L’attività motoria è medicina

Nel IV sec. A.C. Ippocrate includeva la ginnastica nelle medicine conservative, cioè preventive, concetto alla base dell’odierna medicina dello stile di vita, codificata negli U.S.A. ed esportata in tutto il mondo.

Il medico forlivese Girolamo Mercuriale sancì nel 1569 la nascita della medicina sportiva col suo famoso trattato “De arte gymnastica” (1) che costituisce un ponte tra l’epoca classica greco-romana e l’era moderna.

 

«La scienza ginnastica è la disciplina che contempla ogni tipo di esercizio fisico, segnalandone le specifiche proprietà, e ha per fine la conservazione della buona salute e l’acquisizione e conservazione di una perfetta costituzione fisica.» Avvicinandosi ai nostri tempi, uno dei primi studi che correla in modo empirico l’attività fisico-motoria con la salute umana risale agli anni ‘50 con il collegamento tra le malattie cardiovascolari e lo svolgimento di mansioni lavorative attive o sedentarie (2).

Negli anni si è raccolta una mole di evidenze scientifiche enorme sull’effetto positivo dell’esercizio fisico nella prevenzione e nel trattamento delle principali malattie croniche, di quelle psichiche come la depressione, sulla riduzione del rischio di morte e sulla longevità. L’attività fisica va oltre al concetto del “polifarmaco” (3), rispetto al quale può essere anche più potente, includendo tra i suoi effetti anche la riduzione dell’infiammazione a basso grado che ricordiamo ha un ruolo, tra le altre cose, importante nelle infezioni virali.

Il muscolo scheletrico può pertanto essere visto come un organo endocrino capace di produrre centinaia di miochine tra cui fattori di crescita, metallopeptidasi, citochine, ecc. Questa capacità secretoria aumenta con la contrazione, col rimodellamento muscolare e nella miogenesi post training.

Italiani sedentari o sportivi?

Un’indagine ISTAT del 2016 disegna un quadro nazionale diviso in due macro gruppi, sportivi e sedentari, più in dettaglio:

• 25% circa sportivi, ovvero svolgono attività fisica in modo continuativo;
• 35% circa fisicamente attivi, ovvero fanno sport in modo saltuario o fanno qualche attività fisica random;
• 40% circa sedentari, ovvero non praticano alcuno sport né fanno attività fisica o lavorativa pesante.

50 anni fa solo il 7% degli italiani praticava uno sport (maggiormente la caccia e il calcio), ma le giornate erano caratterizzate da uno stile di vita molto attivo, nei bambini con i giochi all’aperto e senza la presenza pervasiva di schermi TV, pc o smartphone, nei mezzi di locomozione e nelle mansioni lavorative negli adulti. Con lo sviluppo economico è aumentata incredibilmente la sedentarietà ma progressivamente anche lo sport nel tempo libero. Ai giorni nostri infatti, la percentuale degli sportivi è salita al 60% con la prevalenza di attività in palestra, fitness, running, a seguire calcio, nuoto e infine gli altri sport in minori percentuali.

La crescita della popolazione di sportivi è forse legata all’atavico bisogno di muovere il proprio corpo o anche per contrastare l’incremento dell’obesità e delle malattie ad essa correlate. Sta di fatto che sempre più persone indossano scarpe da ginnastica e tuta durante la settimana per svolgere una qualche attività.

Lo sport: in quale momento della giornata?

Per ottenere il massimo beneficio dall’attività fisica bisogna inserirla in modo corretto rispetto ai pasti e agli orari della giornata. Questo potrebbe contrastare con l’impostazione che avete dato alla vostra giornata che non tiene conto delle esigenze della fisiologia umana. Bisogna anzitutto ricordare che essendo animali diurni le attività di massimo impegno e fatica devono essere svolte al mattino o nelle fasi centrali della giornata. La sincronizzazione coi ritmi circadiani è essenziale per lavorare in modo efficiente ed efficace sul nostro corpo.

Normocaloricità

Dal punto di vista quantitativo l’alimentazione dello sportivo dovrebbe essere normocalorica – rispettando le aumentate richieste energetiche – con una distribuzione calorica lungo tutta la giornata, senza saltare la colazione che, al contrario, deve essere uno dei pasti principali della giornata.

Utilizzando la chiave di lettura del sistema nervoso autonomo (SNA) e dell’asse neuroendocrino del cortisolo (HPA) sappiamo che è presente naturalmente nell’uomo un ciclo, come una sinusoide, che ha un massimo nelle prime ore del giorno e un minimo a tarda sera e nelle prime ore notturne. Purtroppo, lo stile di vita moderno, con l’allungamento degli orari dei pasti e delle attività nelle ore serali, ha generato una desincronizzazione e un appiattimento di questi assi con conseguenze tangibili sullo stato energetico delle persone e sulla resilienza.

Perché evitare di cenare tardi

Ad esempio, lo svolgimento di un allenamento alle 7 – 8 di sera o più tardi, alzerà gli assi SNA e HPA in una fase della giornata in cui sarebbero dovuti scendere. Il successivo pasto alzerà ulteriormente il cortisolo e “terrà sveglia” l’insulina tutta la notte, impedendo così ad altri ormoni, tra cui il GH e la melatonina di svolgere i loro compiti di recupero e di avere un ciclo del sonno naturale e rigeneratore. Questo effetto sarà più o meno marcato a seconda della composizione quali-quantitativa del pasto. (per approfondimenti > https://www.lipinutragen.it/orologio-biologico-ed-alimentazione/)

Cibo è energia

Altro elemento da considerare è la presenza di carburante per sostenere l’attività fisico-motoria. Sappiamo che il muscolo può utilizzare zuccheri o grassi in una miscela variabile. Mentre il serbatoio del grasso è quasi infinito, quello degli zuccheri, sottoforma di glicogeno, è molto più piccolo e limitato (500 g circa nei muscoli e 100 g circa nel fegato). Ecco perché prima dello sport bisogna partire con i serbatori di glicogeno nei muscoli e nel fegato pieni, mentre lo stomaco deve essere vuoto per non avere in corso costosi processi digestivi.

Per questo motivo è importante evitare i lunghi digiuni e introdurre sapientemente gli spuntini, la cui composizione varierà in funzione del tempo a disposizione prima dell’attività motoria.

Chiaramente la questione è molto articolata e richiede di essere studiata caso per caso e dopo una valutazione della composizione corporea e dello stato di idratazione tissutale individuale.

 

Si rimanda inoltre all’articolo precedentemente pubblicato per gli interessanti risvolti emersi sul fabbisogno di omega-3 negli sport di endurance > https://www.lipinutragen.it/lipidomica-per-lo-sportivo/

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Bibliografia:

(1) Girolamo Mercuriale, De arte gymnastica. Ilte Industria Libraria Tipografica Editrice, Torino, 1960, 421 pagine, p. XIII
(2) Morris et al. Coronary heart-disease and physical activity of work. Lancet. 1953 Nov 21; 262(6795):1053-1057.
(3) Fiuza-Luces C. Exercise is the Real Polypill. 2013 Physiology 28:330-358.

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Articolo a cura di

Francesco Bonucci – MSc, Biologo Nutrizionista

I consigli alimentari presenti nell’articolo non sono da intendersi sostitutivi di un piano alimentare personalizzato e sono da adattare ai casi specifici.

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Membrana cellulare ed acidi grassi

Gli acidi grassi costituiscono l’impalcatura delle membrane cellulari influenzandone le caratteristiche strutturali e l’efficienza nello svolgere una determinata attività (es. Muscolo=Contrazione).

Le principali famiglie di acidi grassi presenti nelle membrane sono: grassi Saturi (SFA), Monoinsaturi (MUFA) e Polinsaturi (PUFA omega-6 ed omega-3) organizzati in macromolecole chiamate fosfolipidi [1].

Gli acidi grassi, oltre ad avere un ruolo strutturale, vengono utilizzati a scopo energetico (es. SFA) e sono coinvolti nei meccanismi di immunità ed infiammazione, come nel caso dei PUFA omega-6 ed omega-3. Questi ultimi vengono definiti acidi grassi essenziali; devono essere necessariamente assunti attraverso l’alimentazione in quanto le nostre cellule non riescono a sintetizzarli, a differenza di quanto accade per SFA e MUFA.

La membrana cellulare non è soltanto una struttura statica che delimita le cellule, ma è una struttura molto dinamica, che risponde alle esigenze della cellula fornendo acidi grassi prontamente disponibili.

La membrana è in grado di rispondere a tutte le variazioni interne (stato metabolico, stress e infiammazione) ed esterne (alimentazione, fattori ambientali) a cui la cellula è esposta.

Sport e lipidomica: “l’unione fa la forza”

Le membrane di uno sportivo di endurance, che segue programmi di allenamento e svolge competizioni che richiedono degli sforzi e delle sollecitazioni prolungate nel tempo, devono essere in grado di rispondere prontamente a questi stimoli, con un turn-over di acidi grassi molto inteso.

Con l’analisi lipidomica di membrana, eseguita sul globulo Rosso Maturo (mGR), cellula reporter dello stato di tutti i tessuti, si valuta lo stato metabolico e nutrizionale dello sportivo.

L’alimentazione di uno sportivo che non prevede l’assunzione degli acidi grassi PUFA (Polinsaturi), determinerà un deficit in membrana, che non garantirà il giusto ricambio di acidi grassi con conseguente rallentamento nei tempi di recupero e nella rigenerazione cellulare, con riduzione della performance o fenomeni di “overtraining”. La conoscenza dello stato delle membrane dei mGR rappresenta quindi un’informazione utile per massimizzare la risposta cellulare allo sforzo fisico.

Il ruolo del DHA nel ciclismo

È noto che nell’attività fisica, gli organi che sono maggiormente esposti allo sforzo sono il cuore ed i muscoli. Da studi su animali e sull’uomo si è visto che il tessuto cardiaco [2] e muscolare [3] sono ricchi in DHA, acido grasso omega-3, suggerendo un suo ruolo centrale nella fisiologia di questi organi. È stato dimostrato che la supplementazione con olio di pesce (ricco in DHA) riduce il battito cardiaco ed il consumo di ossigeno utilizzato durante uno sforzo sub massimale (soglia anaerobica) in ciclisti professionisti, con un aumento della resistenza alla fatica [4].

A fronte di queste evidenze, il Team Scientifico di Lipinutragen, ha studiato gli effetti di un allenamento e di una gara di endurance, in ciclisti amatoriali, studiando la membrana dei loro mGR (globuli rossi maturi) per individuare i cambiamenti e le sollecitazioni causate dallo sforzo fisico intenso.

I risultati di questo studio, pubblicati sulla rivista speciale del “Journal of Strength and Conditioning Research” [5], mostrano che, durante un allenamento di resistenza (2 allenamenti consecutivi da 100 km l’uno) ed una gara di endurance (Granfondo “Colle delle Finestre” da 96km), si verifica un cambiamento della composizione degli acidi grassi di membrana dei mGR misurati prima e dopo gli allenamenti e prima e dopo la gara.

In particolare, si è visto che:

• l’86% dei ciclisti presentavano un deficit di DHA (rispetto ai valori normali osservati nella popolazione italiana [6]) già prima dell’allenamento. Tale carenza risultava ancora più evidente dopo l’allenamento;
• la deplezione del DHA risulta ancora maggiore a seguito di una gara, con una riduzione di circa 2 volte del DHA in membrana (dal 4,4% pre-gara al 2,4% post gara);
• un’integrazione di poche settimane a base di DHA (250mg/giorno)* è sufficiente per riportare il DHA in membrana entro i valori ottimali (7,3% di DHA dopo 9 settimane di supplementazione).

In questo studio si è potuto osservare un rapido cambiamento della composizione degli acidi grassi di membrana a testimonianza della loro dinamicità in risposta ad uno sforzo sub massimale e massimale. In particolare, si rileva un forte coinvolgimento del DHA, acido grasso omega-3 notoriamente coinvolto nei meccanismi infiammatori e di stress, entrambi intensificati durante lo sforzo di endurance e in misura maggiore durante la gara, dove l’intensità dello sforzo richiede un aumento di DHA bio-disponibile (DHA libero). Questi cambiamenti della membrana causano una minore efficienza del consumo di ossigeno a livello muscolare e cardiaco con diminuzione della resistenza alla fatica ed un calo della performance atletica.

L’Analisi FAT PROFILE a supporto dell’attività sportiva

L’analisi lipidomica del mGR FAT PROFILE, con le suddette premesse, risulta uno strumento utile ed affidabile per monitorare l’equilibrio della membrana e per stabilire un’integrazione lipidica personalizzata da combinare con la consulenza nutrizionale e le tecniche di allenamento volte all’ottimizzazione delle prestazioni sportive.

Queste informazioni possono essere d’aiuto, a tutti gli atleti ed a tutti i professionisti nell’ambito dello sport, per avviare dei piani di integrazione personalizzata supportando l’atleta durante i periodi di gara e/o in fase di preparazione, al fine di garantirgli la massima funzionalità dei tessuti ed evitare cali di performance.

* COMPOSIZIONE del prodotto a base di DHA utilizzato
Nome commerciale: Li DHA
Composizione: 250 mg DHA ,100 mg VITAMINA C, 10 mg VITAMINA E, 110 mg l-GLICERILFOSFORILCOLINA, 2,5 mg Astaxantina, 5 mg ACIDO LIPOICO.

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Bibliografia:

[1] Ferreri, C. et al. Fatty acids in membranes as homeostatic, metabolic and nutritional biomarkers: recent advancements in analytics and diagnostics. Diagnostics, 2017; 7(1), 1; doi:10.3390/diagnostics7010001.
[2] Pepe S, McLennan PL. Cardiac membrane fatty acid composition modulates myocardial oxygen consumption and postischemic recovery of contractile function. Circulation, 2002; 105(19): 2303-8.
[3] Peoples GE, McLennan PL. Dietary fish oil reduces skeletal muscle oxygen consumption, provides fatigue resistance and improves contractile recovery in the rat in vivo hindlimb. British Journal of Nutrition, 2010; 104(12), 1771-1779.
[4] Peoples GE, McLennan PL, Howe PRC, Groeller H. Fish oil reduces heart rate and oxygen consumption during exercise. J Cardiovasc Pharmacol., 2008; 52(6), 540 – 547.
[5] Pierotti, S., Torquato, P., Larocca, A.V., Ferreri, C. Erythrocyte membrane DHA depletion after a gran fondo cycling race: A pilot observational case study. Oral Abstract presentation of XII International Symposium In Strength Training & Ironfemme Study. Journal of Strength and Conditioning Research. 2020, 34, 3, e262.
[6] Ferreri C., Chatgilialoglu C. Role of fatty acid-based functional lipidomics in the development of molecular diagnostics tools. Expert Review of Molecular Diagnostics, 2012; 12, 767-780

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Articolo a cura di:

Pierangelo Torquato, PhD – Direttore del Laboratorio di lipidomica Lipinutragen

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La dieta della società moderna

La società moderna, largamente urbanizzata, è caratterizzata da una forte sedentarietà e da una presenza ubiquitaria di cibo di scarsa qualità, povero di nutrienti, poco costoso, ma altamente calorico. Queste caratteristiche rendono il mondo occidentale fortemente obesogeno con tutte le problematiche di salute e malattie cronico-degenerative legate all’eccesso di grasso corporeo.

Al contrario è noto come l’uomo si sia evoluto in un ambiente con risorse alimentari limitate e soggetto a periodi ciclici di carestie. Una pressione ambientale di questo tipo ha fatto sì che si selezionasse il cosiddetto genotipo risparmiatore (thrifty gene hypothesis) (1) che, in condizioni di alterna presenza di risorse nutrizionali, è in grado di far accumulare grassi più facilmente. I grassi di deposito stoccati, grazie ad una maggiore resistenza insulinica, verranno poi utilizzati con parsimonia nei periodi di carestia. Questa caratteristica fenotipica, vincente nei secoli caratterizzati dalla presenza non costante di risorse alimentari, diventa invece perdente per l’uomo della società moderna. Il cibo è diventato un bene di consumo ed è presente 24 ore su 24 e reperibile 365 giorni l’anno senza un’alternanza stagionale, esponendo l’uomo a tutte le malattie dismetaboliche quali obesità, ipertensione e diabete.

L’effetto negativo di ciò, si osserva attualmente in popolazioni che fino a qualche decennio fa vivevano in modo tradizionale e solo recentemente sono state “civilizzate”, con l’alimentazione occidentale e lo stile di vita “comodo” e quindi sedentario; è il caso della tribù dei Pima, nativi americani dell’Arizona, che rappresentano un esempio vivente di questa transizione di stili di vita con il conseguente raggiungimento di livelli di diabete ed obesità elevatissimi (fino oltre il 75%). (2)

Il modello del bilanciamento energetico

Con l’intento di arginare l’obesità, agli inizi del ‘900, si è fatto strada il modello basato sull’ipotesi del bilancio energetico che vede l’aumento del peso corporeo come uno sbilanciamento tra energia in entrata (alimentazione) ed energia consumata (metabolismo basale + attività).

]Figura 1: Modello del bilancio energetico
(fonte: https://www.dgphysique.com/post/eating-clean-vs-being-in-a-calorie-deficit)

Calorie introdotte = calorie consumate → mantenimento del peso
Calorie introdotte < calorie consumate → riduzione del peso
Calorie introdotte > calorie consumate → aumento del peso[/vc_column_text][/vc_column_inner][/vc_row_inner]Il modello si è fatto strada in un’epoca in cui l’endocrinologia non si era ancora sviluppata e, in modo molto semplicistico, equiparava l’organismo ad un “forno”. Ricordiamo che in quei tempi si avevano a disposizione i calorimetri e mancava la conoscenza della fisiologia della nutrizione nella sua complessità così come degli assi metabolici che regolano i dispendi energetici. Non intendendo confutare le leggi della fisica, bisogna infatti considerare che i sistemi biologici possiedono meccanismi omeostatici che possono alterare le quote energetiche dedicate all’accumulo, piuttosto che alla termogenesi, o ancora il diverso grado di assorbimento o assimilazione dei nutrienti, ecc.

Questo modello centrato sulle calorie appare quindi limitato e non considera che il corpo umano ha un fabbisogno energetico al disotto del quale non bisognerebbe scendere, per non innescare meccanismi di difesa e risparmio energetico tipici del fenotipo risparmiatore.

La spesa energetica e conseguenze sull’organismo

La spesa energetica totale nelle 24 ore (EE) è data dal Metabolismo Basale (RMR) (somma del dispendio di tutti gli organi e apparati) + Effetto Termico del Cibo (TEF) (spesa energetica per la digestione dei cibi e gli assorbimenti) + Attività Motoria, divisa in Spontanea (NEAT) e Volontaria (Exercise).

Nella figura seguente si osserva che la quota maggiore di dispendio energetico nelle 24 ore è data dal metabolismo basale (Resting Metabolic Rate) che rappresenta il costo, in termini di energia, dell’essere vivi e funzionanti. Il TEF riguarda la digestione e l’assimilazione dei cibi e dipende molto dal tipo di alimenti (consistenza, presenza di fibre, ecc.) e dalle condizioni metaboliche del soggetto. L’attività fisica volontaria è mediamente una percentuale inferiore rispetto alle attività quotidiane involontarie.

Figura 2:
percentuali di spesa energetica per categorie:
Resting Metabolic Rate rappresenta tra il 60-80% del totale, Thermic Effect of Meals/Food il 10%, Attività fisica (volontaria e non) una percentuale molto variabile tra il 20-50%. (3)[/vc_column_text][/vc_column_inner][/vc_row_inner]Molto banalmente, se un individuo con eccesso di peso, in grasso corporeo, introduce troppe calorie rispetto ai suoi fabbisogni è evidente che mangiare meno (e muoversi di più) rappresenti una soluzione opportuna.

Al contrario, per un soggetto con eccesso di grasso corporeo che mangia meno del suo fabbisogno basale, magari con un passato di diete ipocaloriche drastiche, una riduzione di apporti energetici difficilmente potrà essere una strategia efficace. Una riduzione calorica eccessiva, rispetto ai fabbisogni individuali, viene interpretata dal nostro sistema neuroendocrino come uno stressor e spingerà l’organismo ad esprimere il cosiddetto fenotipo risparmiatore, adeguandosi in tal modo alla restrizione calorica senza più perdere peso.

I lipidi, da nemici ad amici

Poiché i grassi sono i macronutrienti a più alto valore energetico (9 kcal/g circa), la risposta all’obesità basata sul modello del bilancio energetico ha generato delle diete ipocaloriche a ridotto contenuto lipidico (low fat). Negli anni ’70 le principali linee guida nutrizionali stabilivano che l’alimentazione corretta era quella con pochi grassi e con maggior presenza di carboidrati; su questa spinta si è sviluppata tutta l‘industria dei prodotti light e low fat, ma con presenza di molti zuccheri. È sotto gli occhi di tutti che questo modello sia stato fallimentare e che diabete e obesità (diabesità) siano raddoppiati diverse volte negli ultimi 40 anni.

Per questo motivo i grassi alimentari sono stati tanto vituperati e solo recentemente stanno tornando alla ribalta, acquisendo un ruolo di macronutriente primario e passando ad una percentuale maggiore (fino al 35% delle calorie totali) raccomandata dalle linee guida per la sana nutrizione (LARN IV edizione, 2014).

Ovviamente non tutti i grassi sono uguali e vanno assunti scegliendo correttamente tra saturi (SFA), monoinsaturi (MUFA) e polinsaturi (PUFA) omega 6 (ω-6) e omega 3 (ω-3), si tratta perciò di bilanciarli scegliendo le fonti alimentari in modo opportuno.

A livello molecolare possiamo osservare che la cellula cerca un equilibrio lipidico nella propria membrana plasmatica. Questo perché i grassi cellulari hanno delle funzioni specifiche a seconda del tessuto od organo che vanno a comporre. Oltre alle proprietà strutturali, i lipidi sono, tra le altre cose, delle molecole segnale, fondamentali nei processi infiammatori ed antinfiammatori. Squilibri dei grassi, quindi, a livello di membrana sono correlabili con diverse condizioni metaboliche, inclusa l’obesità.

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Bibliografia:

1. Neel JV. Diabetes mellitus: a “thrifty” genotype rendered detrimental by “progress”? 1962. Am J Hum Genet.
2. Schulz LO. Effects of Traditional and Western Environments on Prevalence of Type 2 Diabetes in Pima Indians in Mexico and the U.S. 2006. Diabetes Care.
3. Manini TM. Energy expenditure and aging. 2010. Ageing Research Review

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Articolo a cura di:

Francesco Bonucci – MSc, Biologo Nutrizionista

I consigli alimentari presenti nell’articolo non sono da intendersi sostitutivi di un piano alimentare personalizzato e sono da adattare ai casi specifici.

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Foto: 123RF Archivio Fotografico: 27291006 ©Natalia Klenova /123rf.com

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La membrana cellulare e parte dei suoi componenti

La fosfatidilcolina (PC) e la fosfatidiletanolammina (PE) sono componenti della membrana cellulare e ne influenzano fortemente la fluidità e le funzioni recettoriali; la fosfatidilcolina rappresenta circa il 50% dei lipidi di membrana, mentre la fosfatidiletanolammina è solitamente circa la metà.

Uno studio che pone l’accento sulle risposte cellulari sottoposte a sforzo fisico

Il recente studio clinico “Skeletal muscle phosphatidylcholine and phosphatidylethanolamine respond to exercise and influence insulin sensitivity in men”, pubblicato su Scientific Report di Nature, dimostra che il rapporto tra questi due fosfolipidi all’interno del muscolo scheletrico è modulato dall’attività fisica e può influenzare il metabolismo del glucosio e l’energetica mitocondriale. Negli uomini che fanno attività fisico-motoria di resistenza e forza, i livelli di glucosio e insulina sono migliorati e l’area mitocondriale del muscolo scheletrico è aumentata, innescando una maggiore espressione del gene che codifica per il PGC-1 (coattivatore 1 del proliferatore gamma del perossisoma), che regola la creazione di mitocondri.
L’esercizio fisico interviene, aumentando, i livelli muscolari di entrambi i fosfolipidi, ma l’incremento di PE è il doppio rispetto a quello di PC, con conseguente riduzione del rapporto PC:PE. Il rapporto PC:PE è risultato correlato negativamente ad una misura della sensibilità insulinica a livello corporeo.

Questa ricerca ha sottolineato l’importanza dell’attività fisico-motoria in rapporto ai mitocondri, nell’ottica di migliorare il modo in cui le risorse cellulari vengono utilizzate e/o immagazzinate. Tale meccanismo ha, a sua volta, un impatto sullo stato e sull’invecchiamento delle cellule.

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Per la pubblicazione >> https://www.nature.com/articles/s41598-018-24976-x

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