UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PISA
DIPARTIMENTO DI FARMACIA Corso di Laurea Magistrale in Scienze della Nutrizione Umana
Tesi di Laurea
Interventi nutraceutici nell'attività sportiva
Candidata Relatore Lucia Marchi Dott.ssa Lara Testai
Indice
1-INTRODUZIONE__________________________________________________________4 2-PROGRAMMA DIETETICO__________________________________________________5 2.1-Misure antropometriche_______________________________________________5 2.1.1-Indice di massa corporea_________________________________________________6 2.1.2-Circonferenze__________________________________________________________6 2.2-Livelli di attività fisica__________________________________________________7 3-STRESS OSSIDATIVO E PROCESSO INFIAMMATORIO_____________________________9 3.1-Stress ossidativo______________________________________________________9 3.1.1-Cosa sono i radicali liberi________________________________________________10 3.1.2-Produzione dei radicali liberi durante l'attività fisica___________________________11 3.1.3-Meccanismo antiossidanti_______________________________________________12 3.2-Processo infiammatorio_______________________________________________13 3.2.1-Secrezione di IL-6 in risposta all'esercizio fisico_______________________________13 3.2.2-Effetti benefici e dannosi dell'IL-6__________________________________________14 4-CONCUSSIONE CEREBRALE NELLO SPORT____________________________________16 4.1-Incidenza del fenomeno_______________________________________________16 4.2-Definizione di concussione cerebrale_____________________________________16 4.2.1-Fisiopatologia_________________________________________________________17 4.2.2-Segni e sintomi della concussione cerebrale__________________________________19 4.2.3-Classificazione dello stato concussivo_______________________________________20 4.3-Prevenzione________________________________________________________21 5-I NUTRIENTI____________________________________________________________23 5.1-Classificazione dei nutrienti____________________________________________23 5.2-Macronutrienti______________________________________________________24 5.2.1-Proteine______________________________________________________________24 5.2.2-Carboidrati___________________________________________________________25 5.2.3-Lipidi________________________________________________________________28 5.3-Minerali___________________________________________________________29 5.3.1-Macrominerali________________________________________________________29 5.3.1.1-Calcio_____________________________________________________29 5.3.1.2-Magnesio __________________________________________________30 5.3.1.3-Sodio______________________________________________________30 5.3.1.4-Potassio____________________________________________________31
5.4-Microminerali_______________________________________________________31
5.4.1.1-Ferro______________________________________________________31
5.5-Acqua_____________________________________________________________32 6-SPORT DRINK ED ACQUA DI COCCO_________________________________________34 6.1-Acqua di cocco in alternativa agli sport drink______________________________35 7-NUTRACEUTICI NELL'ATTIVITÀ SPORTIVA_____________________________________37 7.1-Acidi grassi omega-3__________________________________________________37 7.1.1-Acidi grassi omega-3 ed attività antiossidante ed antinfiammatoria______________38 7.1.2-Acidi grassi omega-3 e concussioni cerebrali_________________________________39 7.2-Curcumina_________________________________________________________40 7.2.1-Curcumina ed attività antiossidante ed antinfiammatoria______________________40 7.2.2-Curcumina e concussioni cerebrali_________________________________________41 7.3-Vitamine___________________________________________________________42 7.3.1-Vitamine con attività antiossidante________________________________________43 7.3.2-Vitamine nel trattamento delle concussioni cerebrali__________________________44 7.4-Creatina___________________________________________________________45 7.4.1-Modalità di assunzione__________________________________________________46 7.4.2-Possibile impiego della creatina nel trattamento delle concussioni cerebrali________47 7.5-Tioli_______________________________________________________________47 7.5.1-Tioli durante l'attività sportiva____________________________________________49 7.6-Nitrati e nitriti_______________________________________________________50 7.6.1-I nitrati nell'attività sportiva______________________________________________52 7.7-Antocianine________________________________________________________54 7.8-Resveratrolo e S.baicalensis____________________________________________55 7.8.1-Resveratrolo__________________________________________________________55 7.8.2-Scutellaria baicalensis___________________________________________________56 8-CONCLUSIONE__________________________________________________________57 9-BIBLIOGRAFIA__________________________________________________________58
1- INTRODUZIONE
L’esercizio fisico e l’attività sportiva sono fondamentali per favorire il pieno sviluppo dell’organismo e per promuovere e mantenere uno stato di salute ottimale sia a breve che a lungo termine.
La Nutrizione riveste un ruolo di fondamentale importanza nella quotidianità dello sportivo in quanto presenta degli effetti sia sul benessere psicologico e soprattutto sulla prestazione sportiva dell’atleta.
Una buona alimentazione migliora i risultati delle prestazioni sportive e velocizza i tempi di recupero; per questo motivo è importante scegliere con cura gli alimenti da assumere sia durante le fasi di allenamento sia durante le prestazioni sportive, porre attenzione ai tempi in cui alimentarsi e, se necessario, ricorrere all’integrazione alimentare per supportare il recupero ed evitare carenze.
Questa tesi prende in considerazione vari nutraceutici come curcumina, vitamine, acidi grassi omega-3, fenoli ed altri che possono trovare impiego nell’attività sportiva in quanto hanno potere antiossidante ed antinfiammatorio utile a ridurre gli infortuni e il tempo di recupero da un infortunio. Altri effetti significativi di queste sostanze sono:
il miglioramento dell’apporto di ossigeno ai tessuti con conseguente miglioramento della performance degli atleti;
l’effetto protettivo sul sistema nervoso che sembra in grado di migliorare l’efficienza della conduzione dell’impulso nervoso e quindi la reattività di un atleta agli stimoli, con conseguente incremento della performance.
2- PROGRAMMA DIETETICO
Il termine dieta (dal greco diaita, “stile di vita”) coniuga in maniera efficace differenti aspetti ad essa correlati: modalità di alimentarsi, stile di vita alimentare nell'individuo sano e, al tempo stesso, acquista un significato terapeutico in quanto ha l'obiettivo di curare, controllare o correggere errori alimentari e/o squilibri metabolici (Miggiano, 2013).
Quando si stabilisce un programma dietetico è necessario che esso copra tutti i fabbisogni di energia e nutrienti. Inoltre deve tener conto delle variabili biologiche (età, stato fisiologico), gusti, preferenze, abitudini, stile di vita, presenza di patologie, disponibilità di alimenti, condizioni socio-economiche, aspetti etnici, religiosi e culturali (Miggiano, 2013). La nutrizione dello sportivo deve garantire un corretto apporto energetico per il lavoro muscolare, supportare gli adattamenti dell’organismo, lo sviluppo e la riparazione tissutale e promuovere le funzioni immunitarie dell’atleta.
L’apporto quantitativo di energie deve essere strettamente bilanciato con la tipologia di sport, l’intensità dell’attività e la frequenza di allenamento. Il consumo energetico non sarà uguale per tutti ma dipenderà dall’età, dal sesso e dalla massa corporea dell’atleta.
2.1- Misure antropometriche
L’antropometria è la tecnica di riferimento per la valutazione dello stato nutrizionale. È una tecnica non invasiva, di semplice esecuzione ed economica.
L’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS o WHO – World Health Organization) definisce l’antropometria come: “il metodo più applicabile, economico e non invasivo per determinare le dimensioni, le proporzioni e la composizione del corpo umano. Inoltre, poiché le dimensioni corporee ad ogni età riflettono lo stato generale di salute e di benessere degli individui e delle popolazioni, l’antropometria può essere impiegata per stimare la funzionalità, lo stato di salute e la sopravvivenza” (WHO, 1995).
Le misure antropometriche sono: 1. Peso;
2. Altezza; 3. Circonferenze.
2.1.1- Indice di massa corporea
L’indice di massa corporea (IMC o BMI – Body Mass Index) è il parametro che mette in relazione la massa corporea e l’altezza.
L’indice di massa corporea è dato dal rapporto tra il peso corporeo, espresso in Kg, e il quadrato dell’altezza, espressa in metri.
Secondo l’OMS in base al valore dell’Indice di Massa Corporea è possibile classificare le persone in: sottopeso, normopeso, sovrappeso ed obesità; inoltre è possibile suddividere l’obesità in 3 gradi: obesità di grado I, obesità di grado II ed obesità di grado III (Tabella 1).
Classificazione Classe di obesità Valore BMI
Sottopeso <18,5
Normopeso 18,5 – 24,9
Sovrappeso 25,0 – 29,9
Obesità lieve I 30,0 – 34,9
Obesità moderata II 35,0 – 39,9
Obesità grave III ≥40
Tabella 1: Classificazione delle persone in base al valore di BMI
2.1.2- Circonferenze
L’indice di massa corporea ha un limite in quanto non ci da alcuna informazione su come il peso è distribuito dato che il suo numeratore (peso corporeo) include sia la massa grassa che la massa magra.
Nonostante il calcolo del BMI è irrinunciabile dal punto di vista clinico, non consente una
valutazione sufficientemente accurata della composizione corporea (Bedogni et al., 2001). Per questa ragione, oltre a calcolare il BMI, vengono valutate altre misure di tipo antropometrico come le circonferenze.
Le circonferenze sono indicatori delle dimensioni trasversali dei segmenti corporei. Esse possono essere utilizzate:
1) come indicatori della distribuzione del tessuto adiposo sottocutaneo; 2) per il calcolo delle aree muscolo-adipose degli arti;
3) come indicatori del rischio di malattia; 4) per la predizione della massa grassa.
Le circonferenze più utilizzate nella pratica clinica sono la circonferenza della vita (WC –
Waist Circumferenze) e la circonferenza del braccio (AC – Arm Circumference) (WHO,
1998).
2.2- Livelli di attività fisica
I livelli di attività fisica (LAF o PAL – Physical Activity Level) sono degli indici che, moltiplicati per il metabolismo basale, forniscono informazioni sul fabbisogno energetico giornaliero complessivo.
Per l'adulto (18-59 anni) sono considerati 3 livelli di attività fisica: leggera, moderata e pesante; per persone sopra i 60 anni, viene preso in considerazione un solo indice riferito ad attività lavorativa leggera (Tabella 2).
Classe di età Attività LAF uomini LAF donne
18-59 anni Leggera 1,55 1,56
Moderata 1,78 1,64
Pesante 2,1 1,82
>60 anni 1,51 1,56
Tabella 2: Livelli di attività fisica per stimare il fabbisogno energetico
I livelli di attività fisica forniscono anche lo stile di vita della persona: sedentario, poco attivo, attivo e molto attivo (Tabella 3).
Categoria LAF Camminare a 6,5Km/h
Sedentario 1< LAF< 1,4 30
Poco attivo 1,4< LAF< 1,6 60
Attivo 1,6< LAF< 1,9 >60
Molto attivo 1,9<LAF< 2,5
Tabella 3: Livelli di attività fisica per stimare lo stile di vita
L'attività fisica di ogni individuo può essere stimata attraverso un diario che riporti tipi, tempi ed intensità dell'attività svolta. Questo può essere tramutato nel costo energetico dell'attività stessa attraverso delle equazioni di predizione. Una volta che abbiamo tutti i costi orari delle varie attività, si divide per 24 per ottenere un valore medio o livello di attività fisica che, moltiplicato per il metabolismo basale, dà la “spesa” energetica di una giornata (Miggiano, 2013).
Una volta identificato il livello di attività fisica si calcola il fabbisogno energetico giornaliero complessivo.
Il fabbisogno energetico complessivo comprende sia il fabbisogno dei macronutrienti (carboidrati, proteine e lipidi) sia il fabbisogno dei micronutrienti (vitamine e minerali).
3- STRESS OSSIDATIVO E PROCESSO INFIAMMATORIO
L'attività fisica oltre ad aumentare la forza, crescita muscolare e resistenza provoca sempre, in misura variabile, un certo grado di stress, meccanico e metabolico, sul corpo umano. Ciò conduce a due risultati: infiammazione e stress ossidativo (Pyne, 1994).
3.1- Stress ossidativo
Il termine stress ossidativo identifica una modificazione del normale equilibrio intracellulare esistente tra sostanze ossidanti, prodotte fisiologicamente dalle cellule durante i processi metabolici, e l'efficienza dei sistemi di difesa antiossidanti. Questa alterazione fa si che tessuti, cellule e macromolecole biologiche vengano esposte ad un eccesso di agenti ossidanti (Corti et al., 2009).
In tutti gli organismi aerobi esiste un delicato equilibrio, detto ossido-riduttivo, tra la produzione di sostante ossidanti, tra cui le specie reattive dell'ossigeno (ROS – Reactive
Oxygen Species) e il sistema di difesa antiossidante che ha il compito di prevenire e/o
riparare l'eventuale danno prodotto (Siciliano et al., 2007).
Le cellule del nostro corpo producono continuamente radicali liberi attraverso processi metabolici. Bassi livelli di radicali liberi sono necessari per importanti funzioni fisiologiche come segnalazione cellulare, risposta immunitaria ed apoptosi (Vollard et al., 2005). Se le ROS non vengono efficacemente neutralizzate dai sistemi di difesa che comprendono enzimi, come la superossido dismutasi (SOD), catalasi (CAT) e glutatione perossidasi (GPX), e sistemi non enzimatici, come vitamine C ed E, retinolo, bilirubina, acido urico, tioli e proteine (Martinović et al., 2009), si possono instaurare danni all'interno della cellula, in grado di condurre la stessa ad apoptosi (Maiese et al., 2008).
Quindi, se si genera uno sbilanciamento tra la produzione di ROS e i sistemi di difesa antiossidanti, si stabilisce una condizione di stress ossidativo (Illustrazione 2) (Sompol et al., 2009).
3.1.1- Cosa sono i radicali liberi
Un radicale libero è una molecola o atomo che contiene un elettrone spaiato nel suo orbitale più esterno (Riley, 1994). La presenza di un elettrone spaiato conferisce alla molecola una grande instabilità. Per raggiungere la stabilità i radicali rubano all'atomo vicino l'elettrone necessario per pareggiare la propria carica elettromagnetica; solitamente tendono a danneggiare tre componenti della cellula: lipidi, proteine ed acidi nucleici.
Si assiste a reazioni di ossidoriduzione, in questo caso si riduce il radicale libero, in quanto acquista elettroni, mentre si ossida, per esempio, un lipide, in quanto perde elettroni. Il
Illustrazione 2: Alterazione dell'equilibrio tra ROS e sostanze antiossidanti
(https://www.projectinvictus.it)
Illustrazione 3: Rappresentazione di una molecola stabile e di un
lipide che si ossida diventa a sua volta instabile dando inizio ad una serie di reazioni a catena che, se non vengono arrestate in tempo, finiscono col danneggiare le strutture cellulari adiacenti (Martinović et al., 2011).
A seconda dell'atomo responsabile della loro reattività le specie chimiche reattive (SCR –
Reactive Chemical Species) possono essere classificate in (Iorio, 2006):
• specie reattive dell'ossigeno (ROS – Reactive Oxygen Species); • specie reattive dell'azoto (RNS – Reactive Nitrogen Species); • specie reattive del carbonio (RCS – Reactive Carbonyl Species).
3.1.2- Produzione dei radicali liberi durante l'attività fisica
Durante l'attività fisica il muscolo ha bisogno di ossigeno per liberare energia, sotto forma di ATP, producendo anidride carbonica ed acqua. L'ossigeno viene ridotto ad acqua, nella catena respiratoria a livello mitocondriale, attraverso reazioni a catena che portano alla formazione di intermedi instabili, i radicali liberi. La catena respiratoria mitocondriale è costituita da quattro complessi redox disposti secondo potenziali di riduzione standard crescenti. Questi complessi contengono componenti quali flavoproteine, centri ferro-zolfo ed ubisemiquinoni, che consentono il trasporto di elettroni da un complesso all'altro, fino a raggiungere l'accettore finale, rappresentato dall'ossigeno molecolare, che viene ridotto ad acqua (Osellame et al., 2012) (Illustrazione 4).
Illustrazione 4: Trasporto di elettroni a livello della catena respiratoria mitocondriale
Singoli elettroni possono sfuggire alla catena respiratoria determinando la riduzione dell'ossigeno, generando ∙O2─ (anione superossido). Altri intermedi che possono essere
rilasciati sono: l'acqua ossigenata (H2O2) e il radicale idrossile (OH∙) (Sun et al., 2003).
Non solo l'ossigeno ma anche l'azoto (N2) può generare dei suoi radicali (RNS – Reactive
Nitrogen Species) e quelli di maggior interesse sono: l'ossido nitrico (NO∙) ed il
perossinitrito (ONOO−) (Uttara et al., 2009).
Durante l'attività fisica il consumo di ossigeno aumenta di circa 10-20 volte rispetto al basale a livello sistemico (Anstrad et al., 1986), e di 100-200 volte a livello scheletrico. L’incremento del consumo di ossigeno provoca dei picchi nel flusso elettronico mitocondriale, il che porterà inevitabilmente ad una maggiore dispersione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) nel mitocondrio, incrementando in ultima analisi la produzione di radicali liberi (Halliwell et al., 1999).
Inoltre, l'aumento cronico dello stress ossidativo negli atleti provoca: stanchezza (Kennedy et al., 2005), diminuzione delle prestazioni a lungo termine (Lehmann et al., 1992), atrofia muscolare (Xiao et al., 2012) e malattia (Vider et al., 2001).
3.1.3- Meccanismo antiossidanti
L'organismo ha sviluppato numerosi meccanismi di difesa antiossidanti per proteggersi dagli effetti dannosi dei radicali liberi. Questi meccanismi si dividono in:
1. sistemi antiossidanti enzimatici (SOD, catalasi, glutatione perossidasi),
2. sistemi antiossidanti non enzimatici (vitamine C ed E, polifenoli, carotenoidi), ed hanno il compito di mantenere le concentrazioni dei radicali liberi a livelli non tossici (Paletta-Silva et al., 2013).
Oltre a questi meccanismi antiossidanti endogeni esistono anche sistemi antiossidanti esogeni; questi ultimi possono essere ottenuti in parte dalla dieta o tramite l'assunzione di integratori alimentari (Rahman, 2007).
3.2- Processo infiammatorio
Recenti studi hanno identificato il muscolo scheletrico come un organo secretore, capace di produrre e rilasciare in circolo particolari proteine, dette miochine, in risposta alla contrazione (Tomas et al., 2004; Pederson et al., 2003). Le miochine sono in grado di influenzare il metabolismo e la funzione sia del tessuto muscolare stesso che di altri organi o tessuti, come il fegato, il cervello, il tessuto adiposo ed il sistema cardiovascolare. Tra le miochine prodotte dal muscolo, l'interleuchina 6 (IL-6) è quella che riveste un ruolo cruciale durante l'attività fisica.
3.2.1- Secrezione di IL-6 in risposta all'esercizio fisico
L'IL-6 è una citochina pleiotropica, cioè capace di svolgere la propria azione su diversi tipi cellulari (Pal et al., 2014); essa ha sia un'azione pro-infiammatoria che anti-infiammatoria, in base alla presenza di altre sostanze.
Durante l'esercizio prolungato, IL-6 è sintetizzata e secreta dal muscolo scheletrico, ed è la prima citochina presente in circolazione, con livelli che raggiungono il picco subito dopo l'esercizio (Fischer et al., 2006). Quando IL-6 è rilasciata dalle fibre muscolari in seguito ad esercizio fisico e non sono presenti TNF-α, proteina C reattiva e IL-1, allora l'effetto è antinfiammatorio. Infatti, si assiste ad un aumento degli antagonisti dei recettori dell’IL-1,
Illustrazione 5: Rappresentazione degli effetti della produzione di IL-6 a seguito della
dei recettori sTNFR e della citochina IL-10, il risultato finale è una diminuzione dell’IL-1 e TNF-α circolanti, determinando così un effetto antinfiammatorio (Ostrowski et al., 1999; Ostrowski et al., 1998; Steensberg et al., 2003).
Si possono osservare aumenti secondari di IL-6 a seguito di un danno muscolare. In questo caso IL-6 viene secreta dalle cellule immunitarie (linfociti, neutrofili, monociti) che si infiltrano a livello muscolare per riparare il danno (Pederson et al., 2001; Pederson et al., 2000), con conseguente effetto pro-infiammatorio. Oltre all'IL-6 vengono rilasciate anche altre citochine, come TNF-α, IL-1b, IL-1ra e IL-10, che liberano l'antigene e riparano il tessuto muscolare.
3.2.2- Effetti benefici e dannosi dell'IL-6
L'IL-6 che viene secreta durante l'attività fisica presenta effetti sia positivi che negativi. I benefici derivanti dall'esercizio fisico si riscontrano quando periodi di attività intensa sono seguiti da un periodo di riposo (Malaguti et al., 2013), mentre possono verificarsi effetti dannosi quando l'intensa attività fisica non è seguita da periodi di riposo adeguati e da una giusta nutrizione.
L'IL-6 secreta dal muscolo scheletrico ha un effetto positivo sul metabolismo, in quanto stimola la liberazione di glucosio durante l'esercizio. Con l'allenamento, il muscolo è più efficiente nell'utilizzazione del glucosio, con conseguente aumento della densità dei mitocondri ed una maggior capacità di ossidazione degli acidi grassi per ricavare energia; inoltre, riduce l'utilizzazione di glicogeno a livello muscolare, un'importante riserva energetica (Egan et al., 2013).
Al contrario, periodi ripetuti di attività fisica senza un giusto riposo causano una riduzione delle prestazioni, in particolare se le riserve di glicogeno sono basse o se la durata dell'esercizio è troppo lunga da non riuscire a mantenere adeguati livelli di glicogeno. L'innalzamento persistente delle concentrazioni plasmatiche di IL-6 può determinare un effetto catabolico e atrofia muscolare, con conseguente riduzione della forza muscolare, aumento del dolore muscolare e compromissione della funzionalità muscolare (Clarkson et al., 2002).
Un'altra conseguenza derivante da innalzamenti persistenti delle concentrazioni plasmatiche di IL-6 è la riduzione dell'assorbimento di particolari nutrienti, come ferro e zinco. L'ipoferritinemia causa una diminuzione delle prestazioni cognitive e fisiche (McClung et al., 2009), mentre basse concentrazioni di zinco alterano la funzione cardiorespiratoria (Lukaski, 2005) e le prestazioni cognitive (Sandstead, 2005; Penland, 2000).
Da questa analisi si deduce l'importanza che possono avere gli interventi nutrizionali, quali acidi grassi omega-3 e vitamine antiossidanti, che riducono le lesioni tissutali o accelerano il processo di guarigione, evitando periodi caratterizzati da eccessi livelli plasmatici di IL-6.
4- CONCUSSIONE CEREBRALE NELLO SPORT
La concussione o lieve trauma cranico (MTBI – Mild Traumatic Brain Injuri) è la forma più comune di trauma cranico legata agli sport, soprattutto da contatto, e la più difficile da diagnosticare tanto che, spesso, non viene riconosciuta.
4.1- Incidenza del fenomeno
Nel mondo l'incidenza del trauma cranico in generale è compresa in un range che va da 152 a 430 casi per 100.000 persone per anno; di questi una percentuale variabile tra il 3 ed il 25% sono legati allo sport. Quindi, il tasso di incidenza del trauma cranico nello sport è compreso tra i 5 e 68 casi per 100.000 persone per anno. Dei traumi cranici trattati in ospedale, circa l'11% sono legati ad attività sportiva e la maggior parte di questi coinvolgono bambini ed adolescenti (Hiller et al., 1997; Rutland-Brown et al., 2006; Tagliaferri et al., 2006).
Per comprendere la portata del fenomeno, nei soli Stati Uniti d'America si stima che avvengono circa 300.000 concussioni correlate alla pratica sportiva ogni anno (Thurman et al., 1998), cifra che sarebbe ampiamente sottostimata (Delaney et al., 2000).
La disciplina sportiva maggiormente interessata è il football americano (Johnston et al., 2001), ma può interessare anche altri sport come: il calcio, il rugby, la boxe, l'hockey, la lotta, gli sport invernali ed il lacrosse (Patel et al., 2005).
4.2- Definizione di concussione cerebrale
La concussione era conosciuta fin dall'antichità come una particolare forma di trauma cranico.
Nel corso degli anni si sono succedute una serie di definizioni mai complete ed esaustive, in quanto non tenevano conto dei vari e diversi aspetti della concussione.
La prima definizione più estensiva si ottenne durante la 1° Conferenza Internazionale sulla Concussione nello Sport, tenutasi a Vienna nel 2001. In tale occasione la concussione cerebrale venne definita come:
“un complesso processo fisiopatologico con interessamento cerebrale, indotto da forze biomeccaniche traumatiche. Può essere causata da un colpo diretto al capo, al viso, al collo o in qualsiasi altra arte del corpo con un impulso trasmesso indirettamente al capo. È caratterizzata dalla rapida insorgenza di un breve transitorio deterioramento neurologico a risoluzione spontanea. Tra i diversi sintomi che può causare, può esserci la perdita di coscienza; la risoluzione dei sintomi clinici/cognitivi in genere segue un decorso sequenziale” (Johnston et al., 2001).
Tale definizione è stata mantenuta inalterata anche durante la 2° Conferenza Internazionale sulla Concussione nello Sport, tenutasi a Praga nel 2004. In tale occasione è stato evidenziato che le alterazioni neuropatologiche tipiche dello stato concussivo sono da correlare ad un deficit funzionale, piuttosto che ad un danno strutturale cerebrale e che gli esami neuroradiologici risultano sostanzialmente normali. Inoltre, alcuni sintomi post-concussivi possono permanere per periodi più lunghi o essere persino persistente (McCrory et al., 2005).
4.2.1- Fisiopatologia
In seguito al trauma, le cellule cerebrali sono soggette a complesse alterazioni biochimiche che compromettono temporaneamente la funzione del neurone (Henry et al., 2010).
Dopo l'impatto iniziale del cervello contro il cranio, si verifica lo stiramento delle membrane neuronali con conseguente alterazione della permeabilità ionica (Barkhoudarian et al., 2011). Questa alterazione provoca il rilascio di neurotrasmettitori e ioni eccitatori (potassio e calcio): il potassio esce dal neurone mentre il calcio entra causando la depolarizzazione neuronale; il cambiamento della concentrazione di ioni calcio all'interno dei neuroni altera la funzionalità dei mitocondri (Giza et al., 2001).
Al fine di ristabilire il potenziale di membrana a riposo, le pompe sodio-potassio (Na+/K+
-ATPasi) iniziano a lavorare più intensamente causando una diminuzione del contenuto cerebrale di ATP (Vagnozzi et al., 2007). Il deficit energetico attiva il metabolismo del
glucosio per generare ATP, ma questo porta all'accumulo di lattato e ad un afflusso di ioni calcio che viene sequestrato nei mitocondri. Il calcio continua ad accumularsi dentro ed intorno ai mitocondri, causando disfunzioni mitocondriali ed una crisi energetica sempre maggiore (Giza et al., 2001); i neuroni si trovano ad essere in uno stato di “vulnerabilità metabolica” (Vagnozzi et al., 1999).
L'afflusso di calcio attiva anche la proteina calpaina che porta all'attivazione del processo apoptotico e morte cellulare (Martin et al., 1997).
A livello degli assoni neuronali si può verificare l'accumulo di organelli che provocano gonfiore assonale. Questi gonfiori portano infine alla rottura degli assoni e alla formazione di bulbi assonali (Barkhoudarian et al., 2011).
Studi sperimentali condotti su modelli animali di trauma cranico lieve hanno evidenziato, oltre ad una diminuzione del contenuto cerebrale di ATP, anche una diminuzione temporanea dell'N-acetilaspartato (NAA). La correlazione temporale tra le diminuzioni di ATP e NAA fanno si che l'NAA rivesta un ruolo particolare quale potenziale marker biochimico in grado di misurare indirettamente lo stato energetico neuronale (Signoretti et al., 2001).
Illustrazione 6: Rappresentazione della cascata neuromolecolare che si
Recentemente, è stato anche messo in evidenza che un evento concussivo è in grado di indurre modificazioni temporanee a livello genico. Infatti, è stato dimostrato che la concussione altera l'espressione di numerose proteine coinvolte nei processi vitali delle cellule neuronali (Di Pietro et al., 2010).
Un'altra importante scoperta riguarda il danno provocato da un secondo evento concussivo. Infatti, se nel periodo susseguente ad una concussione, in cui le cellule neuronali si trovano nello stato di “vulnerabilità metabolica”, si verifica un secondo evento concussivo, il danno risultante non è più lieve e quindi reversibile. Si verificano modificazioni biochimiche e molecolari tali da tradursi in danni cellulari gravi ed irreversibili, evidenziabili da concentrazioni cerebrali inferiori al 50% del valore pre-trauma sia di ATP che di NAA (Vagnozzi et al., 2005).
4.2.2- Segni e sintomi della concussione cerebrale
Circa il 40% degli atleti che subiscono una concussione manifesteranno i segni ed i sintomi tipici dello stato post-concussivo (Gosselin et al., 2006).
La sindrome post-concussiva è costituita da molteplici sintomi sfumati, sia fisici che psichici, che possono manifestarsi subito dopo l'evento traumatico oppure manifestarsi nelle ore o nei giorni successivi (Delaney et al., 2000).
I segni tipici sono: • stordimento
• sguardo/espressione assente • confusione
• reazioni emozionali inappropriate • incoordinazione
• risposta lenta alle domande
• perdita di coscienza (anche per pochi secondi) • convulsioni da impatto
• vomito
I sintomi tipici sono:
• mal di testa o sensazione di pressione nella testa • nausea
• problemi di equilibrio o vertigini
• visione doppia o offuscata o vedere “le stelle” o “lampi” • ipersensibilità alla luce o ai rumori
• problemi di udito
• sentirsi rallentato, annebbiato, con la testa “vuota” o “leggera” • modificazioni delle abitudini del sonno
• problemi di concentrazione o di attenzione • problemi di memoria
• irritabilità
• sensazione di spossatezza • tristezza
• emotività
I segni ed i sintomi della concussione cerebrale si possono quindi riassumere in quattro categorie: sintomi fisici, sintomi che riguardano la sfera cognitiva, sintomi derivanti dall'alterazione del tono dell'umore e delle emozioni, ed infine i disturbi del ritmo sonno-veglia (Gosselin et al., 2006).
4.2.3- Classificazione dello stato concussivo
Nel tempo sono state proposte numerose scale con l'intento di classificare lo stato concussivo in modo da definire la gravità del quadro clinico. Le più utilizzate sono quella di Cantu (Cantu 1986; Cantu 2001), le linee guida della Colorado Medical Society (Kelly et al., 1997) e dell'Accademia Americana di Neurologia (Report of the Quality Standars Subcommittee, 1997).
Tutte classificano la severità dello stato concussivo in base alla presenza ed alla durata di un periodo di perdita di coscienza (Tabella 4).
Grado 1
(Lieve) (Moderata)Grado 2 (Severa)Grado 3 Cantu ─ Assenza di incoscienza─ Amnesia post-traumatica <30'
─ Incoscienza <5' o amnesia post-traumatica <30' ma <24h ─ Incoscienza >5' o amnesia post-traumatica >24h Colorado Medical Society ─ Assenza di incoscienza
─Confusione senza amnesia ─ Assenza di incoscienza─ Confusione con amnesia ─ Incoscienza (qualsiasi durata)
American Academy of Neurology
─ Assenza di incoscienza ─ Confusione transitoria ─ Sintomi ed altre anomalie si risolvono in meno di 15'
─ Assenza di incoscienza ─ Confusione transitoria ─ Sintomi o altre anomalie si protraggono per più di 15'
─Incoscienza (qualsiasi durata)
Tabella 4: Classificazione della concussione cerebrale (Bianco et al., 2007)
Questi sistemi di classificazione sono risultati poco pratici nell'utilizzazione sul campo. Per ovviare a questo problema, durante le tre “Consensus Conference” dedicate alla concussione nello sport, tenutesi a Vienna nel 2001 (Aubry et al., 2002), a Praga nel 2004 (Mc Crory et al., 2005) ed a Zurigo nel 2008 (McCrory et al., 2009), è stata proposta una nuova classificazione. In particolare, la nuova classificazione afferma che la gravità di una concussione può essere determinata solo a posteriori sulla base della negatività dell'esame neurologico e sulla base del tempo necessario per ottenere la scomparsa dei sintomi soggettivi ed il completo recupero delle funzioni cognitive.
La concussione è stata distinta in:
1. concussione semplice: il quadro clinico si risolve spontaneamente in 7-10 giorni senza alcuna complicanza;
2. concussione complessa: presenza di un periodo di incoscienza della durata maggiore di 1 minuto e/o dalla presenza di specifiche complicanze (convulsioni da impatto) e/o di un deficit cognitivo prolungato per più di 7-10 giorni e/o dalla resistenza dei sintomi (McCrory et al., 2005).
4.3- Prevenzione
Nella prevenzione di fenomeni concussivi nello sport è di fondamentale importanza poter intervenire sui regolamenti e sulle modalità di arbitraggio delle discipline sportive più
frequentemente interessate.
Altra modalità di intervento, a scopo preventivo, è creare un'informazione ed un'educazione adeguata nel mondo dello sport sulla traumatologia cerebrale.
Infine, numerosi integratori come acidi grassi omega-3, curcumina, resveratrolo, creatina,
S. baicalensis e vitamine C, D ed E, hanno mostrato promettenti risultati negli studi sugli
animali risultando utili nella prevenzione o nel recupero di una concussione agendo su uno o più aspetti della cascata neuromolecolare.
5- I NUTRIENTI
Il termine alimento viene utilizzato per indicare qualsiasi sostanza che, assunta dall'esterno per via orale, viene utilizzata dall'organismo per formare energia (funzione energetica), per costruire nuove cellule e tessuti (funzione plastica), per proteggere e stimolare le normali attività fisiologiche (funzione protettiva e regolatrice).
Attraverso gli alimenti l'organismo è in grado di assorbire i nutrienti, o principi nutritivi, cioè i componenti essenziali che l'organismo umano non è in grado di sintetizzare in maniera adeguata e per questo devono necessariamente essere introdotti con l'alimentazione (Miggiano, 2013).
5.1- Classificazione dei nutrienti
I nutrienti vengono suddivisi in 2 categorie:
1. macronutrienti: proteine, carboidrati, grassi, minerale (calcio, fosforo, potassio, sodio, magnesio, cloro e zolfo) ed anche l'acqua nonostante non fornisce né energia né componenti essenziali;
2. micronutrienti: vitamine (A, complesso B e C, D, E, K) ed alcuni minerali (ferro, rame, zinco, iodio, manganese e selenio).
Il prefisso di quantità macro e micro risponde al fabbisogno umano e rispecchia la concentrazione di questi stessi nutrienti negli alimenti.
I macronutrienti sono sostanze necessarie per la produzione di energia e per fornire materiale plastico per la costruzione delle cellule e dei tessuti. Invece i micronutrienti non apportano energia, sono fattori essenziali che permettono al metabolismo di funzionare correttamente: senza questi le funzioni vitali non potrebbero aver luogo (Miggiano, 2013). I singoli macro e micronutrienti hanno un ruolo determinante nel metabolismo e devono essere rispettate le giuste proporzioni tra loro per ottenere i maggiori benefici (Tranchita et al., 2017). L'assunzione in quantità insufficiente o eccessiva di uno solo di questi componenti può comportare seri problemi per l'organismo, dando origine alle malnutrizioni.
5.2- Macronutrienti
Il timing di alcuni macronutrienti è un aspetto molto importante da considerare in quanto migliora il recupero e la riparazione dei tessuti, aumenta la sintesi proteica muscolare, migliora l'utilizzo di energia e migliora l'umore (Kerksick et al., 2017). Naturalmente, il
timing dei nutrienti è utile per gli atleti che svolgono un'attività fisica intensa, e meno per
chi pratica attività sportiva occasionalmente.
5.2.1- Proteine
Le proteine sono sostanze organiche azotate molto complesse e sono uno dei costituenti fondamentali di tutte le cellule del mondo animale e di quello vegetale.
Chimicamente parlando sono dei polimeri i cui monomeri sono gli aminoacidi uniti tra di loro attraverso legami peptidici. Le proteine differiscono fra loro per il numero, la composizione e la sequenza degli aminoacidi che le costituiscono.
Il nostro organismo può sintetizzare tutti gli aminoacidi necessari per la sintesi delle proteine corporee tranne 8, i quali vengono definiti aminoacidi essenziali, e devono essere introdotti necessariamente con gli alimenti.
In base al tipo di aminoacidi presenti le proteine vengono classificate in (Miggiano, 2013): 1. proteine ad alto valore biologico o complete: contengono tutti gli aminoacidi
essenziali nelle quantità ottimali. Si ritrovano negli alimenti di origine animale (carni, pesci, uova, latte e derivati);
2. proteine a basso valore biologico o incomplete: contengono quantità insufficienti o nulle di aminoacidi essenziali e sono contenute negli alimenti di origine vegetale (cereali, legumi e semi). Esse possono ugualmente fornire proteine di ottima
Illustrazione 7: Formula generale di un
qualità se combinate con altre proteine ricche di aminoacidi mancanti o carenti (un esempio è la combinazione dei legumi con i cereali).
Le proteine svolgono molteplici funzioni:
✔ funzione plastica: sono costituenti della struttura delle cellule; ✔ funzione protettiva: formano gli anticorpi;
✔ funzione regolatrice: molti enzimi ed ormoni dell'organismo sono proteine; ✔ funzione di trasporto: trasportano nutrienti ed altre sostanze nel sangue; ✔ funzione energetica: possono servire per produrre energia.
Il “fabbisogno proteico” è la quantità più bassa di proteine di elevata qualità che, in presenza di un adeguato apporto calorico, è capace di mantenere in equilibrio il bilancio azotato; questo valore in un soggetto adulto normale si aggira intorno a 0,8-1,0 g/Kg di peso corporeo (Trumbo et al., 2002).
La dose giornaliera di proteine per gli atleti oscilla fra 1,0-1,2 e 1,5-1,7 g/Kg di peso corporeo, in quanto le proteine sono necessarie per la costruzione della massa muscolare (Lemon, 1996). Soddisfare l'apporto giornaliero di proteine, con alimenti proteici (0,25-0,40 g/Kg/dose) assunti ogni 3 ore durante la giornata, risulta essere vantaggioso per chi pratica attività sportiva in quanto la sintesi proteica a livello muscolare è massimizzata (Moore et al., 2012; Areta et al., 2013).
A differenza dei carboidrati, studi recenti hanno riscontrato che non c'è differenza nello sviluppo della massa corporea e della forza se le proteine vengono assunte prima o dopo l'attività fisica (Schoenfeld et al., 2016 ).
5.2.2- Carboidrati
I carboidrati, o glucidi, sono sostanze organiche costituite da carbonio, idrogeno ed ossigeno, con formula generale CnH2nOn.
I carboidrati di maggior interesse alimentare possono essere suddivisi in 2 gruppi: 1. Semplici: i quali comprendono:
• monosaccaridi: formati da una sola molecola di zucchero semplice come glucosio, fruttosio e galattosio;
• disaccaridi: si formano per condensazione di 2 monosaccaridi come saccarosio, lattosio e maltosio;
2. Complessi: sono i polisaccaridi costituiti da un gran numero di unità ripetitive (amido, glicogeno e fibre).
Le funzioni che svolgono i carboidrati sono:
✔ funzione energetica: forniscono circa 4Kcal per grammo; il glucosio fornisce l'energia di pronto utilizzo, mentre il glicogeno rappresenta l'energia di riserva immagazzinata nel muscolo e nel fegato;
✔ funzione strutturale: fanno parte della struttura delle cellule.
In condizioni basali il fabbisogno glucidico si aggira intorno ai 180g al giorno e cioè circa 2,6 g/Kg di peso corporeo.
Negli atleti i carboidrati hanno la funzione di mantenere adeguati i livelli di glucosio nel sangue durante l'esercizio e reintegrare il glicogeno dopo la fine dell'esercizio, in quanto sono la principale fonte di energia; di conseguenza, le riserve di glicogeno endogeno (fegato e muscolo scheletrico) rivestono un ruolo fondamentale.
Le riserve di glicogeno sono limitate (Coyle et al., 1985; Coyle et al., 1986) e forniscono energia per un massimo di alcune ore durante l'esercizio aerobico da moderato ad intenso (Tarnopolsky et al., 2005; Dennis et al., 1997). La riduzione dei livelli di glicogeno causa una diminuzione del livello di intensità dell'esercizio e della perfomance (Coyle et al., 1985), mentre aumenta la probabilità di danno a livello muscolare (Gleeson et al., 2004; Rodriguez et al., 2009).
Quindi, è molto importante il mantenimento dei giusti livelli di glicogeno e il suo reintegro dopo l'attività sportiva.
Le riserve di glicogeno endogeno sono massimizzate seguendo una dieta ricca di carboidrati (8-12 g di carboidrati/Kg/die) (Howarth et al., 2009; Van Hall et al., 2000; Van
Loon et al., 2000).
Se è necessario un rapido ripristino delle riserve di glicogeno (tempo di recupero < 4 ore) è necessario seguire delle strategie (Kercksick et al., 2017):
• aumentare il quantitativo di carboidrati (1,2 g/Kg/die) preferendo i carboidrati che hanno un indice glicemico alto (>70);
• aggiungere caffeina (3-8 mg/Kg): la caffeina migliora le prestazioni fisiche in quanto aumenta l'attività della pompa Na+/K+-ATPasi, aumenta il rilascio di calcio
dal reticolo sarcoplasmatico, inibisce gli enzimi fosfodiesterasici ed infine aumenta l'ossidazione dei grassi risparmiando il glicogeno (Jones, 2008; Davis et al., 2009; Meeusen et al., 2013);
• combinare i carboidrati (0,8 g/Kg/h) con le proteine (0,2-0,4 g/Kg/h).
Nelle ore precedenti una competizione (circa 4 ore prima), la priorità dell'atleta dovrebbe essere quella di massimizzare o mantenere i giusti livelli di glicogeno endogeno. A tal proposito, dopo un digiuno notturno l'assunzione di un pasto ad alto contenuto di carboidrati 4 ore prima di un esercizio della durata maggiore di 90 minuti, aumenta significativamente i livelli di glicogeno sia a livello muscolare che a livello epatico, l'ossidazione dei carboidrati, l'utilizzazione di glicogeno muscolare e migliora la performance degli esercizi aerobici (Wright et al., 1991; Neufer et al., 1987; Sherman et al., 1989).
Quando le sessioni di esercizio si estendono oltre i 70 minuti, fornire carboidrati (sport drink) ad intervalli regolari (ogni 10-15 minuti) aiuta a mantenere i giusti livelli di glucosio nel sangue e ad ottimizzare le prestazioni (Jeukendrup 2004; Jeukendruo, 2008).
D'altra parte, quando la somministrazione di carboidrati è inadeguata, l'aggiunta di proteine aiuta a mantenere la performance, minimizzare i danni muscolari, promuovere la rigenerazione del glicogeno e favorire un bilancio azotato positivo (Saunders et al., 2004; Saunders al., 2007). La rigenerazione dei livelli di glicogeno muscolare è maggiore quando la somministrazione di carboidrati e proteine avviene subito dopo l'attività sportiva e prima di un successivo allenamento (Berardi et al., 2006; Berardi et al., 2008).
5.2.3- Lipidi
I lipidi sono composti organici derivanti dall'esterificazione di acidi grassi con alcoli.
I lipidi più semplici sono gli acidi grassi che possono essere distinti in saturi ed insaturi in base al numero di doppi legami eventualmente presenti nella catena carboniosa. Per questo motivo vengono classificati in:
• acidi grassi saturi: acidi grassi che non presentano doppi legami (acido laurico, acido miristico, acido palmitico ed acido stearico);
• acidi grassi monoinsaturi: acidi grassi che presentano un solo doppio legame (acido oleico);
• acidi grassi polinsaturi: acidi grassi presentano più di un doppio legame (acido α-linoleico, acido α-linolenico ed acido arachidonico).
L'organismo può sintetizzare quasi tutti gli acidi grassi, tranne alcuni acidi grassi polinsaturi (acido α-linoleico e acido α-linolenico) i quali vengono definiti essenziali e devono essere introdotti necessariamente con la dieta. Dall'acido α-linolenico derivano due acidi grassi l'eicosapentaenoico (EPA) e il docosaesaenoico (DHA), importanti sia nella prevenzione delle malattie cardiovascolari, sia per un corretto sviluppo e funzionamento del sistema nervoso centrale e della retina.
Le funzioni principali dei lipidi sono:
✔ funzione energetica: rappresentano l'energia di riserva dell'organismo; apportano 9Kcal per grammo;
✔ funzione strutturale: entrano nella costituzione delle membrane cellulari e delle guaine nervose;
✔ funzione regolatrice: sono precursori di ormoni, acidi biliari, vitamina D ed altri composti bioregolatori;
✔ funzione di trasporto: fungono da carrier delle vitamine liposolubili che vengono assorbite solo in presenza di questi.
totali in adulti ed anziani dovrebbe essere compreso tra il 20 ed il 30% dell'apporto energetico totale. Generalmente, i lipidi di origine vegetale sono più ricchi di acidi grassi insaturi considerati protettivi per la salute, mentre quelli di origine animale, cosiddetti saturi, vengono considerati potenzialmente nocivi.
I lipidi, negli sportivi di resistenza e di lunga durata, vengono utilizzati come fonte energetica per risparmiare sia i carboidrati sia le proteine. Per coloro che effettuano attività fisica di resistenza, una dieta ricca di grassi permette di sostenere sforzi intensi, anche se può essere gravata da chetosi; per tale motivo è necessario associare sempre i carboidrati. Un piano alimentare che apporta meno del 20% dei grassi sul totale del fabbisogno energetico non garantisce un adeguato sostentamento della performance atletica (Miggiano, 2013).
5.3- Minerali
I minerali sono dei nutrienti che svolgono vari compiti: rientrano nella costituzione di molti tessuti e rappresentano fattori essenziali per le funzioni biologiche e per l'accrescimento. L’organismo umano non li assimila in forma semplice, bensì solo dopo averli trasformati in sali o in altre forme combinate e solubili.
In base al fabbisogno giornaliero vengono classificati in 2 gruppi: macrominerali e microminerali.
5.3.1- Macrominerali
I macrominerali d'interesse nella pratica sportiva sono: il calcio, il magnesio, il sodio ed il potassio.
5.3.1.1- Calcio
Il calcio è il minerale più abbondante nell'organismo umano; il 99% è presente nell'osso e nei denti, il restante 1% è nei tessuti molli.
La disponibilità di calcio aumenta grazie alla presenza nell'intestino di alcuni composti, come il lattosio e gli aminoacidi arginina e lisina, e da un aumento del pH. La biodisponibilità di calcio è invece influenzata negativamente da fattori presenti negli
alimenti come fitati, ossalati, fosfati ed anche fibre.
Il valore di calcemia, cioè il livello di calcio nel sangue, è mantenuto costante ad opera di diversi ormoni quali calcitriolo, paratormone e calcitonina. L'importanza di mantenere la concentrazione di calcio costante nel sangue deriva dalla sua importante funzione che svolge all'interno delle cellule, ed in particolare a livello delle cellule eccitabili. Infatti, le fibrocellule muscolari risentono in maniera significativa dei livelli di calcio.
5.3.1.2- Magnesio
Nel corpo umano sono presenti circa 24 grammi di magnesio. Circa il 60% del magnesio totale si trova mineralizzato nell'osso, il 39% si trova nelle cellule ed un 1% nei liquidi extracellulari.
Il magnesio è uno ione molto importante per il muscolo in quanto è indispensabile alle pompe ATPasi di membrana, le quali mantengono il gradiente elettrolitico di sodio e potassio. Inoltre, il magnesio ristabilisce le condizioni durante la decontrazione ed è importante per molti enzimi che sono implicati nella generazione di energia. Di conseguenza una condizione di ipomagnesiemia porta a debolezza e spasmi muscolari. Negli adulti viene consigliato un apporto giornaliero di 3-4,5 mg/Kg; dosi elevate hanno funzione lassativa.
Attraverso l'analisi di vari studi si è osservato che l'integrazione di magnesio non migliora le prestazioni atletiche, ma riduce significativamente il valore della pressione arteriosa post-esercizio (riduzione di 13 mmHg) (Kass et al., 2013).
5.3.1.3- Sodio
Il sodio è il principale catione dei liquidi extracellulari. Nell'organismo si trova in alte concentrazioni, infatti raggiunge circa i 90 grammi in un uomo adulto. La concentrazione ematica del sodio è regolata dal rene sotto il controllo dell'aldosterone.
Il sodio ha diverse funzioni: regola il volume dei liquidi extracellulari, partecipa alla pressione osmotica dei liquidi, al mantenimento del potenziale di membrana, all'eccitabilità dei muscoli e dei nervi e all'assorbimento attivo dei nutrienti.
Tra gli atleti si assiste spesso ad una carenza di sodio a seguito di una sudorazione eccessiva. Per una corretta integrazione di sodio, dopo un esercizio ad alta intensità o prolungato, è opportuno consumare concentrazioni di sodio superiori a 25 mmoli/L (Baker et al., 2014).
5.3.1.4- Potassio
Il potassio è il principale catione intracellulare. Un soggetto adulto possiede circa 110-140 grammi di potassio, di cui il 95% si trova all'interno delle cellule. La piccola quota extracellulare è importante per la trasmissione dell'impulso nervoso, la contrattilità dei muscoli e il mantenimento della pressione arteriosa.
Il potassio è importante per tutte le cellule, in particolar modo per le cellule che si devono contrarre dopo lo stimolo nervoso. L'iperpotassemia è causa di sintomi neuromuscolari aspecifici con debolezza, parestesie e aritmie cardiache.
Difficilmente si assiste ad una carenza di potassio, ad eccezione di condizioni patologiche particolari come vomito, diarrea ed uso di diuretici; la carenza di potassio determina debolezza muscolare fino alla paralisi flaccida.
Un dieta ricca di verdure fresche, frutta, noci, semi, carni magre e cereali integrali riesce a mantenere i giusti livelli di potassio tra gli atleti (Burke et al., 2006; Sawka et al., 2007).
5.4- Microminerali
Tra i microminerali quello d'interesse nella pratica sportiva è il ferro.
5.4.1.1- Ferro
Il ferro è contenuto nella misura di circa 3-4 grammi in un uomo adulto; di questa quantità il 66% entra nella composizione dell'emoglobina, il 10% nella composizione della mioglobina, mentre la quota rimanente è depositata nei tessuti o è legata a molteplici enzimi.
Il ferro è indispensabile per la struttura e la funzione dell'emoglobina, della mioglobina e dei citocromi, tutte proteine essenziali nel metabolismo energetico delle cellule sia in condizioni basali che dopo particolari necessità (ad esempio, a seguito di un aumento del
lavoro muscolare). La carenza di ferro, con o senza anemia, può compromettere la funzione muscolare e limitare la capacità lavorativa (Lukaski, 2004; Whiting et al., 2006; Haymes, 2006; Brownlie et al., 2004).
L'integrazione di ferro tra gli atleti a livello agonistico è molto comune. Ciò deriva dal fatto che l'attività sportiva può portare allo sviluppo dell'”anemia da sport”, in cui i valori di emoglobina scendono sotto i 14 mg/100 ml di sangue per gli uomini e sotto i 12 mg/100 ml di sangue per le donne.
Dall'analisi di vari studi si evince che gli integratori a base di ferro vengono assunti soprattutto dalle donne (Knapik et al., 2016), per le quali la perdita di ferro durante il periodo dei flussi mestruali può essere importante e generalmente ad ogni ml di sangue perduto con le mestruazioni (una media ragionevole è compresa tra i 30 e 60 ml al mese) si accompagna una perdita di circa 0,5 mg di ferro.
5.5- Acqua
L'acqua è un nutriente fondamentale per il nostro organismo; in un organismo adulto l'acqua è circa il 60% del peso corporeo.
L'acqua nell'organismo viene suddivisa in 2 compartimenti: 1. liquido intracellulare: è 2/3 del volume totale;
2. liquido extracellulare: comprende il plasma, la linfa, il liquido interstiziale ed il liquido cefalorachidiano.
Il bilancio idrico viene mantenuto attraverso la secrezione dell'ormone antidiuretico o ADH che agisce a livello renale provocando il riassorbimento dell'acqua, sia attraverso l'attivazione del centro della sete a livello ipotalamico.
La disidratazione rappresenta un pericolo per la salute degli individui. Infatti, con una perdita del 2% in peso diminuisce la capacità di regolare la temperatura corporea e calano le prestazioni fisiche; con il 5% cominciano a comparire i crampi ai muscoli, con il 7% allucinazioni e coma, col 20% sopraggiunge la morte (Von Duvillard et al., 2008).
motivo è importante idratarsi prima, durante e dopo lo sforzo fisico per non compromettere la prestazione sportiva ed anche la salute (American College of Sports Medicine et al., 2007; Von Duvillard et al., 2004) .
Per prevenire l'eccessiva perdita di liquidi corporei l'acqua da sola non è sufficiente e va integrata con l'aggiunta di sali minerali. Le soluzioni di carboidrati e proteine, comunemente note come “sport drink”, rappresentano una valida alternativa per gli atleti (Von Duvillard et al., 2008).
6- SPORT DRINK ED ACQUA DI COCCO
Gli sport drink sono integratori idrosalini contenenti acqua, sali minerali e carboidrati per favorire l’attività muscolare; in genere sono formulati per (Coombes et al., 2000):
• prevenire la disidratazione;
• fornire carboidrati per aumentare l’energia disponibile;
• fornire elettroliti per reintegrare quelli che si perdono con la sudorazione.
Le bevande sportive possono essere classificate in base alla concentrazione di carboidrati che contengono, quindi si distinguono (Coombes et al., 2000):
1. sport drink con una concentrazione bassa di carboidrati, inferiore al 10%; 2. sport drink con una concentrazione alta di carboidrati, maggiore del 10%.
Le bevande più popolari contengono una concentrazione di carboidrati inferiore al 10%, infatti contengono tra il 6 e l’8% di carboidrati (Illustrazione 8).
Gli sport drink con alte concentrazioni di carboidrati sono utili per risparmiare il glicogeno a livello muscolare ed epatico. Inoltre, a seguito di una riduzione delle riserve di glicogeno durante l’attività sportiva, mantengono i giusti livelli di glucosio nel sangue (Coleman, 1988).
I principali carboidrati contenuti negli sport drink sono: glucosio, fruttosio, saccarosio e le maltodestrine (polimeri del glucosio). I polimeri del glucosio sono più vantaggiosi per gli
atleti rispetto agli zuccheri semplici perché attraversano lo stomaco più velocemente (Seiple, 1983); inoltre sono utilizzati nelle bevande per aumentare la concentrazione dei carboidrati (si può arrivare fino ad un 15%).
A differenza degli altri carboidrati, il fruttosio viene assorbito più lentamente e non stimola l’assorbimento di liquidi a livello dell’intestino. Esso non è associato ad un miglioramento della perfomance in quanto non viene rapidamente metabolizzato e rilasciato dal fegato per fornire glucosio ai muscoli (Coleman, 1988). Il fruttosio è utile per risparmiare le riserve di glicogeno a livello muscolare (Seiple, 1983).
Gli elettroliti che forniscono gli sport drink sono generalmente: sodio, potassio e cloruro. Come nel caso dei carboidrati, le concentrazioni degli elettroliti variano tra le varie bevande (vedi Illustrazione 8).
Il sodio aiuta a mantenere il corretto volume dei fluidi corporei, è importante nella contrazione muscolare e nella conduzione degli impulsi nervosi. Una lieve carenza di sodio può compromettere le prestazioni, causando nausea, vomito, mal di testa, perdita di appetito, debolezza muscolare e crampi (William, 1985). Il cloruro gioca un ruolo simile al sodio nella regolazione dei potenziali elettrici attraverso le membrane cellulari.
Il potassio è fondamentale per la contrazione muscolare e per la conduzione degli impulsi nervosi. Inoltre, è fondamentale per il trasporto del glicogeno attraverso le membrane cellulari (William, 1985).
L’utilizzo degli sport drink è particolarmente utile per gli atleti impegnati nella pratica sportiva per un tempo molto lungo (maratoneti) o per gli atleti che eseguono un’attività ad intermittenza ad alta intensità e per periodi lunghi (giocatori di calcio), in quanto sono a rischio di ipoglicemia, disidratazione ed affaticamento, fattori che riducono le prestazioni sportive.
6.1- Acqua di cocco in alternativa agli sport drink
Per gli atleti che preferiscono utilizzare bevande naturali rispetto agli sport drink, un'alternativa valida è rappresentata dall'acqua di cocco.
bevande è lo stesso, ma a stadi di maturazione diversi. L'acqua di cocco fresca, infatti, si ricava dalle noci verdi ancora acerbe, mentre il latte di cocco si ricava dalla spremitura della polpa quando la noce di cocco è matura.
L'acqua di cocco è ricca di sostanze nutritive, assorbite dalla pianta direttamente dal terreno in cui cresce. Contiene sali minerali utili per il nostro organismo, in particolare potassio, sodio, cloruro, magnesio, zinco, ferro e carboidrati (Chavalittamrong et al., 1982); contiene zuccheri semplici ed il contenuto calorico è basso (15-20 Kcal/L).
Oltre ad essere usata come aiuto di reidratazione, l'acqua di cocco possiede proprietà antiossidanti utili a neutralizzare la produzione di radicali liberi (Mantena et al., 2003; Fisher-Wellman et al., 2009) per la presenza di vitamina C.
L'acqua di cocco fornisce effetti idratanti simili a quelli degli sport drink (Saat et al., 2002; Ismail et al., 2007; Idárraga et al., 2010). Per comparare gli effetti sullo stato di idratazione degli sport drink e dell'acqua di cocco è stato condotto uno studio randomizzato, a singolo cieco ed in cross-over, dove i partecipanti hanno assunto una delle 4 bevande oggetto di studio:
• acqua in bottiglia di marca;
• acqua di cocco puro (VitaCoco®, New York, NY); • acqua di cocco concentrata;
• sport drink (soluzione contenente il 5-6% di carboidrati).
I risultati del test hanno riportato che tutte e 4 le bevande hanno arrestato il senso di sete senza differenze significative. Tutte le bevande esaminate sono in grado di promuovere l'idratazione dopo un'ora di esercizio di disidratazione. Inoltre non sono state riscontrate differenze nella prestazione sul tapis roulant dopo l'assunzione della bevanda assegnata.
7- NUTRACEUTICI NELL'ATTIVITÀ SPORTIVA
Il termine Nutraceutica, coniato dal Dott. Stephen De Felice nel 1989, deriva dalla fusione di 2 parole: nutrizione e farmaceutica. La nutraceutica si riferisce allo studio degli alimenti che hanno degli effetti benefici sulla salute, ed associano la componente nutrizionale alle proprietà curative (Kalra, 2003).
Le sostanze nutraceutiche derivano normalmente da alimenti, piante ed anche microrganismi. Esse hanno la caratteristica di curare o prevenire malattie, migliorare la salute fisica e mentale, aumentare l'aspettativa di vita e combattere i disturbi tipici dell'invecchiamento (Tranchita et al.,2017).
Nel caso dello sport, i nutraceutici possono essere utilizzati per ridurre gli infortuni ed il tempo di recupero da un infortunio, grazie al loro potere antiossidante ed antinfiammatorio. Inoltre, migliorano l'apporto di ossigeno ai tessuti ed ai muscoli, ed hanno un effetto protettivo sul sistema nervoso (Tranchita et al., 2017).
In questo capitolo verranno presi in considerazione i nutraceutici la cui assunzione garantisce dei vantaggi agli atleti.
7.1- Acidi grassi omega-3
Gli acidi grassi omega-3 sono acidi grassi polinsaturi (n-3 PUFA) caratterizzati dalla presenza del primo doppio legame dopo il terzo atomo di carbonio a partire dall’estremità metilica della catena carboniosa.
I principali acidi grassi omega-3 sono l'acido eicosapentaenoico (EPA, 20:5) e l'acido docosaesaenoico (DHA, 22:6), sintetizzati a partire dall'acido α-linolenico (ALA).
L’acido α-linolenico (ALA) della serie omega-3 (18:3 n-3), insieme all’acido linoleico (LA) della serie omega-6, non possono essere sintetizzati dall’uomo e, pertanto, devono essere
attinti da fonti alimentari, a causa della mancanza di disponibilità degli enzimi Δ12-desaturasi e Δ15-Δ12-desaturasi (presenti invece nelle piante) e necessari per la conversione dell’acido oleico ad ALA e LA. Per questo motivo, ALA e LA, sono considerati acidi grassi essenziali nella dieta umana (Spector, 1999).
Gli acidi grassi omega-3 sono contenuti all'interno di alcuni alimenti come pesci, crostacei, frutta secca (noci) ed oli vegetali come quello di lino e di canapa (Tranchita et al., 2017). Numerosi studi suggeriscono che gli omega-3 possono essere utili nel trattamento di diversi disturbi patologici, come la regolazione dei livelli lipidici nel plasma (Mori et al., 2000), l’attività immunitaria (Hwang, 2000) e cardiovascolare (Leaf, 2001), l’azione dell’insulina (Storlien et al., 1998), lo sviluppo neuronale e la funzione visiva (Salem et al., 2001).
7.1.1- Acidi grassi omega-3 ed attività antiossidante ed antinfiammatoria
Numerosi studi in letteratura dimostrano che gli acidi grassi omega-3, EPA e DHA, svolgono un ruolo nella risoluzione dell'infiammazione attraverso la sintesi dei loro mediatori infiammatori come prostaglandine, leucotrieni, lipossine, resolvine e protectine (Calder, 2014). L'effetto antinfiammatorio di EPA e DHA dipende prevalentemente dalla loro incorporazione nei fosfolipidi di membrana.
Sia gli omega-6, in particolar modo l'acido arachidonico, sia gli omega-3, EPA e DHA, sono i precursori degli eicosanoidi. Con questo termine si intendono diverse famiglie di sostanze (prostaglandine, trombossani, leucotrieni) capaci di modulare alcune risposte endocrine. Gli eicosanoidi derivanti dall'acido arachidonico hanno effetti “negativi” sul metabolismo, in quanto aumentano le reazioni allergiche, la proliferazione cellulare, la pressione sanguigna, le reazioni infiammatorie, l'aggregazione piastrinica, la trombogenesi ed il vasospasmo; mentre gli eicosanoidi derivanti dall'EPA hanno effetti “positivi” in quanto hanno un'azione completamente opposta ai precedenti.
Gli eicosanoidi derivati dall'EPA mostrano anche un'affinità ridotta per i recettori degli eicosanoidi che li rendono fino al 50-80% biologicamente meno attivi rispetto agli eicosanoidi derivati dall'acido arachidonico (Wada et al., 2007).
Sia EPA che DHA fungono anche da substrati per resolvine, protectine e maresine: sostanze in grado di risolvere lo stato infiammatorio nei modelli animali di infiammazione (Mas et al., 2012; Bannenberg et al., 2010).
Oltre ad alterare la produzione di eicosanoidi, i PUFA omega-3 sono capaci anche di ridurre l'attivazione della via NF-KB, riducendo la produzione di citochine infiammatorie, contrastando l'acido arachidonico che è un noto stimolatore di tale via (Camandola et al., 1996).
Molti ricercatori hanno mostrato l'effetto protettivo che può avere l'assunzione di omega-3 nel ridurre lo stato infiammatorio cronico degli atleti ed il danno muscolare. Tuttavia non è stato dimostrato in maniera univoca che l'assunzione di omega-3 possa migliorare anche la performance degli atleti (Shei et al., 2014).
7.1.2- Acidi grassi omega-3 e concussioni cerebrali
Numerosi studi sugli animali hanno evidenziato un potenziale uso degli acidi grassi omega-3, in particolar modo dell'acido docosaesaenoico (DHA), nel trattamento e nella prevenzione dei traumi concussivi. In particolar modo, la supplementazione con acidi grassi omega-3 prima di subire una concussione può proteggere contro: la riduzione della plasticità neuronale e la compromissione dell'apprendimento normalizzando i livelli di proteine coinvolte nel circuito neuronale, i processi cognitivi, la facilitazione sinaptica, l'eccitabilità neuronale ed il controllo locomotore (Wu et al., 2004).
Inoltre, è stato dimostrato che la supplementazione con acidi grassi omega-3 prima di una concussione può ridurre i marker di danno cerebrale e di morte cellulare (Mills et al., 2011).
La supplementazione con acidi grassi omega-3, dopo aver subito una concussione, può aiutare a mantenere la stabilità genomica, l'omeostasi cellulare (Wu et al., 2007) e a ridurre le lesioni che il cervello subisce (Bailes et al., 2010).
Questi risultati ottenuti attraverso studi su animali sono promettenti e mostrano un potenziale uso degli acidi grassi omega-3. C'è solo un caso clinico che ha contribuito a far progredire ulteriormente l'interesse verso gli acidi grassi omega-3 nel trattamento delle
lesioni cerebrali. Un adolescente, a seguito di un incidente automobilistico, ha subito gravi lesioni traumatiche cerebrali che lo hanno portato ad uno stato vegetativo persistente. Dopo aver iniziato la supplementazione con acidi grassi omega-3 è stato in grado di camminare dopo 3 mesi (Lewis et al., 2013).
Oltre questo caso clinico, attualmente sono in corso due studi, randomizzati in doppio cieco, che esaminano gli effetti di una supplementazione di DHA nei traumi concussivi, ma al momento non ci sono dati disponibili.
7.2- Curcumina
La curcumina è il principale componente biologicamente attivo che si estrae dalla
Curcuma longa. La curcumina, che conferisce il colore giallo alla curcuma, fu isolata per la
prima volta nel 1842 da Vogel e Pelletier e la sua struttura fu determinata nel 1910.
La formula chimica della curcumina è C21H20O6, è conosciuta anche come diferuloilmetano
e la formula di struttura è la seguente (Illustrazione 10):
La curcumina ha mostrato attività antiossidante, antinfiammatoria, antivirale, antibatterica, antifungina e antitumorale e quindi ha un potenziale contro varie malattie maligne, diabete, allergie, artrite, morbo di Alzheimer e altre malattie croniche. Questi effetti sono mediati attraverso la regolazione di vari fattori di trascrizione, fattori di crescita, citochine infiammatorie, protein-chinasi e altri enzimi (Aggarwal et al., 2007).
7.2.1- Curcumina ed attività antiossidante ed antinfiammatoria
Numerosi studi scientifici in letteratura hanno dimostrato l'efficacia della curcumina nel ridurre lo stress ossidativo e l'infiammazione indotti dall'esercizio fisico.
L'effetto antinfiammatorio della curcumina avviene attraverso la down regulation del fattore di trascrizione NF-kB (NF-kB – Nuclear Factor kappa-light-chain-enhancer of
activated B cells) sopprimendo, di conseguenza, l'espressione di IL-6 e del TNF-α (Cho et
al., 2007; Aggarwal et al., 2006). È stato riportato che l'integrazione con polifenoli della curcumina riduce gli aumenti di IL-6 e TNF-α nei muscoli dei topi dopo la corsa in discesa (Davis et al., 2007).
Altri studi condotti sui topi (i topi correvano ad una velocità di 22m/min con una pendenza del -15% sul tapis roulant per 150 minuti), hanno riportato che l'assunzione di curcumina per via orale (3 mg), dopo una corsa in discesa, sopprime lo stress ossidativo, riducendo il perossido di idrogeno nel muscolo scheletrico (Kawanishi et al., 2013).
Inoltre, la curcumina è in grado di stimolare fattori di trascrizione, fattori di crescita e molecole di segnale che inibiscono lo scavenging dei radicali del superossido, dell'idrogeno perossidasi e dell'ossido nitrico da parte dei macrofagi attivati, inibendo così la perossidazione dei lipidi (Tranchita et al., 2017).
Tutti gli effetti finora elencati contribuiscono a rendere la curcumina una sostanza valida per ridurre il grado di infiammazione e di danno muscolare indotti da esercizio fisico, per avere un recupero più rapido dopo infortunio e per migliorare la performance degli atleti (Mc Farlin et al., 2016).
7.2.2- Curcumina e concussioni cerebrali
Studi effettuati sugli animali hanno mostrato effetti promettenti della curcumina nel trattamento delle concussioni. In particolar modo, sono stati analizzati gli effetti della curcumina prima e dopo una concussione e sono stati paragonati a situazioni di controllo in assenza di curcumina.
Da questi studi si evince che l'assunzione di curcumina, prima di subire una concussione, è in grado di migliorare la trasduzione e di monitorare l'energia cellulare (Sharma et al., 2009).
Recenti studi mostrano la capacità della curcumina di ripristinare i livelli di proteine coinvolte nell'omeostasi energetica dopo una concussione. È noto che un trauma
