I nutrimenti che provengono dalla digestione dei cibi ingeriti attraverso l’ alimentazione fungono da substrato per garantire l’efficienza cellulare, sia dal punto di vista energetico che plastico.
Tuttavia ad un eccesso di nutrienti non necessariamente corrisponde un incremento delle funzioni plastiche e quindi di ipertrofia muscolare.
Piuttosto è il carico meccanico, soprattutto nella fase di stretch della fibra muscolare, che genera una resistenza che agisce meccanicamente sulla struttura miocitaria, attivando un segnale chimico che in sede nucleare promuove la sintesi proteica.
Questo sembrerebbe agire sullo stimolo dell’ ipertrofia anche in assenza di innervazione e ormoni anabolici come GH e insulina, ma soprattutto in ASSENZA DI UNA NUTRIZIONE ADEGUATA.
L’allenamento con i sovraccarichi genera anche avvenimenti cellulari di carattere metabolico (regolazioni enzimatiche, rigenerazione di ATP e fosfati, sintesi glicogeno ecc..).
Gli eventi cellulari che conducono all’ ipertrofia, derivano quindi da dinamiche che coinvolgono la fibra muscolare sia in maniera meccanica tramite deformazione della membrana, che chimica tramite segnalazione endocrina.
I FATTORI D’INIZIO DELLE CELLULE EUCARIOTE
L’innesco è dato dall’ attività di determinate proteine intracellulari (fattori di inizio delle cellule eucariote) che consentono l’ assemblaggio dei ribosomi, in quanto questi sono suddivisi in due subunità.
I ribosomi sono i componenti cellulari che leggono la sequenza dell’ mRNA trascritto dal DNA nel nucleo della cellula.
La lettura della sequenza delle basi dell’ mRNA a livello ribosomiale serve a richiamare e selezionare gli aminoacidi necessari per sintetizzare determinate proteine come quelle muscolari, ma anche ormoni, enzimi e proteine varie che indirettamente svolgeranno un loro ruolo sull’ipertrofia.
I fattori di inizio che innescano l’ assemblaggio dei ribosomi sono inibiti da una proteina, che viene disattivata solo in seguito a fosforilazione.
Le fosforilazioni avvengono grazie ad enzimi che consentono il trasferimento del gruppo fosfato, le chinasi.
Effettivamente tutti gli enzimi coinvolti nella regolazione delle vie anaboliche e cataboliche agiscono tramite forforilazione e deforforilazione. Le chinasi fosforilano, mentre le fosfatasi defosforilano.
La fosforilazione consiste nel passaggio di un gruppo fosfato dall’ ATP o da un altra molecola fosforilata, ad altre molecole proteiche fornendo loro energia per svolgere una determinata funzione.
Allo stesso modo la deforforilazione ad opera delle fosfatasi consiste nel distacco idrolitico del gruppo fosfato dalle molecole proteiche fosforilate, traendo energia da esse.
L’ ATTIVAZIONE DELLA CHINASI mTOR È IMPLICATA NEL CONTROLLO DELLA SINTESI PROTEICA
Un ruolo chiave nello stimolo ipertrofico lo svolgono le chinasi mTOR e la proteina chinasi B.
Queste chinasi liberano i fattori d’inizio dal legame con le proteine inibitrici e fosforilano la proteina ribosomiale S6, avviando la traduzione di mRNA.
Queste reazioni di verificano pochi minuti dopo lo stimolo meccanico (con risposte significative dopo 12 ore) ed una stimolazione continua per 2-3 settimane della chinasi B, provoca un raddoppio della sezione delle fibre muscolari.
Tuttavia altri fattori sembrano essere coinvolti maggiormente nello stimolo dell’ ipertrofia muscolare.
FATTORI DI ATTIVAZIONE DIPENDENTI DA SENSORI CELLULARI E DAL CALCIO
La tensione meccanica provoca una riorganizzazione della struttura interna della cellula muscolare tramite le integrine, proteine che reagiscono alla deformazione meccanica scatenando adattamenti citoscheletrici che si traducono in segnale giungendo fino al nucleo ed attivando geni che codificano per diverse proteine.
Inoltre la cellula muscolare possiede una sua rete sensoriale interna, sia a livello delle linee Z, che a livello delle proteine contrattili (nello specifico a livello della di titina), in grado di trasferire il segnale meccanico in sede nucleare.
Altro fattore determinate per lo stimolo ipertrofico è la concentrazione di calcio a livello citosolico. Il calcio viene rilasciato dai suoi depositi tramite il sistema tubolare del reticolo sarcoplasmatico dopo che la fibra è stata raggiunta dal potenziale d’azione.
All’ interno del citosol si lega con le componenti proteiche ed attiva tutto quel susseguirsi di meccanismi intracellulari che consentono alle miofibrille di accorciarsi e quindi al muscolo di contrarsi, utilizzando l’ energia data dalla cessione del gruppo fosfato da parte della molecola di ATP.
L’ allenamento con i sovraccarichi ovviamente provoca alte concentrazione di calcio nella cellula muscolare, ed una severa deplezione di ATP con conseguente incremento di ADP, poiché sono richieste contrazioni muscolari intense.
Questi due fattori stimolano l’ipertrofia muscolare attraverso due meccanismi distinti.
Il calcio lega una proteina con cui ha molta affinità formando calcineurina, un’ altra proteina che defosforila un fattore nucleare rendendolo attivo. Questo fattore trasloca nel nucleo, lega il DNA ed attiva la trascrizione di geni specifici che codificano per le sintesi proteiche.
L’ altro meccanismo è regolato dal rapporto ADP/ATP rilevato dal muscolo, che se sbilanciato a favore del primo, innesca un meccanismo coinvolto nell’ attivazione di fattori coinvolti con l’ ipertrofia.
FATTORI DI ATTIVAZIONE ORMONALI, MAP CHINASI E ROS
Gli ormoni sono coinvolti nello stimolo dell’ attività di sintesi proteica, ed a loro volta, le sollecitazioni provocare dal carico meccanico agiscono da fattori di stimolazione endocrina molto potenti.
Ad esempio l’ insulina è considerato l’ ormone anabolico per eccellenza. Attraverso il legame con il suo recettore scatena una serie di fosforilazioni che conducono da un lato all’ ingresso del glucosio nelle cellule attraverso la fosforilazione di diversi residui di tirosina, dall’altra alla trascrizione di geni attraverso la fosforilazione delle chinasi B.
Le chinasi B oltre ad attivare la cascata di eventi che conducono alla fosforilazione dei fattori di inizio, mediano nel muscolo molti effetti dell’ insulina.
L’ insulina in 3-6 ore aumenta la traduzione di mRNA a livello ribosomiale. Quando l’ azione dell’ insulina è prolungata aumenta la sintesi proteica, la divisione cellulare e la differenziazione cellulare.
È importante sottolineare che la traslocazione delle vescicole contenenti le proteine trasportatrici del glucosio nel muscolo GLUT-4, oltre ad essere promossa dal legame insulina-recettore, è innescata anche dallo stimolo nervoso.
Questo è un altro elemento che gioca a favore del fatto che consumare carboidrati e proteine in eccesso rispetto al fabbisogno, non sia indispensabile per garantire sufficiente stimolo della sintesi proteica.
Il testosterone attiva direttamente la sintesi proteica a livello nucleare.
Il GH agisce tramite il suo metabolita IGF-1 sulla chinasi B. L’ IGF-1 ha in oltre un ruolo sulla proliferazione delle cellule satelliti e quindi l’ aggiunta di nuclei, mentre la miostatina impedisce l’ aggiunta di nuclei.
Inoltre sembra che l’ ossido nitrico, la folliastatina e l’ ipossia abbiamo ruoli sulla stimolazione ipertrofica. Infatti l’esercizio di endurance condotto in ipossia attiva le proteine da shock termico e queste promuovono ipertrofia.
Inoltre vi sono altre vie metaboliche non ormonali che coinvolgono le chinasi.
Una di queste è la MAP chinasi, che a sua volta regola l’attività della AMP chinasi. La MAP chinasi è attivata dal perossido di idrogeno e questo spiega il ruolo dei ROS nell’ ipertrofia, in quanto inducono sia l’ espressione di alcuni geni, che la fosforilazione dei fattori di inizio delle cellule eucariote.
CONCLUSIONI
L’eccesso di cibo può essere utilizzato come substrato per alimentare richieste energetiche divenendo calore disperso, oppure può essere utilizzato come substrato per la biosintesi di tessuti di riserva.
Quando ci si allena con i sovraccarichi si vede, basta osservare la differenza di corporatura che vi è tra un culturista ed un maratoneta, che a parità di introito calorico e di tipologia di nutrienti, rappresentano gli antipodi sia dal punto di vista estetico che prestazionale.
Risulta quindi evidente che il carico meccanico è la chiave per aprire le porte dell’ ipertrofia muscolare, è che il cibo serve soltanto a compensare le esigenze energetiche.
Di Scilipoti Nino