aminoacidi possono essere classificati in base alle proprietà dei loro principali prodotti di degradazione:[139]
Glucogenico, con prodotti che hanno la capacità di formare glucosio mediante gluconeogenesi
Chetogenico, poiché i prodotti non hanno la capacità di formare glucosio. Questi prodotti possono ancora essere utilizzati per la chetogenesi o la sintesi lipidica.
*Amminoacidi catabolizzati sia in prodotti glucogeni che chetogenici.

La combinazione di gruppi funzionali consente agli amminoacidi di essere efficaci ligandi polidentati per chelati metallo-amminoacidi.[92] Le molteplici catene laterali degli amminoacidi possono anche subire reazioni chimiche.

La degradazione di un amminoacido spesso comporta la deaminazione spostando il suo gruppo amminico nell’α-chetoglutarato, formando glutammato. Questo processo coinvolge le transaminasi, spesso le stesse utilizzate nell’amminazione durante la sintesi. In molti vertebrati il gruppo amminico viene poi eliminato attraverso il ciclo dell’urea ed escreto sotto forma di urea. Tuttavia, la degradazione degli aminoacidi può invece produrre acido urico o ammoniaca. Ad esempio, la serina deidratasi converte la serina in piruvato e ammoniaca.[56] Dopo la rimozione di uno o più gruppi amminici, il resto della molecola può talvolta essere utilizzato per sintetizzare nuovi amminoacidi, oppure può essere utilizzato per produrre energia entrando nella glicolisi o nel ciclo dell’acido citrico, come dettagliato nell’immagine a destra.

  • Valutazione del contenuto di Azoto nella materia organica

Il contenuto totale di azoto della materia organica è formato principalmente dai gruppi amminici delle proteine. L’Azoto Totale Kjeldahl (TKN) è una misura dell’azoto ampiamente utilizzata nell’analisi di acque (reflue), suolo, alimenti, mangimi e materia organica in generale. Come suggerisce il nome, viene applicato il metodo Kjeldahl. Sono disponibili metodi più sensibili.[93][94]

Da sinistra: Digestione Kjeldahl e Distillazione Kjeldahl [Metodo Kjeldahl].

Continua…

Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]

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AAS, Effetti collaterali, Endocrinologia, Integrazione OTC, SARM, Supplementazione farmacologica

Emopoiesi/Eritropoiesi androgeno dipendente e la “dbol low hematocrit theory”.

Introduzione:

Gli effetti regolatori degli androgeni sull’ematopoiesi sono stati riconosciuti fin dall’inizio del XX secolo. La castrazione dei ratti maschi causa anemia (1) che è reversibile dopo il trattamento con androgeni (2). Un classico studio clinico di Vahlquist ha fornito prove indirette che gli uomini hanno livelli di ematocrito (Hct) intrinsecamente più elevati rispetto alle donne; è stato osservato che le donne in pre-menopausa non hanno livelli di Hct più elevati rispetto alle donne in post-menopausa, mentre hanno un aumento dell’Hct in risposta all’integrazione di ferro (3). Dati aneddotici provenienti da atleti agonisti suggeriscono che l’abuso di androgeni può migliorare le prestazioni, in parte attraverso l’aumento del VO2max (capacità di trasporto di ossigeno nel sangue mediata dall’Hb), anche se a spese di un aumento del rischio di trombosi arteriosa e venosa (4). Allo stesso modo, le donne affette da endocrinopatie iperandrogeniche, come l’iperplasia surrenale congenita e la sindrome di Cushing, possono presentare un’eritrocitosi relativa (5, 6). I risultati storici di cui sopra confermano che gli androgeni stimolano l’eritropoiesi della midollare.

È noto che i parametri ematologici e l’eritropoiesi sono influenzati dall’uso di steroidi androgeni anabolizzanti (AAS), anche se poco si sa in relazione a dosi sovra-fisiologiche di questa classe di farmaci sui dettagli meccanicistici di tale processo.

Si è visto che la somministrazione di Testosterone stimola la produzione di EPO, cosa che è stata osservata sia negli uomini ipogonadici che nei volontari sani di sesso maschile, mentre non esiste alcuna correlazione tra le concentrazioni endogene di Testosterone e di EPO durante la pubertà maschile.[7] Il meccanismo alla base dell’aumento dell’EPO indotto dagli androgeni non è stato compreso e, per quanto ne so, i livelli di EPO non sono stati studiati in uomini sani che utilizzano dosi elevate di AAS, in base allo stato ipogonadico. Molti consumatori di AAS presentano ipogonadismo ipogonadotropo (HH), definito ipogonadismo indotto da AAS (ASIH).[8]

Uno studio recente indica che la frazione reticolocitaria ad alta fluorescenza (HFR) è sensibile all’assunzione di Testosterone nelle donne,19 ma l’associazione dell’HFR all’esposizione sovra-fisiologica agli AAS negli uomini non è stata studiata. È possibile che dosi sovra-fisiologiche di AAS esercitino effetti diversi sulle frazioni reticolocitarie.

Sappiamo però che vi è una risposta nell’aumento dei processi eritrocitari in seguito all’assunzione di AAS off-label. Ciò è risultato di grado soggettivo con alcuni utilizzatori che mostrano una risposta minore mentre altri ne mostrano una sensibilmente elevata anche con dosaggi tipici di una TRT [100mg/week di Testosterone Enantato = 72mg di Testosterone effettivo/slegato dall’estere]. La variabile di stimolo eritrocitario sembra variare anche in modo dipendente dal/dagli AAS utilizzato/i con una maggiore risposta a carico del Boldenone e dell’Oxymetholone, ma non solo.

Alcune testimonianze riportate da preparatori e provenienti dai controlli ematici di diversi bodybuilder, suggeriscono che il Methandrostenolone (Dianabol), nonostante sia molto semplicemente una forma metilata in C-17 del Boldenone, al contrario di quest’ultimo eserciti un azione negativa, o sottoregolativa, dell’ematopoiesi e, nel dettaglio, dell’ematopoiesi.

In questo articolo analizzerò quanto attualmente si conosce dei processi di interazione degli androgeni (e AAS esogeni) sulla ematopoiesi e eritropoiesi e quali potrebbero essere le ragioni per le quali è stata osservata la risposta “paradossale” del Methandrostenolone su tali processi (“Dbol Hematocrit Theory”).

Androgeni ed eritropoiesi:

Studi su animali e sull’uomo hanno suggerito un effetto stimolatorio diretto e indiretto degli androgeni sull’eritropoiesi, anche se l’esatto meccanismo di tale relazione rimane vagamente compreso. La somministrazione di androgeni determina un aumento della massa cellulare eritroide, delle unità formanti colonie di eritrociti (CFU-E) e della produzione e secrezione di eritropoietina (EPO) (6), mentre la privazione di androgeni causa una riduzione degli indici di globuli rossi a causa della ridotta proliferazione dei precursori eritroidi del midollo (9).

Gli androgeni vengono convertiti in 17-cheto-steroidi in grado di aumentare la sintesi di mRNA nel nucleo, causando la differenziazione delle cellule del midollo osseo da non responsive all’EPO a responsive all’EPO (6). Inoltre, gli androgeni aumentano l’assorbimento di glucosio con conseguente glicolisi e trascrizione genica e sintesi di mRNA negli eritroidi (10-11).

Il Testosterone può aumentare l’Hct inibendo la secrezione di Epcidina, il principale peptide regolatore del ferro, con conseguente aumento del ferro biodisponibile (12), ma può anche aumentare l’incorporazione del ferro nei globuli rossi (13) e migliorare la sopravvivenza di questi ultimi (14). Infine, il riscontro di un aumento dei livelli di IGF-1 nei soggetti che ricevono androgeni ha suggerito un potenziale legame tra gli androgeni e la proliferazione e la differenziazione delle cellule progenitrici eritroidi guidata da IGF-1 (15, 16).

L’effetto del Testosterone sull’eritropoiesi è più pronunciato durante la pubertà, con l’Hb prepuberale che è simile nei ragazzi e nelle ragazze, ma aumenta nei ragazzi dopo i 13 anni in tandem con l’aumento delle concentrazioni di Testosterone(6, 17). I ragazzi con pubertà ritardata hanno livelli di Hb simili a quelli dei ragazzi e delle ragazze prepuberi e il trattamento con Testosterone normalizza i livelli di emoglobina a quelli osservati nella pubertà maschile tardiva (18, 19).

Giova ricordare che prima dello sviluppo della terapia con EPO alla fine degli anni ’80, gli androgeni erano l’unica opzione per il trattamento dell’anemia legata alla Malattia Renale Cronica (CKD) negli uomini. I pazienti con CKD possono presentare una riduzione della densità minerale ossea, della massa muscolare, dei livelli di energia, della qualità della vita e della funzione sessuale, con esiti cardiovascolari avversi, soprattutto in quelli con diabete concomitante (20); sebbene queste caratteristiche abbiano probabilmente un’origine multifattoriale, si verificano anche in caso di ipogonadismo. Il basso livello di Testosterone è prevalente nei pazienti con CKD e può contribuire all’anemia renale (21, 22). Fino a due terzi degli uomini in emodialisi (HD) presentano livelli sierici di Testosterone nell’intervallo ipogonadico, a causa di anomalie a tutti i livelli dell’asse Ipotalamo-Ipofisi-Testicolo (23-24). Dati non pubblicati di una coorte di 113 pazienti in HD e 85 in pre-dialisi (preD) allo stadio 4 e 5 della CKD hanno riportato livelli di Testosterone subnormali nel 76% dei maschi in pre-dialisi e nell’80% dei maschi in HD, con una significativa correlazione inversa della dose di Dα con il T totale (R -0,253; p <0,01) e il T libero (-0,29; <0,01) (25).

Il fatto che l’ipogonadismo sia una causa consolidata di anemia e di ridotta responsività all’EPO negli uomini con CKD può suggerire un possibile ruolo della terapia con Testosterone come aggiunta o alternativa all’EPO in alcuni uomini con anemia correlata alla CKD (26). Ciò è particolarmente rilevante in alcuni sistemi sanitari in cui i pazienti con CKD non possono permettersi la terapia con EPO, che potrebbe causare anemia con necessità di trasfusioni di sangue, soprattutto se manca l’evidenza che l’EPO migliori la morbilità o la mortalità nella CKD (27).

L’anemia negli uomini anziani può aumentare il rischio di morbilità e mortalità. In uno studio retrospettivo su uomini di età superiore ai 65 anni ricoverati con infarto miocardico acuto, livelli di Hct più bassi erano associati a un aumento della mortalità a 30 giorni, mentre il trattamento dell’anemia migliorava i tassi di mortalità (28). Un’osservazione simile di elevata mortalità è stata riportata in una coorte di pazienti anemici che presentavano un’insufficienza cardiaca di nuova insorgenza (29). L’ipogonadismo, o il calo ponderale dei livelli di androgeni legati all’invecchiamento possono entrambi causare anemia, sarcopenia e osteoporosi (30), con studi longitudinali e trasversali che mostrano costantemente un calo dei livelli sierici di Testosterone negli uomini che invecchiano.

Alcuni studi hanno esaminato i cambiamenti dell’Hb nei pazienti sottoposti a terapia sostitutiva con Testosterone; alcuni hanno sperimentato specificamente la terapia con Testosterone con l’obiettivo primario di migliorare l’anemia, con un accumulo di evidenze. In uno studio randomizzato in doppio cieco controllato con placebo di Dhinsda et al., la terapia con Testosterone ha soppresso l’Epcidina con un marcato aumento dell’Hb, dell’EPO e dell’espressione dei recettori della ferroportina e della transferrina in pazienti ipogonadici con diabete di tipo 2 (31). Gli studi con Testosterone finanziati dal National Institute of Health (NIH) hanno esaminato gli effetti della TRT in uomini ipogonadici di età superiore ai 65 anni (32). Utilizzando un design in doppio cieco, controllato con placebo, 12 mesi di trattamento quotidiano con gel di Testosterone hanno aumentato i livelli di Hb di almeno 1,0g/dL in ~52% degli uomini con ipogonadismo e una causa nota di anemia rispetto al placebo. Inoltre, nei 64 uomini anziani con anemia inspiegabile, l’Hb è migliorata di almeno 1,0g/dL nel 54% degli uomini rispetto al 15% del gruppo placebo. Tuttavia, la carenza di androgeni (AD) è tipicamente trascurata nelle linee guida sull’indagine dell’anemia (33).

È importante notare che la maggior parte delle linee guida cliniche raccomanda di valutare l’Hct e l’antigene prostatico specifico (PSA) prima di iniziare la terapia sostitutiva con Testosterone (34). Dopo tutto l’influenza degli androgeni sulla emopoiesi/eritropoiesi era già piuttosto chiara fin dagli studi della fine degli anni 40′. In definitiva, in ambito terapeutico, il trattamento con androgeni ha anche un potenziale per trattare l’anemia della CKD e negli uomini ipogonadici come aggiunta all’EPO.

Ma per gli utilizzatori off-label lo stimolo eritropoietico dato dagli AAS può diventare un problema non di poca rilevanza.

Dosi sovrafisiologiche di AAS e risposta emopoietica/eritrocitaria:

Come già discusso in un mio precedente articolo trattante l’uso di AAS off-label ed eritrocitosi/policitemia, ho fatto notare che la somministrazione di Testosterone per 20 settimane mostra un aumento dose-dipendente (fino a 600mg di Testosterone Enantato alla settimana; pari a 432mg di Testosterone effettivo) dell’emoglobina e dell’ematocrito, soprattutto negli uomini più anziani, mentre l’EPO non lo fa [35]. E come già esposto, la somministrazione di Testosterone porta alla soppressione dell’Epcidina sierica in uomini giovani e anziani [36]. Il dosaggio del Testosterone (fino a 600mg di Testosterone Enantato a settimana) è altamente correlato con l’ampiezza di questa soppressione. In sintesi, gli androgeni aumentano l’ematocrito/emoglobina attraverso un aumento iniziale dei livelli di EPO e una contemporanea diminuzione dei livelli di Epcidina, che poi scendono gradualmente ai livelli di base di fronte all’aumento dell’ematocrito/emoglobina: un nuovo set point EPO/emoglobina. I meccanismi d’azione responsabili e il loro contributo relativo a questo fenomeno sono ancora da stabilire.

Con dosaggi fino a 600mg di Testosterone Enantato alla settimana, l’emoglobina ha mostrato un aumento di 1,42g/dL nei giovani uomini dopo 20 settimane [37]. Ciò si traduce in un aumento dell’ematocrito di poco superiore al 4%.

Fortunatamente, sembra esserci un limite alla misura in cui gli AAS possono aumentare l’ematocrito. Grazie allo studio HAARLEM, sono stati osservati 100 consumatori di steroidi anabolizzanti seguiti nel tempo mentre si autosomministravano AAS, il cui dosaggio medio, basato sulle informazioni riportate sull’etichetta, era di 898mg a settimana, rendendo così il loro ciclo di AAS abbastanza rappresentativo dell’uso comune da parte dei bodybuilder. Le misurazioni sono state effettuate prima, durante, 3 mesi dopo la fine del ciclo e 1 anno dopo l’inizio del ciclo. I ricercatori hanno riscontrato un aumento del 3% dell’ematocrito dei soggetti dello studio al termine del ciclo. Questo dato è in linea con l’aumento del 4% osservato nello studio nei giovani uomini. L’autore principale ha fatto sapere che l’aumento dell’ematocrito sembra stabilizzarsi a un dosaggio di androgeni di circa 500mg a settimana. Infine, c’è da aggiungere che i soggetti dello studio non hanno effettuato donazioni di sangue, quindi questo non è stato un fattore confondente.

Naturalmente, questi risultati presentano alcune variazioni. Alcuni rispondono agli AAS con un aumento dell’ematocrito maggiore di altri. Tuttavia, livelli molto elevati di ematocrito sembrano essere rari, come si può vedere nei grafici a scatola e baffi dei partecipanti allo studio HAARLEM (T0 = subito prima del ciclo di AAS, T1 = alla fine, T2 = 3 mesi dopo la cessazione dell’uso, T3 = 1 anno dopo l’inizio del ciclo):

Trattamento consuetudinario:

Forse il trattamento migliore consiste nel ridurre notevolmente il dosaggio (ben al di sotto dei 500mg settimanali) o nell’interrompere del tutto l’uso di AAS [tornando in fisiologia controllata]. In questo modo si abbasserà l’ematocrito, con un effetto completo dopo un paio di mesi, e si annullerà il rischio. Tuttavia, questo non è probabilmente il metodo più gradito per contrastare questo problema.

Pratica comunemente diffusa consiste nell’assunzione di un basso dosaggio di CardioAspirina (Acido Acetilsalicilico con gastroprotettore). Sebbene non influisca sui livelli di ematocrito, è ampiamente utilizzata per la prevenzione delle malattie cardiovascolari [38]. Più precisamente, è utilizzata nella prevenzione secondaria delle malattie cardiovascolari. Previene la coagulazione del sangue inibendo un enzima chiamato ciclossigenasi (COX) nei trombociti. Se da un lato riduce il rischio di trombosi, dall’altro aumenta il rischio di emorragie. Parliamo anche di emorragie interne, come l’ictus emorragico. I benefici devono quindi essere attentamente soppesati rispetto ai rischi del suo utilizzo. Attualmente, le linee guida europee sulla prevenzione delle malattie cardiovascolari nella pratica clinica ne sconsigliano l’uso nella prevenzione primaria (anche se questo potrebbe cambiare per alcune popolazioni, come i diabetici) [39]. Oltretutto, nelle settimane successive all’interruzione del farmaco vi è un aumento del rischio di eventi trombotici [40, 41]. Pertanto, anche l’assunzione e la sospensione frequente del farmaco sono sconsigliate.

Nota: prima di un eventuale uso, è caldamente consigliato, oltre il parere medico, un controllo accurato dei fattori che regolano la coagulazione: tempo di tromboplastinaparziale attivata (aPTT), tempo di protrombina (PT) Fibrinogeno, D-Dimero, Antitrombina e Inibitore C1 Esterasi.

Struttura cristallina della Nattochinasi.

Anche la Nattochinasi, un enzima digestivo (una proteasi alcalina) presente nel natto, un alimento tradizionale giapponese fermentato, viene comunemente utilizzata per la prevenzioni di eventi trombotici da parte di utilizzatori di AAS con alterazione del Ematocrito. Ma non ci sono prove sufficienti sull’uomo che utilizzano la Nattochinasi isolatamente e che valutano la formazione di trombi per raccomandarne l’uso come farmaco anti-clottico, anche se sembra esserci qualche promessa. Come per la CardioAspirina, la necessità di utilizzo andrebbe valutata per via esami dei fattori della coagulazione.

Un modo per ridurre efficacemente l’ematocrito è senza dubbio la flebotomia (salasso). Un modo per farlo è la donazione di sangue a una banca del sangue. Tuttavia, molti Paesi (e giustamente) limitano il numero di volte in cui è possibile farlo ogni anno. Vi sono paesi dove è limitato a cinque volte l’anno. Questo potrebbe non essere sufficiente a mantenere i valori nel range desiderato, dato che uno studio ha rilevato livelli di emoglobina persistentemente elevati in occasione di visite ripetute in un numero elevato di pazienti TRT che hanno donato il sangue [42]. Se la donazione di sangue non è sufficiente, si può sempre consultare un medico generico per eseguire una flebotomia terapeutica a intervalli più frequenti.

Occorre ricordare che ad ogni donazione di sangue/salasso si perde Ferro. Di conseguenza, si corre il rischio di esaurire le proprie riserve di Ferro e, consequenzialmente, anche l’emoglobina rimarrà molto bassa e si diventerà temporaneamente anemici. È possibile contrastare questo fenomeno integrando il Ferro, ma questo riduce drasticamente il tempo necessario all’organismo per recuperare i livelli di emoglobina/ematocrito [43]. In uno studio è stato utilizzato un dosaggio di 37,5mg di Ferro elementare al giorno. Pertanto, a intervalli più frequenti, è consigliabile un controllo con analisi del sangue. Inoltre, va ricordato che una flebotomia non monitorata nei tempi di prelievo può portare a rebound dell’ematocrito con peggioramento del quadro clinico ematico.

La “Dbol Hematocrit Theory”:

Come accennato nell’introduzione, alcuni preparatori hanno osservato una “anomalia” con la somministrazione di Methandrostenolone. Questa “anomalia” consisteva in una sensibile riduzione dell’Ematocrico e in una certa misura una alterazione della conta dei globuli bianchi, in special modo dei Linfociti.

La risposta osservata si è verificata in condizioni di monoterapia, quindi priva anche di una base TRT. Ciò è stato fatto per evitare che soggetti sensibili all’aumento del Ematocrito subissero un interazione negativa anche da dosi terapeutiche di Testosterone.

Esami ematici di confronto tra pre-trattamento [sinistra] e post-trattamento con Methandrostenolone. Come si può osservare, l’Ematocrito dal 54% è passato al 47%, gli Eritrociti dal 5,8 T/l al 5,1 T/l, l’Emoglobina da 18,7g/dL a 15,8g/dL e i Leucociti da 7,6 G/l a 4,8 G/l. Fonte documentazione Alberto Prevedi .

Alcuni di voi diranno “ma come? Senza una base di Testosterone il soggetto andrebbe in uno stato di malessere psicofisico dipendente dalla riduzione marcata di Estradiolo e DHT!”. Questa affermazione è parzialmente vera ma:

  • Sebbene il Methandrostenolone sia un derivato 17α-Metilato del Boldenone , sembra soggetto ad una maggiore conversione in 17α-Methylestradiolo. A causa della presenza del suo gruppo metilico C17α, il 17α-Methylestradiolo non può essere disattivato mediante ossidazione del gruppo ossidrile C17β, con conseguente miglioramento della stabilità metabolica e della potenza rispetto al 17β-Estradiolo.[44];
  • L’uso di DHT esogeno o di analogo metilato in C-1 sopperisce generalmente alla bassa 5α-riduzione senza interferire con la finalità del protocollo su Ematocrito.

A questo punto la domanda è: “Quali sono i meccanismi attraverso i quali l’uso monoterapico del Methandrostenolone porta ad una riduzione dell’Ematocrito e ad una risposta paradossale del Emopoiesi?”

Al momento possiamo solo ipotizzare utilizzando l’attuale conoscenza in nostro possesso riguardo ai meccanismi androgeni su Emopoiesi e Eritropoiesi. Le ipotesi in merito sono le seguenti:

  • Ipotesi della riduzione attività e concentrazioni di 17-Ketosteroidi: Sappiamo che il Methandrostenolone viene metabolizzato nel fegato mediante 6β-idrossilazione, 3α- e 3β-ossidazione, 5β-riduzione, 17-epimerizzazione e coniugazione tra le altre reazioni. Non mi è stato possibile reperire materiale in riferimento riguardante eventuali metaboliti 17-ketosteroidi del Methandrostenolone. Sapendo che, gli androgeni convertendo in 17-Ketosteroidi sono in grado di aumentare la sintesi di mRNA nel nucleo, causando la differenziazione delle cellule del midollo osseo da non responsive all’EPO a responsive all’EPO. Una eventuale riduzione dei metaboliti di conversione ed interconversione dei 17-Ketosteroidi [vedi enzimi 17β-Hydroxysteroide dehydrogenasi;17β-HSD] dati da soppressione/sottoregolazione di sintesi e scarsa affinità enzimatica del Methandrostenolone potrebbero esserne la causa. Mentre per quanto riguarda la riduzione dei Leucociti, essa potrebbe essere riconducibile ad una attività immunosoppressiva osservata anche con l’uso di altri AAS.
  • Ipotesi della attività di legame antagonista: si potrebbe ipotizzare che il Methandrostenolone possa agire come una molecola antagonista/agonista dei recettori cellulari del midollo emopoietico portando ad una riduzione dell’attività dei metaboliti 17-ketosteroidi riducendo sia l’Eritropoiesi che la formazione di globuli bianchi e piastrine [derivanti da un unica cellula staminale emopoietica pluripotente]. Il problema è che se ciò fosse vero, la regolazione del segnale indotto dall’attività antagonista/agonista sembra essere maggiore per la risposta eritrocitaria e leucocitaria.
  • Ipotesi del metabolita “sintetico” 17-ketosteroideo: si potrebbe ipotizzare che il Methandrostenolone converta in una forma non ancora identificata di 17-ketosteroide avente effetto agonista/antagonista a livello delle cellule staminali emopoietiche multinucleate. Si ricordi, infatti, che di recente (2010) è stato identificato un metabolita del Methandrostenolone nei campioni di urina fino a 19 giorni dopo la sua somministrazione. Il metabolita in questione è il 17beta-idrossimetil-17 alfa-metil-18-norandrosta-1,4,13-trien-3-one (20OH-NorMD), scoperto tramite LC-MS/MS e GC -SM. L’enzima CYP21 e, in misura minore, anche il CYP3A4 possono catalizzare questa idrossilazione dello steroide. Non escluderei in assoluto, quindi, la presenza di un metabolita non ancora identificato[45].
Struttura base 17-Ketosteroide.

E’ bene ricordare che il Boldenone, precursore strutturale del Methandrostenolone, mostra in corso di trattamento un aumento significativo della conta eritrocitaria totale e dei valori di emoglobina ed ematocrito, mentre gli indici medi di emoglobina corpuscolare e di concentrazione media di emoglobina corpuscolare sembrano diminuire. Il leucogramma, similmente all’effetto notato con il Methandrostenolone, mostra leucopenia, linfopenia e granulocitosi rispetto al controllo negli studi su animali e in alcuni casi studio. Il metabolita androsta–1,4–dien–17 beta-ol-3-one sembra avere un ipotetico ruolo significativo negli effetti emopoietici del Boldenone insieme ad altri steroidi strettamente correlati al 17β-boldenone. E ricordiamoci che le 17β-idrossisteroide deidrogenasi (17β-HSD, HSD17B) (EC 1.1.1.51), anche 17-chetosteroide reduttasi (17-KSR), il gruppo di alcol ossidoreduttasi che catalizzano la riduzione dei 17-Ketosteroidi e la deidrogenazione dei 17β-idrossisteroidi nella steroidogenesi e nel metabolismo degli steroidi, sono implicate nel metabolismo dei 17-ketosteroidi che, a loro volta, sono direttamente correlati alla eritropoiesi/emopoiesi.[46][47]

I dosaggi di Methandrostenolone generalmente utilizzati per tale scopo si attestano nel range dei 10-15mg/die. In questo modo l’atleta, in un discreto numero di casi, non è obbligato a cessare completamente l’utilizzo di AAS sfruttando il forte potenziale anticatabolico del Methandrostenolone con finalità stabilizzative. In corso di terapia il soggetto si sottopone a flebotomia con regolarità in funzione delle risposte al trattamento valutate per via esami ematici.

Nota: durante il periodo di trattamento, l’uso di hCG non è indicato dal momento che l’aumento nella biosintesi testicolare di Testosterone potrebbe alterare la risposta di controllo del Eritropoiesi/Emopoiesi con conseguente non ottenimento della risposta terapeutica ricercata.

Le limitazione di applicazione della monoterapia con Methandrostenolone per il trattamento della eritrocitosi sono le seguenti:

  • Stato dislipidemico marcato [alterazione marcata dei livelli di HDL-C (<25mg/dL), LDL-C (>150mg/dL), Trigliceridi (>80mg/dL);
  • coesistenza della prima citata dislipidemia ematica con livelli di Omocisteine > 13µmol/L;
  • alterazioni marcate delle Transaminasi e/o dei risultati della elettroforesi proteica;
  • eGFR < 60, Creatininuria da raccolta urine nelle 24h >2000mg/dL oppure da campione di urine al mattino >300mg/dL, Creatininemia 2mg/dL, Cistatina C >1mg/Lt con valutazione della elettroforesi proteica.

Conclusioni:

L’identificazione del fattore, o dei fattori, implicati nella risposta sottoregolativa sulla Eritropoiesi/Emopoiesi in monoterapia con Methandrostenolone è assai lungi dall’essere con sufficiente sicurezza scoperta. Ad oggi, però, le ipotesi sopra esposte rappresentano le possibilità con la probabilità maggiore di riscontro positivo con eventuali futuri studi specifici.

Si rammenta che ogni cosa esposta concernente la “Dbol Hematocrit Theory” è puramente ipotetico-teorica, non rappresenta quindi una pratica scientificamente avvalorata ne tantomeno un consiglio terapico. Chiunque decida liberamente di utilizzare le informazioni presentate per improvvisarsi ricercatore e/o cavia, lo fa prendendosene la piena responsabilità d’esito.

In conclusione, ringrazio i preparatori (colleghi) che mi hanno fornito esami di confronto e dati raccolti in anni di osservazione attenta degli esami ematici. In particolare modo ringrazio Alberto Prevedi che mi ha fornito gli esami esposti in questo articolo.

Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]

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Alimentazione, Dimagranti/"Fat Burner", Diuretici, Effetti collaterali, Endocrinologia, Integrazione OTC, Supplementazione farmacologica

Uso/abuso dei diuretici nello sport: farmacologia, tossicologia e analisi.

Introduzione:

Da quando esistono gli eventi sportivi, il desiderio di ottenere un vantaggio competitivo è sempre stato presente. Con gli enormi incentivi finanziari e le conseguenti pressioni per eccellere associate all’industria sportiva internazionale, i tentativi di ottenere un vantaggio competitivo, in particolare con l’uso di farmaci che migliorano le prestazioni, sono aumentati (Barroso et al., 2008). Nonostante le notizie sull’uso di sostanze per migliorare le prestazioni atletiche risalgano a secoli fa, i test sugli atleti per verificare l’uso di farmaci che migliorano le prestazioni sono iniziati, almeno nel blocco occidentale, solo nel 1968 (Barroso et al., 2008; Botrè, 2008). Da allora, il Comitato Olimpico Internazionale (CIO) e l’Agenzia Mondiale Antidoping (WADA) hanno costantemente aggiornato un elenco di sostanze vietate. I composti e i metodi inclusi nella lista sono quelli che possono essere utilizzati da un atleta per ottenere un vantaggio sleale (WADA, 2009b). Le sostanze presenti nella Lista proibita includono steroidi androgeni anabolizzanti, glucocorticosteroidi, ormoni peptidici e loro modulatori, antagonisti ormonali e loro modulatori, stimolanti, β2-agonisti, narcotici, alcol, β-bloccanti, cannabinoidi, diuretici e agenti mascheranti (WADA, 2009b). L’obiettivo di questo articolo è di rivedere la farmacologia dei diuretici e le applicazioni dei diuretici al doping sportivo, oltre a descrivere in dettaglio le metodologie analitiche attualmente descritte per rilevare e identificare i diuretici nelle urine. Tutte le classi di diuretici (descritte in dettaglio più avanti nel presente articolo) sono vietate nello sport competitivo.

I diuretici sono agenti terapeutici utilizzati per aumentare la velocità del flusso urinario e l’escrezione di sodio al fine di regolare il volume e la composizione dei liquidi corporei o di eliminare i liquidi in eccesso dai tessuti (Jackson, 2006). Sono utilizzati nella terapia clinica per il trattamento di varie malattie e sindromi, tra cui ipertensione, insufficienza cardiaca, cirrosi epatica, insufficienza renale, malattie renali e polmonari, oltre che per una più generale riduzione degli effetti negativi della ritenzione di sali e/o acqua (Jackson, 2006). I diuretici sono stati vietati per la prima volta nello sport (sia in gara che fuori) nel 1988 perché possono essere utilizzati dagli atleti per due motivi principali. In primo luogo, la loro potente capacità di rimuovere l’acqua dal corpo può causare una rapida perdita di peso che può essere necessaria per raggiungere una categoria di peso negli eventi sportivi. In secondo luogo, possono essere utilizzati per mascherare la somministrazione di altri agenti dopanti, riducendo la loro concentrazione nelle urine soprattutto grazie all’aumento del volume di queste ultime. L’effetto di diluizione delle urine dei diuretici permette di classificarli come agenti mascheranti e ne preclude l’uso sia in gara che fuori. Alcuni diuretici provocano un effetto mascherante anche alterando il pH urinario e inibendo l’escrezione passiva di farmaci acidi e basici nelle urine (Ventura e Segura, 1996; Goebel et al., 2004; Trota e Kazlauskas, 2004; Furlanello et al., 2007).

Nel 2008, i diuretici hanno rappresentato il 7,9% di tutti i risultati analitici avversi segnalati dai laboratori WADA, con un numero totale di 436 casi (WADA, 2009a). Tutte le classi di diuretici erano rappresentate nei casi positivi; l’idroclorotiazide è stato il diuretico più comunemente rilevato, con 137 casi. La Tabella 1 riassume le statistiche dei risultati positivi ai diuretici di tutti i laboratori WADA dal 2003 al 2009. In tutti e sei gli anni, tutte le classi di diuretici sono state rappresentate nei risultati positivi (WADA, 2004; 2005; 2006; 2007; 2008a; 2009a;). Nel corso degli anni, il numero totale di casi è aumentato; questa tendenza all’aumento dei risultati positivi può essere dovuta non solo a un aumento dell’abuso, ma anche al miglioramento dei metodi di rilevamento.

Tabella 1.

Sebbene l’applicazione principale dei diuretici sia quella di aumentare l’escrezione renale di sale e acqua, i loro effetti non si limitano al sodio e al cloruro; possono anche influenzare l’assorbimento e l’escrezione renale di altri cationi (K+, H+, Ca2+ e Mg2+), anioni (Cl-, HCO3- e H2PO4-) e acido urico (Jackson, 2006). Questa classe farmacologica di farmaci comprende composti con diverse proprietà farmacologiche e fisico-chimiche. Data la varietà dei composti diuretici, la classificazione di questi farmaci può basarsi su diversi criteri. Le categorie di classificazione più comuni sono: sito d’azione nel nefrone, efficacia relativa, struttura chimica, effetti sull’escrezione di potassio, somiglianza con altri diuretici e meccanismo d’azione (Jackson, 2006). Nella sezione seguente, questo articolo riassumerà brevemente la farmacologia e la tossicologia delle classi di diuretici in base al meccanismo d’azione. La Figura 1 mostra esempi di strutture diuretiche raggruppate per meccanismo d’azione: inibitori dell’anidrasi carbonica (CA), inibitori del simporter Na+/K+/2Cl- (diuretici dell’ansa), inibitori del simporter Na+/Cl- (diuretici tiazidici e simil-tiazidici), diuretici osmotici, inibitori dei canali Na+ dell’epitelio renale (alcuni diuretici risparmiatori di potassio) e antagonisti del recettore mineralcorticoide (MR); si noti la varietà delle strutture molecolari. La Figura 2 illustra in dettaglio il sito e il meccanismo delle classi di diuretici nel nefrone (Figura 2A).

Figura 1
Esempi di strutture diuretiche raggruppate per meccanismo d’azione. (A) inibitori dell’anidrasi carbonica; (B) inibitori del simpatizzante Na+/K+/2Cl- (diuretici dell’ansa); (C) inibitori del simpatizzante Na+/Cl- (diuretici tiazidici e simil-tiazidici); (D) diuretici osmotici; (E) inibitori dei canali Na+ dell’epitelio renale (alcuni diuretici risparmiatori di potassio); (F) antagonisti del recettore mineralcorticoide (MR) (antagonisti dell’aldosterone e alcuni diuretici risparmiatori di potassio).
Figura 2
Sito e meccanismo d’azione dei diuretici. (A) Il nefrone con le principali divisioni etichettate. (B) Meccanismo degli inibitori dell’anidrasi carbonica nel tubulo prossimale. (C) Meccanismo degli inibitori del simpatizzante Na+/K+/2Cl- nel tratto ascendente spesso dell’ansa di Henle. (D) Meccanismo degli inibitori del simpatizzante Na+/Cl- nel tubulo distale. (E) Meccanismo degli inibitori dei canali Na+ dell’epitelio renale e degli antagonisti dei recettori mineralcorticoidi nel dotto collettore. Aldo, aldosterone; CA, anidrasi carbonica; MR, recettore dei mineralocorticoidi. Figura modificata da Jackson (2006).

L’identificazione e la quantificazione dei composti proibiti e/o dei loro prodotti metabolici è stato un compito importante nei test antidoping sportivi (Cowan e Kicman, 1997). Storicamente, la rilevazione dei diuretici nei campioni biologici è stata ottenuta utilizzando la cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) con rilevazione a raggi ultravioletti (UV-DAD). Tuttavia, la tecnica di rilevamento HPLC-DAD non è specifica per l’identificazione inequivocabile delle sostanze. Pertanto, per la conferma è necessaria la metodologia dello spettro di massa, secondo le normative antidoping internazionali (Trout e Kazlauskas, 2004; Thevis e Schanzer, 2007; WADA, 2009c). La gascromatografia/spettrometria di massa (GC/MS), dopo un’adeguata preparazione e derivatizzazione del campione, è stata, nell’ultimo decennio, la tecnica analitica più utilizzata per la rilevazione dei diuretici. Recentemente, tuttavia, a causa dell’eterogeneità delle strutture chimiche e delle proprietà fisico-chimiche dei diuretici e dell’avvento di una strumentazione più economica, si è diffuso l’uso della cromatografia liquida/MS (LC/MS) (Thevis e Schanzer, 2007). La preparazione del campione prima dell’analisi LC/MS è più semplice rispetto alla GC/MS e non è necessaria alcuna derivatizzazione. Ventura e Segura hanno pubblicato una revisione completa dell’analisi dei diuretici nel 1996 (Ventura e Segura, 1996). Questo articolo si concentrerà principalmente sugli sviluppi e sulle tecniche che sono state sviluppate da allora.

Farmacologia e tossicologia dei diuretici:

  • Inibitori dell’Anidrasi Carbonica

Gli Inibitori dell’Anidrasi Carbonica (Figura 1A) sono per definizione una classe di sostanze che agiscono come inibitori della CA (carbonato deidratasi, carbonato idrolasi, E.C.4.2.1.1) nelle cellule del tubulo prossimale del nefrone (Figura 2B). La CA è un metalloenzima di zinco espresso nell’uomo come una famiglia di almeno 15 isoenzimi (Tashian, 2000), quattro dei quali (CA II, CA IV, CA XII e CA XIV) sono presenti nel rene (Schwartz, 2002). La CA di tipo II, l’isoenzima più potente, rappresenta il 95% della CA totale nel rene e si trova come proteina solubile nel citoplasma. La CA di tipo IV, un isoenzima legato alla membrana, si trova nelle membrane luminali e basolaterali. Questo enzima svolge un ruolo chiave nel riassorbimento del bicarbonato e nella secrezione acida nel nefrone, catalizzando reversibilmente la reazione di idratazione della CO2 con la produzione di ioni H+ e bicarbonato. Sia la CA II che la CA IV sono inibite dai sulfamidici, in particolare dai sulfamidici aromatici con il gruppo funzionale -SO2NH2 non sostituito. La ridotta capacità di scambiare Na+ con H+ in presenza di questi diuretici determina una debole azione diuretica. Inoltre, il bicarbonato viene trattenuto nel lume con conseguente aumento del pH urinario a circa 8 e successivo sviluppo di un’acidosi metabolica. Anche l’escrezione di fosfato viene aumentata con un meccanismo non del tutto chiarito. L’escrezione di Ca2+ e Mg2+ non viene influenzata.

Secrezione H+ a livello del dotto collettore. Effetto netto: Riassorbimento di NaHCO3 ed H2O.
Acetazolamide

Attualmente sono disponibili tre principali inibitori della CA come diuretici (si veda la Figura 1A per le strutture): l’Acetazolamide (il prototipo della classe, una Sulfonamide senza attività antibatterica), la Diclorfenamide e la Metazolamide. Tutti mostrano una biodisponibilità orale del 100% con un’emivita di 6-14 ore. L’Acetazolamide e la Diclorfenamide sono escrete dai reni come farmaci intatti, mentre la Metazolamide è ampiamente metabolizzata. La principale indicazione terapeutica degli inibitori della CA è il glaucoma ad angolo aperto. L’Acetazolamide è spesso utilizzata per la prevenzione del mal di montagna da alta quota (AMS), un effetto patologico dell’alta quota sull’organismo causato dall’esposizione acuta a una bassa pressione parziale di ossigeno in alta quota che può progredire fino all’edema da alta quota (polmonare e cerebrale). (Coote, 1991; Botrè e Botrè, 1993). L’Acetazolamide aumenta l’escrezione di bicarbonato nelle urine, rendendo il sangue più acido e aumentando la ventilazione, favorendo così l’acclimatazione all’alta quota. L’Acetazolamide è utilizzata anche per il trattamento dell’edema. Gli inibitori della CA possono anche essere utilizzati terapeuticamente per il trattamento della ritenzione di liquidi pre-mestruale.

L’anidrasi carbonica è presente in numerosi tessuti extrarenali, tra cui l’occhio, la mucosa gastrica, il pancreas, il sistema nervoso centrale e gli eritrociti. A causa della diversa localizzazione nell’organismo, gli inibitori della CA sono tipicamente utilizzati per indicazioni non diuretiche, come il glaucoma, per diminuire la velocità di formazione dell’umor acqueo e di conseguenza ridurre la pressione intraoculare. È stato dimostrato che la somministrazione topica di dorzolamide, un inibitore della CA che abolisce l’attività enzimatica nel corpo ciliare, non produce alcun effetto diuretico (Mazzarino et al., 2001). Gli inibitori della CA sono utilizzati anche come farmaci antiepilettici, in parte a causa della produzione di acidosi metabolica.

La maggior parte degli effetti avversi, delle controindicazioni e delle interazioni farmacologiche sono conseguenza dell’alcalinizzazione urinaria o dell’acidosi metabolica. Gli effetti avversi, poco frequenti, sono simili a quelli dei sulfamidici. La deviazione dell’ammoniaca di origine renale dall’urina alla circolazione sistemica, la formazione di calcoli e la colica ureterale che causano la precipitazione di sali di fosfato di calcio nelle urine alcaline, il peggioramento dell’acidosi metabolica o respiratoria e la riduzione del tasso di escrezione urinaria di basi organiche deboli sono altri effetti avversi degli inibitori della CA.

L’efficacia degli inibitori della CA come agenti singoli è bassa e l’utilità a lungo termine degli inibitori della CA è spesso compromessa dallo sviluppo di processi di compensazione come l’acidosi metabolica. Inoltre, l’uso continuo di inibitori della CA può comportare una diminuzione dell’effetto terapeutico desiderato. L’acetazolamide ha rappresentato l’1,4% dei risultati positivi per i diuretici nel 2008 (WADA, 2009a).

  • Inibitori del co-trasportatore Na+/K+/2Cl- (diuretici dell’ansa):

Gli inibitori del co-trasportatore Na+/K+/2Cl- (Figura 1B) sono una classe di diuretici a breve durata d’azione molto potenti che si legano al sito di legame del Cl- situato nel dominio transmembrana del co-trasportatore Na+/K+/2Cl-, che si trova nell’arto ascendente spesso dell’ansa di Henle (Figura 2C). Il blocco della funzione di questo simpatizzante determina una significativa riduzione della capacità del rene di concentrare l’urina e un conseguente aumento significativo dell’escrezione urinaria di Na+ e Cl-. Si verifica anche un marcato aumento dell’escrezione di Ca2+, Mg2+ e K+. Anche l’escrezione di acido urico aumenta con la somministrazione acuta, mentre la somministrazione cronica ha l’effetto opposto.

Furosemide

Gli inibitori del co-trasportatore Na+/K+/2Cl- sono la Furosemide, la Bumetanide, l’Acido Etacrinico, la Torsemide, l’Assosemide, la Piretanide e la Tripamide (strutture illustrate nella Figura 1B). Oltre il 90% dei farmaci si lega alle proteine plasmatiche. Sono assorbiti rapidamente e ampiamente dal tratto gastrointestinale (65-90%), ma hanno un’emivita molto breve (meno di 1 ora per Bumetanide e Piretanide e un massimo di 3,5 ore per la Torsemide). Questi inibitori del simporto subiscono un parziale metabolismo (epatico per Bumetanide e Torsemide, Glucuronazione renale per gli altri) con escrezione renale come farmaci intatti (Shankar e Brater, 2003).

A causa della loro struttura a base di Sulfonamidi, alcuni diuretici dell’ansa hanno una debole attività inibitoria della CA che aumenta ulteriormente l’effetto diuretico di questi farmaci. Inoltre, hanno effetti vascolari diretti (Dormans et al., 1996) che aumentano acutamente la capacità venosa sistemica e riducono la pressione di riempimento del ventricolo sinistro. Questo effetto, particolarmente evidente per la furosemide, giova ai pazienti con edema polmonare anche prima che si verifichi la diuresi.

Una delle principali indicazioni dei diuretici dell’ansa è il trattamento dell’edema polmonare acuto. Vengono utilizzati anche per il trattamento dell’insufficienza cardiaca congestizia cronica. Ciò comporta una significativa riduzione della mortalità, una diminuzione del rischio di peggioramento dell’insufficienza cardiaca e un miglioramento della capacità di esercizio (Faris et al., 2002). I diuretici dell’ansa sono anche ampiamente utilizzati per il trattamento dell’ipertensione (van der Heijden et al., 1998). Gli inibitori del simpatizzatore Na+/K+/2Cl- sono indicati anche nel trattamento dell’edema e dell’ascite della cirrosi epatica, nel trattamento dell’edema della sindrome nefrosica e per l’iponatriemia a rischio di vita.

Gli effetti avversi sono tutti correlati allo squilibrio di liquidi ed elettroliti. Essi comprendono iponatriemia e/o deplezione del volume del liquido extracellulare (associati a ipotensione, collasso circolatorio ed episodi tromboembolici), alcalosi ipocloremica, ipokaliemia (che induce aritmie cardiache), ipomagnesiemia, iperuricemia (che occasionalmente porta alla gotta) e iperglicemia. Inoltre, aumentano i livelli plasmatici di colesterolo e trigliceridi delle lipoproteine a bassa densità, mentre diminuiscono i livelli plasmatici di colesterolo delle lipoproteine ad alta densità. I diuretici ad ansa possono causare ototossicità, soprattutto l’Acido Etacrinico. Questa classe di diuretici presenta interazioni farmacologiche con diverse sostanze, tra cui Aminoglicosidi, anticoagulanti, glicosidi digitalici, Litio, Propranololo, Sulfoniluree, Cisplatino, Probenecid e Amfotericina B. Il sinergismo dell’attività diuretica dei diuretici dell’ansa e dei diuretici tiazidici associati porta a una diuresi profonda.

Nel 2008, gli inibitori del simpatizzatore Na+/K+/2Cl- hanno rappresentato il 24,6% dei campioni positivi al doping diuretico. La furosemide è stata il secondo diuretico più frequentemente rilevato, con 104 campioni positivi (23,9%) (WADA, 2009a).

  • Inibitori del co-trasportatore Na+/Cl- (tiazidi e tiazidi-simili):

Gli inibitori del simpatizzatore Na+/Cl- (Figura 1C) hanno un’azione diuretica ottimale nel tubulo convoluto distale iniziale e un effetto diuretico minore nel tubulo prossimale. Inoltre, anche alcuni diuretici tiazidici sono deboli inibitori del CA. Riducono il riassorbimento di Na+ attraverso l’inibizione del co-trasporto Na+/Cl- (Figura 2D). Il legame di Na+ o Cl- al simpatizzatore Na+/Cl- modifica l’inibizione del simpatizzatore indotta dai tiazidici, suggerendo che il sito di legame dei tiazidici è condiviso o alterato sia dal Na+ che dal Cl- (Monroy et al., 2000).

Bendroflumethiazide

Alcuni esempi di farmaci appartenenti a questa classe sono i seguenti (si veda la struttura nella Figura 1C): Bendroflumethiazide, Clorotiazide, Idroclorotiazide, Idroflumetiazide, Meticlorotiazide, Politiazide, Triclormetiazide, clortalidone, Indapamide, Metolazone e Chinetazone. In generale, tutti mostrano una buona biodisponibilità dopo somministrazione orale (100% per la Bendroflumetazide e la Politiazide, almeno il 50% per l’Idroflumetiazide e gli altri). Sono parzialmente metabolizzati da vie sconosciute e sono parzialmente escreti come farmaci intatti dal rene. Il legame con le proteine plasmatiche varia notevolmente tra i vari gruppi. Gli ampi intervalli di emivita variano da 1,5 h per la Clorotiazide a quasi 50 h per il Clortalidone.

Sebbene ci si aspetti che questa classe di diuretici aumenti notevolmente l’escrezione di Na+ e Cl-, questo effetto è moderato poiché circa il 90% del Na+ filtrato viene riassorbito prima di raggiungere il tubulo contorto distale. Come i diuretici dell’ansa, gli inibitori del co-trasportatore Na+/Cl- influenzano l’escrezione di K+ e di acido urico con gli stessi meccanismi; l’escrezione di K+ è marcatamente aumentata dopo la somministrazione e l’escrezione di acido urico è aumentata dopo la somministrazione acuta e diminuisce dopo la somministrazione cronica. Tuttavia, diminuiscono l’escrezione di Ca2+ (Friedman e Bushinsky, 1999).

I diuretici tiazidici sono i più utilizzati. Sono impiegati come terapia di prima linea per l’ipertensione, da soli o in combinazione con altri farmaci antipertensivi (Chobanian et al., 2003). Sono utilizzati anche per il trattamento dell’edema associato a malattie cardiache, epatiche e renali. I diuretici tiazidici sono frequentemente utilizzati per il loro basso costo, l’elevata tolleranza, la buona compliance (somministrazione una volta al giorno), le poche controindicazioni, l’efficacia paragonabile a quella di altre classi di agenti antipertensivi e i comprovati benefici nel ridurre la morbilità e la mortalità cardiovascolare.

Anche in questo caso, come per i diuretici dell’ansa, la maggior parte degli effetti avversi degli inibitori del simporto Na+/Cl- sono dovuti ad anomalie dell’equilibrio dei fluidi e degli elettroliti e comprendono: deplezione del volume extracellulare, ipotensione, ipokaliemia (che compromette l’effetto antipertensivo), iponatremia, ipocloremia, alcalosi metabolica, ipomagnesiemia, ipercalcemia, iperuricemia e iperglicemia (il diabete mellito latente può essere smascherato durante la terapia) (Wilcox et al. , 1999). Tuttavia, a differenza dei diuretici dell’ansa, gli inibitori della simporta Na+/Cl- aumentano i livelli plasmatici di colesterolo delle lipoproteine a bassa densità, colesterolo totale e trigliceridi totali e l’incidenza della disfunzione erettile è maggiore.

Le interazioni farmaco-diuretico tiazidico e tiazidico-simile causano una diminuzione dell’effetto degli anticoagulanti, degli agenti uricosurici, delle sulfoniluree e dell’insulina e aumentano gli effetti dovuti al sinergismo d’azione tra anestetici, diazossido, glicosidi digitalici, litio, vitamina D e diuretici dell’ansa.

Gli inibitori del co-trasportatore Na+/Cl- sono stati la classe di diuretici più abusata nel 2008 secondo le statistiche WADA, con il 38,7% dei campioni positivi. L’idroclorotiazide è stato il diuretico più rilevato, trovato nel 31,4% (137) dei campioni positivi (WADA, 2009a).

  • Diuretici osmotici:
Isosorbide

I diuretici osmotici sono una classe di composti non metabolizzabili a basso peso molecolare. Solo quattro composti sono inclusi in questa classe di diuretici: Glicerina, Isosorbide, Mannitolo e Urea. Le strutture molecolari sono riportate nella Figura 1D. Questi composti sono relativamente inerti dal punto di vista farmacologico, liberamente filtrabili dal glomerulo e non diffondibili attraverso il nefrone. Vengono somministrati in dosi elevate, non solo per via orale (Glicerina, Isosorbide) ma anche per via endovenosa (Mannitolo, Urea). Tale somministrazione aumenta significativamente l’osmolalità del plasma e del fluido tubulare e, a sua volta, provoca un aumento dell’osmolalità delle urine con conseguente riduzione del riassorbimento di acqua nel nefrone distale/dotti collettori. I diuretici osmotici agiscono sia nel tubulo prossimale che nell’ansa di Henle, con quest’ultima come sito d’azione principale. Questi diuretici agiscono anche attraverso un effetto osmotico nei tubuli e riducendo la tonicità midollare. Le emivite variano da meno di 1 ora nel caso della Glicerina e del Mannitolo a quasi 10 ore per l’Isosorbide.

Estraendo acqua dai compartimenti intracellulari, i diuretici osmotici espandono il volume del fluido extracellulare, riducono la viscosità del sangue e inibiscono il rilascio di renina. Ne consegue un aumento dell’escrezione urinaria di tutti gli elettroliti, Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO3- e PO43-. Il loro uso è limitato a situazioni cliniche ben definite; ad esempio, il mannitolo viene utilizzato per ridurre l’edema cerebrale e la massa cerebrale prima e dopo un intervento di neurochirurgia, nella necrosi tubulare acuta come protettore renale (Levinsky e Bernard, 1988) e per il trattamento della sindrome da disequilibrio dialitico. Poiché i diuretici osmotici estraggono acqua dall’occhio e dal cervello, sono tutti utilizzati per controllare la pressione intraoculare durante gli attacchi acuti di glaucoma e nella chirurgia oculare.

La terapia diuretica osmotica può causare ipernatremia e disidratazione a causa della perdita di acqua in eccesso rispetto alla perdita di elettroliti. Al contrario, il loro uso può portare all’iponatriemia, responsabile dei comuni effetti avversi (cefalea, nausea e vomito). L’iperglicemia può verificarsi come conseguenza del metabolismo della glicerina.

  • Inibitori dei canali Na+ dell’epitelio renale:

Gli inibitori dei canali Na+ dell’epitelio renale (Figura 1E) agiscono nelle cellule del tubulo distale tardivo e del dotto collettore del nefrone inibendo il riassorbimento di Na+ e la secrezione di K+ e H+ (Figura 2E). Il meccanismo molecolare è il blocco dei canali epiteliali del Na+ nella membrana luminale attraverso la competizione con il Na+ per le aree cariche negativamente all’interno del poro del canale del Na+.

Triamterene

Gli unici due farmaci di questa classe in uso clinico sono il Triamterene e l’Amiloride (strutture illustrate anche nella Figura 1E). Entrambi i farmaci mostrano un modesto effetto diuretico da soli e un piccolo aumento dell’escrezione di Na+ e Cl-. In genere, vengono utilizzati in combinazione con altri diuretici per compensare i loro gravi effetti kaliuretici e preservare i livelli di potassio nei pazienti a rischio di ipokaliemia. Nel trattamento dell’edema o dell’ipertensione, la combinazione di un inibitore dei canali del Na+ con un diuretico tiazidico o dell’ansa potenzia l’effetto diuretico e antipertensivo.

Gli inibitori dei canali del Na+ mostrano una bassa biodisponibilità orale e grandi differenze nell’emivita (più di 20 ore per l’amiloride, meno di 5 ore per il triamterene). La via di eliminazione è prevalentemente renale per l’Amiloride intatta, mentre il Triamterene viene ampiamente metabolizzato nel 4-idrossitriamterene solfato attivo ed escreto nelle urine. Gli effetti avversi più comuni degli inibitori dei canali del Na+ sono nausea, vomito, diarrea, cefalea, crampi alle gambe e vertigini. L’effetto avverso più pericoloso degli inibitori dei canali del Na+ è l’iperkaliemia. Il Triamterene può anche ridurre la tolleranza al glucosio e indurre fotosensibilizzazione.

L’Amiloride e il Triamterene sono stati rilevati nel 3% dei campioni positivi al doping diuretico nel 2008 (WADA, 2009a).

  • Antagonisti dei recettori dei mineralcorticoidi

Gli antagonisti dei recettori dei mineralcorticoidi (Figura 1F) sono inibitori competitivi dell’Aldosterone che si legano e inibiscono gli MR citosolici presenti nelle cellule epiteliali del tubulo distale tardivo e del dotto collettore del nefrone (Figura 2E).

Il MR è un membro della superfamiglia dei recettori nucleari per gli steroidi. Normalmente, l’Aldosterone entra nella cellula epiteliale e si lega ai MR. Il complesso MR-aldosterone trasloca poi nel nucleo dove si lega a specifiche sequenze di DNA (elementi responsivi all’ormone), regolando così l’espressione di molteplici prodotti genici chiamati proteine indotte dall’aldosterone. A differenza del complesso MR-aldosterone, il complesso MR-antagonista non è in grado di indurre la sintesi di proteine indotte dall’aldosterone.

Spironolattone

I composti appartenenti a questa classe (vedi anche Figura 1F per le strutture molecolari) sono, ad esempio, lo Spironolattone, il Canrenone, il Canrenoato di Potassio e l’Eplerenone. La disponibilità orale dello Spironolattone, la molecola prototipo della classe, è di circa il 65%; è ampiamente metabolizzato, subisce un ricircolo enteroepatico, si lega fortemente alle proteine plasmatiche e ha un’emivita breve (circa 1,6 h) (Beermann, 1984). Il Canrenone è un metabolita attivo dello Spironolattone con un’emivita 10 volte superiore (16,5 h) che prolunga l’effetto del composto madre. Il Canrenoato non è attivo, ma viene convertito in Canrenone nell’organismo. L’Eplerenone ha una buona disponibilità orale ed è ampiamente metabolizzato.

Gli antagonisti dei recettori dei mineralcorticoidi hanno effetti sull’escrezione urinaria simili a quelli degli inibitori dei canali Na+ dell’epitelio renale. L’efficacia clinica degli antagonisti dei MR dipende strettamente dai livelli endogeni di Aldosterone; livelli più elevati provocano effetti maggiori.

Questo gruppo di diuretici è molto utile come alternativa alla terapia sostitutiva del potassio. Di solito vengono impiegati in caso di elevate concentrazioni di potassio. Nel trattamento dell’edema e dell’ipertensione, questi farmaci vengono spesso co-somministrati con i diuretici tiazidici o dell’ansa, oltre che con gli altri diuretici risparmiatori di K+. Lo spironolattone è utile nel trattamento dell’iperaldosteronismo primario e dell’edema refrattario associato all’aldosteronismo secondario (Ouzan et al., 2002). Analogamente agli inibitori dei canali del Na+, l’effetto avverso più comune degli antagonisti del MR è l’iperkaliemia.

A causa della sua struttura molecolare (Figura 1F), lo Spironolattone ha una certa affinità per i recettori del Progesterone e degli Androgeni che causa alcuni effetti collaterali come ginecomastia, impotenza e irregolarità mestruali. Al contrario, grazie al gruppo 9,11-epossido, l’Eplerenone ha un’affinità molto bassa per i Recettori del Progesterone e degli Androgeni (<1% e <0,1%, rispettivamente) rispetto allo Spironolattone. La somministrazione cronica di Spironolattone può indurre tumori maligni; in particolare, è stato osservato il cancro al seno. Per quanto riguarda le interazioni farmaco-farmaco, i salicilati riducono la secrezione tubulare di Canrenone e diminuiscono l’efficacia diuretica dello Spironolattone, mentre quest’ultimo altera la clearance dei glicosidi digitalici.

Canrenone e Spironolattone insieme hanno rappresentato il 4,3% dei campioni positivi al doping diuretico nel 2008 (WADA, 2009a).

Diuretici e Sport:

  • Osservazioni generali

Come già detto, i diuretici sono comunemente prescritti in medicina clinica per il trattamento dell’ipertensione e di altri disturbi cardiovascolari. Questi composti sono anche frequentemente utilizzati in modo illecito nello sport. I diuretici sono vietati in tutti gli sport perché possono causare una rapida perdita di peso e possono agire come agenti mascheranti (per nascondere gli effetti di altre sostanze proibite) sia in gara che fuori. Tuttavia, il Codice Mondiale Antidoping (WADA, 2009f) consente l’uso terapeutico dei diuretici quando gli atleti e i loro medici richiedono un’esenzione per uso terapeutico (TUE) secondo lo Standard Internazionale per le TUE (WADA, 2009d). La TUE è definita come “l’autorizzazione all’uso, a scopo terapeutico, di sostanze o metodi contenuti nella Lista delle sostanze o dei metodi proibiti, ogni volta che viene approvata da un Comitato per l’esenzione dall’uso terapeutico sulla base di un dossier medico documentato prima dell’uso della sostanza nello sport”. Per i diuretici, l’uso terapeutico principale consentito è quello per l’ipertensione (WADA, 2008b). Va notato che una TUE non è valida se l’urina di un atleta contiene un diuretico in associazione a un livello soglia o sotto-soglia di un’altra sostanza esogena inclusa nella Lista proibita. Grazie alla TUE, alcuni atleti fanno uso di diuretici per scopi medici legittimi; in molti casi, tuttavia, l’uso di diuretici è illecito (Clarkson e Thompson, 1997).

  • DOPING e Diuretici

Ragionevolmente, l’uso più efficace dei diuretici nel doping sportivo sarebbe prima di un test antidoping. I diuretici aumentano il volume delle urine e diluiscono gli agenti dopanti e i loro metaboliti presenti nelle urine, rendendone più problematica l’individuazione da parte delle analisi antidoping convenzionali. Per questo motivo, i diuretici sono classificati come agenti mascheranti nella Lista proibita della WADA (classe S5: “Diuretici e altri agenti mascheranti”) (WADA, 2009b).

Sebbene vi siano poche prove di un miglioramento delle prestazioni atletiche in seguito alla somministrazione di diuretici, il loro abuso è molto diffuso tra gli atleti che vogliono perdere peso rapidamente. Ad esempio, l’uso di diuretici può consentire a un atleta di ridurre transitoriamente il peso corporeo, il che rappresenta un chiaro vantaggio nella lotta, nel pugilato, nel judo e nel sollevamento pesi, nonché negli sport in generale in cui sono coinvolte categorie di peso e tra gli atleti che desiderano mantenere un peso corporeo basso, come le ginnaste e le ballerine. Gli sciatori e gli alpinisti, tuttavia, fanno un uso legittimo dell’acetazolamide (un inibitore della CA che agisce anche su siti diversi dal rene) per prevenire l’AMS.

Come già detto, i diuretici sono vietati nello sport perché possono essere utilizzati: (i) direttamente, per produrre una rapida perdita di peso che può essere fondamentale per raggiungere una categoria di peso negli eventi sportivi; e/o (ii) indirettamente, per alterare il normale profilo di metabolismo/escrezione di altre sostanze dopanti. In entrambi i casi, discussi più dettagliatamente in seguito, la somministrazione di diuretici può essere acuta o cronica, con dosi somministrate che possono superare notevolmente i livelli terapeutici. In generale, gli atleti possono utilizzare i diuretici in una singola dose alcune ore prima di una gara (ad esempio, lottatori o sportivi a scopo di mascheramento) o abusarne cronicamente per mesi (ad esempio, ginnaste). È importante notare che i diuretici di cui gli atleti abusano maggiormente (furosemide, idroclorotiazide e triamterene) hanno un’emivita breve e sono quindi non rilevabili nelle urine se i campioni non vengono raccolti entro 24-48 ore dall’ultima somministrazione.

  • Diuretici, esercizio fisico e perdita di peso

Nel tentativo di valutare l’importanza dell’uso di diuretici nella perdita di peso, Caldwell et al. (1984) hanno confrontato il diverso effetto della disidratazione acuta indotta dall’esercizio fisico, dalla sauna e dai diuretici sulla variazione di peso. I risultati hanno mostrato una diminuzione di 2,3 ± 0,8 kg dopo l’esercizio fisico, 3,5 ± 0,8 kg dopo la sauna e 3,1 ± 0,8 kg dopo la somministrazione di furosemide. Inoltre, i bodybuilder abusano di diuretici insieme a steroidi androgeno-anabolizzanti per accentuare la definizione muscolare e il tono corporeo. Nello stesso studio riportato da Caldwell et al. è stato dimostrato che la variazione del volume plasmatico negli atleti è pari a -0,9% dopo l’esercizio fisico, -10,3% dopo la sauna e -14,1% dopo la somministrazione di furosemide (quantità totale di 1,7 mg-kg-1 in due dosi divise, 16 ore prima del test) (Caldwell et al., 1984).

Una freccia indica un effetto moderato; due frecce indicano un effetto profondo.
GFR, velocità di filtrazione glomerulare; PRA, attività della renina plasmatica; VO2 max, massima captazione di ossigeno.

I diuretici possono avere diversi effetti fisiologici sulla fisiologia dell’esercizio, tra cui effetti sul metabolismo (termoregolazione, omeostasi del potassio), sul sistema cardiovascolare e sul sistema respiratorio [azioni polmonari, assorbimento di ossigeno (VO2)]. La maggior parte degli effetti è legata alle conseguenze della deplezione di volume e dello squilibrio e della deplezione di elettroliti. L’esercizio fisico può influenzare anche l’azione dei diuretici, con conseguenze sia sulla farmacologia che sulla farmacocinetica. A livello del nefrone, l’esercizio fisico può sia integrare che antagonizzare gli effetti dei diuretici. L’esercizio fisico induce acutamente un bilancio idrico negativo e l’esercizio fisico regolare a lungo termine abbassa la pressione sanguigna, aumentando le proprietà farmacologiche dei diuretici (Zappe et al., 1996). L’esercizio fisico influenza anche le azioni specifiche dei diuretici; può causare uno spostamento acuto del potassio intracellulare nello spazio intravascolare (Young et al., 1992) e potenziare l’effetto kaliuretico dei diuretici. Mentre i diuretici tiazidici sono associati all’insulino-resistenza (Moser, 1998), l’esercizio fisico potenzia l’effetto opposto (Plasqui e Westerterp, 2007). Nella maggior parte dei casi, l’esercizio fisico viene utilizzato come terapia per l’insulino-resistenza perché attiva le cellule β pancreatiche attraverso il sistema neuroadrenergico (Bordenave et al., 2008). Questo riduce i livelli di insulina nel sangue e di conseguenza aumenta il rilascio epatico di glucosio e diminuisce l’utilizzo muscolare dell’insulina (Bonen et al., 2006). Sebbene vi siano poche informazioni su come l’esercizio fisico influisca sulla farmacocinetica dei diuretici, clorotiazide, idroclorotiazide e triamterene hanno un’emivita di eliminazione abbastanza breve (1,5-4 ore) da essere influenzata da 1 ora o più di esercizio fisico prolungato (Somani, 1996), che riduce il flusso sanguigno renale ed epatico. Pertanto, queste sostanze non vengono sempre rilevate nei campioni di urina raccolti dopo una gara o al termine di un’intensa sessione di allenamento. È da notare che sia l’esercizio fisico sia i diuretici possono causare indipendentemente la perdita di liquidi ed elettroliti. La Tabella 2, adattata da Caldwell et al. (1984) e Reents (2000), riassume gli effetti dell’esercizio e dei diuretici sulla fisiologia renale.

È noto che durante l’esercizio fisico la temperatura del muscolo scheletrico supera la temperatura interna entro alcuni minuti, e l’alterazione dei sistemi termoregolatori dell’organismo è uno dei rischi principali dell’abuso di diuretici. La marcata disidratazione conseguente all’assunzione di diuretici esercita un effetto dannoso sui sistemi cardiovascolare e termoregolatorio dell’organismo durante l’esercizio e può portare a esaurimento, battito cardiaco irregolare, infarto e morte. È stato dimostrato che sia l’acetazolamide (Brechue e Stager, 1990), un leggero diuretico, sia la furosemide (Claremont et al., 1976), un potente diuretico, compromettono l’aumento adattativo del flusso sanguigno cutaneo durante l’esercizio.

I diuretici influenzano l’omeostasi del potassio nel muscolo in esercizio; il potassio intracellulare e il potenziale di membrana a riposo della cellula diminuiscono entrambi. Tutti i diuretici, tranne gli agenti risparmiatori di potassio, aumentano la kaliuresi, accelerando la deplezione del potassio intracellulare. L’ipokaliemia che ne consegue può portare a crampi muscolari e ad aritmie cardiache secondarie a spostamenti/perdite di elettroliti. D’altra parte, l’uso eccessivo di diuretici risparmiatori di potassio, come lo spironolattone, il triamterene e l’amiloride, può portare all’iperkaliemia e di conseguenza esporre gli atleti ad aritmie maligne (Appleby et al., 1994). Inoltre, l’interferenza della maggior parte dei diuretici con il metabolismo dell’acido urico può causare un attacco di gotta, che può essere molto doloroso (Koutlianos e Kouidi, 2006).

La disidratazione indotta dai diuretici influenza la frequenza cardiaca da sforzo. In particolare, a bassa intensità di esercizio risulta una frequenza cardiaca più elevata, mentre durante lo sforzo massimale l’effetto è minore o quasi assente (Stager et al., 1990). Ciò è particolarmente vero per l’abuso di acetazolamide (Brechue e Stager, 1990) e, in misura minore, di furosemide (Claremont et al., 1976). Studi condotti sugli inibitori della CA e sui diuretici tiazidici hanno dimostrato che dopo la somministrazione di acetazolamide (Brechue e Stager, 1990) o di una combinazione idroclorotiazide-triamterene (Nadel et al., 1980) il volume plasmatico e il volume dell’ictus sono significativamente diminuiti. La perdita di volume plasmatico e di volume del battito interrompe la termoregolazione attraverso la vasodilatazione periferica (raffreddamento per irraggiamento) e la sudorazione (raffreddamento per evaporazione), compromettendo la risposta vasodilatatoria fisiologica sia acuta che a lungo termine all’esercizio aerobico. Inoltre, gli antagonisti dell’aldosterone, in particolare lo spironolattone, interferiscono con l’aumento della sensibilità dei recettori dell’aldosterone dovuto all’ipervolemia indotta dall’esercizio (una conseguenza del normale adattamento all’esercizio fisico regolare).

  • Effetti aggiuntivi di classi specifiche di diuretici

Poiché la CA svolge un ruolo chiave nei meccanismi di regolazione acido-base, gli inibitori della CA sono l’unica classe di diuretici che può influenzare la funzione polmonare. È stato dimostrato che l’acetazolamide compromette l’eliminazione di CO2 durante l’esercizio fisico (Scheuermann et al., 1999), ma anche l’efflusso di CO2 dal muscolo inattivo (Kowalchuk et al., 1992). Nell’AMS, l’acetazolamide migliora l’ossigenazione alveolare aumentando le pressioni arteriose di ossigeno e abbassando le pressioni arteriose di anidride carbonica (Bradwell et al., 1986). Gli effetti metabolici cellulari dell’acetazolamide possono prevalere sui suoi effetti polmonari e causare un’inibizione del VO2 durante l’esercizio massimale (Stager et al., 1990; Kowalchuk et al., 1992). La furosemide diminuisce il volume tidalico, la ventilazione minima e il rapporto di scambio respiratorio alla soglia aerobica (Caldwell et al., 1984). Al contrario, i dati clinici indicano che la furosemide inalata riduce la broncocostrizione indotta dall’esercizio fisico nei bambini asmatici (Munyard et al., 1995). Gli effetti dei diuretici sul VO2 sono variabili. La furosemide provoca un effetto dose-dipendente; a basse dosi non ha alcuna influenza sul VO2 (Armstrong et al., 1985; Baum et al., 1986), ma il VO2 diminuisce significativamente a dosi più elevate (Caldwell et al., 1984). L’acetazolamide influisce sul VO2 solo durante l’esercizio massimale (Stager et al., 1990; Kowalchuk et al., 1992), poiché il VO2 non è influenzato in condizioni di normossia (Brechue e Stager, 1990), ma è notevolmente migliorato in condizioni di ipossia (Schoene et al., 1983). Gli effetti dell’acetazolamide sulle prestazioni dipendono dall’altitudine; a livello del mare (Heigenhauser et al., 1980) e in condizioni di normossia (Schoene et al., 1983; Stager et al., 1990) può compromettere le prestazioni aerobiche, ma in condizioni di ipossia diminuisce il tempo di esaurimento durante l’esercizio submassimale (Stager et al., 1990).

Infine, i diuretici tiazidici sono derivati dei sulfamidici e possono causare fotosensibilità se si pratica attività fisica all’aperto nelle ore di mezzogiorno.

Caldwell et al. hanno condotto uno studio sulla riduzione del carico di lavoro ciclistico indotta da diuretici per valutare gli effetti dell’ipoidratazione sulle prestazioni al cicloergometro. In questo studio, il VO2 max (massimo assorbimento di ossigeno) e il carico di lavoro in bicicletta diminuiscono negli atleti dopo l’assunzione di furosemide. Anche dopo la reidratazione, la resistenza muscolare e le prestazioni sono notevolmente compromesse dall’uso di diuretici (Caldwell et al., 1984). Ulteriori studi condotti su corridori di media distanza (Armstrong et al., 1985) e lottatori (Caldwell, 1987) hanno confermato che i diuretici riducono gli effetti sulla prestazione atletica complessiva. Sebbene non siano disponibili dati sufficienti per stabilire l’effetto del trattamento diuretico a lungo termine sulla capacità di esercizio, è stato chiaramente dimostrato che il trattamento diuretico a dose singola e a breve termine influisce negativamente sulla capacità di esercizio massimale e sulla durata dell’esercizio submassimale prolungato (Fagard et al., 1993). Per la moltitudine di ragioni sopra menzionate, gli svantaggi legati alla somministrazione di diuretici superano i potenziali vantaggi della riduzione del peso e della diluizione delle urine; la disidratazione compromette drasticamente la capacità aerobica e la forza muscolare e riduce l’efficienza metabolica. Ciò si traduce in un effetto negativo sulla capacità complessiva di praticare sport ed esercizio fisico e soprattutto sulle prestazioni atletiche (Caldwell et al., 1984; Armstrong et al., 1985). Inoltre, un potenziale effetto dell’abuso di diuretici è la possibile alterazione della dimensione della filtrazione glomerulare, che dipende da una serie di parametri (Edwards et al., 1999), la maggior parte dei quali può essere marcatamente influenzata dal meccanismo d’azione delle diverse classi di diuretici. Infine, va notato che la squalifica dalle competizioni e gli altri effetti dannosi precedentemente menzionati dell’abuso di diuretici compensano qualsiasi beneficio percepito.

Sebbene molti degli studi sopra citati siano stati pubblicati negli anni ’80 e ’90, i diuretici sono ancora ampiamente abusati nello sport (e sono tra gli agenti terapeutici più prescritti). Pochi studi sugli effetti dei diuretici sugli atleti sono stati pubblicati di recente, perché negli ultimi tempi la maggior parte degli studi che valutano gli agenti dopanti e l’esercizio fisico e lo sport si sono concentrati su farmaci e metodi di miglioramento delle prestazioni più recenti. L’uso di diuretici per mascherare altre sostanze proibite rimane comunque un problema serio.

Analisi dei diuretici

  • Osservazioni generali

Per la rilevazione dei diuretici nelle urine nell’ambito del doping sportivo, la WADA ha fissato un unico livello minimo di prestazione richiesto (MRPL) di 250 ng-mL-1 per i laboratori accreditati (WADA, 2009e). Anche se le potenze relative, il metabolismo e le proprietà di eliminazione variano notevolmente (e determinano livelli urinari diversi) tra le classi di diuretici (Tabella 3), l’MRPL di 250 ng-mL-1 è sufficiente per rilevare l’abuso acuto di diuretici da parte degli atleti. È probabile che dosaggi inferiori di diuretici non siano sufficienti a provocare l’effetto di mascheramento o la drastica e acuta perdita di peso ricercata da chi abusa di diuretici.

*La potenza è relativa ai diuretici della stessa classe.
NA, dati non disponibili.

Per l’analisi dei diuretici sono state proposte diverse tecniche analitiche, tra cui principalmente HPLC-UV-DAD, GC/MS, LC/MS e LC/MS-MS, cromatografia elettrocinetica micellare ed elettroforesi capillare. Tuttavia, la soluzione migliore per un metodo di screening completo in grado di rilevare la presenza in un campione biologico di qualsiasi diuretico, soddisfacendo al contempo l’MRPL fissato dalla WADA, è rappresentata dai metodi basati su GC/MS, LC/MS e LC/MS-MS. In genere, l’uso di strumentazioni GC/MS, LC/MS e LC/MS-MS consente di rilevare i composti progenitori dei diuretici e/o i metaboliti più diagnostici e abbondanti. Tuttavia, in alcuni casi, l’analita target può non essere il composto progenitore o i suoi metaboliti, ma uno o più prodotti di degradazione formati dopo l’idrolisi dei diuretici in ambiente acquoso. Questo è il caso dei diuretici tiazidici, tra cui soprattutto l’idroclorotiazide e l’altiazide. Questo fenomeno è più rilevante quando c’è un ritardo tra la raccolta del campione e l’analisi di laboratorio (Thieme et al., 2001; Goebel et al., 2004; Deventer et al., 2009).

Negli anni ’80 e ’90, la GC/MS era la tecnica analitica più comunemente utilizzata dai laboratori antidoping per l’analisi degli xenobiotici nelle urine (Maurer, 1992; Hemmersbach e de la Torre, 1996). Storicamente, anche i diuretici venivano analizzati con la GC/MS [ampiamente rivista da Ventura e Segura, 1996 (Ventura & Segura, 1996)]. La recente evoluzione verso la LC/MS (vedi sotto) è stata guidata da una serie di cause concomitanti che rendono l’approccio basato sulla GC/MS meno preferibile rispetto a quello degli ultimi due decenni: (i) il numero di sostanze target, e in particolare di xenobiotici a basso peso molecolare, da sottoporre a screening nelle analisi antidoping è aumentato drasticamente nel periodo 2002-2007, promuovendo lo sviluppo di tecniche analitiche più “universali” volte a ridurre il rapporto risorse/test; (ii) la necessità di semplificare il pretrattamento dei campioni a causa dell’aumento del numero di procedure analitiche eseguite contemporaneamente nei laboratori antidoping; e (iii) i progressi tecnologici nel campo della strumentazione analitica e, più specificamente, la disponibilità di sistemi LC/MS e LC/MS-MS da banco a un prezzo accessibile. Tutti questi eventi hanno favorito il progressivo passaggio dalla GC/MS alla LC/MS.

  • Gascromatografia/spettrometria di massa:

La gascromatografia/spettrometria di massa è ancora utilizzata da molti laboratori antidoping e può ancora rappresentare una valida alternativa per l’analisi antidoping dei diuretici. Una procedura analitica generale basata sulla GC/MS è strutturata come una serie di fasi di pretrattamento (come minimo: estrazione dei diuretici dalla matrice biologica e derivatizzazione chimica) da eseguire prima della corsa cromatografica.

Pretrattamento del campione Come è noto, l’analisi GC/MS di campioni biologici per lo screening dei diuretici richiede una serie di procedure prestrumentali volte a rendere il campione adatto all’analisi. Fondamentalmente, le fasi critiche sono rappresentate dall’estrazione dei diuretici dalla matrice biologica e dalla derivatizzazione chimica eseguita per aumentare la volatilità e la stabilità termica dei composti target.
Sono stati pubblicati diversi metodi per la rilevazione dei diuretici nelle urine utilizzando procedure di estrazione liquido/liquido (L/L) e fase solida (SPE). La SPE può consentire il recupero dei diuretici con rese più elevate, ma allo stesso tempo l’uso di cartucce monouso aumenta il costo complessivo della procedura di pretrattamento, soprattutto nel caso di supporti più complessi, come i supporti a superficie interna in fase inversa (ISRP-size exclusion).

Le colonne pre-attivate disponibili in commercio sono state testate per la loro efficacia e la scelta migliore dovrebbe dipendere dalle caratteristiche della matrice e dalla composizione prevista del campione [rivista da Ventura e Segura nel 1996 (Ventura e Segura, 1996)].

D’altra parte, l’estrazione L/L richiede generalmente più procedure di estrazione. Quando si desidera rilevare tutti i diuretici (basici, acidi e neutri), la soluzione ottimale è un processo basato su due procedure di estrazione L/L separate (una in mezzo neutro o basico e un’altra in mezzo acido) utilizzando acetato di etile o una miscela di solventi organici. È possibile aggiungere solfato di sodio anidro per favorire l’effetto di salatura. Particolare attenzione deve essere dedicata allo studio dei potenziali processi di degradazione che potrebbero coinvolgere i composti target. È stata dimostrata l’ossidazione dei tiazidi (althiazide, benzthiazide e politiazide) in presenza di acetato di etile, pertanto è necessario valutare preliminarmente l’efficacia e la non reattività di diversi solventi di estrazione.

In alcuni casi, due o più fasi di pretrattamento possono essere combinate, come nel caso della metilazione estrattiva in cui sia l’estrazione che la derivatizzazione sono combinate in un’unica procedura.

  • Procedure di derivatizzazione

Come già detto, la derivatizzazione è necessaria prima dell’analisi GC/MS, poiché la maggior parte dei diuretici non è sufficientemente volatile, lipofila o termicamente stabile per essere analizzata direttamente con questa tecnica analitica. Le procedure di derivatizzazione più comuni sono la sililazione e la metilazione, ma quest’ultima è solitamente preferita in quanto consente di ottenere rese sufficienti di derivati più stabili per la maggior parte dei diuretici [rivisto da Carreras et al. nel 1994 (Carreras et al., 1994)]. La metilazione può essere eseguita “staticamente” (con una miscela di ioduro di metile e acetone sotto riscaldamento termico) o “dinamicamente” mediante metilazione estrattiva (Lisi et al., 1991; Lisi et al., 1992) o metilazione “in colonna” (flash methylation) (Beyer et al., 2005). Quando la metilazione viene eseguita con un processo autonomo, il tempo può essere drasticamente ridotto dall’irradiazione a microonde, in combinazione o in alternativa all’incubazione termica (Amendola et al., 2003).

Condizioni cromatografiche e spettrometriche La fase stazionaria migliore per l’analisi dei composti diuretici è il fenilmetilsilicone, che consente di separare efficacemente tutti i diuretici in tempi ragionevoli (<15 min). Tempi drasticamente più brevi possono essere ottenuti con sistemi fast-GC, in cui vengono accoppiate con successo colonne di ultima generazione e rivelazione spettrometrica di massa basata su un’elettronica veloce. I sistemi Fast-GC consentono di ridurre di 10 volte la durata complessiva della corsa cromatografica (Morra et al., 2006). La ionizzazione a impatto elettronico e la rivelazione MS sono i metodi più descritti [rivisti in Ventura e Segura, 1996 e da Müller et al. nel 1999 (Ventura e Segura, 1996; Müller et al., 1999)]. Gli spettri di massa dei derivati metilici dei diuretici sono stati descritti da diversi autori e i profili di frammentazione sono stati interpretati anche per confronto con i derivati metilici deuterati (Yoon et al., 1990).

  • Cromatografia liquida/spettrometria di massa

Quando i diuretici sono stati introdotti nell’elenco delle sostanze proibite dalle autorità sportive internazionali, i primi tentativi di creare un metodo di screening per il loro rilevamento si sono basati sull’HPLC. All’epoca, come rivelatore fu utilizzato un diode array UV che facilitava l’identificazione dei picchi (Ventura e Segura, 1996). Secondo i requisiti del CIO/WADA, le procedure di conferma necessarie per sostenere un caso positivo devono basarsi sulla MS. Per questo motivo, nella maggior parte dei casi, la tecnica scelta è stata un metodo GC/MS dopo metilazione dei composti. Per i motivi illustrati nelle sezioni precedenti, alla fine degli anni ’90, quando sono diventati disponibili strumenti LC/MS più robusti, affidabili ed economici, sono stati introdotti importanti cambiamenti nelle strategie di rilevamento dei diuretici nel campo del doping. I primi tentativi di utilizzare la LC/MS per la rilevazione dei diuretici sono iniziati all’inizio degli anni ’90, utilizzando interfacce termospray o a fascio di particelle (Ventura et al., 1991) nelle analisi di conferma. La mancanza di robustezza delle apparecchiature non consentiva un metodo di screening quotidiano basato su questi strumenti.

Thieme et al. (Thieme et al., 2001) hanno descritto un metodo per l’analisi di 32 diuretici nelle urine umane mediante LC/MS/MS utilizzando una tecnica di ionizzazione electrospray. Questa tecnica ha il vantaggio di poter utilizzare le tradizionali velocità di flusso LC e le colonne LC a fase inversa (colonne di ottadecilsilano-ODS con particelle di 5 o 3 µm) solitamente utilizzate nei metodi LC-UV. Inoltre, è possibile utilizzare contemporaneamente le modalità di ionizzazione positiva e negativa, consentendo la rilevazione di composti acidi e basici inclusi tra i diuretici. L’analisi mediante MS tandem con quadrupoli a triplo stadio è risultata sufficientemente selettiva e sensibile rispetto ai metodi precedenti e ha reso possibile la semplificazione della preparazione dei campioni, in quanto la pulizia degli estratti urinari era meno critica rispetto ai metodi LC-UV progettati in precedenza.

Lo sviluppo di nuovi analizzatori (trappole ioniche) accoppiati alla LC ha creato ulteriori alternative per l’analisi dei diuretici mediante LC/MS (Deventer et al., 2002). Ancora più recentemente, la necessità di strategie più universali per l’analisi degli agenti dopanti ha introdotto l’uso di analizzatori time-of-flight (Georgakopoulos et al., 2007) che possono essere accoppiati alla LC. Per alcuni composti e ai fini dell’identificazione, la ionizzazione mediante ionizzazione chimica a pressione atmosferica (un’altra possibile tecnica di ionizzazione delle interfacce LC/MS) è interessante in quanto produce una frammentazione aggiuntiva (Qin et al., 2003).

La selettività e la sensibilità di queste tecniche hanno permesso di includere nelle stesse procedure di screening anche altre droghe non diuretiche, anch’esse vietate nello sport (Deventer et al., 2005; Mazzarino et al., 2008). Inoltre, sono stati esplorati diversi approcci per la preparazione dei campioni. In passato, le classiche doppie estrazioni con solventi organici a pH acido e basico venivano utilizzate per consentire il recupero di diuretici con proprietà fisico-chimiche diverse.

Le nuove caratteristiche degli strumenti e l’estensione dei metodi di screening ad altri composti ampliano le possibilità di preparazione dei campioni. Specifiche procedure SPE possono essere eseguite in sistemi robotici (Goebel et al., 2004) e alcune procedure analitiche non richiedono alcuna preparazione del campione, ma solo una diluizione del campione di urina e la successiva iniezione diretta nel sistema LC/MS (Politi et al., 2007; Thorngren et al., 2008). I miglioramenti nella velocità di scansione degli spettrometri di massa, così come le colonne LC e le pompe LC più performanti, consentono di aumentare la velocità di analisi (UPLC o fast LC) e di effettuare procedure di screening più eterogenee mediante LC/MS/MS. Attualmente, esistono analisi che includono i diuretici tra le altre sostanze dopanti, in cui più di 100 composti diversi possono essere analizzati in meno di 10 minuti (Thorngren et al., 2008; Ventura et al., 2008).

Sintesi e conclusione:

I membri della classe dei farmaci diuretici variano notevolmente per struttura, proprietà fisico-chimiche, sito e meccanismo d’azione. Negli anni ’90 l’analisi dei diuretici nel doping (mediante LC-UV o GC/MS) rappresentava una sfida per i laboratori antidoping a causa dell’eterogeneità delle sostanze incluse. Dall’avvento di strumenti LC/MS consolidati e affidabili, la loro individuazione nei campioni di urina non è più un problema. Gli obiettivi futuri dell’analisi dei diuretici comprendono lo sviluppo di metodi di rilevamento più efficienti ed economici. Aumentare la sensibilità dei metodi e il numero di composti nello screening, riducendo al contempo i tempi e i costi di analisi per i laboratori, sarebbe un miglioramento auspicabile. Inoltre, lo sviluppo di metodi che combinino il rilevamento dei diuretici con altre sostanze proibite migliorerà la capacità dei laboratori di monitorare gli abusi e il doping nello sport.

In conclusione, l’uso dei diuretici, se specificatamente inteso in ambito Bodybuilding, viste anche le tecniche di ratio Sodio/Sale:Acqua, e l’utilizzo di ACE II inibitori per finalità lipolitiche indirette, nonché un adeguato rapporto tra introito di Sodio e Potassio, risulta molto limitato in senso di vantaggi concreti per l’atleta. L’effetto di aumento dell’Aldosterone androgeno-dipendente è facilmente gestibile con altri interventi fermo restando che la presenza di un ACE II inibitore nella preparazione rappresenta di per se un limite sensibile alla manifestazione tangibile del problema.

Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]

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Alimentazione, Dimagranti/"Fat Burner", Integrazione OTC

Betaina [Trimetylglicina]: l’integratore otc sottovalutato…

Introduzione:

La Betaina è un integratore che probabilmente la maggior parte dei frequentatori di palestra non ha mai sentito nominare, eppure è un’aggiunta preziosa alla propria gamma di integratori. L’integratore esiste da anni e si trova in diverse fonti alimentari [1], ma solo da meno di un decennio che è tornato all’attenzione grazie a uno studio pubblicato sul Journal of the International Society of Sports Nutrition [2]. L’autore principale, Jason Cholewa, non è nuovo al settore del fitness. Ha scritto per diversi anni per BodyBuilding.com (attivo con il suo nickname online “Big Red”), tra gli altri, e attualmente è assistente alla cattedra di scienze dell’esercizio e studi sportivi presso la Coastal Carolina University. Dirige anche la società di consulenza sul fitness “Big Red Physical Performance” ed è stato lui stesso un bodybuilder attivo per molti anni.

Introduzione alla Betaina:

Ma cos’è esattamente la Betaina? In poche parole, essa svolge due funzioni nel corpo umano. Una è quella di osmolita e l’altra è quella di donatore di metile.

Struttura molecolare della Betaina (Trimetylglicina).

Un osmolita non fa altro che portare con sé l’acqua come risultato dell’osmosi. Quando si aumenta la concentrazione di una sostanza tra due compartimenti (separati da una membrana semipermeabile, come la membrana cellulare), l’acqua si diffonde dal compartimento con la bassa concentrazione della sostanza al compartimento con l’alta concentrazione della sostanza, finché le concentrazioni non si equivalgono. È simile al modo in cui la creatina provoca la ritenzione di liquidi, con la sottile differenza che quasi tutta la creatina presente nell’organismo si trova nel tessuto muscolare, e quindi il liquido si accumula nei muscoli. La betaina si accumula in quasi tutti i tessuti per regolare il volume cellulare ed è uno dei principali osmoliti organici [4]. In pratica, quindi, regola l’idratazione cellulare. Pertanto, può anche assumere un ruolo protettivo nella formazione dell’urea (metabolita del catabolismo degli aminoacidi). L’urea è molto efficace nel denaturare (“dispiegare” la struttura spaziale) delle proteine e quindi influisce sulla loro funzione. Influisce anche sulla miosina, che contrae i muscoli insieme alla proteina actina. L’attività ATPasica della miosina è inibita dall’urea, e l’ATPasica è necessaria per idrolizzare l’ATP in energia: tale energia è necessaria per far “correre” le teste della miosina sull’actina e quindi contrarre il muscolo. La betaina contrasta questo effetto [3]. Inoltre, il rigonfiamento della cellula stimola la sintesi proteica (e la contrazione stimola la proteolisi) [4].

Come si evince dalla formula strutturale riportata in precedenza, la betaina contiene tre gruppi metilici legati all’atomo di azoto. La transmetilazione, il processo biochimico mediante il quale un gruppo metile viene ceduto da una sostanza a un’altra, è molto importante per il funzionamento delle cellule. La betaina è un donatore di metile per l’omocisteina per formare metionina. Questa reazione è catalizzata dalla betaina-omocisteina metiltransferasi (BHMT). Il sottoprodotto di questa reazione è la dimetilglicina, e questa reazione è guidata dall’osmosi, vale a dire che ad alte osmalità, l’espressione di questo enzima è downregolata per mantenere la concentrazione di betaina. Al contrario, a bassa osmalità, l’enzima è più espresso e viene utilizzata più betaina per metilare l’omocisteina.

La metionina che si forma è un aminoacido essenziale (si noti che la metilazione dell’omocisteina è in realtà una rimetilazione). Oltre al suo ruolo di amminoacido che può essere utilizzato nella traduzione dell’mRNA in proteine, è anche il precursore della S-adenosil metionina (SAM). Questa reazione è catalizzata dalla metionina adenosiltransferasi e utilizza metionina e ATP come substrati; oltre alla SAM formata, si formano anche fosfato e difosfato come sottoprodotti.

Il ciclo della Metionina. La Betaina dona un gruppo metile all’Omocisteina per formare Metionina. La Metionina costituisce un substrato per la Metionina adenosiltransferasi per formare SAM. La SAM è un importante donatore di metile in numerose reazioni. Dopo la donazione del suo gruppo metile, l’Omocisteina si forma nuovamente. Figura riprodotta da [1].

Il SAM è una molecola particolare. Alcuni potrebbero riconoscere il nome dalla biosintesi della creatina. L’acido guanidinoacetico, precursore della creatina, riceve un gruppo metilico dal SAM per formare la creatina [5]. Tuttavia, ciò che molti non sanno è che SAM non solo dona un gruppo metile per la biosintesi della creatina, ma lo fa per numerose reazioni. Tra cui la sintesi proteica, la formazione dei fosfolipidi, gli ormoni, le poliammine, la carnitina, l’adrenalina e la metilazione del DNA [1]. Inoltre, inibisce la segnalazione dell’insulina diminuendo la fosforilazione (e quindi l’attivazione) del substrato 1 del recettore insulinico (IRS-1) negli adipociti [8].

Inoltre, le concentrazioni di omocisteina nel sangue sono inversamente correlate alle malattie croniche (comprese quelle cardiovascolari). Questo aspetto esula dallo scopo di questo articolo, ma è discusso in [5].

Ma funziona?
Come citato precedentemente, l’integratore è stato recentemente riportato sotto i riflettori da uno studio condotto da Jason Cholewa e dai suoi colleghi. Hanno condotto uno studio in doppio cieco controllato con placebo. Sono stati reclutati 23 uomini esperti nell’allenamento della forza a livello amatoriale (peso medio: 86,8 kg SD: 9,1 kg), di età compresa tra i 18 e i 35 anni. In altre parole: un campione molto rilevante che ho particolarmente apprezzato. Il gruppo di trattamento ha ricevuto 2x 1,25 g di betaina al giorno (n=11). Si sono allenati per sei settimane, quattro giorni alla settimana, suddivisi in microcicli di due settimane. Sono state riscontrate differenze significative nella composizione corporea tra i due gruppi, come mostrato nella tabella seguente:

Gli effetti dell’integrazione di Betaina sulla composizione corporea che sono stati misurati nello studio in questione.

La percentuale di grasso è stata determinata mediante la misurazione delle pliche cutanee. Da questa percentuale e dal peso misurato sono state ricavate la massa magra e la massa grassa.

Inoltre, è stata riscontrata una differenza significativa tra l’area della sezione trasversale tra il periodo precedente e quello successivo al trattamento nel gruppo di integrazione di betaina, che non è stata riscontrata nel gruppo placebo (significatività fissata a P < 0,05). Tuttavia, non è stata riscontrata alcuna differenza in termini di sezione trasversale del femore (P = 0,254).

In termini di forza, non c’è molto di entusiasmante, come si può vedere nella tabella seguente che mostra l’1RM di tre gruppi di atleti.

Effetti sulle misure di forza dell’integrazione di Betaina come misurato nello studio.

Sono state riscontrate alcune differenze significative tra il gruppo Betaina e il gruppo placebo quando si è guardato specificamente ai singoli microcicli, ma ciò è avvenuto anche viceversa.

Degno di nota è soprattutto l’effetto sulla composizione corporea. Non è chiaro in che misura ciò sia dovuto alla funzione osmolitica della Betaina. L’unico studio comparabile in termini di durata non ha riscontrato alcun miglioramento della composizione corporea dopo 12 settimane di integrazione in soggetti obesi [6]; tuttavia, ciò potrebbe essere dovuto al fatto che si trattava di soggetti obesi che mascheravano l’eventuale ritenzione di liquidi dovuta all’integrazione di Betaina. Sono quindi necessarie ulteriori ricerche per chiarire questo aspetto. In ogni caso, l’effetto positivo sul braccio trasversale lascia ben sperare.

Betaina e sistemi energetici:

Struttura molecolare dell’ATP

L’articolo di Cholewa et al. si apre con la proposta che la Betaina possa potenziare la glicolisi aumentando il rapporto NAD+:NADH accettando ioni H+ nucleofili e di conseguenza, incidentalmente, agendo come un leggero tampone del pH. Per coloro che non hanno la memoria fresca sulla glicolisi, essa produce un netto di 2 ATP dalla scissione anaerobica del glucosio ematico (o 3 ATP dal glucosio-6-fosfato dal glicogeno). L’equazione di reazione è la seguente:

glucosio + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi ->
2 acido piruvico + 2 NADH + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+

Sul lato sinistro dell’equazione di reazione si può notare il NAD+ che è l’agente ossidante della reazione. Inoltre, vengono generati ioni H++. Un’ipotesi di Ghyczy e Boros [5] ci dice che molecole come la Betaina, a causa del loro gruppo azotato trigemetilato (carente di elettroni), accettano coppie di elettroni da altre molecole. Di conseguenza, ipotizzano che reagisca anche con il donatore di elettroni NADH, per cui la Betaina è in grado di diminuire la concentrazione di NADH e aumentare quella di NAD+. La rigenerazione del NAD+ può quindi stimolare la glicolisi. E la reazione con gli ioni H+, per definizione, farà scendere il pH.

Dato che la glicolisi è importante per la generazione di ATP durante l’esercizio fisico intenso, come quello eseguito dagli atleti di forza, questo è un fatto piuttosto interessante. Un ulteriore sostegno a questa ipotesi viene dall’osservazione che l’integrazione di Betaina porta a un maggiore aumento del lattato plasmatico durante lo sprint [6]. Infatti, dopo la formazione di acido piruvico da parte della glicolisi, l’acido piruvico può essere trasportato in due modi:

1) viene trasportato nei mitocondri dove viene convertito in acetil-CoA ed entra nel ciclo dell’acido citrico, oppure

2) si forma lattato. Un aumento del lattato nel plasma può quindi essere indicativo di un aumento della glicolisi (o di un aumento della clearance da parte del muscolo, come sottolineato anche da Cholewa et al.)

In seguito all’effetto della Betaina sulla glicolisi, è stato ipotizzato che essa promuova anche il ciclo dell’acido citrico. Ciò si basa sul fatto che la Betaina protegge la citrato sintasi dalla denaturazione termica [7]. La citrato sintasi è l’enzima che catalizza la prima reazione del ciclo dell’acido citrico, la condensazione dell’acetil-CoA e dell’ossalacetato, formando acido citrico nel processo. La citrato sintasi è molto importante per il flusso del ciclo dell’acido citrico, poiché l’enzima opera lontano dall’equilibrio con un ΔG stimato di -31,5 kJ/mol-1 ed è quindi un passo importante da regolare.

Formazione del citrato. Condensazione dell’Acetil-CoA con ossalacetato per formare il citrato, reazione catalizzata dalla citrato sintasi.

Infine, oltre all’ipotizzato effetto positivo sui due sistemi energetici sopra citati, la Betaina può avere anche un possibile effetto positivo sul sistema energetico dei fosfati. È stato infatti ipotizzato che l’integrazione di Betaina possa aumentare la biosintesi di Creatina. Questo effetto è stato dimostrato negli animali, ma non nell’uomo [1] (oltre a quanto sottolineato da Cholewa et al., mi sembra che ciò sia dovuto semplicemente a un lasso di tempo troppo breve [10 d]). In effetti, il SAM è il donatore di metile per l’acido guanidinoacetico, il precursore diretto della Creatina.

Betaina e segnalazione dell’Insulina:

Struttura del Recettore dell’Insulina

Oltre agli effetti sui sistemi energetici, può anche avere un effetto benefico sulla composizione corporea, rimetilando l’omocisteina e abbassandone di conseguenza la concentrazione. Oltre al fatto che l’iperomocisteinemia è dannosa per la salute, essa porta a una diminuzione della fosforilazione della Tirosina del recettore dell’Insulina e del substrato del Recettore dell’Insulina 1 (IRS-1), a un aumento della fosforilazione della serina di IRS-1 e a una conseguente minore fosforilazione di Akt [8]. Ciò è stato riscontrato negli adipociti e quindi corrisponde concretamente a un aumento dell’insulino-resistenza. Se lo stesso effetto si verifica nei miociti (cellule muscolari), corrisponde concretamente a una riduzione della sintesi proteica attraverso l’inibizione della via IR/PI3K/Akt/mTOR.

Via PI3K/Akt/mTOR. Ristampato e adattato da [9].
Struttura molecolare del IGF-1

Uno studio clinico ci fornisce un quadro più chiaro al riguardo [10]. La Betaina è stata integrata in individui allenati in un design crossover. Qui, dopo l’allenamento, sono stati misurati alcuni ormoni (GH, IGF-I, Cortisolo, Insulina) e molecole di segnalazione anabolica (Akt, p70S6K, AMPK). È stato riscontrato un aumento significativo dell’IGF-I, un aumento quasi significativo del GH, una diminuzione significativa del Cortisolo e nessun effetto sull’Insulina. Il moderato aumento del GH è positivo, ma in realtà dice ben poco. Anche l’effetto inibitorio sull’aumento del Cortisolo dopo l’esercizio fisico è difficile da mettere in prospettiva. E sebbene l’IGF-I sia strettamente coinvolto nell’ipertrofia muscolare, resta da vedere quanto ci dica in resa l’IGF-I in circolazione. L’IGF-I agisce solo brevemente come ormone autocrino/paracrino in termini di ipertrofia muscolare e, anche se l’IGF-I intramuscolare fosse misurato, sarebbe solo una parte del puzzle. L’attività finale dell’IGF-I è anche fortemente regolata dalle proteine leganti l’IGF. Quindi, idealmente, si vorrebbe misurare anche questo insieme a qualcosa che rifletta l’attività dell’IGF-I.
Fortunatamente, in questo studio è stato preso in considerazione l’Akt. L’Akt (noto anche come protein chinasi B) è un importantissimo regolatore a monte di mTORC1 ed è quindi intimamente coinvolto nella regolazione dell’ipertrofia muscolare. L’Akt è un effettore del recettore IGF attraverso l’attivazione di PI3K, che genera PIP3. Il PIP3 causa il reclutamento di Akt, interagendo con il suo dominio di omologia pleckstrin, nel sarcolemma, dove Akt può essere attivato (fosforilato). Pertanto, la misurazione della fosforilazione di Akt riflette in qualche modo l’attività dell’IGF-I. In un certo senso, considerando che ci sono anche altri regolatori a monte.

Struttura molecolare del Akt

Lo studio ha evidenziato che l’integrazione di Betaina aumenta la quantità di Akt nelle cellule muscolari a riposo. Naturalmente, questo non dice ancora nulla, dato che la chinasi deve essere attivata (tramite fosforilazione su Ser473 e Thr308 nel caso dell’isoforma Akt1) prima di agire effettivamente. Anche questo aspetto è stato esaminato. Nel gruppo placebo, la fosforilazione di Akt su Ser473 è diminuita subito dopo l’esercizio, mentre è stata mantenuta un po’ di più nel caso della Betaina. Una bella scoperta. Ancora più interessante, gli autori hanno anche esaminato la fosforilazione di p70S6K, un effettore a valle di Akt che fosforila la proteina ribosomiale S6 (che causa la traduzione dell’mRNA in proteina) e quindi aumenta la sintesi proteica. Non a caso, l’integrazione di Betaina ha portato a livelli più elevati di fosforilazione di p70S6K rispetto al placebo dopo l’esercizio fisico. Infine, la fosforilazione di AMPK è stata ancora misurata, ma è diminuita in entrambi i gruppi (cosa non molto sorprendente se si considera che ai partecipanti è stato somministrato 300ml di Gatorade).

Betaina e osmolarità:

Come scritto in precedenza, la Betaina è un importante osmolita. La concentrazione di Betaina nelle cellule muscolari è regolata dal trasportatore di betaina (BTG-1). Cholewa et al. ipotizzano che l’iperidratazione che ne deriva (a causa dell’aumento della pressione osmotica, vengono prelevati più liquidi nelle cellule) porti alla stimolazione della sintesi proteica e all’inibizione della proteolisi. In effetti, l’aumento del volume cellulare porta a un aumento della sintesi proteica e a una diminuzione della proteolisi negli epatociti. Il volume cellulare è direttamente correlato a questo aspetto [11]. È stato effettivamente riscontrato che la Betaina provoca un aumento del volume cellulare degli epatociti [12], ma le concentrazioni nel fegato sono circa 20 volte superiori a quelle del tessuto muscolare scheletrico [13] (almeno nei ratti), quindi resta da vedere in che misura questo fenomeno sarà significativo nel tessuto muscolare umano.

Conclusioni
La letteratura è sufficiente a supportare i risultati mostrati, tra gli altri, dallo studio clinico di Cholewa et al [14]. L’effetto sulla via Akt è particolarmente interessante e suggerisce che la Betaina promuove l’ipertrofia muscolare attraverso un aumento della sintesi proteica e non è puramente il risultato, ad esempio, della ritenzione di liquidi. Ritengo inoltre che sarà interessante vedere in futuri studi clinici in che misura le dosi (più elevate) siano importanti. Probabilmente ci saranno molte ricerche di follow-up su questo tema.

Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]

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  14. Cholewa, Jason M., et al. “Effects of betaine on body composition, performance, and homocysteine thiolactone.” Journal of the International Society of Sports Nutrition 10.1 (2013): 39.
AAS, Alimentazione, Effetti collaterali, Endocrinologia, Integrazione OTC, Supplementazione farmacologica

AAS ed eritrocitosi/Policitemia

Introduzione:

Composizione del sangue

L’uso di AAS può portare a una condizione chiamata eritrocitosi. Si tratta di una condizione in cui il corpo ha troppi eritrociti (globuli rossi) nel sangue. Talvolta si parla anche di policitemia. La percentuale del volume sanguigno occupata dai globuli rossi è chiamata ematocrito. Per gli uomini l’intervallo di riferimento va dal 41 al 51% e per le donne dal 36 al 47%. (Esistono leggere deviazioni da laboratorio a laboratorio in questi intervalli di riferimento).

I globuli rossi sono responsabili del trasporto dei gas. In particolare, trasportano l’ossigeno dai polmoni al resto del corpo. Inoltre, trasportano anche parte dell’anidride carbonica generata dal corpo verso i polmoni. I globuli rossi possono trasportare l’ossigeno grazie a una speciale proteina che contengono in grandi quantità: l’emoglobina. I livelli di emoglobina possono essere misurati anche nel sangue e il loro intervallo di riferimento va da 13,5 a 17 g/dL negli uomini e da 12 g/dL a 15,5 g/dL nelle donne.

I livelli di ematocrito e di emoglobina possono essere facilmente derivati l’uno dall’altro, in quanto i due valori sono in genere strettamente correlati. La concentrazione di emoglobina in g/dL moltiplicata per tre dà il valore di ematocrito in %. Pertanto, una persona con un livello di emoglobina di 15 g/dL ha un valore di ematocrito di circa il 45%.

Quando l’ematocrito diventa troppo basso, l’organismo ha una minore capacità di soddisfare il fabbisogno di ossigeno delle sue cellule. In altre parole: anemia. Questo può far sentire stanchi, deboli e facilmente senza fiato. Questo fenomeno è più evidente durante l’esercizio fisico (faticoso) che richiede una grande quantità di ossigeno.

Quando l’ematocrito diventa troppo alto, il problema è un altro. Più è alto, più il sangue diventa “denso”: aumenta la viscosità del sangue. Questo comporta un aumento del rischio di trombosi (correlata anche ai fattori di coagulazione). Vediamo come gli AAS aumentano l’ematocrito e di quanto. Dopodiché, analizziamo il rischio di trombosi e cosa si può fare al riguardo.

In che modo gli AAS causano l’eritrocitosi?

Struttura della Eritropoietina [EPO]

Due fattori principali sembrano coinvolti nell’eritrocitosi indotta dagli steroidi anabolizzanti. Uno è l’aumento dell’eritropoietina (EPO). Un ormone che talvolta fa notizia, in quanto utilizzato come doping per migliorare le prestazioni negli sport di resistenza come il ciclismo.

L’EPO viene prodotta nei reni in risposta a una ridotta disponibilità di ossigeno. L’EPO indica al midollo osseo, dove vengono prodotti i globuli rossi in un processo chiamato eritropoiesi, di aumentare la produzione di eritrociti. L’aumento dei globuli rossi aumenta la disponibilità di ossigeno e di conseguenza abbassa nuovamente l’EPO. Si crea quindi uno stretto equilibrio tra ematocrito ed EPO.

Struttura del Epcidina

L’altro fattore che sembra essere coinvolto è la soppressione di una proteina chiamata Epcidina. L’Epcidina è un regolatore chiave del metabolismo del ferro, in quanto regola la quantità di ferro assorbita dal tratto gastrointestinale [1]. Il ferro è una parte fondamentale dell’emoglobina: è responsabile del legame con l’ossigeno. La soppressione dell’Epcidina porta a un aumento dell’assorbimento di ferro, mentre un aumento dell’Epcidina ne diminuisce l’assorbimento. Se l’apporto di ferro è inadeguato, si sviluppa l’anemia. Al contrario, il sovraccarico di ferro (emocromatosi) sembra predisporre a un aumento dei livelli di emoglobina/ematocrito. In effetti, nell’emocromatosi (ereditaria) questi livelli possono essere elevati [2, 3].

Mentre la somministrazione di Testosterone per 20 settimane mostra un aumento dose-dipendente (fino a 600mg di Testosterone Enantato alla settimana) dell’emoglobina e dell’ematocrito, soprattutto negli uomini più anziani, non lo fa l’EPO [4]. Al contrario, la somministrazione di Testosterone ha portato alla soppressione dell’Epcidina sierica in uomini giovani e anziani [5]. Il dosaggio del Testosterone (fino a 600mg di Testosterone Enantato a settimana) era altamente correlato con l’ampiezza di questa soppressione. L’aumento dell’ematocrito in seguito alla somministrazione di Testosterone è più pronunciato negli uomini anziani. In particolare, questo studio ha rilevato che i maggiori aumenti dell’ematocrito negli uomini anziani durante la terapia con Testosterone erano correlati a una maggiore soppressione dell’Epcidina. Gli autori hanno inoltre misurato l’Epcidina in più momenti: al basale, alla prima settimana, alla seconda, quarta, ottava e ventesima settimana. In questo modo hanno potuto vedere come si è evoluta nel tempo. Nelle prime due settimane si è verificata una forte diminuzione, dopodiché i livelli di Epcidina sono risaliti verso i livelli di base, anche se ancora più bassi rispetto all’inizio.

Questo è uno dei problemi dello studio che non ha dimostrato alcun cambiamento nell’EPO dopo 20 settimane [4]. Forse l’EPO è aumentata inizialmente, ma è tornata ai valori di base al termine delle 20 settimane. In questo modo, si sarebbe perso un effetto iniziale. Inoltre, i livelli di EPO presentano un’ampia variabilità, il che rende difficile trovare cambiamenti statisticamente significativi, poiché è necessaria una dimensione del campione relativamente ampia.

Uno studio successivo ha misurato l’EPO e l’Epcidina in diversi momenti in uomini anziani con Testosterone basso che hanno ricevuto un placebo o il Testosterone per 6 mesi [6]. I valori sono stati misurati al basale, a 1 mese, 3 mesi, 6 mesi e 9 mesi (quindi 3 mesi dopo la sospensione del placebo o del Testosterone). I risultati hanno dimostrato un aumento iniziale dell’EPO in risposta al gel di Testosterone rispetto al placebo. In seguito, è sceso lentamente, non mostrando più alcuna differenza rispetto al placebo al termine dei 6 mesi:

Variazioni dei livelli di EPO durante la somministrazione di Testosterone o placebo. Il periodo di trattamento è stato di 6 mesi.

Una variazione simile, ma inversa, è stata riscontrata per l’Epcidina:

Ciò ha indotto gli autori a proporre che la somministrazione di Testosterone stabilisca un nuovo set point EPO/emoglobina. Normalmente, quando l’ematocrito aumenta, l’EPO diminuisce in risposta. In questa situazione, tuttavia, l’ematocrito aumenta, molto probabilmente come risultato dell’aumento dell’EPO e della diminuzione delle concentrazioni di Epcidina. Tuttavia, una volta stabilito l’aumento completo dell’ematocrito, i livelli di EPO rimangono simili a quelli precedenti, invece di diminuire. In altre parole, si stabilisce un nuovo setpoint. Ciò è illustrato dagli autori nella figura seguente:

La somministrazione di Testosterone sposta la curva log EPO-ematocrito, mentre il placebo non ha alcun effetto su questa relazione. Lo spostamento verticale indica un aumento dell’EPO per ematocrito come risultato del trattamento con Testosterone.

In sintesi, gli androgeni aumentano l’ematocrito/emoglobina attraverso un aumento iniziale dei livelli di EPO e una contemporanea diminuzione dei livelli di Epcidina, che poi scendono gradualmente ai livelli di base di fronte all’aumento dell’ematocrito/emoglobina: un nuovo set point EPO/emoglobina. I meccanismi d’azione responsabili e il loro contributo relativo a questo fenomeno sono ancora da stabilire.

In che misura gli AAS aumentano l’ematocrito/emoglobina?

In uno studio dose-risposta, con dosaggi fino a 600mg di Testosterone Enantato alla settimana, l’emoglobina ha mostrato un aumento di 1,42g/dL nei giovani uomini dopo 20 settimane [7]. Ciò si traduce in un aumento dell’ematocrito di poco superiore al 4%. L’aumento è maggiore negli uomini più anziani, che mostrano un aumento di 2,94g/dL di emoglobina in risposta allo stesso dosaggio per lo stesso periodo di tempo [8].

E per quanto riguarda i dosaggi più elevati? Fortunatamente, sembra esserci un limite alla misura in cui gli AAS possono aumentare l’ematocrito. Vediamo lo studio HAARLEM. Lo studio HAARLEM, come ormai sappiamo bene, è uno studio prospettico condotto dall’ambulatorio per i consumatori di steroidi anabolizzanti nei Paesi Bassi [9]. In breve, 100 consumatori di steroidi anabolizzanti sono stati seguiti nel tempo mentre si autosomministravano AAS. Il dosaggio medio, basato sulle informazioni riportate sull’etichetta, era di 898mg a settimana, rendendo così il loro ciclo di AAS abbastanza rappresentativo dell’uso comune da parte dei bodybuilder. Le misurazioni sono state effettuate prima, durante, 3 mesi dopo la fine del ciclo e 1 anno dopo l’inizio del ciclo. I ricercatori hanno riscontrato un aumento del 3% dell’ematocrito dei soggetti dello studio al termine del ciclo. Questo dato è in linea con l’aumento del 4% osservato nello studio nei giovani uomini. L’autore principale ha fatto sapere che l’aumento dell’ematocrito sembra stabilizzarsi a un dosaggio di androgeni di circa 500mg a settimana. Infine, vorrei aggiungere che i soggetti dello studio non hanno effettuato donazioni di sangue, quindi questo non è stato un fattore confondente.

Naturalmente, questi risultati presentano alcune variazioni. Alcuni rispondono agli AAS con un aumento dell’ematocrito maggiore di altri. Tuttavia, livelli molto elevati di ematocrito sembrano essere rari, come si può vedere nei grafici a scatola e baffi dei partecipanti allo studio HAARLEM (T0 = subito prima del ciclo di AAS, T1 = alla fine, T2 = 3 mesi dopo la cessazione dell’uso, T3 = 1 anno dopo l’inizio del ciclo):

L’aumento dell’ematocrito è un fattore di rischio per la trombosi.

Come già detto, un ematocrito più alto rende il sangue più viscoso. Di conseguenza, aumenta il rischio di eventi trombotici, sebbene vadano presi in considerazione anche i fattori della coagulazione. Questo fenomeno è più evidente nei pazienti affetti da policitemia vera. Malattia in cui il midollo osseo produce in eccesso globuli rossi e, comunemente, anche globuli bianchi e piastrine (trombociti). La concentrazione mediana di emoglobina riscontrata in un’ampia coorte di pazienti con policitemia vera era del 57% (negli uomini) [10]. In rare occasioni, questi pazienti possono avere valori di ematocrito superiori al 70%. Il valore più alto registrato in questa coorte è stato di ben il 78%. Nel 18% di questi pazienti è stata riscontrata una complicanza trombotica arteriosa prima o al momento della diagnosi, e una trombosi venosa nel 5,4% (L’età media era di 59 anni). Si tratta di un dato piuttosto elevato, poiché il tasso di incidenza della trombosi venosa è di circa 1 per 1.000 anni-persona nel gruppo di età 55-59 [11]. Il rischio di trombosi venosa è semplicemente piuttosto basso all’inizio della vita, ma inizia ad aumentare sostanzialmente dopo i 50-60 anni, con un picco di incidenza di 7,9 per 1.000 anni-persona nella fascia di età 80-84 anni. Il rischio per tutta la vita è dell’8%.

Naturalmente, considerare i pazienti affetti da policitemia vera non è un paragone equo: anche loro, come già detto, producono comunemente globuli bianchi e trombociti.

Diamo un’occhiata allo studio norvegese di Tromsø [12]. Hanno seguito 26.108 soggetti nel tempo (follow-up mediano di 12,5 anni) per mettere in relazione gli eventi tromboembolici venosi con i livelli di ematocrito. Hanno corretto per età, indice di massa corporea e fumo. Ovviamente ci sono altri fattori che avrebbero potuto influenzare i risultati e che non sono stati corretti, ma almeno questo corregge alcuni importanti fattori confondenti. Lo studio ha dimostrato che per ogni aumento del 5% dell’ematocrito c’era un aumento del 33% della probabilità di un evento tromboembolico venoso (negli uomini).

Per mettere in prospettiva questo aumento del rischio: i ricercatori hanno riscontrato circa 1,6 eventi tromboembolici venosi ogni 1.000 anni-persona negli uomini con un ematocrito medio (43-46%). Quindi, se si ha un livello medio di ematocrito, ci sarebbe l’1,6% di probabilità di un evento tromboembolico nei 10 anni successivi. Se il vostro ematocrito fosse del 5% più alto, cioè 48-51%, il rischio aumenterebbe del 33%: 2.1%. Naturalmente questo dato non è lineare per sempre, ma credo che fornisca una buona indicazione dell’aumento del rischio di trombosi venosa dovuto all’aumento dell’ematocrito indotto dagli AAS.

Un altro studio danese ha riscontrato un rischio di tromboembolismo venoso superiore del 26% negli uomini con un ematocrito superiore al 48% rispetto a quelli con un ematocrito compreso tra 41,1 e 45% [13]. Tuttavia, questo dato non era statisticamente significativo. Gli autori riportano anche i rischi di trombosi arteriosa nel cervello e nel cuore. Si è registrato un aumento non statisticamente significativo del 27% nel primo caso e un aumento statisticamente significativo del 46% nel secondo, confrontando gli uomini con un ematocrito superiore al 48% con quelli con un ematocrito compreso tra 41,1 e 45%. I tassi di incidenza della trombosi arteriosa nel cervello e nel cuore sono paragonabili a quelli della tromboembolia venosa.

L’aspetto importante è che, pur essendoci un aumento sostanziale del rischio relativo, il rischio assoluto rimane basso. Questo vale soprattutto per le persone di giovane età (meno di 40 anni) e in assenza di altri fattori di rischio (ad esempio, un precedente evento trombotico o un disturbo della coagulazione come il fattore V Leiden). L’opportunità o meno di intervenire per contrastare l’aumento del rischio di trombosi dovuto all’aumento dell’ematocrito AAS-indotto sembra quindi dipendere in larga misura dalla presenza di altri fattori di rischio. Anche se si potrebbe sostenere che, in un certo senso, l’uso di steroidi anabolizzanti è di per sé un fattore di rischio. Dopo tutto, ha un impatto negativo su più di un semplice ematocrito.

Trattamento:

Forse il trattamento migliore consiste nel ridurre notevolmente il dosaggio (ben al di sotto dei 500mg settimanali) o nell’interrompere del tutto l’uso di AAS [tornando in fisiologia controllata]. In questo modo si abbasserà l’ematocrito, con un effetto completo dopo un paio di mesi, e si annullerà il rischio. Tuttavia, questo non è probabilmente il metodo più gradito per contrastare questo problema.

Una pratica che vedo comunemente eseguita è quella di assumere un basso dosaggio di CardioAspirina (Acido Acetilsalicilico con gastroprotettore). Sebbene non influisca sui livelli di ematocrito, è ampiamente utilizzata per la prevenzione delle malattie cardiovascolari [14]. Più precisamente, è utilizzata nella prevenzione secondaria delle malattie cardiovascolari. Previene la coagulazione del sangue inibendo un enzima chiamato ciclossigenasi (COX) nei trombociti. Se da un lato riduce il rischio di trombosi, dall’altro aumenta il rischio di emorragie. E, naturalmente, non solo il sanguinamento del dito tagliato mentre si taglia il pollo. Ma anche di emorragie interne, come l’ictus emorragico. I benefici devono quindi essere attentamente soppesati rispetto ai rischi del suo utilizzo. Attualmente, le linee guida europee sulla prevenzione delle malattie cardiovascolari nella pratica clinica ne sconsigliano l’uso nella prevenzione primaria (anche se questo potrebbe cambiare per alcune popolazioni, come i diabetici) [15].

Un dosaggio comune a questo scopo è di 81 o 100mg al giorno. È difficile fare una raccomandazione generale per il suo uso, anche se si può fare un’argomentazione per coloro che hanno un rischio maggiore (ma forse è saggio interrompere del tutto l’uso di AAS sovraffisiologici in questo caso).

Come nota finale, nelle settimane successive all’interruzione del farmaco vi è un aumento del rischio di eventi trombotici [16, 17]. Pertanto, anche l’assunzione e la sospensione frequente del farmaco sono sconsigliate.

Prima di un eventuale uso, è caldamente consigliato, oltre il parere medico, un controllo accurato dei fattori che regolano la coagulazione: tempo di tromboplastinaparziale attivata (aPTT), tempo di protrombina (PT) Fibrinogeno, D-Dimero, Antitrombina e Inibitore C1 Esterasi.

Struttura cristallina della Nattochinasi di Bacillus subtilis natto.

La Nattochinasi è un enzima digestivo (una proteasi alcalina) presente nel natto, un alimento tradizionale giapponese fermentato. La Nattochinasi ha mostrato effetti fibrolitici diretti sulla fibrina (1g di Nattō equivalente a circa 40CU di plasmina o 1600IU di urochinasi), sul substrato plasmina S-2251 (tasso di 68. 5nmol/min/mL), anche se è stato notato un fallimento della fibrinolisi con il substrato urochinasi S-2444 e il substrato elastasi S-2484. La Nattochinasi, in vitro e nei confronti della fibrina, sembra avere una maggiore attività trombolitica rispetto alla plasmina sierica.[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/][https://www.ncbi.nlm.nih.gov/][https://www.ncbi.nlm.nih.gov/]

Il meccanismo d’azione attualmente ipotizzato è l’inattivazione dell’inibitore 1 dell’attivatore del plasminogeno (PAI-1) che determina un contemporaneo aumento del livello di attivatore del plasminogeno tissutale (tPA). [Questo è stato dimostrato nel siero in seguito all’ingestione orale di Nattochinasi, anche se con una certa variabilità interindividuale (con nattokinase orale a 1.300 mg tre volte al giorno), con un aumento del tPA di breve durata, solo 3 ore dopo la somministrazione orale. L’aumento del tPA, almeno in vitro, è stato osservato con nattokinase trattata termicamente che non ha alcuna attività fibrinolitica intrinseca ed è probabilmente dovuto a peptidi bioattivi.

È stata osservata una diminuzione del fibrinogeno sierico nei ratti alimentati con 2,6mg/g di Nattochinasi nella dieta (tale diminuzione non è stata riscontrata con la Nattochinasi trattata termicamente). L’ingestione orale di Nattochinasi per 2 mesi sembra ridurre il fibrinogeno sierico nell’uomo nell’ordine del 7-10%, con effetti di riduzione simili sul fattore VII (7-14%) e sul fattore VIII (17-19%). Non sono state riscontrate differenze apparenti nell’efficacia tra persone sane, con patologie cardiovascolari o in dialisi.

In vitro, la Nattochinasi mostra proprietà fibrinolitiche dirette che possono degradare la fibrina e ridurre il rischio di complicazioni cardiovascolari. Questo potrebbe però essere un depistaggio meccanicistico, in quanto questa attività diretta si perde con la distruzione dell’enzima (trattamento termico o digestione) e i peptidi della Nattochinasi sembrano aumentare i livelli di attivatore del plasminogeno, che ha anche un effetto fibrinolitico indiretto.
La Nattochinasi ha mostrato per la prima volta la sua efficacia in seguito alla somministrazione orale nei cani, dove il trombo è stato indotto sperimentalmente e gli effetti anti-clottici sono stati confermati tramite angiografia (il coagulo è stato eliminato entro 5 ore dall’ingestione orale). Un piccolo studio condotto su 12 persone a cui sono stati somministrati 12 g di nattō per 2 settimane (seguito da un periodo in cui sono stati ingeriti fagioli di soia bolliti per 2 settimane al posto del nattō) ha osservato che il consumo di nattō era associato a una maggiore attività fibrinolitica; ciò è stato successivamente replicato con un supplemento di Nattochinasi a 1.300mg assunto tre volte al giorno.

Un intervento sull’uomo che ha utilizzato un integratore combinato (Nattochinasi e Picnogenolo) in 186 soggetti ad alto rischio di trombosi venosa profonda prima di un volo di lunga durata (7-8 ore) ha osservato che, mentre cinque persone nel gruppo placebo hanno sperimentato una trombosi venosa profonda e due un trombo superficiale (7,6% del gruppo placebo), nel gruppo di intervento non è stato rilevato alcun trombo. Nel gruppo di intervento è stata rilevata una diminuzione dell’edema (15%), mentre nel gruppo placebo è stato rilevato un aumento (12%).

Non ci sono prove sufficienti sull’uomo che utilizzano la Nattochinasi isolatamente e che valutano la formazione di trombi per raccomandarne l’uso come farmaco anti-clottico, anche se sembra esserci qualche promessa. L’assunzione di nattō con la dieta potrebbe conferire un effetto protettivo simile, secondo uno studio preliminare sull’argomento.

Come per la CardioAspirina, la necessità di utilizzo andrebbe valutata per via esami dei fattori della coagulazione.

Struttura molecolare del IP6

Nota: L’Acido Fitico, un estere diidrogenofosfato sestuplo dell’Inositolo (in particolare dell’isomero myo), chiamato anche Esacisfosfato di Inositolo (IP6) o polifosfato di inositolo, sembra avere effetti positivi sul controllo dell’ematocrito a dosaggi aneddotici di 1-2g/die. Ad oggi, non esiste sufficiente letteratura ad avvalorare l’effettiva efficacia terapeutica di questa molecola.

La flebotomia (salasso) è un modo per ridurre efficacemente l’ematocrito. Un modo per farlo è la donazione di sangue a una banca del sangue. Tuttavia, molti Paesi (e giustamente) limitano il numero di volte in cui è possibile farlo ogni anno. Vi sono paesi dove è limitato a cinque volte l’anno. Questo potrebbe non essere sufficiente a mantenere i valori nel range desiderato, dato che uno studio ha rilevato livelli di emoglobina persistentemente elevati in occasione di visite ripetute in un numero elevato di pazienti TRT che hanno donato il sangue [18]. Se la donazione di sangue non è sufficiente, si può sempre consultare un medico generico per eseguire una flebotomia terapeutica a intervalli più frequenti.

Procedura schematica della flebotomia

Tenete presente che ad ogni donazione di sangue si perde ferro. Di conseguenza, si corre il rischio di esaurire le proprie riserve di ferro e, consequenzialmente, anche l’emoglobina rimarrà molto bassa e si diventerà temporaneamente anemici. È possibile contrastare questo fenomeno integrando il ferro, ma questo riduce drasticamente il tempo necessario all’organismo per recuperare i livelli di emoglobina/ematocrito [19]. (nello studio è stato utilizzato un dosaggio di 37,5mg di ferro elementare al giorno). Pertanto, a intervalli più frequenti, è consigliabile un controllo con analisi del sangue.

Ricordiamoci, inoltre, che una flebotomia non monitorata nei tempi di prelievo può portare a rebound dell’ematocrito con peggioramento del quadro clinico ematico.

Conclusioni:

Abbiamo analizzato le cause del eritrocitosi AAS-indotta. Abbiamo visto come può essere gestita e risolta. Sappiamo che l’uso di anticoagulanti ha senso soprattutto se ci sono alterazioni dei fattori di coagulazione, e che il loro uso non è scevro da effetti avversi potenzialmente nefasti.

Non sarebbe nemmeno da dire, ma visto il livello del lettore medio nel capire i concetti è giusto sottolineare che l’uso di farmaci per ridurre l’eritropoiesi e, di conseguenza, l’ematocrito, come l’Hydroxyruea, l’Interferone alfa-2b, il Ruxolitinib e il Busulfano è caldamente sconsigliato per i possibili e gravi effetti collaterali che questi farmaci danno; e ovviamente perchè, come si è visto, non è necessario utilizzarli in caso di eritrocitosi AAS-indotta.

Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]

Riferimenti:

  1. Rauf, Abdur, et al. “Hepcidin, an overview of biochemical and clinical properties.” Steroids 160 (2020): 108661.
  2. Barton, James C., Luigi F. Bertoli, and Barry E. Rothenberg. “Peripheral blood erythrocyte parameters in hemochromatosis: evidence for increased erythrocyte hemoglobin content.” Journal of Laboratory and Clinical Medicine 135.1 (2000): 96-104.
  3. Khan, Adnan Aman, et al. “Polycythemia and Anemia in Hereditary Hemochromatosis.” Cureus 12.4 (2020).
  4. Coviello, Andrea D., et al. “Effects of graded doses of testosterone on erythropoiesis in healthy young and older men.” The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 93.3 (2008): 914-919.
  5. Bachman, Eric, et al. “Testosterone suppresses hepcidin in men: a potential mechanism for testosterone-induced erythrocytosis.” The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 95.10 (2010): 4743-4747.
  6. Bachman, Eric, et al. “Testosterone induces erythrocytosis via increased erythropoietin and suppressed hepcidin: evidence for a new erythropoietin/hemoglobin set point.” Journals of Gerontology Series A: Biomedical Sciences and Medical Sciences 69.6 (2014): 725-735.
  7. Bhasin, Shalender, et al. “Testosterone dose-response relationships in healthy young men.” American Journal of Physiology-Endocrinology And Metabolism (2001).
  8. Bhasin, Shalender, et al. “Older men are as responsive as young men to the anabolic effects of graded doses of testosterone on the skeletal muscle.” The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 90.2 (2005): 678-688.
  9. Smit, Diederik L., et al. “Baseline characteristics of the HAARLEM study: 100 male amateur athletes using anabolic androgenic steroids.” Scandinavian journal of medicine & science in sports 30.3 (2020): 531-539.
  10. Tefferi, Ayalew, et al. “Survival and prognosis among 1545 patients with contemporary polycythemia vera: an international study.” Leukemia 27.9 (2013): 1874-1881.
  11. Bell, Elizabeth J., et al. “Lifetime risk of venous thromboembolism in two cohort studies.” The American journal of medicine 129.3 (2016): 339-e19.
  12. Brækkan, Sigrid K., et al. “Hematocrit and risk of venous thromboembolism in a general population. The Tromsø study.” haematologica 95.2 (2010): 270.
  13. Warny, Marie, et al. “Arterial and venous thrombosis by high platelet count and high hematocrit: 108 521 individuals from the Copenhagen General Population Study.” Journal of Thrombosis and Haemostasis 17.11 (2019): 1898-1911.
  14. Baigent, Colin, et al. “Aspirin in the primary and secondary prevention of vascular disease: collaborative meta-analysis of individual participant data from randomised trials.” Lancet 373.9678 (2009): 1849-1860.
  15. F. Hobbs, M. Piepoli, A. Hoes, S. Agewall, C. Albus, C. Brotons, A. Catapano, M. Cooney, U. Corra, B. Cosyns, et al. 2016 european guidelines on cardiovascular disease prevention in clinical practice. European Heart Journal, 37(29):2315–2381, 2016.
  16. M. Lordkipanidzé, J. G. Diodati, and C. Pharand. Possibility of a rebound phenomenon following antiplatelet therapy withdrawal: a look at the clinical and pharmacological evidence. Pharmacology & therapeutics, 123(2):178–186, 2009.
  17. L. A. G. Rodríguez, L. C. Soriano, C. Hill, and S. Johansson. Increased risk of stroke after discontinuation of acetylsalicylic acid a uk primary care study. Neurology, pages WNL–0b013e31820d62b5, 2011
  18. B. Chin-Yee, A. Lazo-Langner, T. Butler-Foster, C. Hsia, and I. Chin-Yee. Blood donation and testosterone replacement therapy. Transfusion, 57(3):578–581, 2017
  19. Kiss, Joseph E., et al. “Oral iron supplementation after blood donation: a randomized clinical trial.” Jama 313.6 (2015): 575-583.
AAS, Anti-estrogeni, Effetti collaterali, Endocrinologia, Inibitore della Aromatasi, Integrazione OTC, SARM, SERM, Supplementazione farmacologica

AAS ed effetto sulla libido [negli uomini]

Introduzione:

In questo articolo mi concentrerò sugli effetti degli androgeni sulla libido negli uomini (nel prossimo articolo analizzerò gli effetti degli androgeni sulla libido nelle donne). Verrà inoltre presentato il Nandrolone come controesempio al generale aumento della libido da parte degli androgeni e verranno enumerati e discussi i meccanismi putativi che ostacolano la libido e la funzione sessuale. Infine, verrà discusso il neurotrasmettitore dopamina e la sua influenza sul sistema eccitatorio, in particolare la sua relazione con la soppressione della libido da parte del Nandrolone. Si ipotizza un nuovo meccanismo in base al quale il Nandrolone contribuisce probabilmente a sopprimere la libido attraverso un aumento del metabolismo della dopamina.

Negli uomini, gli androgeni endogeni Testosterone (T) e il suo prodotto della 5α-reduttasi, il DHT, nonché l’Estradiolo, esercitano un chiaro effetto organizzatore e attivatore sul comportamento sessuale, compreso il desiderio sessuale (libido) che è riconducibile allo spermarca (la comparsa della prima eiaculazione) e alla maturazione (la pubertà nel maschio è associata a un aumento di 18 volte delle concentrazioni di Testosterone endogeno). [1].

Gli uomini si differenziano ampiamente dalle donne per quanto riguarda la libido. Pochi sosterrebbero, nonostante alcune variazioni e l’esistenza di relativi outlier, che gli uomini non siano caratteristicamente più virili delle donne. Eppure, nonostante un ampio consenso tra i ricercatori biologi e biomedici, così come tra i non addetti ai lavori, sul fatto che il Testosterone sia implicato nelle differenze di sesso nella libido e che anzi migliori la libido, in letteratura si trovano prove sorprendentemente contrastanti su questo argomento, in particolare per quanto riguarda le differenze nelle e tra le donne. Gli effetti particolari degli androgeni sulla libido nelle donne sono discussi nella seconda parte di questa serie.

  • Definizioni

Libido: desiderio o interesse sessuale che nasce dall’eccitazione e dalla risposta centrale, che si manifesta con pensieri sul sesso accompagnati da una risposta genitale. [1].

Funzione sessuale: concetto più ampio che comprende le misure della libido (ad esempio, il Male Sexual Health Questionnaire: desiderio sessuale [comprehensive]), come un aspetto o una componente.

Gli steroidi anabolizzanti-androgeni (AAS) o gli androgeni migliorano, con differenze tra molecole, la funzione sessuale (agendo sul SNC e sui tessuti genitali). [2].

Effetto soglia

È chiaro che la TRT (terapia sostitutiva del Testosterone) somministrata terapeuticamente a un uomo ipogonadico allevierà quasi certamente i sintomi della scarsa libido, in assenza di una patologia organica della funzione sessuale.

Concettualmente, la visione medica prevalente è che le concentrazioni di Testosterone negli uomini sono soggette a un effetto soglia, con una linea di base stabilita di concentrazioni normali di Testosterone totale (TT) e Testosterone libero (fT) (normale TT 450 – 1.000 ng/dL e fT 1 – 2% di TT), al di sotto della quale prevalgono gli effetti negativi sulla libido e sulla funzione sessuale; e al di sopra della quale si manifestano pochi cambiamenti comportamentali.

La TRT per alleviare i sintomi dell’ipogonadismo (compresa la scarsa libido) mostra effetti chiari e consistenti, aumentando generalmente la frequenza dei rapporti sessuali e della masturbazione. Tuttavia, è necessario fare importanti distinzioni tra i pazienti che utilizzano la TRT. In primo luogo, la TRT viene spesso prescritta a uomini anziani, altrimenti sani e con relazioni stabili, il che aumenta naturalmente le opportunità di rapporti sessuali. La TRT viene prescritta più frequentemente in culture che hanno una visione liberale della masturbazione e ne riportano onestamente la frequenza. In effetti, gli uomini differiscono da una cultura all’altra per quanto riguarda la manifestazione della libido come comportamento masturbatorio [3]; e la popolazione dei consumatori di AAS o androgeni (ad esempio, per obiettivi di miglioramento del fisico o delle prestazioni) può essere qualitativamente diversa da quella della TRT. Pertanto, le misure dei cambiamenti della libido causati dagli androgeni devono necessariamente essere misurate in modo da non essere influenzate da questi fattori culturali o socio-relazionali.

Esiste davvero un “effetto tetto” ai livelli endogeni, al di sopra del quale gli androgeni non hanno alcun effetto sulla libido?

È interessante notare che le prove suggeriscono fortemente l’assenza di un limite superiore teorico, o tetto massimo, per gli effetti comportamentali degli androgeni. I dati relativi agli uomini normali e sani (la popolazione a cui si rivolge la visione medica prevalente) suggeriscono che non esiste un limite superiore teorico, o almeno che, se tale limite esiste, è di gran lunga superiore anche ai livelli endogeni normali di androgeni circolanti:

Anderson e colleghi hanno dimostrato che una dose settimanale di 200mg di Testosterone Enantato aumenta l’interesse sessuale in uomini normali e sani. In particolare, i risultati hanno mostrato un aumento dei punteggi della Sottoscala 2 della Sexual Experience Scale, che misura l’entità in cui un individuo cerca o permette (piuttosto che evita o rifiuta) stimoli sessuali di tipo audiovisivo o immaginario; si tratta, quindi, di un indice di interesse sessuale indipendente dall’interazione con un partner (maggiore validità rispetto alla frequenza del coito, poiché la disponibilità di un partner romantico influenza la frequenza delle attività sessuali; la frequenza della masturbazione è influenzata culturalmente; ecc.) [4].

Su e colleghi hanno dimostrato che una dose giornaliera di 240mg di Metiltestosterone ha aumentato l’eccitazione sessuale su scala analogica visiva (VAS) in uomini normali e sani. [5].

Moss e colleghi hanno dimostrato che gli atleti maschi che fanno uso di androgeni si impegnano in una maggiore frequenza di rapporti sessuali e raggiungono un numero più elevato di eiaculazioni settimanali (tutti i soggetti avevano la disponibilità di un partner sessuale) rispetto alle loro controparti che non fanno uso di androgeni. [6].

Funzione del recettore degli androgeni nel SNC (maschi)

I modelli di knockout del recettore degli androgeni (ARKO) sono uno strumento utile per studiare la funzione dei T/androgeni. Nei tessuti del SNC, l’eliminazione del recettore AR (espressione nulla) provoca nei roditori maschi un comportamento privo di attività sessuale e aggressività. [7].

Ciò ha implicazioni teleologiche: non è solo un costrutto sociale che ci si aspetta che gli uomini, entro i limiti della società, siano l’inseguitore romantico (chiedere un appuntamento, piuttosto che lo faccia la donna); e forse anche che mostrino aggressività in camera da letto (essere un gentiluomo per le strade, ma una bestia tra le lenzuola). È probabile che le pressioni ambientali e l’interesse della specie umana per la riproduzione si basino sul fatto che gli uomini affermino il loro ruolo sessuale nella competizione per le compagne e che questa competizione sia necessariamente legata alla prestanza fisica. Come spesso accade, la società interagisce con la biologia, definendo i confini dell’aggressività maschile e della ricerca sessuale.

L’ipotesi della desensibilizzazione (che verrà approfondita nel prossimo articolo) descrive un modello teorico che trae inferenze su alcuni probabili processi biologici ed epigenetici che determinano la desensibilizzazione comportamentale agli androgeni nei maschi a causa dell’aumento perinatale del Testosterone (e, di conseguenza, la manifestazione di comportamenti potenzialmente disadattivi se tale desensibilizzazione viene abbandonata, in età adulta, quando i livelli di T aumentano di 18 volte). In particolare, Bancroft e colleghi sostengono che “l’esposizione a livelli di T sostanzialmente più elevati durante lo sviluppo fetale e anche durante le prime settimane postnatali [il picco perinatale] potrebbe essere responsabile della desensibilizzazione del SNC agli effetti del T nel maschio. Tale desensibilizzazione agirebbe presumibilmente a livello genomico piuttosto che nella fase recettoriale dell’azione ormonale… e a breve termine, sia l’esposizione al T che al DHT determina una sovraregolazione dell’AR. Una conseguenza di tale desensibilizzazione nel maschio consisterebbe nelle variazioni geneticamente determinate nella reattività dei recettori del SNC al T che verrebbero “appiattite”, consentendo livelli molto più elevati di T dalla pubertà in poi senza iperstimolazione dei meccanismi del SNC.” [1].

La diminuzione della libido Nandrolone-correlata:

Un farmaco in particolare, utilizzato clinicamente e terapeuticamente negli uomini e nelle donne, che rappresenta un controesempio all’apparente aumento della libido da parte degli androgeni è il Nandrolone. Infatti, è spesso associato a una riduzione della libido. [8]. Una logica non dichiarata – forse poco rassicurante – del suo uso negli uomini con HIV, piuttosto che il Testosterone, è quella di ridurre la libido (e quindi di ridurre le interazioni sessuali tra uomini gay per ridurre la diffusione della malattia).

Hulsbæk e colleghi hanno somministrato il Nandrolone in dosi diverse a tre gruppi: (1) uomini il cui Testosterone totale (TT) era ≥11 nmol/L (100 mg di Nandrolone Decanoato ogni tre settimane), (2) uomini il cui TT era <11 nmol/L (200mg di Nandrolone Decanoato ogni tre settimane) e (3) donne (50mg ogni tre settimane), per 12 settimane. I risultati non hanno mostrato alcuna incidenza di aumento della libido da parte del Nandrolone Decanoato (0/9 donne e 0/3 uomini; 1 incidenza di aumento della libido è stata riportata nel gruppo placebo, a cui è stato somministrato un veicolo inattivo a base di olio senza androgeni). [9].

Prolattina

È stato affermato che è improbabile che il Nandrolone diminuisca la libido aumentando la Prolattina. Mentre alti livelli di Prolattina negli uomini, come nel caso degli adenomi che secernono Prolattina, sono associati a sintomi di ipogonadismo (cioè bassa libido) e persino galattorrea (lattazione), è improbabile che il Nandrolone aumenti la Prolattina (almeno alle dosi utilizzate nella pratica comune). In generale, gli androgeni aromatizzabili (ad esempio, Testosterone [10], MENT [11]) mostrano una tendenza (una tendenza, piuttosto che un effetto significativo) ad aumentare la Prolattina sierica come conseguenza dei loro prodotti aromatici (cioè gli estrogeni) che agiscono come fattori stimolanti la secrezione di Prolattina dall’ipofisi anteriore [10]. Il Nandrolone a dosi inferiori non sembra avere effetti significativi sulla Prolattina sierica (probabilmente a causa di livelli di E2 inferiori alla norma) [12].

Al contrario, gli androgeni non aromatizzabili (ad esempio, Trenbolone, Oxandrolone, ecc.) probabilmente riducono la Prolattina sierica. Questa è un’osservazione empirica basata sui risultati di analisi del sangue umano, nonché la base di un’ipotesi prevalente, a conoscenza di questo autore, avanzata per la prima volta da De Las Heras e colleghi nel 1979. [13].:

Poiché è stato riportato che la secrezione di Prolattina nel ratto maschio è pulsatile (17), l’analisi delle differenze tra i livelli basali di Prolattina basata su una singola determinazione può essere fuorviante. Una possibilità alternativa è che alcuni androgeni siano in realtà inibitori della secrezione di Prolattina. Nei nostri studi, i valori più bassi tra tutti i gruppi sono stati ottenuti negli animali trattati con Diidrotestosterone o Androstanediolo, anche se le differenze non hanno mai raggiunto la significatività. Nolin et al. (11) hanno riportato che il Diidrotestosterone ha soppresso in modo significativo i livelli di Prolattina in ratti femmina intatti.

Tra i fattori che probabilmente influenzano l’incapacità del Nandrolone di aumentare – e persino di diminuire – la libido vi sono [8]:

  • Estrogeni*: Il nandrolone tende a determinare livelli di estrogeni sub-normali negli uomini a dosi terapeutiche fino a 200mg settimanali. Dopo 6 settimane, l’Estradiolo sierico (E2) si è ridotto a 11 ± 9pg/mL con una dose settimanale di 100mg di Nandrolone Decanoato e a 14 ± 4pg/mL con una dose settimanale di 200mg di Nandrolone Decanoato in uomini normali [14]. L’influenza degli estrogeni e dell’Estradiolo sulla libido non è stata stabilita, né negli uomini né nelle donne; tuttavia, alcune indicazioni suggeriscono una curva a forma di U inversa rispetto alle concentrazioni di Estradiolo e alla libido (con concentrazioni troppo basse e troppo alte che causano riduzioni della libido).
  • 5α-riduzione a DHN, un androgeno indebolito: Il Nandrolone, a differenza del Testosterone che viene convertito in DHT, più potente, nel SNC e nei tessuti sessuali dalla 5α-reduttasi, diminuisce la sua potenza androgena in questi organi bersaglio producendo DHN (5α-diidronandrolone). È stato dimostrato che gli inibitori della 5α-reduttasi (ad esempio, Dutasteride, Finasteride) che riducono la 5α-riduzione del T in DHT sono associati a una riduzione della libido negli uomini sani. [15].
  • Feedback negativo (inibizione) delle gonadotropine: Il Nandrolone, privo del gruppo metile C-19 del Testosterone, presenta un’omologia più ampia per la superfamiglia dei recettori nucleari, compreso il Recettore del Progesterone (PR), dati gli effetti di questa modifica sulle sue proprietà stereochimiche e sulla sua forma conformazionale. Pertanto, contribuisce a disregolare la secrezione di gonadotropine regolata dal GnRH ipotalamico, che comprende l’interazione tra la secrezione dell’Ormone Luteinizzante (LH) e dell’Ormone Follicolo-Stimolante (FSH) dall’ipotalamo [regolatori positivi], della globulina legante gli ormoni sessuali (SHBG) e dell’inibina dalle cellule del Sertoli [regolatori negativi] e del T dalle cellule di Leydig [regolatore negativo], in modo più pluripotente rispetto al Testosterone. Il Nandrolone serve a disregolare questo sistema di regolazione agendo per:
    –esercitare un feedback negativo sull’ipofisi (secrezione di LH) attraverso la sua aromatizzazione, anche se ridotta, in Estradiolo e maggiormente in Estrone
    -rallentare la frequenza degli impulsi dell’ormone di rilascio delle gonadotropine (GnRH) ipotalamico mediante un’azione androgena ed estrogenica
    -disregolare la regolazione ipotalamica del T e delle gonadotropine attraverso la segnalazione/pulsatilità del dendro KNDy come analogo del progestinico o del Progesterone
    -aumentano l’espressione della Prolattina ad alte dosi (attraverso il suo prodotto aromatico, l’Estrone e, in misura minore, l’Estradiolo) – l’elevata Prolattina sierica ha un ruolo terziario nella riduzione della libido (principalmente agendo sull’ipotalamo). [16].
  • Aumento del metabolismo della Dopamina (cioè della sua degradazione netta): A conoscenza di questo autore, si tratta di un nuovo meccanismo putativo, mai proposto prima, per il modo in cui il Nandrolone può contribuire alla riduzione della libido: il Nandrolone aumenta l’acido omovanillico (HVA) nel siero dell’uomo [14], riflettendo il suo metabolismo (cioè la sua degradazione), ed è probabilmente correlato alla riduzione del numero di recettori della Dopamina, L’acido omovanillico (HVA) sierico è cambiato significativamente con il Nandrolone Decanoato a 100mg settimanali (+17,6 ± 7,7 pmol/L) e con il Nandrolone Decanoato a 300mg settimanali (+11,0 ± 3,3 pmol/L), ma non nei gruppi di Testosterone Enantato a 100mg o di Testosterone Enantato a 300mg settimanali [14]. Quindi, anche a dosaggi clinici terapeutici, esiste un effetto del Nandrolone sul metabolismo della Dopamina. Gli stimoli erotici di natura audiovisiva riducono l’HVA [17], riflettendo l’aumento dell’attività dopaminergica associata all’eccitazione sessuale. Ne consegue quindi che, se l’attività dopaminergica è parte integrante della libido e delle manifestazioni della risposta genitale e dei pensieri sul sesso derivanti dall’eccitazione centrale (riflessa dalla diminuzione dell’HVA), gli effetti del Nandrolone sul metabolismo della Dopamina (riflessi dall’aumento dell’HVA) potrebbero determinare una riduzione dell’eccitazione sessuale.

*Il ruolo esatto dell’Estradiolo in ogni area della funzione sessuale maschile, compresa la libido, la funzione erettile e la spermatogenesi, è difficile da determinare con esattezza. Un complesso equilibrio di Testosterone, Estradiolo, Aromatasi ed ER nei testicoli, nel pene e nel cervello conferma un’interazione ormonale indispensabile e altamente regolata degli estrogeni nell’uomo. Gli ER e l’Aromatasi condividono le posizioni topografiche con i feromoni nel cervello, rendendo chiaro che gli estrogeni contribuiscono allo sviluppo sessuale precoce e al comportamento sessuale in età adulta. Gli estrogeni possono sostenere la libido e influenzare la quantità di recettori della serotonina nel cervello, modulando l’umore, lo stato mentale, la cognizione e le emozioni. La funzione erettile è influenzata negativamente dall’esposizione agli estrogeni nelle prime fasi dello sviluppo del pene e l’esposizione all’Estradiolo nel pene maturo porta a un aumento della permeabilità vascolare con conseguente aumento della disfunzione erettile. La disfunzione erettile dovuta a una maggiore esposizione all’Estradiolo è indipendente dal livello di Testosterone. Inoltre, la spermatogenesi dipende in qualche misura dall’Estradiolo, poiché tutte le cellule coinvolte nel processo di produzione dello sperma contengono Aromatasi ed esprimono ER. Infine, i livelli di Estradiolo devono essere presi in considerazione quando si trattano uomini con TRT, poiché i livelli di estradiolo inferiori a 5ng/dl sono correlati a una diminuzione della libido.

Inoltre, l’Estrone, che rappresenta il maggior metabolita della aromatizzazione del Nandrolone, essendo meno potente del Estradiolo (circa il 4% dell’attività estrogenica del E2) nelle attività tissutali, aggrava la condizione di riduzione della libido e della funzionalità erettile negli utilizzatori di questo progestinico .

Dopamina e libido

Il sistema eccitatorio stimola la libido, mentre il sistema inibitorio stimola la ricompensa sessuale, la sedazione e la sazietà. Il nucleo del sistema eccitatorio si trova nei sistemi cerebrali della Dopamina (DA) (incertoipotalamico e mesolimbico) che collegano l’ipotalamo e i sistemi limbici e comprende le Melanocortine (MC), l’Ossitocina (OT) e la Noradrenalina (NE). Il sistema inibitorio contiene i sistemi cerebrali degli oppioidi, degli Endocannabinoidi (ECB) e della Serotonina (5-HT), che si attivano durante i periodi di inibizione sessuale e bloccano il sistema eccitatorio. [18].

I farmaci che stimolano l’attivazione della DA ipotalamica o che bloccano il rilascio di ECB o 5-HT e/o il legame postsinaptico possono stimolare la libido. [18].

Gli ormoni steroidei attivano i meccanismi di eccitazione sessuale dirigendo la sintesi di enzimi e recettori per i sistemi neurochimici interattivi di DA, NE, MC e OT, che agiscono nelle regioni cerebrali ipotalamiche e limbiche per stimolare l’eccitazione sessuale, l’attenzione e i comportamenti. L’attivazione di questi sistemi neurochimici eccitatori smorza l’influenza dei meccanismi inibitori, quali:

  • gli oppioidi endogeni rilasciati nella corteccia, nel sistema limbico, nell’ipotalamo e nel mesencefalo durante un orgasmo o una ricompensa sessuale (che inducono un periodo refrattario e una diminuzione dell’espressione dell’AR nelle regioni ipotalamiche e limbiche)
  • ECB che mediano la sedazione e
  • 5-HT, che viene elevata in queste regioni per indurre refrattarietà e sazietà sessuale. [18].

L’Estradiolo (E2) facilita il rilascio di DA e il Testosterone (T) potenzia la sintesi di Ossido Nitrico che controlla il rilascio di DA nei ratti (86-88). [18]. Pertanto, gli ormoni steroidei endogeni sembrano porre le basi – [un effetto priming] – per un aumento della sintesi e del rilascio di DA durante i periodi in cui la risposta sessuale potrebbe essere potenziata. [18].

Il lavoro comportamentale (ad esempio, il corteggiamento negli esseri umani o l’attraversamento di griglie elettrificate per raggiungere una compagna nei ratti maschi) per acquisire la ricompensa sessuale, considerato analogo alla libido nella ricerca osservazionale sugli animali, è ridotto dalla castrazione, indicando che l’azione degli steroidi gonadici nel cervello è necessaria per lo sviluppo e/o il mantenimento di questo comportamento strumentale. Il lavoro comportamentale per acquisire la ricompensa sessuale (cioè la libido) è analogamente ridotto da lesioni all’amigdala basolaterale, una regione cerebrale che concentra gli steroidi, e dalla somministrazione di un antagonista della Dopamina al nucleo accumbens all’interno del sistema limbico. Questo comportamento strumentale viene ripristinato nei ratti maschi con lesioni all’amigdala basale dall’infusione di anfetamina nel nucleo accumbens, indicando che il rilascio mesolimbico di DA è parte integrante della libido. [18].

Esiste un nesso preciso tra gli ormoni steroidei (ad esempio, androgeni ed estrogeni), l’attività della Dopamina e la libido. Gli steroidi sessuali endogeni innescano la sintesi e il rilascio di Dopamina nei centri cerebrali chiave per sostenere le funzioni sessuali e la Dopamina stimola il sistema eccitatorio centrale per governare la libido e il conseguente comportamento sessuale.

Conclusione

Gli androgeni endogeni (Testosterone e DHT) esercitano un chiaro effetto sulla libido negli uomini; effetto nel quale è implicato anche l’Estradiolo. Gli androgeni sovrafisiologici generalmente aumentano la libido negli uomini (anche in quelli normali e sani), ma le modifiche chimiche degli androgeni possono influire sul fatto che determinati androgeni esercitino un effetto di aumento o addirittura di soppressione della libido. In generale, l’eccezione conferma la regola per quanto riguarda l’affermazione che gli androgeni tendono ad aumentare la libido negli uomini.

Il Testosterone, in quanto ormone sessuale maschile primario, ha la funzione biologica di controllare l’espressione del comportamento sessuale e aggressivo maschile, che deve necessariamente essere collegato alla prestanza fisica per quanto riguarda i vantaggi adattativi e competitivi per promuovere la sopravvivenza della specie umana.

I meccanismi dell’influenza degli androgeni sulla libido coinvolgono il neurotrasmettitore Dopamina e la sua attivazione del sistema eccitatorio, nonché gli effetti indiretti degli estrogeni, l’amplificazione periferica e la diminuzione, le gonadotropine dell’Asse Ipotalamo-Ipofisi-Gonadi, gli effetti sul metabolismo della Dopamina e persino gli effetti terziari sulla libido della Prolattina.

Per gli uomini è semplice: il Testosterone governa chiaramente la funzione sessuale e la libido (con una certa influenza dell’aromatizzazione in Estradiolo, in particolare nel SNC e nel cervello).

Nella prossimo articolo, analizzeremo come le donne siano più sfaccettate nelle dinamiche del loro ambiente ormonale e le ramificazioni dei cambiamenti ormonali del ciclo ovulatorio-mestruale; l’influenza predominante degli affetti (umore, benessere ed energia) sulla libido femminile; i problemi che derivano dalla difficoltà intrinseca di disgiungere gli effetti degli androgeni da quelli degli estrogeni nelle donne; l’ipotesi della desensibilizzazione e il suo potere esplicativo nel descrivere le differenze negli effetti degli androgeni sulla libido nelle donne rispetto agli uomini e tra le donne, nonché altri fattori che influenzano la libido e che sono correlati alle difficoltà nell’assegnare la causalità agli effetti degli androgeni esogeni sulla libido femminile.

Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]

Riferimenti:

  • Fonte studi articolo Type-IIx

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AAS, Cortisol Control, Dimagranti/"Fat Burner", Effetti collaterali, Endocrinologia, Integrazione OTC, Supplementazione farmacologica

“Cortisol Control” e loro senso d’essere…(?)

Introduzione:

Nella mentalità del Bodybuilder nella media, vi sono due molecole quasi identiche che vengono messe l’una contro l’altra in una guerra apparentemente inutile per spostare l’equilibrio di potere da una parte (anabolismo) all’altra (catabolismo). In realtà, in fisiologia, si mantiene una situazione di stallo, a meno che, appunto, non intervenga qualcosa nell’ambiente a creare un vantaggio per una delle due parti. Le due molecole sono il Testosterone e il Cortisolo. Il Testosterone, ormone intimamente noto a tutti i bodybuilder, è considerato uno steroide anabolizzante per i suoi effetti positivi anabolizzanti e androgeni. Il Cortisolo è spesso definito uno steroide catabolico, in quanto ha l’effetto opposto quando è presente in eccesso; alti livelli di Cortisolo portano alla degradazione muscolare, alla perdita di massa magra e di forza. Sebbene sembrino completamente opposte, le due molecole sono molto simili nella struttura fisica e sono collegate in modo reciproco; ciò significa che quando una è alta (elevata), l’altra è spesso bassa nella sua attività. La relazione tra Testosterone e Cortisolo è importante per i medici e fondamentale per gli atleti. L’esercizio fisico, se eseguito a un’intensità e a un volume adeguati, può aumentare lo stimolo anabolico, con il risultato di muscoli più forti e più grandi.[1] Tuttavia, come molti hanno scoperto a proprie spese, l’esercizio fisico in eccesso può portare a uno stato di indebolimento e catabolismo, noto come sindrome da sovrallenamento.[2-4] Esistono numerosi esempi nella letteratura scientifica che confermano che l’allenamento correttamente calibrato tra volume e intensità può aumentare, specialmente in acuto, il Testosterone, l’Ormone della Crescita, l’IGF-1 e altri segnalatori anabolici, con conseguente miglioramento della prestazione fisica.[4,5] Altri studi dimostrano come l’esercizio ad alto volume e ad alta intensità porti a un aumento dei livelli di ormoni infiammatori e catabolici.[6] Conseguenza, quest’ultima, sine qua non per avere una risposta anabolica di adattamento consequenziale. E’ ovvio che perseverare nello stato di sovrallenamento porta a una riduzione delle prestazioni a lungo termine, alla perdita di massa muscolare e a una diminuzione delle funzioni mentali.[7]

Tanto per fare un esempio a dimostrazione di quanto detto pocanzi, uno studio che ha esaminato i giocatori di rugby nel corso di un torneo ha rilevato che, sebbene il Testosterone si sia abbassato e il Cortisolo sia aumentato alla fine del torneo, nei giorni successivi di riposo si è verificato uno stato anabolico compensativo, che è tornato alla normalità dopo cinque giorni.[8] In ambito ospedaliero, è stato documentato che le persone stressate hanno una reazione maggiore all’ACTH (l’ormone pituitario responsabile della stimolazione della secrezione di Cortisolo) rispetto alle persone normali.[9] Una malattia prolungata o un cattivo stato di salute cronico comportano alti livelli di ormoni catabolici e bassi livelli di ormoni anabolici, tra cui un basso rapporto Testosterone/Cortisolo, con conseguente perdita di massa muscolare.[10]Sono stati raccolti ancora più dati su questo tema nel campo dell’invecchiamento. Con l’avanzare dell’età, i livelli di Testosterone diminuiscono e quelli di Cortisolo aumentano, creando un ambiente ormonale che non supporta la massa muscolare raggiunta durante gli anni della giovinezza.[11] Chiaramente, prestare attenzione all’equilibrio anabolico-catabolico è fondamentale a lungo termine. La misura più spesso citata di questo equilibrio è il rapporto Testosterone-Cortisolo. I bodybuilder sono molto abili nell’aumentare i livelli di Testosterone. Ciò si ottiene facilmente con l’uso di Testosterone esogeno o altri AAS, con conseguenti aumenti impressionanti della massa muscolare e della forza. Tuttavia, durante un allenamento intenso, soprattutto in condizioni ipocaloriche come quelle che si verificano quando i bodybuilder si preparano a una gara, i livelli di stress aumentano e si instaurano condizioni cataboliche. I chili di muscoli guadagnati con fatica possono ridursi sensibilmente, lasciando l’atleta con un aspetto non ottimale. Per evitare ciò, alcuni bodybuilder cercano di controllare i livelli di Cortisolo per via farmaceutica.

Testosterone e suo effetto sul Cortisolo:

Prima di entrare nel merito di farmaci più specifici che abbassano il Cortisolo e i suoi effetti catabolici, è importante rendersi conto che l’atleta “enhanced” spesso non deve preoccuparsi eccessivamente del Cortisolo. L’esercizio fisico, la forma fisica e molti dei farmaci utilizzati per aumentare la massa hanno anche la fortunata conseguenza di abbassare i livelli di Cortisolo e/o la sua attività. L’esercizio fisico contro-resistenza stimola l’ipertrofia muscolo-scheletrica e migliora le condizioni fisiche. Una componente degli effetti dell’esercizio fisico è il miglioramento della sensibilità all’Insulina, una misura della capacità dell’organismo di gestire il Glucosio [e non solo]. Sebbene la relazione tra le due cose non sia chiara, è stato dimostrato che nei maschi si assiste a una diminuzione del Testosterone e a un contemporaneo aumento del Cortisolo. Questo schema di Testosterone basso e Cortisolo alto è associato all’insulino-resistenza.[12] Non è chiaro se sia l’insulino-resistenza a causare il passaggio a un equilibrio catabolico o se un ambiente ormonale catabolico inibisca l’azione dell’Insulina. In ogni caso, gli effetti benefici dell’esercizio fisico sulla sensibilità all’Insulina sembrano favorire un equilibrio anabolico. L’obesità è spesso legata a un basso rapporto Testosterone/Cortisolo. L’asse ipotalamo-ipofisi-surrene è iperattivo negli uomini obesi e livelli elevati di Cortisolo si riscontrano nelle persone con obesità centrale (prevalentemente grasso addominale).[13] È noto che l’obesità centrale è predittiva di altre malattie metaboliche e che un rapporto alterato tra Testosterone e Cortisolo è prevalente nelle persone con diabete di tipo II, ipertensione e malattie cardiovascolari.[14] Il Testosterone, e probabilmente altri androgeni, ha un effetto soppressivo sulle ghiandole surrenali, zona di provenienza del Cortisolo. Il Cortisolo viene prodotto e secreto sotto l’influenza dell’asse ipotalamo-ipofisi-ghiandola surrenale. L’ipotalamo (una regione del cervello) invia un messaggero chimico chiamato CRH all’ipofisi (una ghiandola situata alla base del cervello) per rilasciare un altro ormone chiamato ACTH. L’ACTH viaggia attraverso il flusso sanguigno fino alle ghiandole surrenali, stimolando la produzione e la secrezione di Cortisolo. Il Testosterone inibisce la risposta delle ghiandole surrenali all’ACTH, determinando una minore produzione di Cortisolo.[15] Esiste anche una attività antagonista tra Testosterone e Cortisolo in loco recettoriale di quest’ultimo. È interessante notare che la gonadotropina corionica umana (hCG) stimola il rilascio sia di Testosterone che di Cortisolo, anche se l’impatto sul Testosterone persiste per un periodo più lungo.[16]

Farmaci che influenzano e che sopprimono i livelli di Cortisolo:

Un altro ormone frequentemente utilizzato dagli atleti “enhanced” è l’Ormone della Crescita umano (hGH). L’hGH è noto per le sue proprietà lipolitiche, oltre che per l’aumento prevalentemente indiretto della massa magra. Il GH promuove la crescita dei tessuti principalmente attraverso l’azione dell’IGF-1, ma le sue proprietà lipolitiche sembrano essere più dirette. Una funzione del GH che può spiegare questo è il suo effetto su un enzima chiamato 11β-idrossisteroide deidrogenasi (11β-HSD). Questo enzima ha due forme, di tipo 1 e 2, che sono coinvolte nel metabolismo del Cortisolo. L’11β-HSD di tipo 1 riattiva il Cortisolo dalla sua forma inattiva, il Cortisone. Il GH inattiva la 11β-HSD di tipo 1, impedendo questo processo enzimatico di riattivazione. Questo effetto si verifica a dosaggi molto bassi (0,17 milligrammi al giorno) e non dipende da cambiamenti nella massa grassa, nell’IGF-1 o nella sensibilità all’Insulina.[17,18] Sembra che due dei PEDs più utilizzati, il Testosterone e il GH, racchiudano parte della loro capacità di spostare il metabolismo verso un equilibrio anabolico nella loro capacità di abbassare il segnale catabolico del Cortisolo.

Una classe di farmaci utilizzati dai bodybuilder per migliorare la composizione corporea e che se in eccesso è associata al deperimento muscolare, è costituita dai farmaci tiroidei. Gli ormoni tiroidei, in specie il più attivo T3, sembrano attivare l’asse ipotalamo-ipofisi-surrene, determinando una maggiore produzione di Cortisolo.[19] Livelli elevati di Cortisolo possono certamente provocare un deperimento muscolare e una perdita di forza, sintomi anche di un eccesso di ormoni tiroidei.

Aminoglutetimide

Oltre ai farmaci con effetti incidentali sui livelli di Cortisolo, esistono farmaci con azioni più specifiche contro questo ormone. Il più noto e comunemente usato di questo gruppo è l’Aminoglutetimide (Cytadren®).[20] L’Aminoglutetimide è un farmaco che agisce sulla biosintesi steroidea bloccando l’azione di diversi enzimi coinvolti nella sintesi degli steroidi.[21,22] I bodybuilder di solito assumono l’Aminoglutetimide solo per brevi periodi, durante il periodo più catabolico dell’allenamento pre-gara, poiché può causare una serie di effetti collaterali, tra cui anoressia, nausea, vomito, debolezza, emorralgia e squilibri elettrolitici.[23] L’Aminoglutetimide viene assunta durante questa fase catabolica per la sua presunta capacità di abbassare il Cortisolo, con conseguente minore perdita di massa muscolare e minore ritenzione di liquidi. Tuttavia, gran parte dell’effetto di miglioramento del fisico imputabile al farmaco potrebbe essere dovuto a un’altra sua proprietà usata clinicamente, ovvero l’inibizione dell’Aromatasi.[24] Come ben sappiamo, l’Aromatasi è un complesso enzimatico che converte gli androgeni in estrogeni, favorendo, se in eccesso, la ritenzione idrica e la distribuzione del grasso con modello femminile (oltre a possibile comparsa di ginecomastia ecc…). Riducendo l’Aromatasi, e quindi gli estrogeni, in particolare l’Estradiolo, molti bodybuilder salgono sul palco più duri e magri, attribuendo questo aspetto prettamente alla riduzione del Cortisolo. In realtà, l’Aminoglutetimide è più efficace nel ridurre l’attività dell’Aromatasi e i livelli di estrogeni che nell’influenzare il Cortisolo. Sembra che l’organismo sia in grado di compensare la soppressione parziale da parte di basse dosi di Aminoglutetimide aumentando la stimolazione dell’ACTH sulla secrezione di Cortisolo [21[, anche se ciò avviene nel medio-lungo termine. L’inibizione dell’Aromatasi avviene a dosi più basse, forse fino a 125mg al giorno, mentre per abbassare i livelli di Cortisolo è necessario un minimo di 500-750mg al giorno.[25] Questa combinazione di inibizione dell’Aromatasi e soppressione del Cortisolo si riscontra anche con altri farmaci, che però hanno perso il loro favore in quanto sono stati sviluppati inibitori dell’Aromatasi più potenti e specifici che non influiscono sui livelli di Cortisolo.[26]

Trilostano

In ambito clinico, esistono diverse altre opzioni per sopprimere i livelli elevati di Cortisolo, come quelli riscontrati nella sindrome di Cushing. Tutti questi farmaci agiscono bloccando gli enzimi coinvolti nella produzione degli ormoni steroidei; alcuni sono più potenti e selettivi, mentre altri sono deboli o non specifici:

  • Il Trilostano è un’opzione intermedia;
  • l’Aminoglutetimide è efficace, ma richiede dosaggi elevati con frequenti effetti collaterali;
  • il Metyrapone inibisce il riciclo dell’11β- HSD, ma comporta molti effetti collaterali oltre ad essere estremamete costoso;
  • il Ketoconazolo è un potente inibitore, ma sopprime la produzione di androgeni (non un problema per gli “enhanced” ), più del Cortisolo, e causa forte tossicità epatica;
  • l’Etomidato è l’agente più potente, ma richiede iniezioni endovenose. [27,28]

Esistono altri farmaci interessanti che possono influenzare gli effetti del Cortisolo, ma non c’è una base di esperienza da cui giudicare le loro azioni.

RU-486

Per esempio, la RU-486, nota come pillola del giorno dopo perché usata per prevenire gravidanze dopo rapporti sessuali non protetti, diminuisce l’attività dei recettori del Cortisolo.[29]

Anche l’uso di 7-Keto-DHEA, un metabolita alogenato del più famoso DHEA, viene a volte inserito nelle preparazioni alla gara e/o durante regimi di forte restrizione calorica come agente per ridurre i livelli di Cortisolo. Si ritiene che l’interconversione dei due metaboliti idrossilati del DHEA attraverso questo l’11β-HSD1 inibisca in modo competitivo il cortisone, impedendo la conversione di quest’ultimo in Cortisolo.[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/] Questa inibizione competitiva è stata osservata alla concentrazione di 5-10µM, con l’isomero β che è 7 volte più potente dell’isomero α e il 7-cheto che è anch’esso efficace con un Ki di 1,13+/-0,15µM. 13+/-0,15µM[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/] e altrove si è notata un’inibizione concentrazione-dipendente di questo enzima[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/] e può interferire con il Corticosterone così come con il Cortisone.[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/] A seconda del contesto della situazione, i metaboliti ossigenati del DHEA sono sia substrati che inibitori di questo enzima.[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/] L’applicazione di 25mg di 7-keto tramite una crema per 8 giorni non è riuscita a modificare significativamente i livelli di Cortisolo circolante per 100 giorni di valutazione in volontari maschi altrimenti sani. Dati aneddotici ci suggeriscono, però, che una riduzione sensibile del Cortisolo è raggiungibile con dosi orali da 200 a 500mg/die, con la dose conservativa (200mg/die) più applicata e che ha dato discreti risultati nella pratica.

Il Cortisolo viene metabolizzato nell’organismo da una serie di enzimi, ma due sono interessanti. L’11β- HSD, che converte il Cortisolo dal suo metabolita inattivo, il Cortisone, è possibile causarne una riduzione per via dell’azione di un componente presente nell’estratto di radice di liquirizia.[30] L’uso orale della radice di liquirizia può provocare una perdita di potassio e un’alta pressione sanguigna in caso di consumo eccessivo, ma uno studio ha dimostrato che l’uso topico dell’estratto di liquirizia può stimolare la perdita di grasso sottocutaneo.[31] Un’altra via metabolica del Cortisolo è la 5α- e 5β-riduzione. La 5α-riduzione è il processo responsabile della conversione del Testosterone nel più potente androgeno DHT. Sebbene la 5α-riduzione sia associata a livelli più bassi di Cortisolo, non è chiaro se il metabolita 5α-ridotto sia più potente, come nel caso degli effetti androgeni del Testosterone. È stato dimostrato che livelli elevati dei metaboliti 5α- e 5β-ridotti sono associati all’obesità e all’insulino-resistenza.[32,33] Chiaramente, ci sono molte conseguenze fisiche quando i livelli di Cortisolo sono elevati, soprattutto in presenza di un basso livello di Testosterone. In secondo luogo, sembra che ci siano anche effetti mentali negativi nel caso di livelli elevati di Cortisolo. La depressione grave è associata a livelli elevati di Cortisolo.[34] Diversi rapporti descrivono risposte positive alla terapia di soppressione del Cortisolo in individui depressi.[35,36] Molti di questi individui sembrano essere più sensibili all’ormone ipotalamico, con conseguenti livelli più elevati di ACTH.[37] Il trattamento di livelli elevati di Cortisolo migliora i segni di depressione in circa il 70% dei pazienti affetti da sindrome di Cushing e depressi.[38] Anche per chi non è affetto da depressione, alti livelli di Cortisolo interferiscono con l’elaborazione delle informazioni, rendendo più difficile pensare o prendere decisioni.[39] Questa connessione cortisolo-depressione può spiegare l’alta incidenza di depressione che si verifica dopo il completamento del ciclo, se i livelli di Testosterone scendono troppo rapidamente.

Ricordiamo inoltre che a livelli fisiologici il Cortisolo agisce anche:

  • Aumentando la lipolisi per inibizione delle LPL adipocitarie e insulino-resistenza, in sinergia con catecolammine e GH;
  • Riducendo la sintesi di proteine plasmatiche leganti gli ormoni (CBG, SHBG, TBG).

Conclusioni:

Appurato il fatto che l’uso di “Cortisol Control” per l’atleta “enhanced” è da considerarsi opzionale e spesso non necessario, e che il Cortisolo a livelli fisiologici contribuisce, tra l’altro, ai processi lipolitici, in caso dovesse essere produttivo l’uso di un composto con attività di controllo sul ormone surrenalico possiamo dividere le diverse molecole/composti in tre categorie, ognuna funzionale ad un determinato stato e obbiettivo:

  • Fascia Verde [ prodotti da banco con azione riduttiva sulla percezione dello stress e consequenziale riduzione della secrezione di ACTH e sintesi di Cortisolo; di funzionale utilizzo anche per gli atleti “Natural” in pre-gara]:
  • Ashwagandha (titolata al 5% di withanolidi): 300-600mg/die;
  • Fosfatidilserina (derivata dalla corteccia bovina): 800mg/die;
  • SAMe (S-Adenosil Metionina): 800-1600mg/die.
  • Fascia Gialla [molecole steroidee con attività enzimatica-inibitoria]:
  • 7-Keto-DHEA: 200-500mg/die;
  • Arimistane (Androsta-3,5-diene-7,17-dione): 100mg/die.
  • Fascia Rossa [molecole utilizzate in campo medico per il trattamento di ipercortisolemia]:
  • Aminoglutetimide: 500-750mg/die;
  • Trilostano: 120-240mg/die;
  • Metyrapone: 500-750mg/die;
  • Ketoconazolo: 600-800mg/die;
  • RU-486: 400mg/die.

Se non fosse già abbastanza chiaro, quanto riportato non rappresenta in alcun modo una prescrizione medica o un incitamento all’uso di sostanze dopanti e/o non notificate dal ministero della salute in Italia. Tutto ciò che è stato riportato è a solo scopo scientifico-informativo.

Gabriel Bellizzi [CEO BioGenTech]

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