Carnitina ed esercizio fisico di I.Randi

Prima di analizzare nello specifico il ruolo della carnitina nell'esercizio motorio, l'impatto che potrebbe esercitare un'eventuale carenza di questo composto e come rimediare integrandolo nella dieta, è bene riassumere brevemente alcune nozioni essenziali sulla carnitina.

carnitina
(fonte: Shutterstock)
  • La carnitina è un derivato dell'amminoacido lisina; in quanto tale, contiene carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto (C, H, O, N) e viene sintetizzata principalmente a livello epatico e renale.
  • La sua forma attiva è la L-carnitina.
  • Svolge funzioni determinanti per la salute e per la vita, in quanto:
    • Permette agli acidi grassi a catena lunga di entrare nei mitocondri dove vengono ossidati per produrre energia in forma di molecole di ATP (adenosina trifosfato).
    • Stabilizza i livelli di acetil-CoA e Coenzima A nei mitocondri, facendo uscire l'acetile residuo dai processi di ossidazione (responsabili della produzione di ATP), prevenendo così l'effetto tossico di un eventuale accumulo.
  • L'organismo umano concentra la carnitina soprattutto dove serve, quindi nel muscolo scheletrico e nel muscolo cardiaco (cuore).
  • Può essere ricavata dagli alimenti, soprattutto di origine animale, ed in particolare da carne rossa e frattaglie.
  • La biosintesi endogena (ovvero la produzione autonoma dell'organismo) è il risultato di una serie di reazioni enzimatiche; non tutti gli organi sono capaci di eseguirla in maniera completa.
  • Generalmente non è un nutriente essenziale perché, in condizioni di normalità, viene prodotta dall'organismo; tuttavia, esistono condizioni transitorie, situazioni particolari o altre cause che possono determinare una carenza o una diminuzione dei livelli di carnitina.
  • Nelle patologie genetiche, il deficit di carnitina ha effetti gravissimi sulla salute del cuore e non solo.
  • La carnitina è stata proposta e sperimentata, nelle sue varie forme chimiche (L-carnitina, Acetil-L-Carnitina e Propionil-L-Carnitina), per la cura di complicazioni nervose centrali, cardiache, patologie degenerative del sistema nervoso centrale, fatica cronica e non solo.
  • La carnitina e le sue forme esterificate (Acetil-L-Carnitina e Propionil-L-Carnitina) rientrano nella composizione sia di veri e propri farmaci sia di integratori alimentari. I medicinali a base di carnitina vengono utilizzati per il trattamento delle forme di carenza patologiche. Come integratore alimentare, invece, la carnitina trova applicazione nel supplemento sportivo come molecola dal potere ergogenico per le discipline di endurance e come rimedio per contrastare astenia, stanchezza e affaticamento sia fisico che mentale.

Cerchiamo ora di capire in che modo la carnitina è essenziale per la produzione di energia (adenosina trifosfato - ATP).

Grassi, Carnitina e ATP

Acidi grassi: digestione, assorbimento e trasporto

L'energia necessaria ai processi cellulari e metabolici (che sono la base essenziale di qualsiasi funzione corporea) è immagazzinata e liberata da una molecola chiamata adenosina trifosfato o ATP (dall'inglese Adenosine TriPhosphate). Questa energia è contenuta nei legami tra i tre gruppi fosfato (PO4-) e l'adenosina, che vengono instaurati al termine di una complessa serie di reazioni, alla base della quale avviene l'ossidazione dei nutrienti energetici (proteine, carboidrati e grassi).

Le famose "calorie" dei cibi corrispondono alla somma dell'energia potenzialmente ricavabile dall'ossidazione di:

  • Amminoacidi delle proteine (4 kcal/g);
  • Carboidrati (3,75 kcal/g);
  • Grassi o lipidi (9 kcal/g).

I lipidi, dunque, sono le macromolecole che permettono di produrre più calorie – non a caso rappresentano il substrato di riserva del nostro organismo (grassi del tessuto adiposo). In natura, gli acidi grassi sono raggruppati in trigliceridi (glicerolo + 3 acidi grassi); poiché ciò li protegge dalla degenerazione e li rende più comodi all'immagazzinamento e al trasporto.

I grassi alimentari devono essere anzitutto digeriti (tramite l'azione della saliva, l'emulsione biliare e la lisi enzimatica pancreatica/intestinale) e successivamente assorbiti nell'intestino tenue. Quelli a catena corta finiscono direttamente nel sangue, mentre quelli medi e lunghi nel circolo linfatico. Semplicisticamente parlando, quasi tutti i lipidi vengono trasportati nella linfa e nel sangue, fino alle cellule bersaglio, da appositi trasportatori detti lipoproteine (chilomicroni, VLDL, LDL, IDL e HDL).

Importanza della carnitina e dei mitocondri nella produzione di ATP

Gli acidi grassi vengono destinati principalmente alle cellule del tessuto muscolare, dove vengono usati per la produzione di calorie, oppure al tessuto adiposo, dove sono immagazzinati nuovamente in trigliceridi di riserva.

Contrariamente ai glucidi, che possono produrre piccole quantità di energia anche in assenza di ossigeno, gli acidi grassi devono essere obbligatoriamente ossidati all'interno dei mitocondri (processo di beta-ossidazione degli acidi grassi), quindi, la presenza di ossigeno è indispensabile.

Qui entra in gioco la carnitina che, legando gli acidi grassi a catena lunga e permettendone il passaggio attraverso la membrana, è l'unico mezzo di trasporto per questi nutrienti all'interno della matrice dei mitocondri.

Indispensabile sottolineare quanto l'ossidazione mitocondriale sia importante per la vita, per la salute e per l'efficienza del nostro organismo; gli acidi grassi in particolare, offrono maggior contributo metabolico durante l'attività muscolare.

La carnitina si rende quindi indispensabile anche nell'esercizio fisico e nelle prestazioni sportive, soprattutto aerobiche e prolungate.

Processo di detossificazione

Un'altra proprietà non trascurabile della carnitina è quella di detossificazione.

Come accennato, infatti, grazie al suo meccanismo d'azione, la carnitina è in grado di prevenire l'accumulo dei gruppi acetile e dei gruppi acilici all'interno del mitocondrio che si generano in seguito ai processi di beta-ossidazione degli acidi grassi. Difatti, se tali gruppi non venissero rimossi, si accumulerebbero all'interno del mitocondrio esercitando un'azione tossica.

Anche questa mansione - insieme alla produzione di energia - è di fondamentale importanza durante l'attività fisica motoria.

Carenza di carnitina: cause e sintomi

Quando si parla di carenza di carnitina ci si riferisce ad una serie di condizioni patologiche caratterizzate da livelli drasticamente bassi di questa preziosa molecola. Le carenze o deficit di carnitina possono suddividersi in:

  • Deficit di carnitina primari, causati da mutazioni che interessano geni codificanti per le proteine coinvolte in quello che viene definito sistema della carnitina (quest'ultimo è l'insieme delle reazioni che consentono alla carnitina di svolgere il suo compito e che vedono il coinvolgimento non solo di questo derivato amminoacidico, ma anche di suoi derivati, proteine e trasportatori specifici localizzati sulla membrana cellulare e mitocondriale);
  • Deficit di carnitina secondari che possono essere dovuti a:
    • Incrementato fabbisogno (si può verificare in caso di sepsi o infezioni gravi, in seguito ad interventi chirurgici, ecc.);
    • Ridotto apporto (evenienza che può verificarsi quando si seguono diete scorrette o inadeguate, quando si è sottoposti a nutrizione parenterale protratta per lunghi periodi, ecc.);
    • Eccessiva perdita (può essere indotta dall'assunzione di alcuni tipi di farmaci, da un'eccessiva diarrea, dall'emodialisi, ecc.);
    • Ridotta sintesi indotta da patologie a carico di reni e fegato (ad esempio, cirrosi, insufficienza renale, ecc.).

La sintomatologia e il suo esordio possono variare in funzione del tipo di deficit preso in considerazione e in funzione della gravità della malattia. Ad ogni modo, entrambe le tipologie di carenza presentano alcuni sintomi comuni, quali:

Nei casi più gravi, inoltre, può sopraggiungere anche la morte.

Come si può notare, indipendentemente dalla causa scatenante, quando la carnitina è carente nell'organismo, la forza muscolare è compromessa e si va incontro allo sviluppo di affaticamento e debolezza. La carnitina, infatti, si concentra soprattutto (ma non esclusivamente) a livello dei muscoli dove riveste il suo ruolo fondamentale nella produzione di energia. La sua mancanza o insufficienza non consente un adeguato trasporto degli acidi grassi all'interno del mitocondrio, di conseguenza, essi non possono essere ossidati e la produzione di ATP - quindi, di energia - non avviene. Mancando la principale fonte di energia, le cellule non riescono a portare a termine i processi che ne garantiscono il funzionamento e la sopravvivenza, pertanto, tessuti ed organi ne risentono.

Trattamento

Il trattamento dei deficit di carnitina prevede la somministrazione di medicinali a base di L-carnitina o suoi esteri (acetil-L-carnitina, propionil-L-carnitina) per via orale, oppure per via endovenosa, a seconda dei casi. In queste situazioni, l'intervento del medico è sempre necessario.

Fatica fisica e Carnitina

Visto il compito indispensabile espletato dalla carnitina nella produzione di energia a livello del mitocondrio, molti studi sono stati effettuati su questo derivato amminoacidico per meglio comprenderne proprietà e ruoli biologici. Da alcuni di questi, è emerso che in alcune condizioni particolari (ad esempio, durante la convalescenza, durante l'invecchiamento, ecc.) può verificarsi una diminuzione o insufficienza dei livelli di carnitina che, tuttavia, non si manifestano a livelli drastici e patologici come quelli sopra descritti.

In particolare, alla riduzione dei livelli di carnitina è stata associata la comparsa di stanchezza, fatica fisica, riduzione della massa muscolare e anche fatica mentale. In questi casi, l'integrazione con L-carnitina o con suoi esteri (acetil-L-carnitina e propionil-L-carnitina) è stata proposta come possibile rimedio. A tal proposito, si citano alcuni studi condotti in merito a questo utilizzo della carnitina e delle sue forme esterificate che hanno dimostrato come:

  • La somministrazione di L-carnitina in bambini convalescenti alla dose di 500-1000 mg al dì possa portare ad un aumento dell'appetito e ad una riduzione dell'astenia.
  • La somministrazione di L-carnitina in pazienti anziani alla posologia di 2 grammi al giorno per un mese abbia portato ad un aumento della massa muscolare e alla riduzione del 40% circa della fatica sia fisica che mentale.
  • La somministrazione di proprionil-L-carnitina in individui anziani alla dose di 2 grammi al dì per un periodo di 24 settimane abbia portato ad un miglioramento del benessere del paziente e alla riduzione della fatica fisica e mentale.

Esercizio fisico e Carnitina

Alla luce dell'importanza della carnitina nei processi che portano alla produzione di energia a livello muscolare, diversi studi sono stati svolti per indagarne potenziali applicazioni nell'ambito dell'esercizio fisico e dell'attività sportiva.

A questo proposito, citiamo uno studio condotto su pazienti anziani da cui è emerso che la somministrazione di carnitina alla dose di 1,5 grammi al giorno per un periodo di 10 settimane può portare ad un incremento della forza muscolare e ad una riduzione della fragilità.

Le proposte di integrazione di carnitina nello sport sono giustificate dal fatto che - vista la sua capacità di ottimizzare l'impiego degli acidi grassi per produrre energia e di detossificare il mitocondrio dagli scarti derivanti dal processo di beta-ossidazione - il suo impiego possa essere utile per migliorare la resistenza muscolare e la performance atletica e per favorire il recupero.

Uno studio condotto su volontari sani in corso di allenamento progressivo (triathlon) ha dimostrato che la somministrazione di carnitina alla posologia di 2 grammi al dì per 24 settimane è stata in grado di produrre un miglioramento della performance fisica negli individui che hanno assunto il derivato amminoacidico in questione rispetto a quelli che hanno assunto il placebo.

Per onor del vero, è comunque doveroso precisare che l'efficacia derivante dall'uso della carnitina in ambito sportivo è, in realtà, oggetto di dibattito. Se da un lato, infatti, vi sono studi che ne confermano l'utilità; dall'altro lato alcuni studi non concordano con quanto appena affermato.

Ilaria Randi

L'autore

Ilaria Randi

Laureata in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche, ha sostenuto e superato l’Esame di Stato per l’Abilitazione alla Professione di Farmacista


Ultima modifica dell'articolo: 07/06/2019