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Leucina | Benefici, Controindicazioni, Fonti E Sport


Leucina


La leucina (Leu / L) è un amminoacido apolare, nella forma L- rappresenta uno dei 20 amminoacidi “ordinari” e considerato essenziale per gli esseri umani dato che il nostro organismo non è in grado di sintetizzarla, pertanto il suo apporto dovrà essere soddisfatto con la dieta.

La leucina viene “utilizzata” principalmente a livello epatico, nel tessuto muscolare e in quello adiposo (sintesi di steroli). Cerchiamo di descrivere in maniera generale il metabolismo di questo amminoacido.

Dopo l’ingestione della fonte di leucina, è stato stimato come circa il 60% dello stesso venga metabolizzato in poche ore con circa il 5% convertito il HMB (acido 3-idrossi-3-metilbutirrico) (“HMB supplementation: clinical and athletic performance-related effects and mechanisms of action“). Il 40% viene invece convertito in acetyl-CoA utilizzato per la sintesi di altri composti (Kohlmeier M (2015). “Leucine”).

Essendo uno degli amminoacidi ramificati (BCAA) la maggior parte delle vie metaboliche in cui viene indirizzata la L-leucina è caratterizzata dall’azione catalitica di aminotransferasi per aminoacidi ramificati ed il primo prodotto metabolico sarà l’afa-ketoisocaproato (alfa-KlC) nel muscolo, una volta raggiunto il fegato, in seguito ad altre reazioni metaboliche potrà essere utilizzato per la sintesi di HMB (5%) e successivamente di mevalonato e quindi colesterolo o acetyl-CoA (conversione in isovaleril-CoA) per la sintesi di altre molecole.


Benefici


Parliamo ora, sempre in via descrittiva e generale, degli “effetti”.


1. Attivazione dell’mTOR


La leucina può essere considerato un attivatore dell’mTOR (acronimo di mammalian target of rapamycin, bersaglio della rapamicina nei mammiferi), una protein-chinasi che fosforila serin e treonina, in grado di regolare la crescita, la proliferazione, la motilità e la sopravvivenza delle cellule, la sintesi proteica e la trascrizione (Gibbons JJ et al.; 2009).


2. Riduzione del catabolismo muscolare


Studi sulla supplementazione di L-leucina hanno dimostrato come potesse essere in grado di ridurre la degradazione/catabolismo muscolare incrementando la sintesi proteica a livello del muscolo scheletrico in topi “anziani” (A leucine-supplemented diet restores the defective postprandial inhibition of proteasome-dependent proteolysis in aged rat skeletal muscle).

leucina

Tuttavia, studi su modelli umani hanno riportato ad oggi risultati controversi e necessitano ancora di ulteriori approfondimenti prima di poter concludere che effettivamente possa influenzare in modo così consistente crescita o mantenimento della massa muscolare in tutti i soggetti indistintamente.


3. Perdita di peso


Uno studio del 2006 ha riportato come attraverso l’attivazione dell’mTOR la leucina fosse in grado di indurre perdita di peso e regolare l’appetito (Hypothalamic mTOR signaling regulates food intake), recentemente (Wolfson et al. 2016) hanno proposto come meccanismo di base “sensoriale” il coinvolgimento di una proteina SESN2 (sestrin 2 – Hi95) in grado di legarsi direttamente con la leucina e di attivare l’mTORC1 promuovendone la localizzazione nel lisosoma.

Studi su topi hanno dimostrato come L- e D- leucina fossero in grado di proteggere da convulsioni e come sempre su topi riduzioni dell’apporto di questo amminoacido fosse correlata con aumento dell’ “adiposità”.


Controindicazioni


Per quanto riguarda eccessi di intake di questo amminoacido, sono stati riportati casi di pellagra con i sintom i delle “quattro D”: diarrea, dermatite, demenza e morte (death) ma le correlazioni non sono ancora state del tutto chiarite.

Dosi al di sopra dei 500 mg/Kg/d vengono associate ad iperammonemia.


Fonti


Le principali fonti di leucina tra gli alimenti (g/100g) sono:

  • la soia (2,868 g)
  • i semi di canapa (2,163 g)
  • manzo (1,76 g)
  • le arachidi (1,672 g)
  • il salmone (1,62 g)
  • il pollo (1,48 g)
  • le uova (1,40 g)

(National Nutrient Database for Standard Reference).


Leucina e Sport


Concentriamoci ora su quanto riportato in relazione allo sport. Partiamo con una review pubblicata diversi anni fa su Sport Medicine, in cui viene evidenziata l’importanza della leucina in ambito sportivo in primis essendo uno degli aminoacidi ramificati e il cui “rate” ossidativo a livello muscolare sembra essere maggiore rispetto a quello della valina ed isoleucina.

Diminuzioni nel plasma o nel siero di leucina sono state registrate nell’ordine dell’11-33% in seguito ad esercizio aerobico, dal 5 all’8% in seguito ad esercizio anaerobico e del 30% in seguito ad allenamenti di forza. Nel muscolo scheletrico viene evidenziato deplemento di scorte di glicogeno accoppiato a riduzioni consistenti di leucina in seguito a performance endurance ma soprattutto ultra endurance.

Sempre in questa review viene citato uno studio in cui i livelli basali di leucina nel siero prelevato a stomaco vuoto diminuivano del 20% in atleti sottoposti ad un programma di allenamento di 5 settimane costituito da allenamenti di forza in sala pesi e di velocità in pista, gli atleti in questione seguirono una dieta con apporto proteico ad 1,26g/kg.

leucina

Sempre nello stesso studio citato un altro gruppo seguì la stessa dieta e programma alimentare ma con supplementi aggiuntivi di lecuina (50mg/kg) mostrò livelli serici più alti rispetto al gruppo senza supplemento.

Ma passiamo a studi più recenti, alcuni ricercatori hanno pubblicato uno studio nel 2015 in cui valutarono l’effetto di un pasto proteico aggiunto di leucina sulla sintesi proteica a livello muscolare dopo performance endurance (muscle myofibrillar protein fractional synthetic rate FSR).

12 atleti dovettero completare 100 minuti di ciclismo ad alta intensità e subito dopo ingerire un pasto a base di proteine 70g, leucina 15g, carboidrati 180g e grassi 15g oppure 23g proteine, 5g leucina, 180 CHO e 30 grassi o 0 PRO, 0 LEU, 274 CHO e 30g LIP; il tutto sotto forma liquida divisi in 4 dosi da assumere entro i primi 90 minuti successivi l’attività fisica.

Venne effettuata biopsia muscolare prelevando campioni nell’arco dei 240 minuti successivi l’allenamento e i risultati mostrarono come la combinazione più efficiente fosse la seconda, a base di 23g di proteine e 5 di leucina, i risultati relativi all’FSR venne attribuito all’azione stimolante del pathway mTORC1-S6K-rpS6  oltre alla combinazione della risposta insulinica e l’apporto di aminoacidi nelle giuste proporzioni (Protein-leucine fed dose effects on muscle protein synthesis after endurance exercise).

Uno studio del 2011 ha invece valutato gli effetti di un supplemento di leucina (4g/d) rispetto ad un placebo su 26 ragazzi non allenati sottoposti ad un programma di allenamento volto alla forza-ipertrofia (5-RM) in sala pesi. Al termine delle 12 settimane il gruppo che assumeva leucina mostrò incrementi nei massimali (1-RM) e aumenti in massa magra rispetto al placebo (Daily L-leucine supplementation in novice trainees during a 12-week weight training program).

Un altro studio del 2015 ha valutato sempre gli effetti di un supplemento a base di leucina sulla forza, questa volta su soggetti di età superiore ai 70 anni.

I soggetti (80) suddivisi in due gruppi seguirono entrambi un programma di allenamento per 12 settimane, un gruppo assumendo 10g di leucina al giorno l’altro come controllo un placebo. I risultati mostrarono incrementi nella forza muscolare e “protezione” dal catabolismo nel gruppo che assumeva leucina (Effects of free leucine supplementation and resistance training on muscle strength and functional status in older adults: a randomized controlled trial).

leucina

Un ultimo studio che andiamo a citare riguarda l’impatto di un supplemento di leucina (50mg/kg/d) rispetto ad un placebo sul profilo ormonale durante l’allenamento (10 settimane di allenamento forza-ipertrofia-velocità).

I risultati mostrarono come l’apporto di leucina mantenne i livelli serici della stessa più alti durante il programma di allenamento e come anche se in maniera non così considerevole produsse maggior incrementi di testosterone rispetto al placebo (Leucine supplementation and serum amino acids, testosterone, cortisol and growth hormone in male power athletes during training).


Conclusioni


In conclusione, possiamo affermare che gli studi riguardanti supplementi di leucina in ambito sportivo sono sempre di più e sembrano concordare su alcuni effetti positivi sia negli sport endurance sia in allenamenti di forza-ipertrofia.

In ogni caso prima di poter affermare con certezza questi possibili effetti saranno senz’altro necessari altri approfondimenti e ricerche nei diversi ambiti scientifici.


1) Kohlmeier M (2015). “Leucine”. Nutrient Metabolism: Structures, Functions, and Genes (2nd ed.). Academic Press. pp. 385–388. ISBN 9780123877840. Retrieved 6 June 2016.  Metabolism of L-leucine

2) Zanchi NE, Gerlinger-Romero F, Guimarães-Ferreira L, de Siqueira Filho MA, Felitti V, Lira FS, Seelaender M, Lancha AH (April 2011). “HMB supplementation: clinical and athletic performance-related effects and mechanisms of action”. Amino Acids. 40 (4): 1015–1025.

3) Gibbons JJ, Abraham RT, Yu K. Mammalian target of rapamycin: discovery of rapamycin reveals a signaling pathway important for normal and cancer cell growth. Semin Oncol. 2009 Dec; 36 Suppl 3:S3-S17. Review.

4) Combaret, et al. Human Nutrition Research Centre of Clermont-Ferrand. “A leucine-supplemented diet restores the defective postprandial inhibition of proteasome-dependent proteolysis in aged rat skeletal muscle”. Journal of Physiology Volume 569, issue 2, p. 489-499. Retrieved 25 March 2008.

5) Wolfson, Rachel L.; Chantranupong, Lynne; Saxton, Robert A.; Shen, Kuang; Scaria, Sonia M.; Cantor, Jason R.; Sabatini, David M. (1 January 2016). “Sestrin2 is a leucine sensor for the mTORC1 pathway”. Science. 351 (6268): 43–48. doi:10.1126/science.aab2674. ISSN 1095-9203. PMC 4698017Freely accessible. PMID 26449471.

6) Cota D, Proulx K, Smith KA, Kozma SC, Thomas G, Woods SC, Seeley RJ (2006). “Hypothalamic mTOR signaling regulates food intake”. Science. 312 (5775): 927–930. doi:10.1126/science.1124147. PMID 16690869.

7) Hartman AL, Santos P, O’Riordan KJ, Stafstrom CE, Marie Hardwick J (2015). “Potent anti-seizure effects of D-leucine”. Neurobiology of Disease. 82: 46–53. doi:10.1016/j.nbd.2015.05.013. PMID 26054437. Retrieved 26 November 2015.

8) Fontana, Luigi; Cummings, Nicole E.; Arriola Apelo, Sebastian I.; Neuman, Joshua C.; Kasza, Ildiko; Schmidt, Brian A.; Cava, Edda; Spelta, Francesco; Tosti, Valeria (21 June 2016). “Decreased Consumption of Branched-Chain Amino Acids Improves Metabolic Health”. Cell Reports. 16: 520–30. doi:10.1016/j.celrep.2016.05.092. ISSN 2211-1247. PMC 4947548Freely accessible. PMID 27346343.

9) National Nutrient Database for Standard Reference. U.S. Department of Agriculture. Retrieved 16 September 2009.

10) Mero A1. Leucine supplementation and intensive training. Sports Med. 1999 Jun;27(6):347-58.

11) Rowlands DS1, Nelson AR, Phillips SM, Faulkner JA, Clarke J, Burd NA, Moore D, Stellingwerff T. Protein-leucine fed dose effects on muscle protein synthesis after endurance exercise. Med Sci Sports Exerc. 2015 Mar;47(3):547-55. doi: 10.1249/MSS.0000000000000447.

12) Ispoglou T1, King RF, Polman RC, Zanker C. Daily L-leucine supplementation in novice trainees during a 12-week weight training program. Int J Sports Physiol Perform. 2011 Mar;6(1):38-50.

13) Joan Trabal,1 Maria Forga,1 Pere Leyes,1 Ferran Torres,2,3 Jordi Rubio,4 Esther Prieto,5 and Andreu Farran-Codina6 Effects of free leucine supplementation and resistance training on muscle strength and functional status in older adults: a randomized controlled trial Clin Interv Aging. 2015; 10: 713–723.

14) Mero A1, Pitkänen H, Oja SS, Komi PV, Pöntinen P, Takala T. Leucine supplementation and serum amino acids, testosterone, cortisol and growth hormone in male power athletes during training. J Sports Med Phys Fitness. 1997 Jun;37(2):137-45.

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Leonardo Cesanelli

Leonardo Cesanelli

Scrittore ed esperto

Leonardo Cesanelli è un Biologo Nutrizionista (N.I. AA_080818) e Dottore in Scienze e Tecnologie Alimentari. Ha conseguito una Laurea magistrale in Nutrizion and Funcitonal Food (Biological Sciences). Tra le sue qualifiche annovera quella di Personal trainer e istruttore certificato CSEN. Attualemente lavora come libero professionista biologo nutrizionista-preparatore atletico.


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