Eccoci al 4° e ultimo appuntamento con la rubrica "Conosciamo i carboidrati" tenuta dal Dott. Marco Guercioni. Dopo aver parlato delle prime 3 forme in cui possiamo trovare gli integratori alimentari di carboidrati - glucosio, maltodestrine e vitargo®, di grande importanza per chi pratica sport ad alta intensità, oggi andiamo a conoscere nel dettaglio le ciclodestrine. Iniziamo!

1. LE CICLODESTRINE

Le ciclodestrine, come si può intendere dal nome, sono dei carboidrati in cui i monomeri di glucosio si dispongono a formare strutture non lineari ma chiuse, cicliche appunto. Anche queste si ottengono a partire dall’amilopectina dell’amido di mais, attraverso una reazione catalizzata da enzimi detti cyclodextrin-glicosiltransferasi.

Grazie alla loro particolare struttura, le ciclodestrine possono vengono usate come strumento chimico per veicolare principi attivi.

Infatti, la struttura ad anello presenta un ambiente interno (core) idrofobico, per cui risulta utile per veicolare principi attivi lipofilici, e un ambiente esterno estremamente idrofilo, che migliora solubilità, assorbimento e biodisponibilità dei principi attivi d’interesse.

Le ciclodestrine formano una struttura ad anello che delimita una cavità. Le principali ciclodestrine naturali sono le a -, β- ,γ-CD. Esse si distinguono in base alle unità di glucosio che le costituiscono, al volume della cavità, solubilità acquosa e peso molecolare. 

Alcune caratteristiche delle ciclodestrine:

• Alto peso molecolare, 150000 Da
• Ottima idro-solubilità
• Bassa osmolarità, che si traduce in una riduzione degli effetti collaterali gastro-enterici
• Buona resistenza ai fenomeni ossidativi
• Termicamente stabili
• Non assorbono umidità - non igroscopiche: stabilità nella conservazione
• A livello intestinale viene completamente e rapidamente degradata in glucosio
• DE molto basso <10
• Poco dolce rispetto ad una maltodestrina a DE alto

Figura 1 - L’immagine sintetizza i vantaggi di utilizzare carboidrati ad alto peso molecolare rispetto a carboidrati semplici a basso peso molecolare. 

2. CLUSTER DEXTRIN®

Nella metà degli anni ’90, venne brevettato il processo per ottenere destrine cicliche altamente ramificate (HBCD) e al prodotto venne dato il nome di Cluster Dextrin®.

 ➞ Glucosio  ○  |   ➞ Glucosio ciclizzato                                                                                                        

Figura 2 -  Il termine ’’Cluster’’ deriva dalla struttura dell’amilopectina che viene comunque mantenuta. L’immagine di sinistra rappresenta schematicamente l’azione dell’enzima ramificante usato per ricavare, a partire dall’amilopectina, molecola altamente ramificata, le destrine cicliche, la cui struttura è osservabile nell’immagine a fianco. 

Fra le caratteristiche strutturali, si può notare che il carboidrato Cluster Dextrin®  è caratterizzato da un alto peso molecolare ma anche da una curva di distribuzione del peso molecolare più stretta (vedi Figura 3).

Significa che il prodotto finito contiene la quasi totalità di molecole di destrine cicliche caratterizzate dallo stesso peso. E’ quindi molto omogeneo a livello molecolare, e questa è la conseguenza dell’alta specificità dell’enzima ramificante con il quale viene prodotto.

Figura 3 L’immagine mostra la distribuzione dei pesi molecolari delle Cluster Dextrin® rispetto ad altre destrine. Viene rappresentato il peso molecolare sull'asse-x e la quantità delle molecole di carboidrati di un determinato peso molecolare sull'asse y.

2.1 Alta solubilità

La figura 4 confronta la solubilità e stabilità della soluzione di Cluster Dextrin® in confronto a soluzioni contenenti maltodestrine a varie DE.

Come risulta evidente dall’immagine, la prima soluzione a sinistra risulta notevolmente limpida e questo riflette l’alta solubilità che caratterizza le Cluster Dextrin®, grazie alla struttura molecolare ed anche alla omogeneità discussa poco sopra.

Figura 4 - L’immagine mostra l’elevata solubilità e stabilità della soluzione di Cluster Dextrin® in confronto a soluzioni contenenti maltodestrine. Le soluzioni hanno subito tutte 3 cicli di congelamento e scongelamento. 

2.2 Rapido svuotamento gastrico, fast G.E.T.

Figura 5 - Nel caso della soluzione con le destrine cicliche, si può osservare come l’area dello stomaco diminuisca di grandezza in modo più rapido rispetto a quanto faccia con la soluzione di glucosio. 

Ciò che rende fondamentale la scelta di un carboidrato rispetto ad un altro, in ambito sportivo, è il tempo di svuotamento gastrico che lo caratterizza. Le Cluster Dextrin® hanno un rapido “Gastric Emptying Time” (G.E.T.) e quindi possono essere una soluzione ideale da usare nell’intraworkout (Figura 5).

Si possono sfruttare per mantenere l’idratazione muscolare anche durante intensi allenamenti più lunghi di 60 minuti con i pesi, come suggeriscono anche le linee guida ISSN.

Confronto: svuotamento gastrico di varie soluzioni

Se in una soluzione isotonica contenente aminoacidi, elettroliti e vitamine aggiungiamo Cluster Dextrin® avremo uno svuotamento gastrico più veloce se paragonato ad un'altra soluzione isotonica al quale aggiungiamo l’esatta corrispondenza di fonte glucidica in maltodestrine (DE 16) (Figura 6).

Test di 30 minuti al cicloergometro                                                                                             

 Figura 6 - Il grafico di sinistra mostra che le cluster destrin causano effetti a livello gastrico ed intestinale notevolmente inferiori, se comparate con altri carboidrati

2.3 Rapida degradazione in glucosio a livello intestinale → no discomfort

Le Cluster Dextrin® presantano un grado di discomfort durante l’allenamento/competizione bassissimo, quasi paragonabile all’acqua.

Questo le rende ottime candidate per destinare una parte del totale glucidico giornaliero nel periworkout, essendo anche velocemente assorbite.

 Figura 7 - Il grafico pone in relazione la pressione osmotica di varie soluzioni con il tempo di svuotamento gastrico. 

Anche le maltodestrine (Dextrin DE16 nella figura 7) presentano un rapido svuotamento gastrico, e se usate da sole, sono ottime nel contesto di periworkout e post workout. Per via della minor biodisponibilità non sono invece consigliabili nell’intraworkout.

2.4 Effetti sulla resistenza

Le ciclodestrine altamente ramificate sembrano avere effetti positivi sulla resistenza: nello studio in esame (Figura 8), è stato condotto un test di nuoto ad intervalli per monitorare la resistenza e il tempo di nuoto fino alla stanchezza massima (exhaustion time nella figura).

Il VO₂ Max è il criterio usato per misurare la resistenza. Con l’assunzione di Cluster Dextrin®, il tempo di nuoto è stato superiore di 1,5 volte se comparato con il gruppo che ha assunto solo glucosio.

Figura 8 - Swimming test effettuato per valutare gli effetti sulla resistenza delle ciclodestrine. Sono stati oggetto di studio 3 gruppi distinti: un gruppo ha assunto solo acqua, un altro solo una soluzione di acqua e glucosio, ed il terzo una soluzione di Cluster Dextrin®. 

2.5 Reduction of fatigue - meno affaticamento

15 g di ciclodestrine sembrano dare netti vantaggi sul senso di fatica, se paragonati con un eguale assunzione di maltodestrine. Probabilmente questo è dovuto al fatto che la loro velocità di assorbimento e la biodisponibilità ematica è più efficace.

Vediamo infatti che la figura 9 mette in relazione la percezione soggettiva dello sforzo fisico nel tempo. Il punteggio ottenuto dal gruppo sotto studio che aveva assunto Cluster Dextrin® dopo 60 minuti di cicloergometro ha riportato una percezione della fatica inferiore rispetto al gruppo che aveva assunto maltodestrine.

Figura 9 - L’immagine mostra il grado di percezione dello sforzo (Scala di Borg - RPE) confrontando l’assunzione di maltodestrine e di Cluster Destrin®.

2.6 Riduzione di specifiche citochine infiammatorie

L’esercizio fisico induce un certo grado di infiammazione che dipende da vari fattori tra cui il tipo di esercizio, l’intensità, la durata, lo stato allenante del soggetto e altre variabili.

Questa risposta infiammatoria può essere “quantificata” in base al grado di produzione di determinate molecole come le citochine e gli ormoni stress-connessi, ed è un processo del tutto fisiologico.

Se però la quantità di queste sostanze è eccessiva può diventare negativa, peggiorare la percezione della fatica e anche portare ad infortuni, quando non viene adeguatamente bilanciata da riposo, recupero e nutrimento. Addirittura a lungo andare può portare  all’esaurimento della capacità antiossidante dell’organismo.

Ecco che i carboidrati, da questo punto di vista possono fare la differenza nella salute di un fisico sottoposto a notevole stress sportivo.

Le di Cluster Dextrin®  sembrano attenuare la produzione ormonale da stress e di citochine infiammatorie, a seguito di esercizi d’esaurimento.

In questo studio, viene mostrato come l’assunzione postworkout di una bevanda a base di Cluster Dextrin®,  rispetto all’assunzione di un’altra a base di glucosio, a seguito di un Duathlon (5 km di corsa + 40km di bike + 5 km di corsa) causa una minor produzione di Noradrenalina, così come di citochine infiammatorie (Figura 10).

Figura 10 - L’immagine mostra gli effetti dell’assunzione di Cluster Dextrin® sui livelli plasmatici ed urinari di molecole rilevanti nello stress infiammatorio. 

1.7 Aumento della biodisponibilità di amminoacidi ramificati

Altro gruppo di molecole che gioca un ruolo chiave nel recupero a seguito di esercizio fisico sono gli aminoacidi ramificati o BCAA.

Se ne conoscono ampiamente uso e significato ma qui vediamo come una concomitante assunzione di ciclodestrine altamente ramificate e di BCAA sembri migliorare, nelle prime due ore successive al workout, l’assorbimento e la biodisponibilità degli aminoacidi stessi, rispetto all’associazione glucosio + bcaa (Figura 11). Come criterio di valutazione è stata usata la misurazione plasmatica della leucina.

Figura 11 - Il grafico mostra la concentrazione plasmatica di leucina in relazione al tempo rispetto al tempo 0 dell’assunzione di una bevanda con Cluster Dextrin® o di glucosio, enrambe addizionate con BCAAs. 

3. DISCUSSIONE E CONCLUSIONI

Figura 12 - L’immagine mostra schematicamente che i carboidrati assunti da soli contribuiscono alla risintesi di glicogeno post allenamento, mentre assunti assieme ad aminoacidi essenziali, stimolano la risintesi proteica, presupposto per la crescita muscolare. 

Al fine di sfruttare al meglio i carboidrati in polvere nel bodybuilding è bene ricordare che:

• Nel pre-allenamento, i carboidrati in polvere servono per ottimizzare le riserve energetiche muscolari di glicogeno e predisporre così il muscolo alle successive fasi di contrazione
• Nel momento intra-allenamento, possono essere utili in quantitativi non esagerati di circa 30-50 g per allenamenti non superiori ai 70 minuti; questo non tanto per le garantire “benzina” (ATP) per la contrazione muscolare, che dovrebbe già essere garantita dalle riserve di glicogeno preformate, ma piuttosto per migliorare la percezione dello sforzo, per garantire la stabilità della glicemia e quindi per garantire una migliore performace; inoltre risultano molto utili per il contenimento di alcuni marker infiammatori che amplificano il sopraggiungere della fatica e inoltre per contribuire al mantenimento del focus mentale, soprattutto in allenamenti intensi dove è necessario un alto coinvolgimento del sistema nervoso centrale
• I carboidrati aggiunti nell’immediato post allenamentonel bodybuilding non garantiscono più ipertrofia di quanto facciano 30/40 g di proteine ad alto valore biologici nemmeno se vengono aggiunti alle proteine stesse; nelle 4/6 ore dopo il workout però, si presentano i presupposti migliori per concentrare la maggior parte della quota glucidica giornaliera per via della marcata sensibilità insulinica indotta dall’allenamento;
• Ad esempio l’amido ceroso di mais non è adatto nell'immediato post-workout; risulta poco adatto in generale per l'allenamento coi pesi breve e intenso (bodybuilding) anche nel pre-allenamento, vista l’assimilazione lenta e graduale che supera le 4 ore, ancora più lenta delle maltodestrine; risulta dunque più adatto per attività aerobiche di endurance.

 E’ bene dunque scegliere accuratamente la fonte glucidica da integrare a seconda dei propri obiettivi ed esigenze, valutando anche il timing di assunzione più adatto allo scopo.

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Marco Guercioni è Dottore Specializzato in Biologia e Nutrizione, con una lunga esperienza nel campo della nutrizione sportiva, del dimagrimento e della ricomposizione corporea. Fa parte del Team “Ricerca, Sviluppo e Divulgazione scientifica” di VitaminCompany e contribuisce allo studio di nuove formulazioni, alla creazione di articoli scientifici e alla consulenza professionale.