Matrice Extracellulare (ECM) sulle Prestazioni

Il Ruolo della Matrice Extracellulare (ECM) sulle Prestazioni

Massimizzare la velocità rispetto al prevenire infortuni. Più del 70% delle visite al medico di sportivi, sia uomini che donne, di qualsiasi sono dovute a infortuni muscolo-scheletrici. Queste lesioni ai muscoli, ai tendini, ai legamenti, alle ossa e alla cartilagine sono spesso il risultato di una debolezza all'interno della matrice extracellulare Matrice Extracellulare (ECM). Nell'osso per esempio, l'ECM è come la barra in acciaio del cemento armato che aumenta la resistenza e la duttilità del materiale. Pertanto, rafforzare l'ECM ha il potenziale per diminuire gli infortuni sportivi. Al di là del ruolo nella prevenzione delle lesioni, l’ECM svolge un ulteriore ruolo nelle prestazioni. Aumenta il tasso di sviluppo della forza (una delle migliori misure di velocità e potenza).  L'ECM è da tempo considerato un gel inerte che è contenuto solo nei tessuti. Negli ultimi dieci anni questa visione è stata sfidata da una serie di esperimenti che dimostrano che l'ECM è infatti un tessuto dinamico essenziale per una corretta funzione muscolo-scheletrica.

Per un atleta, la Matrice Extracellulare ha due funzioni principali:

• trasmettere rapidamente le forze per massimizzare la velocità e le prestazioni;
• assorbire l'energia da impatto per prevenire lesioni.

Centrali per il primo ruolo sono l'ECM del muscolo e del tendine, mentre il secondo ruolo include anche l'ECM nei legamenti, nella cartilagine e nell'osso. Sotto, sarà descritto come l'esercizio fisico e l'alimentazione possono massimizzare entrambe le funzioni. La funzione dell’ECM è determinata dalla quantità e dalla reticolazione del collagene e dall'acqua immagazzinata all'interno del tessuto. La quantità di acqua all'interno dell’ECM non sembra cambiare notevolmente con l’allenamento, per cui l'ECM quando diventa più rigido e più forte richiede un aumento della quantità di collagene o del numero di legami che legano le proteine ​​del collagene insieme. Il collegamento incrociato può essere aumentato enzimaticamente (lisi ossidasi e prolìl-4-idrossilasi) o non-enzimatico (legami a base di glucosio). In generale i cross-link enzimatici sono vantaggiosi e sono regolati dall'esercizio fisico e dall'alimentazione. I collegamenti a base di glucosio sono dannosi e portano a molti dei risultati secondari negativi del diabete (pressione alta, aumento del rischio di rottura del tendine, cataratta, ecc.). 

Per massimizzare la velocità e la potenza, i preparatori utilizzano movimenti ad alta velocità con un significativo componente pliometrico. Questo tipo di addestramento fa due cose all’ECM:

• aumenta il contenuto di collagene e crea un collegamento tra il muscolo ECM;
• aumenta la reticolazione dell'ECM nell'estremità muscolare del tendine.

Il risultato è che la forza può essere trasmessa dal muscolo all'osso più velocemente con conseguente aumento della velocità e della potenza. Per prevenire lesioni muscolari, preparatori e fisioterapisti usano movimenti lenti e sia allenamento intenso, movimenti eccentrici lenti e tratti pesanti isometrici. Questo tipo di allenamento fa due cose un po’ diverse all’ECM:

• aumenta ancora il contenuto di collagene e crea un collegamento tra il muscolo ECM;
• a differenza dei movimenti veloci questo tipo di allenamento, diminuirà il cross-linking del ECM nell'estremità muscolare del tendine.

Poiché l'estremità muscolare del tendine funge da ammortizzatore, la rigidità che si riduce in questa regione del tendine protegge il muscolo dall'infortunio. Anche se i preparatori atletici hanno alcuni strumenti per migliorare le prestazioni muscolari e tendinee e il tasso di infortuni, ci sono meno strumenti per prevenire lesioni nei legamenti, nella cartilagine e nell'osso. Questo è in gran parte dovuto al fatto che non abbiamo capito in che modo questi tessuti rispondano al carico e all'alimentazione. I recenti progressi in questo settore offrono speranza per un nuovo set di strumenti per prevenire fratture da stress e degenerazione progressiva del legamento e della cartilagine.

I segnali adattativi si spengono molto rapidamente

Il primo passo è derivato dalla ricerca su roditori e di esseri umani che hanno dimostrato che brevi protocolli di caricamento (5 e 40 carichi) separati da >6 ore di riposo erano sufficienti per massimizzare i tassi di sintesi ossea. Allo stesso modo, abbiamo verificato che la sintesi di collagene nei legamenti è stata massimizzata da brevi periodi (5-10 minuti) di esercizio, separati da 6 ore di riposo. Questi dati suggeriscono che, a differenza del muscolo che continua ad adattarsi finché ci alleniamo, il nostro ECM ottiene solo il segnale per adattarsi per 5-10 minuti prima che le cellule inizino a spegnersi. Tutto dopo ciò provoca fatica meccanica e danni senza dare ulteriori stimoli per adattarsi e diventare più forte. Ciò significa che per la nostra Matrice Extracellulare ECM dovremmo fare brevi periodi di caricamento (5 minuti) che mirano ai tendini / legamenti / ossa / cartilagine che usiamo nel nostro sport (corda da salto per i corridori, panche per giocatori di basket, bracci rotanti esercizi per giocatori di baseball / polo / cricket). Queste sessioni di allenamento dovrebbero essere eseguite almeno 6 ore dall’allenamento principale (ove possibile). Queste sessioni di protezione servono a stimolare la produzione di Matrice Extracellulare  ECM e ridurre la probabilità di lesioni ripetitive da stress all'osso, al legamento, al tendine e alla cartilagine.

Come usare la Gelatina per sviluppare la sintesi del collagene

Al di là del carico, ora sappiamo che possiamo sviluppare la produzione di Matrice Extracellulare ECM anche nutrizionalmente. In uno studio recente, è stato combinato l'esercizio intermittente con la gelatina: una fonte di cibo degli aminoacidi arricchita in collagene (Shaw et al., 2017). In questo studio, progettato in doppio cieco randomizzato, abbiamo avuto soggetti che consumavano un placebo. 5 o 15 grammi di gelatina in 500 ml di succo di ribes nero, ricca di vitamina C ( 50 mg) e determinavano il tasso di apparenza degli aminoacidi e la produzione di collagene nelle prime 4 ore dell'intervento. Per aumentare la sintesi del collagene è stato chiesto ai soggetti di saltare la corda per 6 minuti un'ora dopo aver preso gli integratori. In linea con l'importanza di brevi periodi di caricamento sulla sintesi del collagene, i 6 minuti di corda hanno raddoppiato la sintesi di collagene nei placebo e nei gruppi di gelatina 5g. Inoltre, quando i soggetti consumavano un carico superiore di gelatina (15g) abbiamo osservato un ulteriore aumento di 2 volte nella sintesi del collagene, superiore a quello ottenuto semplicemente dal saltare la corda per 6 minuti da solo. Per gli allenatori e gli atleti, questo significa che un atleta potrebbe aggiungere una sessione protettiva di 5 minuti un'ora dopo aver consumato la gelatina. Almeno 6 ore prima o dopo il prossimo allenamento per migliorare la salute di ossa, della cartilagine, del tendine e del legamento e prevenire lesioni o accelerare il ritorno alle gare. Questa è un'emozionante e rapidamente espandibile area di ricerca che promette di migliorare le prestazioni e ridurre al minimo gli infortuni, che cresce insieme alla nostra comprensione del’ECM.  

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Bibliografia:

Shaw G, Lee-Barthel A, Ross ML, Wang B, Baar K. 2017. Vitamin C-enriched gelatin supplementation before intermittent activity augments collagen synthesis. Am J Clin Nutr 105: 136-143.