Gli amminoacidi ramificati (conosciuti anche come amminoacidi a catena ramificata o BCAA nella letteratura scientifica in lingua inglese, acronimo di branched-chain amino acid) sono un gruppo di tre dei nove amminoacidi essenziali rappresentati da leucina, isoleucina e valina.
Descrizione Sono chiamati a catena ramificata perché la loro struttura presenta delle ramificazioni, e costituiscono circa il 35% degli amminoacidi essenziali nelle proteine muscolari ed il 40% degli amminoacidi richiesti dai mammiferi.Shimomura et al. . J Nutr. 2004 Jun;134(6 Suppl):1583S-1587S. Essendo tra i nove amminoacidi essenziali, l'organismo non è in grado di sintetizzarli, nel senso che devono essere assunti attraverso alimenti proteici come carne, pesce e uova, o integratori specifici. La combinazione di questi tre amminoacidi essenziali rappresenta circa un terzo del muscolo scheletrico nel corpo umano in forma di proteine, anche se i BCAA sono presenti nel muscolo scheletrico in forma libera (non proteica) in quantità marginali.
Diversamente da molti altri amminoacidi, i BCAA sono metabolizzati solo nel muscolo scheletrico, poiché l'enzima BCAA ammino-transferasi non è presente nel fegato dove invece sono convertiti molti altri amminoacidi. L'enzima limitante del metabolismo dei BCAA è l'alfa-chetoacido deidrogenasi a catena ramificata che si trova anche nel muscolo ed è effettivamente attivato dall'esercizio fisico o dal digiuno. La carenza di questo enzima è determinata da una rara malattia genetica (MSUD), che genera un aumento dei livelli di BCAA nel sangue con un rapido deterioramento delle funzioni cerebrali: la terapia consiste nella riduzione complessiva dei BCAA introdotti giornalmente, tiamina, riduzione del catabolismo muscolare e promozione dell'anabolismo con l'assunzione dei BCAA insieme a carboidrati ad alto indice glicemico, tali da creare un picco glicemico e di insulina nel sangue.
I BCAA sono utilizzati in varie combinazioni e quantità, tra questi, la leucina è il più prontamente ossidato ed è quindi più efficace nello stimolare la secrezione di insulina da parte del pancreas. Questo abbassa i livelli glicemici e favorisce la produzione dell'ormone della crescita. Sia durante un lavoro muscolare intenso e protratto sia durante la prima fase del recupero, scendono la concentrazione di glucosio e di insulina nel sangue e aumentano le catecolammine, per cui nel muscolo e nel fegato la sintesi proteica è rallentata e la degradazione delle proteine viene accelerata. Se durante l'attività fisica è pure bloccata la secrezione di nuova insulina (per cui i BCAA esercitano un mero apporto proteico, senza stimolazione), un picco insulinico unìto ad un picco glicemico (con l'associazione di carboidrati ad alto IG ai BCAA, che come detto da soli non apportano zuccheri, ed eventualmente a alimenti ricchi di triptofano) nella prima fase di recupero serve in primo luogo a ripristinare i valori normali di glicemia e insulina precedenti l'attività fisica.
In secondo luogo, l'insulina fa captare ai tessuti dal sangue anche i 5 amminoacidi (leucina, isoleucina, valina, tirosina e phenilalanina) che hanno in comune col triptofano lo stesso carrier per attraversare la barriera emato-encefalica e arrivare al cervello. In questo modo, tutto il triptofano riesce a passare la barriera.
Oltre all'insulina, è opportuno considerare l'effetto del glucagone, ormoni secreti entrambi dalle isole di Langerhans del pancreas (da cellule diverse, ma non sono secreti mai contemporaneamente). Digiuno, valori stabili di insulina nel sangue (calma insulinemica), e attività fisica stimolano la sintesi di glucagone. Il glucagone determina l'uso preferenziale di grassi e proteine per fornire energia al posto del glucosio, e la rottura dei legami della molecola di glicogeno in glucosio. L'assunzione di carboidrati ad alto IG durante l'attività fisica (anche se la secrezione di insulina è bloccata), determina lo sbalzo glicemico e la fine della produzione di glucagone: se non si è iniziata l'attività fisica da digiuni (per cui il livello di glucagone era già al massimo), viene perso l'effetto bruciagrassi di questo ormone, fatto più rilevante nelle attività aerobiche che sono rivolte principalmente alla diminuzione di massa grassa piuttosto che alla costruzione di massa magra.
Sono insulinogenici, gli unici a non essere nel tempo stesso glucagonogenici. Isoleucina e leucina sono chetogenici, leucina è pure non glucogenetica.
In medicina gli amminoacidi ramificati vengono utilizzati per aiutare il recupero delle vittime di ustioni. Essi sono inoltre utilizzati nel trattamento di alcuni casi di encefalopatia epatica. Un altro utilizzo frequente degli amminoacido ramificati è nell'integrazione nel culturismo."Carbohydrates, branched-chain amino acids, and endurance: the central fatigue hypothesis", Davis, J.M.; Int. J. Sports Nutr. Suppl. 5:S29-S38, 1995.
Proprietà Funzione mentale e reattività Il tempo di reazione, una qualità che praticamente non può essere allenata, ha dimostrato di migliorare se presentano elevati livelli ematici di BCAA. Uno studio recente (Jakobsen et al., 2011) ha scoperto che una dieta ricca di proteine migliora la funzione mentale e il tempo di reazione. I partecipanti dello studio che consumavano una dieta ad alto contenuto di proteine (3 grammi per kg di peso corporeo di proteine al giorno) hanno dato dei risultati significativamente migliori su test di fluidità verbale e presentavano un tempo di reazione più rapido rispetto ai partecipanti che assumevano solo 1,5 grammi di proteine per kg di peso corporeo al giorno. Alla fine del periodo di studio, il gruppo che consumava un alto apporto di proteine presentava livelli elevati di BCAA, che i ricercatori suggeriscono siano la causa di questi miglioramenti, perché i BCAA hanno dimostrato di ridurre la fatica e aumentare la funzione cerebrale dopo allenamento pesante, evidenziando la loro importanza nella nutrizione post-allenamento.Jakobsen et al. . Clin Nutr. 2011 Jun;30(3):303-11.
In caso di una non adeguata metabolizzazione nei tessuti muscolari, quando i livelli plasmatici di BCAA e dei loro chetoacidi crescono significativamente oltre i livelli di norma si verifica un deterioramento delle funzioni cerebrali.
Umore e depressione L'assunzione di BCAA può rivelarsi particolarmente importante per il cervello con l'avanzare dell'età. I ricercatori suggeriscono che per gli individui più anziani che non riescono ad assumere abbastanza proteine di alta qualità, la supplementazione di BCAA è essenziale. Un'integrazione con BCAA migliora la produzione di neurotrasmettitori, aumentando la funzione cognitiva. I BCAA hanno dimostrato di giocare un ruolo nella sintesi di neurotrasmettitori glutammato e GABA, che contribuiscono a produrre energia quando se ne ha bisogno, oppure la calma quando è richiesta.Cole et al. . Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 January 5; 107(1): 366–371.
Inoltre, assumere 10 grammi di amminoacidi essenziali, tra cui BCAA, ha dimostrato di migliorare i sintomi depressivi e le prestazioni fisiche complessive nei soggetti anziani. I BCAA probabilmente aumentano la sintesi della serotonina cerebrale, migliorando l'umore e riducendo la depressione. Si crede che i BCAA inducano la sintesi di proteine e aumentino la sensibilità all'insulina. I ricercatori sottolineano l'importanza della leucina (il supplemento utilizzato conteneva 2,5 grammi), perché tra i tre BCAA è il più importante per la sintesi proteica.Rondanelli et al. . Clin Nutr. 2011 Oct;30(5):571-7.
Salute del fegato Un dato interessante riguardo alle proprietà dei BCAA è quella di favorire la rigenerazione del fegato dopo la rimozione di una sua parte. Questi possono anche proteggere il fegato dal cancro nei pazienti con cirrosi. Inoltre, i BCAA migliorarano la sensibilità all'insulina, e se il miglioramento della condizione insulinica viene combinato con gli effetti protettivi del fegato, i BCAA possono aiutare a prevenire l'aumento dell'accumulo di grasso nel fegato, prevenendo alcune malattie.Plauth M, Schutz T. BCAAs in Liver Disease: New Aspects of Long Known Phenomena. Current Opinions in Clinical Nutrition and Metabolic Care. January 2011. 14(1), 61-66.Hayaishi et al. Oral BCAA Granules Reduce the Incidence of Hepatocellular Carcinoma and Improve Event-Free Survival in Patients with Liver Cirrhosis. Digestive Diseases. 2011. 29(3), 326-332.
È controverso il ruolo dei BCAA quando è già presente un tumore o una malattia che, in modo simile al cancro, comporta la perdita di massa magra, con l'inizio della proteolisi e l'inibizione della proteosintesi. Le cellule tumorali si nutrono di amminoacidi e in questo competono con la crescita di massa magra, ragione per cui un filone di ricerca studia proprio la privazione di BCAA come strada per bloccare la crescita e diffusione del tumore.Investigations of branched-chain amino acids and their metabolites in animal models of cancer, Nutr. 2006 Jan;136(1 Suppl):237S-42S, su PubMed - PMID 16365090.
Lo stesso fenomeno di rottura del tessuto muscolare che contiene BCAA, e al loro rilascio nel sangue, ha portato a concludere che l'aumento della concentrazione di BCAA nel sangue può essere considerato come uno dei pochi marcatori noti per la diagnosi tumore al pancreas. Oltre ad essere un marcatore, si è visto che lo stesso fenomeno di erosione di massa magra e rilascio di BCAA nel sangue avviene in alcuni casi anche nella fase iniziale di cancro al pancreas (cacchessia neoplastica al muscolo).Studio seguito di sui campioni di sangue di 1.500 persone che risultavano affette dal cancro al pancreas a distanza molto variabile, da 2 fino a 25 anni dopo la rilevazione dei BCAA. Elevation of circulating branched-chain amino acids is an early event in human pancreatic adenocarcinoma development, pubblicato su Natural Medicine 2014 Oct;20(10):1193-8. doi: 10.1038/nm.3686. Epub 2014 Sep 28, e su PubMed PMID 25261994, .
Nei malati di cancro al pancreas affetti da perdita di massa muscolare, un diffuso protocollo di cura prevede proprio la supplementazione con BCAA, in particolare con lisina, che in altri studi si è rivelata però causa di crescita del tumore al pancreas nei topi.Leucine supplementation differentially enhances pancreatic cancer growth in lean and overweight mice, Cancer & Metabolism, 31 marzo 2014, 2:6 doi:10.1186/2049-3002-2-6. Normalmente il tempo di assimilazione dei BCAA dal sangue ai muscoli è rapido perché questi amminoacidi non transitano per il fegato, ragion per cui sono fattori non positivi la permanenza di alte concentrazioni nel sangue, unita a perdita di massa magra e a sintomi come un maggiore appetito (le cellule tumorali si nutrono di BCAA).
Sensibilità insulinica e diabete Una delle principali vie mediante il quale i BCAA prevengono l'invecchiamento e favoriscono il miglioramento della composizione corporea, è la loro azione sul miglioramento della sensibilità all'insulina e della tolleranza al glucosio. Alti livelli di insulina accelerano l'invecchiamento danneggiando nervi e cellule, rendendo indispensabile il controllo di questo ormone. La secrezione di insulina tuttavia è facile da controllare, ed è possibile sfruttare il supporto dei BCAA per questo scopo. I ricercatori stanno usando i BCAA come trattamento per il diabete e ci sono numerosi dati che dimostrano la perdita di peso.
Uno studio recente (Shah et al., 2012) ha rivelato che, tra gli individui che partecipavano ad un programma di perdita di peso, coloro che hanno perso più peso presentavano più alti livelli di BCAA. C'era una correlazione più forte tra miglioramenti nella sensibilità all'insulina e i livelli di BCAA rispetto alla perdita di peso, indicando che la salute generale e metabolismo dei soggetti era migliorata.Shah et al. BCAA Levels are Associated with Improvement in Insulin Resistance with Weight Loss. Diabetologia. February 2012. 55(2), 321-330.