L’utilizzo della dieta chetogenica per migliorare performance e composizione corporea è divenuto popolare grazie alla grande pubblicità di libri, articoli e media.

L‘International Society of Sports Nutrition (ISSN) ha pubblicato diversi position stands riguardanti le raccomandazioni nutrizionali per ottimizzare gli adattamenti dell’allenamento e la performance degli atleti. Secondo l’istituto, gli atleti di endurance hanno bisogno di un apporto di 5-12g/kg BW al giorno di carboidrati, mentre 3-5g/kg BW al giorno sono sufficienti per una fitness generale, e per gli atleti di forza.

Tuttavia, è innegabile che la dieta chetogenica sia comunque efficace per migliorare la composizione corporea. In questo articolo, analizziamo il position stand dell’ISSN riguardante l’utilizzo della dieta chetogenica per fini sportivi.

Che cos’è la chetogenesi

La chetogenesi è un processo che avviene primariamente nel fegato, che produce 3 tipologie di corpi chetonici: acetoacetato, beta-idrossibutirrato (βHB) e acetone. Poiché questi composti sono solubili in acqua, possono facilmente viaggiare in tutto il corpo per fornire una fonte di energia alternativa al glucosio.

Tutte le cellule che contengono mitocondri sono in grado di utilizzare i corpi chetonici per produrre energia; fanno eccezione le cellule del fegato, che non dispongono dell’enzima necessario β-chetoacil-CoA transferasi. Il cervello è l’organo più noto per l’utilizzo dei chetoni, in quanto può generare due terzi del suo fabbisogno energetico dai chetoni dopo diverse settimane di digiuno.

In condizioni normali di intake energetico e carboidrati, le cellule utilizzano principalmente glucosio, che assieme a acidi grassi e alcuni aminoacidi viene scisso in acetil-CoA, che poi si lega a ossalacetato (OAA) all’interno del ciclo dell’acido tricarbossilico (TCA) per formare citrato. Senza entrare in tutti i dettagli del processo, la chetogenesi si instaura quando si ha una grande quantità di acetil-CoA che non può entrare nel ciclo del TCA per via della mancanza di OAA. Durante periodi di deprivazione da glicogeno l’OAA viene deviato nel fegato dal ciclo del TCA per permettere la gluconeogenesi.

Come si produce energia?

L’accumulo di acetil-CoA nei mitocondri epatici porta alla sua condensazione in acetoacetato, che l’organismo converte  in βHB. I tessuti periferici assorbono poi entrambe le molecole, una volta in circolazione. Qui il processo si inverte (da βHB ad acetoacetato ad acetil-CoA) per consentire la produzione di ATP. L’acetone invece, è principalmente espulso nelle urine o espirato.

Dal punto di vista dei macronutrienti, i carboidrati sono antichetogenici perché reintegrano l’OAA e stimolano l’insulina, che blocca la lipolisi e quindi limita la disponibilità di acidi grassi per il fegato (fonte primaria di acetil-CoA). I grassi alimentari sono chetogenici perché forniscono soprattutto acetil-CoA dalla beta-ossidazione degli acidi grassi. La gluconeogenesi e la chetogenesi operano simultaneamente durante il digiuno prolungato; pertanto, è illogico che l’aumento della gluconeogenesi comprometta la chetogenesi.

Cosa avviene durante l’esercizio?

L’esercizio fisico può ridurre la disponibilità di carboidrati e stimolare la chetogenesi a seconda della durata e dell’intensità, soprattutto nel periodo successivo allo sforzo.

L’esercizio aerobico prolungato e sufficientemente intenso crea nell’organismo uno stato catabolico simile a quello del digiuno, e ovviamente esaurire il glicogeno epatico liberando acidi grassi dal tessuto adiposo.

Tutti questi acidi grassi raggiungono il fegato, ma una volta ossidati in acetil-CoA non entrano nel ciclo del TCA per via della carenza di OAA, per cui questo si converte in chetoni.

Chetosi e dieta chetogenica

La chetosi è uno stato metabolico in cui i corpi chetonici, in particolare la βHB, raggiungono concentrazioni apprezzabili nel sangue. In condizioni normali di dieta mista, le concentrazioni di chetoni nel sangue sono solitamente pari o inferiori a 0,2 mM.

Uno stato di chetosi è generalmente definito come livelli di chetoni nel siero superiori a 0,5 mM. L’entità della chetosi raggiunta con protocolli dietetici simili varia da un individuo all’altro. In altre parole, un aumento dei livelli di chetoni nel sangue potrebbe essere dovuto a un aumento della produzione di chetoni o a una riduzione dell’utilizzo dei chetoni, e viceversa.

La produzione di chetoni tende ad aumentare in concomitanza con il loro utilizzo. Questa corrispondenza tra produzione e utilizzo si verifica fino a quando i livelli di chetoni raggiungono i 2-3 mM. Le concentrazioni di chetoni nel sangue possono raggiungere gli 8 mM dopo 3-4 settimane di digiuno, ma i tassi di chetogenesi non aumentano rispetto a quelli osservati nelle prime settimane, quando i livelli sono solo di 2-3 mM. È importante notare che la chetosi non deve essere confusa con la chetoacidosi, una condizione che mette a rischio la vita del paziente.

Il controllo della chetosi

In circostanze normali, in una dieta chetogenica controllata, la chetogenesi opera in base a un circuito di feedback negativo, un sistema “a prova di errore” che garantisce la diminuzione della sintesi dei corpi chetonici quando le concentrazioni aumentano eccessivamente.

Quando le concentrazioni di chetoni aumentano, inibiscono il rilascio di grasso dalle cellule adipose, stimolano la secrezione di insulina e sensibilizzano le cellule adipose agli effetti dell’insulina, tutti fattori che agiscono per ridurre la quantità di acidi grassi che raggiungono il fegato per essere ossidati in acetil CoA e convertiti in chetoni.

Per cui, la chetoacidosi è un rischio potenziale solo quando questi meccanismi di feedback non funzionano, come nel caso di una mancanza di segnalazione dell’insulina nel diabete di tipo I. In genere, le diete chetogeniche contengono meno di 50 grammi di carboidrati al giorno e promuovono uno stato di chetosi relativamente costante.

Attenzione alle proteine? 

Spesso durante l’attuazione di una dieta chetogenica, si commette un grosso errore. Infatti, per sostenere la chetosi, tradizionalmente si raccomanda di evitare l’assunzione di proteine elevate, a causa dei presunti effetti glucogenici/antichetogenici . Tuttavia, nelle popolazioni atletiche, i livelli di attività fisica possono consentire un’assunzione di proteine più elevata aumentando la lipolisi e l’accumulo di acetil-CoA nel fegato e dirottando gli aminoacidi verso le funzioni biosintetiche piuttosto che verso l’anaplerosi.

Ad esempio, Burke et al. hanno riportato una concentrazione di chetoni nel sangue di 1,8 mM nel gruppo che segue la dieta chetogenica nonostante un apporto proteico giornaliero di 2,2 g/kg, mentre Wilson et al. hanno riportato un livello di chetoni nel sangue di 1,0 mM nonostante un apporto proteico giornaliero di 1,7 g/kg.

I primi studi sulla dieta chetogenica

L’interesse per l’uso della dieta chetogenica a beneficio delle prestazioni atletiche è iniziato negli anni ’80. All’epoca della pubblicazione di quell’articolo, c’era un numero crescente di atleti di resistenza che sperimentavano la dieta chetogenica come mezzo per migliorare le prestazioni, ma mancavano ricerche cliniche che verificassero questa ipotesi.

Gli autori hanno cominciato a proporre l’idea dell’“adattamento chetogenico”, in cui appunto l’organismo aumentava l’utilizzo dei grassi a scopo energetico durante l’esercizio submassimale.

Sebbene il cheto-adattamento possa consentire tassi più elevati di ossidazione dei grassi, è necessario considerare anche altri effetti metabolici, come i cambiamenti nell’attività enzimatica e nell’economia del movimento. Questi cambiamenti hanno un impatto collettivo sulla bioenergetica dell’esercizio fisico e sono quindi essenziali per capire come una dieta chetogenica influisca sulle prestazioni .

La dieta chetogenica migliora l’economia dell’esercizio?

L’economia di movimento si riferisce al tasso di dispendio energetico rispetto alla velocità di movimento durante l’esercizio ed è un fattore chiave che influenza le prestazioni negli sport di endurance.

In effetti, avere un’economia di movimento più elevata significa che i muscoli che lavorano richiedono meno ossigeno ed energia per generare una data velocità di movimento In realtà, successivamente all’attuazione di una dieta chetogenica, si nota  una diminuzione dell’economia di movimento sia negli atleti d’élite che in quelli amatoriali, accompagnata da una diminuzione delle prestazioni.

Infatti, il costo dell’ossigeno per la produzione di energia è maggiore per i grassi che per il glucosio. Per questo motivo la minore economia di movimento potrebbe, quindi, essere il prodotto di una maggiore ossidazione dei grassi in una dieta chetogenica.

Cosa succede a livello enzimatico?

La dieta chetogenica è un metodo consolidato per aumentare la capacità di ossidazione dei grassi durante l’esercizio fisico ad intensità costante. Il processo di cheto-adattamento avviene in tempi relativamente brevi. Infatti, l’ossidazione giornaliera dei grassi misurata tramite calorimetria indiretta dimostra che la lipolisi adiposa e la chetogenesi epatica raggiungono i valori massimi indotti dalla dieta entro una settimana in adulti sedentari , ed entro 3-4 settimane al massimo in atleti di elite.

Ovviamente, oltre a un aumento dell’ossidazione dei grassi in una dieta chetogenica, si osserva una concomitante diminuzione dell’ossidazione dei carboidrati. Ciò avviene probabilmente per via di cambiamenti nell’attività enzimatica mitocondriale. La conversione del piruvato in acetil-CoA richiede il complesso enzimatico piruvato deidrogenasi (PDH). L’attività della PDH aumenta con l’intensità dell’esercizio. Tuttavia,  le diete a basso contenuto di carboidrati e ad alto contenuto di grassi inibiscono questo aumento.

Ciò è teoricamente uno dei fattori determinanti la diminuzione della performance che si osserva durante una dieta chetogenica. Infatti, la maggior parte degli allenamenti e delle gare degli atleti agonisti si svolgono a intensità superiori alla soglia anaerobica ventilatoria. La dipendenza dal glucosio come fonte di energia a intensità di esercizio competitive è dovuta sia alla capacità dell’ossidazione dei carboidrati di generare ATP più rapidamente dell’ossidazione dei grassi, sia all’inibizione del metabolismo dei grassi durante le intensità di esercizio più elevate.

In sintesi: dieta chetogenica ed esercizio

Una serie di studi ben controllati, e alcune delle prove più solide dimostrano gli effetti peggiorativi della dieta chetogenica sulle prestazioni di endurance in condizioni reali. Infatti, gli atleti che seguono una dieta chetogenica hanno dimostrato di avere prestazioni inferiori rispetto a quelli che seguono una dieta a più alto contenuto di carboidrati.

È plausibile che gli atleti amatoriali abbiano un margine di manovra maggiore nelle loro scelte alimentari rispetto agli atleti d’élite, dato che sono lontani dal loro potenziale di picco e da ciò che si considera l'”alto livello” nella performance. È anche possibile che per esaminare meglio le implicazioni di una dieta chetogenica sulle prestazioni atletiche siano necessari periodi di studio più lunghi, che possono essere ottenuti più facilmente con atleti non professionisti.

E per quanto riguarda forza e composizione corporea?

Le dieta chetogenica non sembrano influenzare le prestazioni nell’allenamento della forza in modo diverso dalle diete di controllo, che sono più ricche di carboidrati. In particolare, ciò include sia le prestazioni acute sia i guadagni di forza che si verificano nell’arco di 4-12 settimane di allenamento di forza. Queste affermazioni devono essere comunque interpretate con cautela. Infatti, una minoranza di studi mostra effettivamente effetti superiori delle diete a più alto contenuto di carboidrati o per migliorare o mantenere le prestazioni di forza.

Una dieta chetogenica riduce il peso corporeo, il grasso corporeo e la massa grassa più delle diete di controllo ad alto contenuto di carboidrati tra gli adulti e gli atleti attivi. I cambiamenti nella massa grassa sono più eterogenei, con un numero simile di studi che indicano che la dieta chetogenica è più efficace.

I cambiamenti nella massa grassa sono più disparati, con un numero simile di studi che indicano una maggiore perdita di massa grassa quando si segue una dieta chetogenica rispetto al numero di studi che mostrano cambiamenti trascurabili nella massa grassa. Tuttavia, è importante sottolineare che i risultati possono essere influenzati dalle alterazioni dei fluidi corporei, dall’aumento dell’apporto proteico e dalla riduzione dell’apporto calorico con le diete chetogeniche. Per capire come la dieta chetogenica influisca sulla composizione corporea di adulti e atleti attivi, sono necessarie ulteriori ricerche che prevedano un controllo rigoroso della dieta.

Conclusioni: la posizione dell’ISSN

In questa sezione riassumiamo le conclusioni dell’articolo e le raccomandazioni dell’ISSN sulla dieta chetogenica e lo sport:

• La dieta chetogenica induce uno stato di chetosi nutrizionale, generalmente definito come livelli di chetoni nel siero superiori a 0,5 mM. Una linea guida generale è un apporto giornaliero di carboidrati nella dieta inferiore a 50 grammi al giorno.
• La chetosi nutrizionale ottenuta attraverso la restrizione dei carboidrati e un elevato apporto di grassi nella dieta non è intrinsecamente dannosa e non deve essere confusa con la chetoacidosi. Quest’ultima è una condizione pericolosa per la vita che si verifica più comunemente nelle popolazioni cliniche e nelle disregolazioni metaboliche.
• Una dieta chetogenica ha effetti in gran parte neutri o dannosi sulle prestazioni atletiche rispetto a una dieta più ricca di carboidrati e più povera di grassi. Ciò, nonostante il raggiungimento di livelli significativamente elevati di ossidazione dei grassi durante l’esercizio (~1,5 g/min). Tutti gli studi che hanno coinvolto atleti d’élite hanno mostrato un calo delle prestazioni a seguito di una dieta chetogenica.
• La dieta chetogenica tende ad avere effetti simili sulla forza massimale o sull’aumento della forza rispetto a una dieta a più alto contenuto di carboidrati. Tuttavia, una minoranza di studi mostra effetti superiori delle diete non chetogeniche.
• Rispetto a una dieta a più alto contenuto di carboidrati e a più basso contenuto di grassi, una dieta chetogenica può causare una maggiore perdita di peso corporeo, di massa grassa e di massa priva di grasso. Tuttavia, può anche aumentare le perdite di tessuto magro. Ciò è probabilmente dovuto a differenze nell’apporto calorico e proteico, nonché a variazioni nel bilancio dei liquidi.
• Non ci sono prove sufficienti per stabilire se la dieta chetogenica influisca in modo diverso su maschi e femmine.