LA FISIOLOGIA DEL PROCESSO IPERTROFICO

Essendo il tema ipertrofico colonna portante dello stesso bodybuilding, presto o tardi, che siate professionisti o meno, si paleserà necessario conoscerne i meccanismi che ne permettano l’innesco. A tale proposito sono lieto di sottoporvi questo estratto del mio ultimo libro (attualmente in fase di elaborazione), con il quale, passo dopo passo, cercheremo di percorrere l’intero sviluppo biologico necessario per garantire tale incremento. Partiamo da alcuni concetti basilari.

Innanzitutto bisognerà capire che i migliori risultati in termini di crescita muscolare avranno luogo soltanto se la relazione tra i fattori capaci di determinarne la causa, saprà evolvere in funzione ai progressi ottenuti. Può sembrare banale? Nient’affatto.
Per rendere chiaro l’esempio, per quanto dissomigliante sul piano biologico, potrei fare appello alla classica analogia della “tintarella”: ciò che si potrà ottenere dall’esposizione solare, non sarà solo abbronzatura, ma se i fattori in gioco saranno disordinati o negligentemente misurati, potrà significare pure ustione e quindi successiva “spellatura” (ossia perdita di tessuto). Ciò nonostante, e questo è molto importante da capire, bisognerà pure considerare che ad ADATTAMENTO inoltrato (quindi una volta abbronzati), per poter aumentare ulteriormente la concentrazione di melanina nella nostra pelle, occorrerà inevitabilmente potenziare i termini dell’esposizione.
Da qui potremo intuire che ogni forma di adattamento epigenetico (quale è anche la stessa ipertrofia), si mostrerà come un fenomeno tanto dinamico quanto lo saranno gli stessi stimoli che lo tengono in equilibrio tra sotto e sovrallenamento.

Ora, a prescindere dal difficile quanto più remoto esaurimento sistemico, col termine “sovrallenamento” mi trovo a segnalare uno status catabolico generato da eccessiva intensità della seduta, condizione sempre in grado d’inficiare su quel delicato equilibrio che dovrebbe vigere tra anabolismo e catabolismo. Concetto che abbiamo visto valere per la nostra pelle sotto il sole, e che vale ovviamente per i nostri muscoli quando esposti ad allenamento.  
Ferma restando l’esistenza del fattore “adattamento”, anche in questo frangente sarà fisiologicamente necessaria una graduale crescita dei fattori stressogeni. Chiaro che il mio riferimento non va ad un incessante ed irrazionale aumento di intensità e volume della seduta (le cose sono un tantino più complesse della tintarella), ma troverà piuttosto conferma in una raffinata alternanza di stimoli tra loro complementari. Un riguardo che rappresenterà l’epicentro meccanicistico posto alla base di ogni pianificazione d’allenamento sapientemente strutturata, e che in parole semplici viene riassunto nel concetto di periodizzazione.

Ma tralasciamo ora i temi “intensità”, “volume” e “periodizzazione” (che come abbiamo potuto comprendere richiederanno un approfondimento ad hoc), e focalizziamo la nostra attenzione su quei costituenti del muscolo che vorrebbero istituirne la massima espansione. Cosa determina l’ipertrofia?
Secondo gli studi dei dottori Vladimir Zatsiorsky e William Kraemer pubblicati nel libro Science and Practice of Strength Training (teoria comunque ampiamente suffragata), la massima ipertrofia muscolare sarebbe dovuta da tre distinti eventi:

1.      la crescita numerica della componente miofibrillare (la così detta ipertrofia “funzionale”)
2.      l’ampliamento dell’area sarcoplasmatica (e quindi di tutto il suo contenuto)
3.      l’aumento del numero di miofibre (iperplasia)

Fisiologia alla mano direi che non vi sia nulla da eccepire riguardo la sopraccitata visione d’insieme. Trascurando momentaneamente lo sviluppo iperplasico (di cui ne osserveremo le probabili cause alla fine dell’articolo), la conferma dei punti 1 e 2, ci è data proprio dai comuni risultati bioptici, che metterebbero in evidenza uno spazio pressoché equivalente tra miofibrille e sarcoplasma. Colgo l’occasione per ricordare come siano le miofibrille ad essere contenute nel sarcoplasma, e di come quest’ultimo, oltre a comprendere tutti gli organelli ed organuli di cui siamo a conoscenza (mitocondri compresi), sia anche sede di deposito di ioni di calcio, glicogeno, fosfocreatina, sali minerali, gocce di lipidi e della maggior parte degli acidi nucleici; il tutto confinato dal SARCOLEMMA, ovvero la membrana esterna della fibrocellula (in caso di necessità si riveda il post “struttura ed organizzazione di una cellula muscolare”).

Malgrado il sistema biologico tenda a stabilizzarsi nella suddetta condizione d’equilibrio (intesa tra sarcoplasma e miofibrille), si mostrerà curioso scoprire come allenamento ed alimentazione, seppure in modo transitorio, siano effettivamente in grado di modificarne il rapporto.
Essendo il glicogeno contenuto nel sarcoplasma capace di legare a sé circa 2,7 gr di acqua, ed essendo la densità stessa di glicogeno relativa allo stile nutrizionale del soggetto (Bergstrom 1967), scopriremo come la dieta sia il primo fattore tra tutti capace di modulare il volume sarcoplasmatico. Alla stessa maniera, per ovvie ragioni depletive anche l’allenamento potrà essere motivo di una successiva supercompensazione degli elementi energetici (fosfageni compresi), dunque evidenziando un certo rapporto di partnership con lo stesso regime nutrizionale.
La così detta ipertrofia sarcoplasmatica, che non a caso è fisiologicamente associata ad un elevato grado di labilità, potrà tuttavia essere precursore del processo ipertrofico e/o miogenico, ed i motivi saranno individuabili proprio nel suo prezioso carico energetico (dato che la sintesi proteica ha un costo, lo vedremo più avanti).

Tenendo conto di tutto ciò, supponiamo di accrescere ambedue le “frazioni” miocellulari per ogni categoria contrattile (rosse, intermedie e bianche), aggiungiamoci una plausibile crescita numerica delle miofibre (iperplasia), e probabilmente abbiamo ottenuto un corpo da Mister Olympia.
Più facile a dirsi che a farsi, ma se a questo punto esiste un ulteriore certezza, al di là di quello che possa essere il vantaggio genetico degli atleti d’elite, questa ci è data proprio dall’impareggiabile opportunità anabolica garantita dall’impiego della chimica farmaceutica.
Chiaro che la mia non vuole essere un’esortazione all’utilizzo di sostanze dopanti, ma cerca piuttosto di mettere in evidenza come sia proprio il giusto ambiente ormonale la “condicio sine qua non” al processo di crescita. Lapalissiano che trovandoci in un contesto natural, si parlerà sempre e solo della nostra soggettiva (e per nulla paragonabile) produttività endocrina, la quale dovrà essere sempre stimolata nel rispetto di determinati range d’equilibrio.
A tal proposito invito a riflettere sul classico rapporto testosterone/cortisolo (T/C ratio), che pur essendo stato ormai minimizzato in qualità di marker dello stato anabolico/catabolico (se osservato in acuto), quando fortemente sbilanciato metterà comunque in evidenza uno status di maggiore o minore permissività all’innesco degli stessi processi anabolici.
Oltre che deprimere le funzioni del sistema immunitario (fondamentale in una delle fasi salienti del processo di crescita che conosceremo più avanti), alti livelli di cortisolo significheranno automaticamente bassi livelli di testosterone (ricordiamo che cortisolo e testosterone si spartiscono il medesimo precursore), e la cosa potrà quindi inficiare su tutte le funzioni a lui riconducibili. Tra queste ricordiamo l’interazione con i recettori neuronali (ed il relativo aumento della quantità di neurotrasmettitori), nonché la modulazione dei recettori citoplasmatici determinanti la trascrizione genica. Sembra poco? Continuate a leggere…

Ogni miocellula, grazie al DNA presente in ciascuno dei propri nuclei (ricordiamo che le cellule muscolari sono polinucleate), sarà detentrice delle istruzioni per poter sintetizzare nuove proteine. Nel caso in cui le circostanze lo rendano possibile (e tra breve vedremo quali), succederà che per effetto di un particolare processo enzimatico si formerà l’m-RNA, ossia l’RNA messaggero. Questo avrà il compito di trasportare una copia dell’informazione genetica presente nel DNA dal nucleo al citoplasma della cellula stessa. Tale passaggio, meglio conosciuto come TRASCRIZIONE GENICA, verrà successivamente elaborato dai ribosomi, addetti alla traduzione vera e propria del messaggio; ebbene, la TRADUZIONE rappresenta niente di meno che il mero processo di sintesi proteica.
Questa serie di passaggi, riassumibile nel concetto di ESPRESSIONE GENICA, affinché possa verificarsi nelle fasi iniziali necessiterà della mediazione dei così detti “fattori iniziali”; questi ultimi rimarranno del tutto inattivi fin tanto che la loro proteina inibitrice non verrà fosforilata. Pertanto, niente fattori iniziali liberi, nessuna possibilità di traduzione, ergo nessuna proteogenesi.
Il processo di fosforilazione della proteina inibitrice sarà assegnato ad alcune proteine chinasi, tra cui ricordiamo le due coinvolte in questo processo: m-TOR (mammalian target of rapamycin) e MAPK (Mitogen Activated Protein Kinasi).

Come potremo immaginare, esattamente come per tutto il resto, anche m-TOR e MAPK necessiteranno di uno o più fattori scatenanti. Sollecitazione muscolare, enfasi sulle vie metaboliche calcio dipendenti, lattato, ipossia e liberazione di specifici ormoni, si mostreranno fondamentali per la loro attivazione. In sostanza, la messa in opera di queste proteine chinasi, sarà nient’altro che la risposta del sistema biologico ad una certa situazione di stress, a cui faranno seguito meccanismi adattativi di una cellula altrimenti sofferente.
Teniamo però in considerazione, che l’enfasi metabolica generata dalla contrazione muscolare, sarà anche motivo di attivazione di proteine chinasi antagoniste: l’AMPK (AMP-activated proetein kinase) che, avendo il compito di monitorare sullo stato energetico delle cellule, risulterà sempre proporzionale al tasso di turnover di ATP; in pratica, tanto maggiore sarà la spesa energetica (nonché la durata) dell’esercizio, tanto più attiva sarà AMPK.
Dovendo pertanto garantire l’omeostasi glucidica, questa proteina si troverà in primis ad inibire tutti i processi ad elevato dispendio energetico, e la sintesi proteica rientra tra questi. è per tale ragione che AMPK ed m-TOR risulteranno quasi sempre inversamente proporzionali.
Dico quasi, perché il termine della seduta, sarà quel particolare momento in cui, se abbiamo giocato bene le nostre carte, si potrà apprezzare la compartecipazione di entrambe.
Trattasi in pratica della famosa “finestra anabolica”, quello squarcio temporale successivo all’allenamento che faciliterà la metabolizzazione dei nutrienti a livello muscolare. Un fenomeno garantito proprio dall’espressione di AMPK, per suo conto responsabile della traslocazione dei GLUT4 (un trasportatore glucidico) sulla membrana cellulare. Anche grazie ad una maggiore iperemia tissutale, si raggiungerà così quell’ambiente ideale per facilitare sia l’uptake cellulare di glucosio, che l’ingresso degli aminoacidi.

A questo punto, stimolazione insulinica e somministrazione di proteine immediatamente disponibili (meglio se altamente titolate in BCAA), sapranno senz’altro come garantire quella soluzione di continuità al già avvenuto stimolo di m-TOR. Un’importante fase di “refeed” che ovviamente non si fermerà alla sola finestra anabolica (che generalmente dura circa un paio di ore), ma saprà guardare sino alle successive 24-36 ore, dove rapporto ed entità dei macros saranno ovviamente appropriate alle effettive pretese metaboliche sull’unità tempo (Dieta Funzionale). 
Alla medesima maniera pure l’impiego di determinati integratori potrà coadiuvare l’intero processo; tra questi spiccano la L-leucina in forma separata (od alla meglio il suo metabolita HMB), e la creatina (meglio se tamponata) addirittura utile per sostenere ulteriori sviluppi miogenici.
In pratica possiamo dire che sarà proprio AMPK, che mediante l’aumento della sensibilità insulinica e la traslocazione dei carrier specifici sulla membrana, saprà predisporre l’ambiente muscolare all’accrescimento. In pratica una sorta di effetto “molla”, tiro a -10 (AMPK), vado a +11 (sensibilità insulinica - sintesi di tessuto muscolare).
Comunque sia, prima di farsi prendere la mano, sarà sempre bene considerare che ogni “molla”, se forzata oltre il proprio limite, potrà anche allentarsi. Ed è proprio in queste circostante che si tornerà a parlare di sbilanciamento della T/C ratio, e la causa sarà sempre individuabile in un ritmo di scissione di glicogeno troppo sostenuto. Soprattutto se di glicogeno ne abbiamo poco, da cui capiamo l’importanza della disponibilità di un buon “stock” sarcoplasmatico (vedi sopra).

Ora, sulla base di quanto descritto, se guardiamo alla sintesi di nuove proteine come il modo di sopperire ad un dato evento stressogeno, si potrà presumere che ogni forma d’allenamento sapientemente strutturata (ed opportunamente assistita dal punto di vista nutrizionale), potrà esserne motivo d’innesco… ipotesi lecita, ma purtroppo le cose non sono così semplici, e se un qualunque soggetto neofita si mostrerà particolarmente reattivo a stimoli relativamente moderati, in futuro non si potrà dire altrettanto. Strategie d’allenamento a parte, il motivo di tale limite è racchiuso nel potenziale di crescita di ogni miocellula, un fattore che rimane individualmente confinato alla capacità di sintetizzare nuovi sarcomeri e nuove miofibrille a partire dall’organizzazione originale della cellula stessa. Tale capacità sarà sempre soggetta alla severa legge di DOMINIO NUCLEARE, la quale attribuisce ad ogni nucleo il “controllo” di un dato volume di sarcoplasma. Oltre a questo stadio sarà necessario l’avvio di un meccanismo assai più complesso ed ancor più costoso; il mio riferimento va alla miogenesi a partire dalle cellule satelliti (SC).

Le SC, simili nella loro funzione biologica alle cellule staminali, sono cellule mononucleate, che, nel corso dello sviluppo embrionale, non hanno seguito il naturale processo di differenziazione e fusione con le fibrocellule già esistenti; saranno pertanto da considerarsi come una sorta di “riserva di crescita muscolare” in stato quiescente, situata tra la membrana basale ed il sarcolemma della fibra stessa.
Ma anche l’attivazione delle SC non potrà avvenire senza una reale necessità; nella fattispecie si parlerà sempre di sollecitazione meccanica (allenamento), ma di uno stress abbastanza grande da provocare lacerazione del sarcolemma e conseguente versamento di creatinfosfochinasi (CPK) nel torrente ematico. Tant’è che alti livelli di CPK (5-600 UI o maggiori), si riveleranno importanti indicatori del danno muscolare, e come tali non potranno che allertare il SISTEMA IMMUNITARIO, il quale risponderà con il rilascio di citochine pro-infiammatorie. Tra queste ricordiamo l’Interleuchina 1 (IL-1), l’IL-6, il Fattore di Necrosi Tumorale (TNF), nonché alcuni tipi di prostaglandine come la PGF2 (Prostaglandin Growth Factor 2), tutte secrete in loco a seguito dell’ “insulto” meccanico.
E’ interessante notare come i famosi DOMS (Delaye Onset of Muscle Soreness), rappresentino proprio il segnale che indica l’intervento di tali agenti, la cui espressione non a caso si manifesta dopo 10-14 h dalla seduta: ossia quando la cellula realizza che il naturale processo di sintesi proteica è in ritardo rispetto al danno. In tali circostanze, grazie alla secrezione degli agenti pro-infiammatori ed al rilascio di alcuni prodotti endoteliali (che poi conosceremo), verrà dunque velocizzato.

Se quindi la velocizzazione di questi processi rientra tra i requisiti fondamentali di una sintesi proteica più efficiente, essendo quest’ultima il mero prodotto dell’espressione genica, si potrà asserire in tutta certezza che il possesso di una maggiore quantità di acidi nucleici (DNA ed RNA), non potrà che mostrarsi favorevole a tale scopo. Ed il corpo lo sa molto bene.
In tali circostanze l’obiettivo dell’organismo diverrà proprio quello di accrescere la misura di DNA, e per farlo si dovrà proprio servire della fusione delle cellule satelliti con la fibrocellula originale.

Analizziamo assieme l’intera cascata di eventi endocrini, autocrini e paracrini che vorrebbe determinare dapprima la proliferazione, poi la differenziazione ed infine la fusione delle SC.

Il primo tra tutti i fattori di crescita capaci di spingere le SC fuori dal loro stato di quiescenza risulterà essere l’Hepatocyte Growth Factor (Tatsumi R et al, 1998), attivato dalla presenza di Ossido Nitrico (NO, il sopracitato prodotto endoteliale), a sua volta stimolato dall’Ossido Nitrico Sintasi (NOS) rilasciato dalla lacerazione della membrana basale (danno meccanico). L’attivazione delle SC significherà essenzialmente l’avvio di una proliferazione cellulare vera e propria, ovvero un rapido moltiplicarsi delle singole cellule per mitosi, uno sviluppo che darà origine a nuovi mioblasti. Grazie all’intervento di determinati agenti ormonali, i mioblasti prodotti a questo punto si differenziano, e successivamente potranno sia fondendosi tra loro (e/o con le miofibre esistenti migrando nel sito leso), che ritornare allo stato quiescente ripopolando così lo stesso pool di cellule satelliti da cui provenivano. Un fenomeno che sarà osservato su tutta la lunghezza della fibra a prescindere dall’estensione e della posizione del danno (Schultz E, Jaryszak DL, Valliere CR).
Parlando ancora di stress meccanico, dovremmo sapere che questo non sarà solo motivo di rilascio di CPK e NOS, ma pure di fattori di crescita insulino simili: nella fattispecie trattasi dell’isoforma muscolare IGF-1Ec, meglio conosciuto come Mechano Growth Factor (MGF), avente un proprio ruolo nella proliferazione, differenziazione e fusione delle cellule satelliti. Interessante notare come la sua espressione si mostri altresì proporzionale al grado di compressione del sarcomero a seguito del rigonfiamento di acqua. A tal proposito, ricordiamo come sarà sempre la lacerazione del connettivo a rendere più permeabile la cellula, fatto che associato alla liberazione di elementi fortemente osmotici (nella fattispecie glucosio e calcio), saprà di certo come agevolare il richiamo di acqua. Un evento comunque maggiormente osservabile nelle fibre bianche, più ricche di acquaporine che facilitano l’iperidratazione.
D’altro canto, l’enfasi metabolica generata dall’intenso esercizio, sarà anche motivo di sintesi di lattato, elemento notoriamente responsabile del rilascio di GH (da parte della ghiandola pituitaria) nella sua principale isoforma. Oltre che partecipare all’uptake degli aminoacidi nelle varie proteine, il GH avrà l’importante compito di stimolare sia la produzione di IGF-1 e 2 sistemico (da parte del fegato), che di mediare l’espressione dello stesso MGF prodotto nei muscoli.
Probabilmente la famiglia degli IGF (1, 2, 1Ec), nel loro insieme rappresentano il fattore di crescita chiave, dato che, oltre a controllare l’evoluzione delle SC dalla “proliferazione alla fusione”, saranno pure responsabili dell’attivazione della MIOGENINA, gene indispensabile nel passaggio dei mioblasti a fibre mature.

Come possiamo aver capito, le diverse “tappe” che precedono (ma anche determinino) il processo di crescita, oltre ad essere intimamente connesse tra loro, saranno sempre soggette alla solita legge d’equilibrio. Lo stesso rapporto cui ho fatto più volte appello, quella precisa proporzione tra tutti gli elementi capaci di mantenere l’intero sistema in una precisa zona sospesa tra “sotto e sovrallenamento”.
Avendo compreso come sia l’espressione genica stessa la conseguenza di uno status infiammatorio provocato da una perfetta miscela tra stress meccanico e metabolico, non ci vorrà molto per comprendere come sia proprio il disequilibrio tra le parti in gioco a spostare il piatto della bilancia in una posizione sfavorevole alla crescita. Ed il mio riferimento va nuovamente all’intervento del principale agente corticosteroideo, non a caso antagonista del testosterone (ricordiamo del precursore), e notoriamente dotato di funzione anti-infiammatoria. Se quindi da una parte abbiamo allertato il sistema immunitario che risponderà creando flogosi (e relative conseguenze), dall’altra andremmo a inficiare sul medesimo processo.
Come se non bastasse, essendo il cortisolo anche il principale glucocorticoide, bisognerà pure tenere conto del suo ruolo primario, ossia quello di mantenere costanti i livelli di glicemia. Per adempiere a tale incarico, questo ormone si potrà servire non solo dei grassi di deposito, ma soprattutto (vista la maggior accessibilità) degli stessi aminoacidi muscolari. In dette circostanze, al pari dell’AMPK, si paleserà strettamente fisiologica l’inibizione di tutto ciò che possa concorrere al meccanismo di sintesi proteica, predisponendo così l’ambiente muscolare all’intervento di altri importanti fattori di crescita: quelli appartenenti alla grande famiglia dei Transforming Growth Factor (in particolare TGF-beta), di cui ricordo farne parte pure l’inquietante miostatina (MSTN), il principale inibitore della crescita muscolare.

Ora, dato che l’abbiamo chiamata in causa, sarà bene sapere che la funzione della MSTN non sarà unicamente “anti-anabolica”, ma soprattutto “organizzativa” della cellula muscolare. Il criterio con cui agisce è subordinato all’adempimento di leggi meccaniche, geometriche e biochimiche, e questo al fine di garantire la dovuta strutturazione dei sarcomeri in fase di crescita. Senza la sua mediazione, la miocellula perderebbe la propria funzionalità.
D’altro canto, bisognerà pure considerare che quando una cellula inizia a crescere, il suo volume andrà aumentando molto più rapidamente della superficie (è un fenomeno prettamente geometrico), creando serio deficit in termini di rapporto con l'ambiente circostante.
Pertanto, in una cellula che ha raggiunto notevoli dimensioni, la superficie non sarebbe più in grado di garantire gli scambi nutritivi adeguati alla pretesa del volume. La cellula avrà a questo punto due soluzioni:

- affidarsi alla fisiologica funzione della miostatina
- quella di ricorrere al processo iperplasico

Poiché la naturale inibizione della miostatina risulterà del tutto improbabile (se non per somministrazione esogena di follistatina, ma come abbiamo capito non si mostrerà molto conveniente), tutto dipenderà dal quadro metabolico generale. Qualcosa di diverso rispetto a quanto occorra per innescare lo sviluppo ipertrofico/ miogenico? Direi proprio di no.

Ma allora quand’è che si potrà assistere all’iperplasia?
Secondo la scienza medica, sul corpo umano MAI. Infatti a tutt’oggi non vi è documentazione accreditata, se non la mera ipotesi del perché una cellula dovrebbe scegliere di dividersi. Mi riferisco a quanto detto pocanzi, proprio alla necessità di creare "nuovo spazio" per i motivi bio-fisici di cui sopra accennato. D'altronde sembrerebbe logico, se il rapporto superficie/volume si fa critico, una mitosi cellulare riporterebbe tutto in equilibrio, ma siamo sempre nell’ambito delle supposizioni… accontentiamoci per ora di produrre ipertrofia, e per i più temerari di spingere tale processo ai confini della miogenesi.

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