Fosfocreatina e risintesi di ATP: integrazione di creatina nello sport

L’ATP (adenosina trifosfato) viene definita la moneta energetica per il lavoro biologico delle nostre cellule: l’energia degli alimenti non viene trasferita direttamente alle cellule, ma è l’energia ricavata dall’ossidazione dei macronutrienti ad essere immagazzinata sotto forma di ATP. La cellula ha il doppio compito di estrarre energia potenziale dagli alimenti e conservarla nei legami dell’ATP, così come di estrarre e trasferire l’energia chimica contenuta nell’ATP per permettere il lavoro biologico. Il corpo umano cerca sempre di mantenere un apporto costante di ATP tramite diverse vie metaboliche, alcune delle quali sono localizzate nei mitocondri (ciclo di Krebs e catena respiratoria) ed altre nel citosol (glicolisi). Dal momento che le cellule contengono piccole quantità di ATP, si trovano nella condizione di doverlo risintetizzare continuamente, alla sua stessa velocità di consumo.

Un composto fosforico intracellulare ad alta energia è la fosfocreatina (PCr), che condivide con l’ATP una caratteristica fondamentale: quando il legame tra la creatina e le molecole di fosfato viene tagliato si ha il rilascio di una grande quantità di energia. Le reazioni che da ATP e PCr portano alla liberazione di energia sono entrambe reversibili: il fosfato e la creatina si ricombinano per formare PCr, mentre ADP e P riformano ATP. Dal momento che la PCr ha un’energia libera di idrolisi superiore rispetto a quella dell’ATP, la sua idrolisi catalizzata dall’enzima creatina chinasi porta alla fosforilazione di ADP ad ATP. 

Le cellule sono in grado di immagazzinare da quattro a sei volte più PCr che ATP, quindi gli aumenti transitori di ADP all’interno del muscolo durante l’attività fisica spostano la reazione della creatina chinasi verso l’idrolisi di PCr e produzione di ATP, senza richiesta di ossigeno e con un rendimento massimo di energia entro 8-10 secondi.

In pratica la PCr svolge il compito di riserva di legami fosforici ad alta energia, perciò fino a sforzi di massimo 10 secondi viene utilizzato questo pathway metabolico, dal momento che la velocità di fosforilazione dell’ADP supera notevolmente il trasferimento di energia dal glicogeno muscolare, grazie all’alto grado di attività della creatina chinasi.

Reazione reversibile

Ruolo metabolico della creatina

La creatina è un aminoacido non proteico che si trova soprattutto nella carne e nel pesce. La maggior parte di creatina è localizzata a livello del muscolo scheletrico (95% circa) con piccole quantità rintracciabili anche nel cervello e nei testicoli (5% circa). Circa due terzi della creatina intramuscolare è rappresentata da fosfocreatina (PCr), mentre la quota rimanente da creatina in forma libera. Il pool totale di creatina nel corpo, dato dalla somma di creatina libera e PCr, è di circa 120 mmol/kg per un soggetto di 70 kg, comunque il limite massimo di accumulo pare essere di circa 160 mmol/kg nella maggior parte degli individui. Circa l’1-2% della creatina intramuscolare è degradata a creatinina (un prodotto metabolico) ed escreta tramite le urine. Di conseguenza il corpo deve rigenerare circa 1-3 grammi di creatina al giorno per mantenere i normali livelli di creatina intramuscolare, senza ricorrere all’integrazione.

Il ruolo metabolico primario della creatina è quello di combinarsi con un gruppo fosfato (Pi) a formare PCr, grazie all’azione dell’enzima creatina chinasi (CK). Siccome l’ATP è degradata ad ADP e Pi per fornire energia libera per le varie attività metaboliche, l’energia libera rilasciata dall’idrolisi della PCr in Cr + Pi può essere usata come buffer per la rigenerazione di ATP. Questo processo consente di mantenere costante la disponibilità di ATP in particolare durante sforzi massimali di tipo anaerobico. Il sistema CK/PCr gioca anche un ruolo fondamentale nell’indirizzare l’energia intracellulare dai mitocondri al citosol, portando anche ad una riduzione di formazione di specie reattive dell’ossigeno (ROS), agendo dunque pure come agente antiossidante indiretto.

Il sistema CK/PCr collega dunque siti di produzione di ATP (glicolisi e fosforilazione ossidativa nei mitocondri) con siti di utilizzo di ATP come le ATPasi, fornendo il carburante per il metabolismo energetico. Il sistema CK/PCr funge quindi da importante regolatore metabolico e questo può aiutare a comprendere il perché degli effetti ergogenici dell’integrazione esogena di creatina.

Integrazione di creatina

In una dieta normale che include circa 1-2 grammi di creatina al giorno, le scorte di creatina intramuscolare risultano sature solamente al 60-80%. La supplementazione di creatina ha dunque lo scopo di andare a colmare quel 20-40%. 

La posizione ufficiale della International Society of Sports Nutrition, basata su migliaia di review uscite a partire dai primi anni 90 ad oggi, sostiene che la migliore metodologia per incrementare le riserve muscolari di creatina sia quella di ingerire 5 grammi di creatina monoidrato (o circa 0,3 g/kg di peso corporeo) per 4 volte al giorno, per i primi 5-7 giorni, per andare a saturare le scorte. Una volta raggiunto il livello massimo di creatina intramuscolare, la saturazione di creatina intramuscolare può essere mantenuta con un’integrazione di 3-5 grammi al giorno, anche se alcuni studi suggeriscono che atleti con bodyweight più elevate possano necessitare anche di quantità comprese tra 5 e 10 grammi giornalieri. Assumere la creatina monoidrato insieme a carboidrati o carboidrati e proteine ha dimostrato essere un metodo più efficace per ritenere la creatina stessa nel muscolo.

Effetti ergogenici

Sono ormai tantissime le evidenze a favore dell’integrazione di creatina monoidrato, in particolare per gli sportivi, ma non solo. Il meccanismo che suggerisce di integrare creatina è molto semplice: in questo modo si va ad aumentare la disponibilità muscolare di creatina e PCr, con conseguente miglioramento delle prestazioni sportive in acuto e migliori adattamenti indotti dall’allenamento in adolescenti, adulti e anziani.

La supplementazione di creatina è raccomandata principalmente come aiuto ergogenico per atleti di forza e potenza, per aiutarli ad ottimizzare gli adattamenti dell’allenamento, o per atleti che necessitano di effettuare sprint intermittenti e recuperi durante la competizione (calcio, basket, tennis). Dopo il carico di creatina, le prestazioni ad alta intensità e/o esercizi che richiedono sprint ripetuti, sono generalmente incrementate del 10-20%, in base all’incremento di PCr a livello del muscolo.

La ISSN (International Society of Sports Nutrition) ha concluso che la creatina monoidrato rappresenta ad oggi l’integratore con i maggiori effetti ergogenici per gli atleti, tra tutti quelli disponibili, andando a migliorare le prestazioni in esercizi ad alta intensità e a migliorare la composizione corporea.

L’uso di creatina durante gli allenamenti può anche aiutare a migliorare la fase di recupero, ridurre il rischio di infortuni e/o aiutare a recuperare più velocemente dagli infortuni.

Tabella 1 Potenziali effetti ergogenici dell’integrazione di creatina

  • Miglioramento performance su sprint singoli e ripetuti
  • Miglioramento performance durante contrazioni muscolari sotto massimo sforzo
  • Miglioramento adattamenti indotti dall’allenamento su massa muscolare e forza
  • Migliorata sintesi del glicogeno
  • Aumento della soglia anaerobica
  • Possibile miglioramento delle capacità aerobiche tramite miglior indirizzamento di ATP dai mitocondri
  • Accresciuta capacità di lavoro
  • Miglior recupero
  • Maggior tolleranza alla fatica

Tabella 2 Esempi di sport che possono beneficiare dell’integrazione di creatina

Aumentata disponibilità di PCr

  • Sprint 60-200m
  • Sprint nuoto 50m
  • Ciclismo su pista (inseguimento)

Aumenta risintesi PCr

  • Basket
  • Hockey su prato
  • Football americano
  • Hockey su ghiaccio
  • Pallavolo
  • Lacrosse

Ridotta acidosi muscolare

  • Sci alpino
  • Canottaggio
  • Nuoto 100-200m
  • Corsa su pista 400-800m
  • Sport di combattimento (MMA, boxe, wrestling)

Metabolismo ossidativo

  • Basket
  • Calcio
  • Pallamano
  • Tennis
  • Pallavolo
  • Interval training in atleti di endurance

Aumentata massa corporea/muscolare

  • Football americano
  • Bodybuilding
  • Sport di combattimento (MMA, boxe, wrestling)
  • Powerlifting
  • Rugby
  • Lanci (del giavellotto, del disco, del peso, del martello)
  • Sollevamento pesi olimpico

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