Innanzitutto, per affrontare al meglio un argomento molto gettonato in ambiente sportivo come l’aumento dello sviluppo muscolare, chiariamo due concetti di base che spesso vengono confusi: ipertrofia ed iperplasia.
L’Ipertrofia muscolare è l’aumento di volume del muscolo per aumento di volume degli elementi che lo compongono (fibre, miofibrille, tessuto connettivo, sarcomeri, proteine contrattili, ecc).
L’Iperplasia muscolare è l’aumento di volume del muscolo conseguente all’aumento numerico delle cellule che lo compongono.
La forza muscolare dipende principalmente dalla capacità di reclutamento nervoso delle unità motorie, dalla capacità di coordinare contrazione e rilassamento dei muscoli agonisti ed antagonisti, dalla lunghezza iniziale del muscolo e dalla sua sezione trasversa. Quindi ottenere ipertrofia muscolare significa anche, ma non necessariamente, aumentare la propria forza.
Per stimolare l’ipertrofia muscolare è necessario aumentare il volume di tutti i componenti del muscolo ma ogni componente della fibra muscolare risponde in maniera diversa ad un determinato stimolo allenante:
- le fibre bianche si adattano meglio a carichi elevati pari all’80-85% del massimale;
- le fibre rosse rispondono meglio ad allenamenti di resistenza con lavori al 65-70% del massimale.
Le fibre bianche aumentano di volume maggiormente e più rapidamente di quelle rosse ma in caso di interruzione del programma d’allenamento si atrofizzano velocemente mentre le rosse mantengono a lungo la loro ipertrofia.
Esistono anche fibre intermedie che, tramite opportuni allenamenti, possono essere specializzate e rese più simili all’uno o all’altro tipo.
All’interno del muscolo inoltre ci sono altri elementi quali i capillari ed i mitocondri che aumentano di numero e volume in seguito ad allenamenti ad intensità moderata (>15 ripetizioni con carichi < del 60% del massimale).
Quindi lo stimolo ottimale per l’ipertrofia muscolare si ha con 6-12 ripetizioni e carichi dal 70 all’85% del massimale ma, considerando l’importanza dello sviluppo completo di tutte le componenti del muscolo, è utile variare spesso il programma d’allenamento sia in volume che in intensità degli esercizi.
Gli esercizi multi articolari creano in tutto il corpo un ambiente anaerobico che consente di migliorare il livello di ipertrofia e di forza fisica generale; gli esercizi per gli arti inferiori, specie quelli composti (stacchi a gambe tese, squat, leg press, affondi, ecc) sono un potente stimolo ipertrofico per tutto il corpo.
L’esecuzione di un basso numero di ripetizioni, meno di 6, è alimentato dal sistema energetico della fosfocreatina, sfrutta quindi l’ATP e principalmente la creatina depositata nel muscolo; quando le ripetizioni aumentanano a 8-10, il sistema ATP-CP non dura abbastanza ed il corpo si rivolge al sistema glicolitico in quanto si affida al glucosio ematico circolante ed al glicogeno muscolare: entrambi i meccanismi, ATP-PC e glicolitico, sono anaerobici in quanto lavorano in assenza di ossigeno.
Il sistema glicolitico produce acido lattico, sostanza che favorisce il rilascio dell’ormone della crescita (GH): inoltre, il corpo è in grado di dissociare la porzione acida dell’acido lattico creando il lattato, utilizzabile dai muscoli direttamente come fonte energetica.
L’incremento del GH indotto dal rilascio di acido lattico con un numero moderato di ripetizioni (8-10) attiva il rilascio sia sistemico sia locale di IGF-1 nel muscolo; L’IGF-1 attiva le cellule muscolari immature, normalmente dormienti, dette cellule satellite che possono essere incorporate nel muscolo allenato, creando l’aumento della massa muscolare.
Un numero limitato di ripetizioni con carichi pesanti attiva anche il mechano growth factor (MGF), altro fattore di crescita muscolare localizzato più potente dell’IGF-1 nella promozione della crescita muscolare, e favorisce un effetto idratante nella cellula che deriva dall’incremento del flusso di sangue nel muscolo ( pompaggio) combinato con il rilascio di lattato.
Questi due effetti innescano una reazione osmotica che porta acqua nel muscolo e il conseguente gonfiore delle cellule muscolari agisce come potente segnale anabolico stimolando la sintesi proteica muscolare. L’effetto idratante della cellula è più specifico nelle fibre muscolari veloci perché contengono acquaporina-4, proteina di trasporto dell’acqua.
La risposta anabolica all’allenamento è innescata e/o facilitata quindi anche dagli ormoni e da sostanze specifiche quali l’insulina, l’ormone somatotropo (GH), il testosterone e l’IGF-1.
L’insulina è l’ormone anabolico per eccellenza:
- facilita il passaggio del glucosio dal sangue alle cellule ed ha pertanto azione ipoglicemizzante (abbassa la glicemia); favorisce l’accumulo di glucosio sotto forma di glicogeno (glicogenosintesi) a livello epatico ed inibisce la degradazione di glicogeno a glucosio (glicogenolisi).
- facilita il passaggio degli aminoacidi dal sangue alle cellule, ha funzione anabolizzante perché stimola la sintesi proteica e inibisce la neoglucogenesi (formazione di glucosio a partire da alcuni aminoacidi).
- facilita il passaggio degli acidi grassi dal sangue alle cellule, stimola la sintesi di acidi grassi a partire da glucosio e aminoacidi in eccesso ed inibisce la lipolisi (utilizzazione degli acidi grassi a scopo energetico).
- facilita il passaggio di potassio all’interno delle cellule.
- stimola la proliferazione cellulare.
- stimola l’uso del glucosio per la produzione di energia.
- stimola la produzione endogena di colesterolo. (leggi anche “Colesterolo: quanto è importante l’alimentazione?“)
Il maggior stimolo per l’azione insulinica è dato da un pasto ricco di carboidrati semplici e povero di fibre, grassi e proteine.
L’ormone somatotropo o GH (growth hormone) è una proteina semplice formata dalla sequenza di 191 amminoacidi, circola nel sangue in concentrazioni molto basse e la sua vita media è di circa 20-30 minuti.E’ un ormone prodotto dalla ghiandola pituitaria (ipofisi) su stimolazione del growth hormone-releasing factor o GHRF, sostanza prodotta dall’ipotalamo. Lo stimolo essenziale per la liberazione del GHRF è l’ipoglicemia (causata ad es. dal digiuno o da somministrazione di insulina) ma anche dall’attività fisica intensa, dalla febbre, dagli stress, dalla tiroxina, istamina, serotonina, etc.
Effetti opposti hanno gli ormoni della corteccia surrenale o la reserpina.
Viene prodotto durante tutta la vita, anche se superati i 31 anni i livelli iniziano a diminuire del 14% circa ogni dieci anni.
Il GH, attraverso la produzione di un altro ormone, l’IGF-1, favorisce l’assorbimento degli aminoacidi, il che permette lo sviluppo muscolare; migliora la sintesi del DNA e RNA, rende più facile l’assorbimento dei carboidrati e aumenta la ritenzione dell’azoto
.Il suo più importante effetto fisiologico è quello di favorire lo sviluppo somatico (sviluppo del corpo): è la sostanza responsabile dell’accrescimento e la sua carenza provoca ritardi nello sviluppo e nanismo.
Nell’infanzia e nell’adolescenza stimola la crescita e lo sviluppo sessuale, aumenta la massa muscolare e favorisce la formazione del tessuto osseo.
E’ importante nel metabolismo dell’uomo adulto e provoca un benessere psicofisico.
Stimola in particolare l’accrescimento delle ossa lunghe nel soggetto giovane, mantiene e favorisce il trofismo dei muscoli, del fegato e del rene, coopera con gli ormoni androgeni nello sviluppo dei genitali esterni.
Tutti questi effetti sono attuati solo in presenza di insulina.
Rende positivo il bilancio azotato, aumentando l’incorporazione degli aminoacidi nelle proteine, diminuisce il contenuto lipidico dei tessuti ed aumenta la glicemia.
Favorisce la produzione lattea.
L’ormone della crescita viene da lungo tempo utilizzato per conclamati casi clinici (per esempio, bambini che non riescono a raggiungere una statura media (neppure alla soglia minima).
Aiuterebbe nel costruire tessuto muscolare (famoso nel body building), aumenterebbe la massa ossea, aiuterebbe nella ricrescita dei capelli, il 9 % circa della massa muscolare aumenterebbe senza esercizio fisico e circa il 15 % della massa grassa diminuirebbe senza diete, aumenterebbe la performance sessuale, le funzioni renali, la cicatrizzazione delle ferite, il sonno, l’attività degli altri ormoni, le funzioni immunitarie, la memoria, rigenererebbe cuore e fegato, diminuirebbe la pressione alta, ridurrebbe le rughe e darebbe l’aspetto di pelle giovane.
Potrebbe però avere pericolosi effetti collaterali come lo sviluppo di tumori, l’ingrossamento della scatola cranica e dei piedi, ingrandimento degli organi interni , della massa scheletrica del tessuto connettivo, modifica della tolleranza al glucosio.etc.
E’ quindi sconsigliabile assumerlo (si usa soprattutto sotto forma di iniezioni) ma piuttosto stimolare la sintesi del GH endogeno (quello originato all’interno del corpo umano) attraverso altre sostanze, come l’arginina, ornitina, OKG, glutammina, combinazioni di prodotti, etc.
L’attività sportiva rappresenta un forte stimolo per la secrezione dell’ormone della crescita. Durante esercizi di lunga durata il picco secretorio si osserva tra il 25° ed il 60° minuto, mentre in caso di sforzi anaerobici tale picco si registra tra la fine del 5° ed il 15° minuto di recupero.
A parità di sforzo fisico la secrezione di GH risulta maggiore:
- nelle donne rispetto agli uomini
- nei giovani rispetto ai soggetti anziani
- nei sedentari rispetto a quelli allenati
La secrezione di GH nel corso di esercizio fisico è influenzata da diversi fattori:
Una risposta significativa del GH all’esercizio fisico è osservata già per esercizi di bassa intensità (50% del VO2max ) e diventa massima intorno alla Soglia anaerobica (70% del VO2max). Un ulteriore aumento di intensità non provoca alcun significativo incremento del picco secretorio.
La maggior risposta del GH all’impegno fisico è osservata nel corso di esercizi con grande richiesta sulla glicolisi anaerobica e con massiccia produzione di lattato (es. body building).
La secrezione GH è inversamente proporzionale al periodo di recupero e direttamente proporzionale alla durata dell’esercizio.
La somatomedina (IGF-1 insuline-like growth factor) è un ormone di natura proteica con una struttura molecolare simile a quella dell’insulina. L’IGF-1 riveste un ruolo importantissimo nei processi di crescita del bambino e mantiene i suoi effetti anabolici anche in età adulta. Questo potente ormone viene prodotto soprattutto a livello epatico, ma anche nei condrociti che regolano la sintesi di cartilagine, nei fibroblasti e in altri tessuti. Una volta prodotto, L’IGF-1 viene liberato in circolo, dove si lega a speciali proteine chiamate IGF-BP che ne aumentano l’emivita plasmatica (da 10 minuti a 3-4 ore) prolungando così il tempo di permanenza dell’ormone in circolo. L’IGF-1 ha attività insulino simile e promuove la proliferazione e la differenziazione cellulare, soprattutto a livello cartilagineo e muscolare (promuove l’attivazione delle cellule satellite).
Molte azioni del GH sono mediate dall’IGF-1 e viceversa. Al contrario della somatotropina (GH) i livelli plasmatici di somatomedina sono relativamente costanti durante la giornata e non subiscono le fluttuazioni tipiche degli altri ormoni anabolici, secreti a ritmo circadiano (GH, testosterone). (leggi “Le influenze ormonali nello sport.“) . L’IGF-1 è dunque un potente fattore di crescita cellulare, ormone dalle forti proprietà anaboliche. A livello osseo, per esempio, stimola l’attività dei condrociti, le cellule deputate alla sintesi di nuova cartilagine e favorisce l’attività degli osteoblasti, aumentando il trofismo osseo.
Essendo un ormone anabolico, la sua massima stimolazione avviene durante esercizi ad alta intensità con forte produzione di acido lattico: il bodybuilding sembra dunque l’attività più indicata per aumentare la secrezione e gli effetti benefici dell’IGF-1. Nello specifico il massimo stimolo si ottiene con allenamenti ad alta intensità che non superino i 45 minuti. Tale tipologia di allenamento può tuttavia essere praticata soltanto da atleti sani ed esperti, mentre è sconsigliata per diabetici, ipertesi, cardiopatici e per chi soffre di seri problemi articolari.
Deficit di IGF-1 e carenza o ridotta funzionalità dei suoi recettori, si riscontrano nei ritardi di crescita (nanismi), in casi di insufficienza epatica, nell’ipotiroidismo e nei diabetici. Fisiologicamente i valori più bassi si riscontrano nell’infanzia e nella terza età . Tuttavia questo declino legato all’invecchiamento può essere prevenuto da un adeguato livello di attività fisica
Un’alimentazione ricca di proteine contribuisce a potenziare gli effetti dell’IGF-1 e per certi versi a stimolarne la secrezione, a patto che non si esageri con le dosi: anche le proteine, se assunte in eccesso, affaticano inutilmente l’intero organismo. Le scorie prodotte, aumentando l’accumulo di tossine, favoriscono la deposizione di grasso e il decremento della massa muscolare, diminuendo l’efficienza dell’organismo. L’alimentazione dovrà quindi essere anche ricca di acqua, fibre e vitamine.
Elevati livelli ematici di questa proteina sembrano correlati ad un aumento del rischio di cancro. L’IGF-1 gioca infatti un ruolo importante, non solo nella crescita muscolare, ma anche nello sviluppo di cellule cancerose..
Sebbene le proprietà anaboliche vengano attribuite al GH, è in realtà l’IGF-1 l’ormone anabolico che esegue questo compito.
Il Testosterone è un ormone appartenente alla categoria degli androgeni (ormoni sessuali tipicamente maschili, ma importanti anche nelle donne), viene prodotto soprattutto nelle cellule di Leydig dei testicoli, sotto l’influenza dell’ormone luteinizzante (LH) liberato dall’ipofisi anteriore.
Nel corpo umano il testosterone viene sintetizzato a partire dal colesterolo.
Di tutto il testosterone prodotto dal corpo umano soltanto una piccola quota circola nel sangue in una forma libera. All’interno del torrente circolatorio, così come succede per molti altri ormoni, il testosterone si trova legato in gran parte a specifiche proteine plasmatiche (Sex Hormon Binding Protein 45% e Albumina 53%) che lo inattivano temporaneamente. In base alle richieste metaboliche una piccola quota di questi legami può rompersi, lasciando il testosterone libero di migrare nelle cellule e regolare la trascrizione genica.
Nel caso vi sia un eccesso di testosterone libero il corpo ha la capacità di neutralizzarlo trasformandolo in estradiolo (ormone tipicamente femminile) tramite una reazione di aromatizzazione che avviene soprattutto a livello del tessuto adiposo e del sistema nervoso centrale. L’estradiolo funziona a sua volta da inibitore della produzione di testosterone riducendo la secrezione ipotalamica di GnRH (ormone di rilascio delle gonadotropine LH e FSH). Tale ormone riduce la quota di LH prodotto e di conseguenza la sintesi di testosterone nei testicoli.
Un abuso di testosterone, dei suoi precursori o derivati, potrebbe in un certo senso avere effetti contrari a quelli sperati: verrebbe infatti trasformato in estradiolo che aumenta il deposito di grasso in specifiche regioni corporee (ginecomastia).
La sua principale funzione è:
- in collaborazione con altri ormoni e neurotrasmettitori, regola funzioni metaboliche e sessuali (in particolare aumenta l’anabolismo e diminuisce l’insulinoresistenza) diminuendo quindi il rischio di contrarre diabete mellito di tipo 2;
- migliora le facoltà cognitive diminuendo il rischio di depressione e demenza;
- aumenta l’anabolismo dell’osso diminuendo il rischio di osteoporosi;
- migliora la circolazione sanguigna diminuendo il rischio di avere malattie cardiovascolari;
- migliora la circolazione peniena e favorisce l’erezione, diminuisce il rischio di disfunzione erettile.
La sintesi testosteronica è notevolmente variabile con l’età:
- dalla nascita fino all’età di dieci anni è a un livello basso,
- nell’adolescenza maschile tra i dieci e vent’anni aumenta rapidamente,
- mentre diminuisce lentamente tra i trent’anni e la fine della vita.
Inoltre, a causa di “sfasamenti” di processi metabolici di sintesi e di smaltimento, c’è una grande variazione giornaliera (circadiana) con un marcato minimo verso le ore 1:00 e un massimo tra le ore 6:00 e 13:00.
Il testosterone è uno dei principali ormoni anabolici, assieme all’asse GH/IGF-1 e all’insulina favorisce il passaggio degli amminoacidi alle cellule muscolari, ma al contrario dell’asse GH/IGF-1, ha un’azione maggiormente ipertrofica (aumento del volume della cellula muscolare) mediante un aumento del citoplasma, piuttosto che un’azione iperplasica (aumento del numero delle cellule muscolari), questa favorita principalmente dal IGF-1. Ha un effetto minore sulla proliferazione della cellula ossea (favorita invece da GH/IGF-1), ma interviene soprattutto sullo stivaggio di amminoacidi nel muscolo scheletrico, ed essendo androgeno, particolarmente nel pene e clitoride. Ha una forte azione di inibizione dell’insulinoresistenza, quindi aumenta la sensibilità del tessuto muscolare a captare i nutrienti, in particolare gli amminoacidi.
Negli atleti il livello di testosterone aumenta significativamente durante lo sforzo e spesso permane alto ancora un’ora dopo la conclusione.
In concomitanza del massimo picco di forma dell’atleta i livelli di testosterone in genere risultano più bassi, (cioè l’aumento è minore), segno di un adattamento allo stress indotto dall’allenamento: se è importante avere livelli minimi per ottenere la miglior prestazione, avere livelli altissimi non è garanzia di miglioramento della performance.
