Orologi Biologici Interni e Prestazioni Sportive

Un premio Nobel è stato assegnato qualche mese fa a ricercatori che hanno scoperto i meccanismi molecolari che controllano il ritmo circadiano: il nostro orologio biologico interno.

Questi meccanismi si basano su circuiti di feedback negativi trovati in molti sistemi biologici in cui la periodicità dell’espressione genica è fondamentale, come il sistema endocrino. Gli orologi biologici interni consentono di anticipare i requisiti dei sistemi corporei in diversi momenti della giornata. Anticipano anche la capacità di adattarsi ai cambiamenti nei fattori di stile di vita esterni.

Qual è il significato clinico dei orologi biologici (biocronometri)?

L’importanza dell’integrazione dei fattori dello stile di vita, come i tempi del mangiare, dell’attività fisica e del sonno con i nostri orologi biologici interni, si rivela in situazioni di disallineamento circadiano che portano a condizioni di salute e malattia subottimali a più lungo termine.

La considerazione dei nostri orologi biologici (biocronometri) è particolarmente importante per gli atleti al fine di sincronizzare l’allenamento, la nutrizione e il recupero periodici e quindi ottimizzare la salute e le prestazioni sportive.

Prestazioni atletiche

Le prestazioni in una prova a tempo di ciclismo sono risultate migliori di sera, piuttosto che la mattina e si proponeva che la causa potesse essere un ambiente interno ormonale e metabolico più favorevole. Sicuramente ci sono sempre nuotatori insoddisfatti in occasione di un evento internazionale, quando il consueto schema delle batterie e delle finali della mattina veniva cambiato, per favorire le trasmissioni televisive.

Atlete donne: ciclo mestruale / stagione di allenamento

Le donne hanno uno strato extra di periodicità biologica endogena dovuta al ciclo mestruale che è controllato dai cambiamenti temporali del rilascio di ormoni nell’asse endocrino ipothamalmus-pituitario-ovarico. I cambiamenti nei fattori esterni del carico di allenamento, nutrizione e recupero sono rilevati dal “portiere” neuroendocrino. L’ipotalamo, che produce un cambiamento appropriato nella frequenza e nell’ampiezza del GnRH (ormone rilasciante gonadotropina), che a sua volta influisce sulla pulsatilità dell’LH (ormone luteinizzante). Rilasciato dalla ghiandola pituitaria e quindi le fasi del ciclo mestruale, in particolare l’ovulazione.

Anche la riduzione a breve termine della disponibilità di energia nelle atlete eumenorreatiche può inibire la frequenza di pulsazione del LH ​​e il rilascio di altri ormoni come l’IGF1. Il rilascio interrotto di steroidi sessuali e IGF1 ha un effetto negativo sul turnover osseo: aumento del riassorbimento e diminuzione della formazione. Le femmine attive sono state trovate più suscettibili alla riduzione della disponibilità di energia che ha un impatto sul metabolismo osseo rispetto alle controparti maschili.

Ciclo mestruale

Un’altra conseguenza della natura fasica del ciclo mestruale relativa a fattori esterni come l‘esercizio fisico, è che il rischio di lesioni potrebbe essere legato a cambiamenti nell’espressione dei recettori per gli steroidi sessuali estrogeni e progesterone nei muscoli scheletrici. Certamente durante la gravidanza e il periodo post parto, l’ormone relaxina aumenta il lassismo dei tessuti molli, come i legamenti, e quindi lo stretching di mantenimento, piuttosto che cercare di aumentare la flessibilità, è raccomandato per prevenire lesioni.

Al fine di produrre cambiamenti adattativi temporali desiderati in risposta all’allenamento, le vie di segnalazione e i marcatori infiammatori sono stimolati a breve termine, con interazioni endocrine di supporto a lungo termine. Tuttavia, un’eccessiva risposta può compromettere i cambiamenti adattivi e influire su altri sistemi biologici come il sistema immunitario. Questa risposta disadattiva potrebbe verificarsi a seguito di periodizzazione dell’allenamento non integrata correttamente, della nutrizione e del recupero negli atleti. Nel caso di atleti di sesso femminile, l’uso della pillola contraccettiva orale è sempre importante, poiché impone efficacemente una menopausa medica. Cosi impedendo il rilascio graduale di ormoni endogeni.

Considerando una scala temporale più lunga, come ad esempio una stagione di allenamento, è stato riscontrato che le atlete hanno una ferritina autunnale più significativa rispetto agli atleti di sesso maschile. Il ferro normale basso non è necessariamente correlato all’anemia da carenza di ferro, ma bassi livelli negli atleti possono influire sulla salute delle ossa. L’integrazione con vitamina C per migliorare l’assorbimento può aiutare, sebbene il sovraccarico di ferro possa avere effetti deleteri. Poiché l’intensità dell’allenamento aumenta con il progredire della stagione, in questo studio sono state raccomandate sei analisi ematologiche mensili per le atlete.

Cambiamenti nel feedback

Il controllo del feedback del sistema endocrino, ad esempio l’asse ipotalamo-ipofisi-tiroide  è dinamico: sia anticipatorio che adattivo, a seconda degli input interni ed esterni. Tuttavia, la presentazione di uno stimolo prolungato può provocare un adattamento non corretto  a lungo termine. Ad esempio, l’interruzione delle vie di segnalazione che portano all’iperinsulinemia porta a resistenza all’insulina, che rappresenta il meccanismo patofisiologico sottostante dell’obesità e della sindrome metabolica. In altre parole, una situazione di tachifilassi, in cui uno stimolo prolungato ripetuto nel tempo porta all’insensibilità allo stimolo originale. Ciò vale anche per la natura dell’allenamento durante una stagione di allenamento e diete che escludono un tipo di cibo maggiore: la varietà temporale è la chiave.

Durata della vita (prematurità, invecchiamento)

I cambiamenti durante la vita rappresentano un importante biocronometro. I bambini prematuri e di piccole dimensioni sono a rischio di disfunzione metabolica e endocrina a lungo termine, potenzialmente a causa della riprogrammazione intrauterina dell’asse ipotalamo-ipofisario.

All’altra estremità della scala temporale biologica, con l’avanzare dell’età, si verificano metilazione del DNA e cambiamenti nell’espressione epigenetica. È stato suggerito che questa   deriva correlata alla metilazione potrebbe essere ritardata dalla restrizione calorica. La melatonina, un attore chiave nella conservazione del tempo biologico intrinseco, è stata proposta per attenuare il riassorbimento osseo riducendo lo stress ossidativo relativo. Ciò potrebbe potenzialmente spiegare perché i turnisti con modelli di sonno interrotti sono segnalati come a rischio? Non solo di disfunzione metabolica, ma anche di compromissione della salute delle ossa. I modelli di sonno disturbati  sono una preoccupazione per gli atleti. In particolare quelli il cui programma di allenamento e competizione comporta frequenti viaggi internazionali attraverso i fusi orari.

In sintesi, il rispetto dei vostri orologi biologici interni e l’integrazione del vostro stile di vita e dell’allenamento. Della nutrizione e del recupero con questi pacemaker interni sempre in testa ottimizzeranno la salute e le prestazioni.

Riferimenti: Orologi Biologici Interni e Prestazioni Sportive

• The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2017
• Circadian clock control of endocrine factors Rev. Endocrinol
• Temporal considerations in Endocrine/Metabolic interactions Part 1Dr N. Keay, British Journal of Sports Medicine 2017
• Temporal considerations in Endocrine/Metabolic interactions Part 2Dr N. Keay, British Journal of Sports Medicine 2017
• Athletic Fatigue: Part 2 Dr N. Keay 2017
• Effect of Time of Day on Performance, Hormonal and Metabolic Response during a 1000-M Cycling Time TrialPlos One 2017