Creatina e prestazione sportiva
Gian
Martino Benzi - Emilio Sternieri - Adriana Ceci
Articolo tratto da: SdS - RIVISTA DI CULTURA SPORTIVA - SCUOLA DELLO SPORT – CONI (Anno XVII - n° 41/42 - 1998) La sintesi della creatina
avviene a partire dagli aminoacidi glicina e arginina e mediante la catalisi
operata dall’amidinotransferasi, e la metiltransferasi. La creatina viene
convertita irreversibilmente e non-enzimaticamente in creatinina e, quindi, escreta
nelle urine. Nel muscolo a riposo la creatinchinasi serve a sintetizzare la
fosfocreatina dalla creatina a spese dell’ATP, mentre durante l’esercizio
tale reazione è diretta soprattutto alla sintesi dell’ATP. Nell’uomo la creatina
viene parzialmente sintetizzata per via endogena, ma è anche presente nella
dieta, venendo derivata principalmente dalla carne; per cui l’apporto
dietetico di creatina è estremamente limitato nei soggetti vegetariani. Ne
risulta una notevole diminuzione nel tasso di produzione della creatinina. I supplementi di creatina
incrementano la concentrazione totale di questa sostanza nel muscolo
scheletrico ed a riposo si ha un aumento della fosfocreatina nelle fibre di
tipo I e, soprattutto, in quelle di tipo II. Durante lo sforzo
l’incremento nella sintesi di ATP è una conseguenza della maggiore
disponibilità di fosfocreatina nelle fibre di tipo Il. Anche se finora in
letteratura non è riferita la prova certa di un incremento della prestazione
durante lo sforzo di intensità elevata, alla supplementazione di creatina
viene attribuito un incremento della prestazione dovuto al miglioramento
della rifosforilazione dell’ADP ad ATP, come conseguenza della maggiore
disponibilità di fosfocreatina. Il circuito
creatina/creatina chinasi/fosfocreatina è correlato alla funzionalità
mitocondriale come un ben organizzato sistema sia di “tamponamento di
energia” che di “trasferimento di energia”, per attuare il controllo del pool
degli adenilati (ATP/ADP/AMP) e, quindi, consentire un efficiente utilizzo di
energia in senso termodinamico. A seconda dei fabbisogni metabolici una di
queste funzioni del suddetto circuito può essere dominante, cioè nelle fast
twich fiber la funzione di tamponamento è predominante rispetto a quella di
trasferimento dell’energia. Negli ultimi anni per i
suoi supposti effetti ergogeni la supplementazione della creatina è
diventata una pratica ricorrente fra gli atleti di vari sport. Malgrado ciò
il CIO non ha introdotto la creatina e la fosfocreatina nelle Classi di
sostanze proibite. Se si considera che alla Commissione Medica del CIO
compete ogni decisione in merito ai cambiamenti nell’attuale lista delle
sostanze doping, ad essa andrebbe proposto di includere la creatina e la
fosfocreatina in tale lista. Un effetto collaterale
attribuito alla supplementazione di creatina è l’aumento di peso corporeo. Un
trattamento orale di breve durata con creatina non ha effetti tossici sulla
funzione epatica e renale in soggetti sani, ma l’opportunità di una
assunzione cronica di creatina deve essere attentamente valutata dal punto di
vista medico. La creatina
(dal greco kreas = carne) o metil-glico-ciamina è un
componente del metabolismo intermedio che viene formata nel fegato in
quantità quasi costante, secondo una reazione che coinvolge gli aminoacidi glicina, arginina e metionina, e
che viene depositata per circa il 95%
nei muscoli.
Notazioni storiche su
creatina e creatinina Gia nel 1832 il francese Chevreul aveva
riferito della scoperta di un nuovo costituente organico della carne a cui
diede il nome di creatina. Tuttavia, a causa di difficoltà concernenti i
metodi di ottenimento della creatina stessa, solo nel 1847 Lieberg fu in
grado di confermare che la creatina era un normale costituente della carne.
In aggiunta, Lieberg osservò che la carne di volpi selvatiche conteneva una
quantità di creatina dieci volte superiore alla concentrazione presente in
quella di volpi tenute in cattività, ipotizzando che l’attività motoria
comportasse un incremento della concentrazione muscolare di creatina. Nello stesso periodo Heintz e Pettenkofer
evidenziarono nelle urine una sostanza che poi Lieberg confermò essere la
creatinina. Sulla base dell’osservazione che l’escrezione urinaria della
creatinina era correlata all’entità della massa muscolare, fu ipotizzato che
la creatinina tosse un diretto prodotto di metabolizzazione dalla creatina
localizzata nei muscoli. I primi studi sugli effetti dell’assunzione
di supplementi di creatina risalgono ai primi anni di questo secolo,
utilizzando la sostanza allora estratta dalla carne o dalle urine. Fu notato
che non tutta la creatina somministrata all’animale o all’uomo era
rintracciabile nelle urine, suggerendo che parte della creatina potesse
essere trattenuta nell’organismo a scopi plastici od energetici. Studi condotti da Folin e Denis nel 1912 e
nel 1914 dimostrarono che il contenuto muscolare di creatina poteva essere
incrementato fino al 70% dall’assunzione di supplementi dietetici di creatina. Nel 1923 Hahn e Meyer stimarono che, per un
uomo di 70 Kg, il contenuto totale di creatina fosse di circa 140 g – valore
simile a quello tutt’oggi considerato come attendibile e pari a 2 g/kg di
peso corporeo. La scoperta della creatina fosforilata: la
fosfocreatina Fiske e Subbarow nel 1927 misero in
evidenza la presenza nel muscolo di un composto organico della creatina: la fosfocreatina o creatina fosfato. Gli
stessi autori osservarono, in studi condotti sull’animale, che i livelli di
fosfocreatina diminuivano durante la stimolazione elettrica del muscolo per
poi aumentare nuovamente durante la fase di riposo. Le loro ricerche e quelle
di Lundsgaard sulla creatina nella sua forma libera e fosforilata
costituirono le basi per la comprensione del metabolismo intermedio della
muscolatura scheletrica (Balsom et al. 1994). Gli studi circa il ruolo della creatina nel
metabolismo muscolare hanno avuto un particolare impulso in campo umano dopo
l’introduzione della tecnica bioptica
mediante il prelievo di frammenti muscolari, utilizzando uno
speciale ago (Bergstrom 1962). Tale metodologia di indagine è stata
utilizzata per la prima volta nel 1967 nello studio dell’utilizzo e della
risintesi dell’ATP e della fosfocreatina (Hulman et al. 1967). Un’altra
metodica utilizzata nello studio del metabolismo della creatina è la risonanza magnetica nucLeare che non
richiede interventi cruenti e consente eventuali indagini comparative sullo
stesso soggetto (Kreis et al. 1997). La sintesi, la degradazione intraorganica e
l’eliminazione della creatina Come indicato nello schema iniziale, la
sintesi della creatina avviene a partire dagli aminoacidi glicina e arginina, con il contributo della S-adenosil-metionina e mediante la catalisi operata
da alcuni enzimi (amidinotransferasi,
metiltransferasi) localizzati a livello epatica, pancreatico e renale. Nel sangue, la normale concentrazione
plasmatica della creatina è compresa fra le 50 e le 100 mmol/litro.
Circa il 95% del contenuto totale di creatina dell’organismo umano è
localizzato a livello dei muscoli scheletrici (Balsom et al. 1994) dove viene
incorporata con un meccanismo sodio-dipendente (Fitch, Shields 1966; Fitch
1968; Loike et al. 1968). Per quanto riguarda la metabolizzazione
della creatina, in assenza di una sua supplementazione, la molecola viene
convertita irreversibilmente e non-enzimaticamente in creatinina e, quindi,
escreta nelle urine. In tal caso, il turnover di trasformazione della
creatina in creatinina è dell’1.6 % al giorno (Hoberman et al. 1948). Per un uomo di 70 kg, con un contenuto
totale di creatina pari a 120 g, circa 2 grammi/die di creatina vengono
metabolizzati in creatinina. La creatina così biometabolizzata viene
rimpiazzata tramite sia la sintesi endogena (a partite da arginina e glicina)
che l’apporto esogeno di tipo alimentare. Si stima che l’apporto alimentare
medio di creatina per una dieta mista sia di circa 1 g/die. Un eccesso di
apporto alimentare potrebbe, almeno in parte, influenzare la sintesi della
creatina con un meccanismo a feedback che tenderebbe a deprimere la sintesi
endogena (Walker 1960). La creatina di origine alimentare è
contenuta principalmente nella carne, mentre solo tracce sono presenti in
alcuni vegetali. Nel caso di una dieta priva di creatina, come avviene ad
esempio nei vegetariani, il fabbisogno giornaliero è coperto dalla sola
sintesi endogena. In tal caso, l’eliminazione urinaria della creatinina
risulta molto limitata (Delanghe et al. 1989). Per ciò che concerne l’eliminazione della
creatina introdotta con gli alimenti o la supplementazione, i dati presenti
in letteratura sono discordanti. E’ stato osservato un aumento
dell’escrezione urinaria di creatinina a seguito dell’assunzione di 20 g di
creatina/die per cinque giorni. La sospensione dell’assunzione dei
supplementi di creatina era poi seguita dal rapido ritorno alla norma dei
valori di creatininuria (Hultman et al. 1996). Questa osservazione contrasta, tuttavia, con
quanto osservato da vari altri Autori che rilevano come l’aumento della
escrezione urinaria di creatinina sia lieve od anche nullo in caso di
incrementata assunzione orale di creatina (Sipila et al. 1981; Earnest et al.
1995; Chanutin 1996; Poortmans et al. 1997). Il ruolo
biofisiologico della creatina a livello muscolare L’energia utilizzata dal muscolo
scheletrico per la sua contrazione deriva dall’idrolisi dell‘adenosina
trifosfato (ATP) ad adenosina difosfato (ADP). La normale funzionalità dei
muscoli richiede poi che l’ATP sia continuamente risintetizzato, a partire da
suoi prodotti di trasformazione. Durante l'attività motoria di intensità
massimale e di breve durata, la disponbilità dinamica di ATP è ottenuta quasi
esclusivamente a mezzo del processo anaerobico alattacido che si realizza
mediante la defosforilazione della fosfocreatina, con i conseguente passaggio
dell'ADP allo stato di ATP, atto a liberare energia per la contrazione
muscolare, mediante la seguente reazione reversibile pH-dipendente: creatina
chinasi fosfocreatina + ADP <--> creatina + ATP -----> --------> contrazione
muscolare per cui la creatina viene poi rifosforilata
durante il periodo di riposo. In considerazione dell’attività di detto
circuito creatina/creatina chinasi/fosfocreatina, nel muscolo la
concentrazione di fosfocreatina rappresenta un pool di riserva energetica
rapidamente utilizzabile per il ripristino del contenuto di ATP. Inoltre, il
circuito creatina/creatina chinasi/fostocreatina è connesso con i processi di
trasduzione di energia dei mitocondri (Bessman, Geiger 1981; Wallimann et al.
1992). Questo comporta che a riposo la trasduzione aerobica mitocondriale può
essere la fonte energetica per la fosforilazione della creatina supplementata
in eccesso rispetto ala normale assunzione esogena od alla sintesi endogena. Durante l’attività muscolare intensa e di
breve durata, il decremento della forza sviluppata può essere messo in
relazione al depauperamento delle riserve muscolari di fosfocreatina, con
conseguente rallentamento della velocità di rigenerazione dell’ATP (Katz et
al. 1986; Hitchcock 1989). In tale situazione, l'affaticamento muscolare può
essere messo in relazione con una riduzione della produzione di ATP
prevalentemente nelle fibre muscolari di tipo Il (fast-twitch fibres), nelle
quali le riserve di fosfocreatina vengono rapidamente utilizzate e deplete
(Soderlund et al. 1992). La supplementazione orale di creatina e il
metabolismo muscolare L’interesse per l'influenza dei supplementi L’ingestione di 5 g di creatina provoca un
incremento dei livelli plasmatici di creatina fino a 500 µmol/litro, ad
un'ora dalla somministrazione. A seguito dell’assunzione di 20-30 g/die di
creatina, il contenuto muscolare di creatina totale può aumentare del 17% e,
parallelamente, il contenuto di creatina fosfato risulta incrementato del
7.6% (Harris et al., 1992). Supplementazioni di creatina a dosaggi di 2
g/die per sei settimane non sembrano modificare il contenuto muscolare di
creatina, il rapporto creatina/colina ed il consumo di ossigeno, sia a riposo
che dopo opportuno allenamento (Thompson et al., 1996). Tuttavia,
l’assunzione di 2 g/die di creatina sarebbero sufficienti per mantenere i
massimi livelli di creatina muscolare raggiunti dopo l’assunzione di dosi di
attacco di 20 g/die per sei giorni o, alternativamente, di 3 g/giorno per
quattro settimane (Hultman et al. 1996). L’incremento del contenuto muscolare di
creatina determinato dall’assunzione di supplementi dietetici è, tuttavia,
soggetto ad una notevole variabilità interindividuale )Hultman et al. 1996).
In particolare, il 30% della popolazione generale è caratterizzato da un
regime dietetico e da un metabolismo intermedio tali per cui l’assunzione di
supplementi dietetici non modifica significativamente le concentrazioni
muscolari di creatina poiché queste sono vicine al livello fisiologico
ottimale o massimale (Sipila et al., 1981). Numerosi studi hanno valutato gli effetti
della supplementazione orale di creatina sulla rigenerazione dell’ATP e della
forma fosforilata della creatina a livello muscolare (Febbraio et al. 1995;
Casey et al. 1996; Greenhaff et al. 1993a; Balsom et al. 1994; Vandenberghe
et al. 1996). Queste ricerche indicano che supplementi di creatina a dosaggi
elevati non alterano i livelIi di ATP a riposo (Casey et al. 1996), ma la
incrementata concentrazione di fosfocreatina conseguente alla assunzione di
creatina permette di mantenere alte e in evoluzione dinamica le
concentrazioni di ATP durante uno sforzo di elevata intensità e di breve
durata (Casey et al. 1996; Greenhaff et al. 1993b; Balsom et al. 1995;
Vandenberghe Ciò dipende dal fatto che iI circuito
creatina/creatina chinasi/fosfocreatina è connesso con la funzionalità
mitocondriale e rappresenta un ben organizzato sistema sia di tamponamento di
energia che di trasferimento di energia per attuare il controllo del pooI
degli adenilati (ATP/ADP/AMP) e, quindi, consentire un efficiente utilizzo di
energia in senso termodinamico (Wallimann et al. 1992; Bessman, Geiger 1981). In relazione alle necessità metaboliche,
predomina una di queste funzioni del circuito creatina/creatina
chinasi/fosfocreatina: nelle fibre di tipo Il la funzione di “tamponamento di
energia” è prevalente su quella di “trasferimento di energia”. Pertanto, a riposo la trasduzione aerobica
mitocondriale può essere la fonte energetica per “tamponare” la
fosforilazione della creatina supplementata, con conseguente incremento della
disponibilità di fosfocreatina da utilizzare durante I'attività muscolare
anaerobica. La supplementazione orale di creatina e le
prestazioni sportive La creatina in dosaggi elevati (10-40
g/die) può determinare un incremento nell’attività contrattile e, quindi,
motoria, opponendosi al decremento del rifornimento energetico in
corrispondenza di attività ad alta intensità anaerobica (Clarkson 1996;
Mujika, Padilla 1997). Per tali ragioni, la supplementazione della creatina è
diventata una pratica ricorrente fra gli atleti professionisti, dilettanti ed
amatori, ma, ciononostante, il CIO non ha introdotto la creatina e la
fosfocreatina nelle Classi di sostanze proibite. Pur con la riserva della grande variabilità
dei protocolli sperimentali messi in atto, si riscontra una notevole
discordanza per quanto riguarda la possibilità di migliorare effettivamente
la prestazione degli atleti mediante la supplementazione di creatina.
Infatti, sono descritti effetti nulli nelle prestazioni di potenza e di
sprint oppure nelle brevi ripetizioni ad alta intensità nel nuoto (Mujika et
al. 1996; Burke et al. 1996), nell’atletica leggera (Javierre et al. 1997;
Terrillion et al. 1997; Redondo et al. 1996) e nelle prove al cicloergometro
(Cooke, Barnes 1997; Odland et al. 1997). Anche le prestazioni di endurance
nel nuoto non sembrano essere positivamente modificate (Thompson et al. 1996). Di contrapposto alle osservazioni su
citate, altri riscontri evidenziano effetti positivi nelle prestazioni di
sprint o nelle prestazioni intermittenti ad alta intensità di giocatori di
football (Kreider et al. 1998), di nuotatori juniores (Grindstaff et al.
1997), di sprinter e saltatori (Bosco et al. 1997) e di Queste contrapposte osservazioni sulle
modificazioni indotte dalla supplementazione di creatina nelle prestazioni
sportive non devono stupire in quanto analoghe contraddittorie risposte si
rilevano dall’esame della letteratura relativa alle variazioni delle
performance indotte dall’assunzione di potenti farmaci dopanti, quali sono
gli steroidi anabolizzanti (Benzi, 1993). Effetti collaterali e tossici della
supplementazione orale di creatina Eventuali comparse di crampi muscolari,
intolleranza al caldo, edemi, tensione muscolare, diarrea o addirittura di
morti a seguito dell’assunzione di supplementi dietetici di creatina sono
segnalate in alcune dichiarazioni e/o riportate nei mass media, ma non
compaiono nelle pubblicazioni scientifiche. Si tratta di osservazioni non
controllate per le quali non sono disponibili delle notizie valide sul piano
tecnico, clinico e scientifico (Clark 1998). Tuttavia, negli Usa la Food and
Drug Administration ha prudenzialmente consigliato consumatori di consultare
i medici prima di iniziare un’assunzione di creatina, specie se per lunghi
periodi di tempo. In carenza di studi nell’uomo relativi agli eventuali
effetti tossici determinati dall’assunzione cronica di creatina, si rileva
che l’assunzione acuta o sub-acuta di creatina sembra essere ben tollerata e
nel complesso priva di effetti nocivi (Clark 1998; Mujika et al. 1996; Bosco
et al. 1997; Kreider et al. 1998; Oopik et al. 1998; Maughan 1995). L’aumento del peso corporeo è segnalato
come effetto collaterale in ricerche su soggetti utilizzatori di alti dosaggi
di creatina (fino a 25 g/die) per periodi di tempo inferiori alle due
settimane (Balsom et al. 1994). Questo effetto collaterale è riportato anche
in uno studio clinico condotto su soggetti patologici ai quali sono stati
somministrati 1.5 g/die di creatina per un periodo di circa un anno (Sipila
et al. 1981). Per ciò che concerne una eventuale
tossicità della creatina a livello del fegato, non risultano riportate nella
letteratura scientifica delle alterazioni negli indici di funzionalità
epatica a seguito dell’assunzione di supplementi dietetici di tale sostanza
(Kreider et al. 1998; Earnest et al. 1996). Un possibile effetto nefrotossico della
creatina con proteinuria è stato segnalato (Prichard, Kaira 1998) in un
soggetto affetto da glomerulosclerosi segmentale e, per tale motivo, in
terapia da cinque anni con ciclosporina. Lo stesso paziente aveva già
mostrato in passato fluttuazioni della proteinuria per cui risulta molto
discutibile la correlazione fra l’assunzione di creatina ed il danno
renale (Greenhaff 1998). Inoltre, a seguito di differenti osservazioni
cliniche, vari Autori concludono che i supplementi orali di creatina
assunti per brevi periodi di tempo non hanno effetti nefrotossici (Earnest et
al. 1996; Poortmans et al. 1997; Poortmans, Francaux, 1998). Conclusioni La sintesi della creatina avviene a partire
dagli aminoacidi glicina e arginina, con il contributo della
S-adenosil-metionina e mediante la catalisi operata da alcuni enzimi
(amidinotransferasi, metiltransferasi) localizzati a livello epatico,
pancreatico e renale. Dopo essere stata fosforilata a fosfocreatina, la
molecola viene convertita irreversibilmente e non-enzimaticamente in
creatinina e, quindi, escreta nelle urine. In tal caso, il turnover di
trasformazione della creatina in creatinina è di circa l'1.6% al
giorno. La creatina di origine alimentare è
contenuta principalmente nella carne, mentre solo tracce sono presenti in
alcuni vegetali. Nel caso di una dieta priva di creatina, come avviene ad
esempio nei soggetti vegetariani, il fabbisogno giornaliero è coperto dalla
sola sintesi endogena e l’eliminazione urinaria della creatinina risulta
molto limitata. I supplementi di creatina non alterano i
livelli di ATP a riposo, ma l’incrementata concentrazione di fosfocreatina
conseguente alla assunzione di creatina permette di mantenere alte e in
evoluzione dinamica le concentrazioni di ATP durante uno sforzo di elevata
intensità e di breve durata. La fosfocreatina rappresenta, infatti, un pool
di riserva energetica rapidamente utilizzabile per il ripristino del
contenuto muscolare di ATP. Inoltre, il circuito creatina/creatina
chinasi/fosfocreatina è correlato alla funzionalità mitocondriale come un ben
organizzato sistema sia di tamponamento di energia che di trasferimento di
energia per attuare il controllo del pool degli adenilati (ATP/ADP/AMP) e,
quindi, consentire un efficiente utilizzo dI energia in senso termodinamico.
Pertanto la trasduzione aerobica mitocondriale a riposo può essere la fonte
energetica per tamponare la fosforilazione della creatina supplementata, con
conseguente incremento della disponibilità di fosfocreatina da utilizzare
durante l‘attività muscolare anaerobica. Durante l’attività muscolare molto intensa Le caratteristiche della creatina indicano
che la sua supplementazione negli atleti potrebbe configurarsi come doping in
quanto modifica il biochimismo e la bioenergetica muscolare e può, nel
contempo, avere effetti anche positivi sulle prestazioni atletiche,
soprattutto anaerobiche. In tal caso sia la creatina che a fosfocreatina
devono essere inserite in una apposita e nuova Classe di sostanze proibite
che potrebbe intitolarsi "Sostanze ad azione metabolica muscolare". Considerando che solo l’inserimento nella
lista uffIciale del CIO consente alle Autorità sportive di definire come
doping la somministrazione o l’assunzione d sostanze attive, una tale
iniziativa presuppone che il Coni presenti per la creatina e la fosfocreatina
una documentata istanza alla Commissione Medica del CIO cui compete ogni
decisione in merito alla definizione delle liste delle classi di sostanze
proibite. L’assunzione acuta o sub-acuta di creatina
sembra essere ben tollerata e priva di effetti nocivi. In alcune ricerche
l’aumento del peso corporeo è segnalato come effetto collaterale, mentre non
risultano riportati nella letteratura scientifica dati significativi circa
una eventuale epatotossicità e/o nefrotossicità. Tuttavia risultano
indispensabili approfonditi studi nell’uomo relativi sia alla valutazione di
eventuali fenomeni a feedback nella sintesi endogena di creatina, sia
relativi agli eventuali effetti collaterali e/o tossici determinati dall’assunzione
cronica di creatina. Il presente articolo è stato ricavato da
uno studio commissionato agli autori dalla Commissione scientifica
Anti-doping del Coni. |
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