Magnesio e muscoli

Approfondimenti scientifici

Introduzione

Il magnesio, il secondo catione intracellulare più abbondante dopo il potassio,(1) è essenziale in molte attività cellulari fondamentali e vie metaboliche, come la trasduzione del segnale e  i pathway metabolici.(3) 
Il magnesio è implicato in queste molteplici attività grazie al suo ruolo come parte del complesso Magnesio-ATP la cui attivazione è necessaria per l’attività di tutti gli enzimi glicolitici, delle proteinchinasi e, più in generale, di tutti gli enzimi associati al trasferimento di ATP e fosfato.(1) 
Per questo, la disponibilità di adeguate quantità di magnesio può essere considerata essenziale per il normale funzionamento dell’organismo.(2)

Il tessuto muscolare

Il tessuto muscolare, a differenza degli altri tessuti (osseo, nervoso, connettivo) è l’unico che presenta proprietà contrattili essendo quindi in grado di accorciare o allungare la propria lunghezza. Esistono 3 diversi tipi di tessuto muscolare:

  • tessuto muscolare liscio: presente nei visceri e nell’intestino, si muove involontariamente
  • tessuto muscolare cardiaco: presente nel cuore, si muove involontariamente e in modo ritmico.
  • tessuto muscolare striato scheletrico: muscolo volontario, la sua massa può essere incrementata con l’allenamento

 

Il tessuto muscolare striato scheletrico è composto da cellule raccolte in fasci che per la loro particolare forma e distribuzione si definiscono fibre, e al loro interno avvengono tutte le funzioni che portano alla contrazione muscolare. La contrazione richiede molta energia, che è prodotta direttamente dalla cellula, con consumo di ATP.

Ruolo fisiologico del magnesio ed effetti della sua carenza sul muscolo

Il magnesio rappresenta uno degli elementi essenziali per il corretto funzionamento dei processi mediati dall’ATP, e quindi per il corretto funzionamento di tutto l’apparato muscolare.

Negli atleti, la carenza di magnesio è associata a danni strutturali alle cellule muscolari, presumibilmente a causa di un aumento della produzione di specie reattive dell’ossigeno, danni lipidici e proteici e compromissione dell’omeostasi del calcio intracellulare.(4) Inoltre, adeguate concentrazioni di magnesio sembrano necessarie per il mantenimento di prestazioni muscolari ottimali e tolleranza all’esercizio.(5) Inoltre, si è visto che l’integrazione di magnesio può garantire un supporto alla funzione muscolare nei soggetti giovani.(6)

Con l’avanzare dell’età, il tessuto muscolare va incontro ad una serie di problematiche, come la perdita di massa muscolare scheletrica e della funzionalità muscolare stessa.(7)

Recenti dati epidemiologici(8)(9) mostrano che molte persone tendono ad assumere un’insufficiente quantità di magnesio e che una scarsa concentrazione di magnesio extracellulare è un fattore presente nei soggetti anziani con massa muscolare ridotta.(2)

Disturbi connessi alla carenza di magnesio

Disturbi correlati alla carenza di magnesio: il magnesio è essenziale per la funzionalità muscolare per due motivi:

  • Il ruolo del magnesio nel metabolismo energetico:
    Diversi studi condotti su giovani volontari hanno dimostrato che il livello del magnesio influisce fortemente sulle prestazioni muscolari. Questo è probabilmente riconducibile al ruolo chiave che riveste il magnesio nel metabolismo energetico, nel trasporto transmembrana e nella contrazione e rilassamento muscolare.(10) La carenza di magnesio comporta danni strutturali alle cellule muscolari attraverso un aumento dello stress ossidativo e una compromissione dell’omeostasi del calcio intracellulare.(11)
  • L’aumento della produzione di specie reattive dell’ossigeno nella carenza di magnesio:
    Nell’organismo umano, la maggior parte dell’energia utilizzata per le funzioni fisiologiche viene prodotta dai mitocondri tramite il movimento degli elettroni lungo la catena respiratoria.(12) Il magnesio è essenziale per le funzioni mitocondriali di base come la sintesi di ATP, le subunità complesse della catena di trasporto degli elettroni e la detossificazione dall’ossigeno.(1)(2) Un inadeguato apporto di magnesio può comportare una ridotta efficienza mitocondriale e di conseguenza ad un aumento della produzione di specie reattive dell’ossigeno causando un danno strutturale e funzionale alle proteine (13) ,al DNA(12) e ad altre molecole essenziali.

Perché è importante il magnesio

La struttura della cellula

Tutte le cellule viventi hanno bisogno di Magnesio per produrre energia.

Il magnesio presente nei mitocondri rappresenta un terzo del magnesio cellulare totale ed è presente come complesso con l’ATP e come componente delle membrane e degli acidi nucleici. (1)(2) Gli studi condotti su cellule umane e animali in coltura in un ambiente carente di magnesio, mostrano prove di antiossidante(14)(15) e uno studio ha dimostrato un’alterazione della struttura dei muscoli prelevati da animali in carenza di magnesio.(11)

Il Magnesio è essenziale per la reazione mitocondriale che produce energia cellulare

Focus: magnesio e sport

Il magnesio, oltre ad essere uno dei minerali più coinvolti nelle reazioni cellulari endogene, assume un ruolo importante anche per lo sportivo, in quanto partecipa a numerosi processi, tra cui sintesi delle proteine, corretto funzionamento muscolare e nervoso e metabolismo energetico.(18)

Recenti studi dimostrano infatti che il magnesio durante l’attività sportiva determina un incremento generale delle performance, aumenta la produzione di energia e la resistenza allo sforzo, diminuendo la sensazione di stanchezza e affaticamento.

Di conseguenza, un suo deficit può portare alla riduzione delle prestazioni, con frequenti fastidi muscolari, minore capacità di resistenza al caldo e ridotta capacità di recupero.

Negli atleti sottoposti a grave stress fisico, il magnesio favorisce l’integrità della membrana legandosi con i gruppi fosfato dei fosfolipidi situati nelle membrane cellulari e degli organelli.(19) In questi soggetti, l’integrazione di adeguate quantità di magnesio al giorno ha abbassato i livelli sierici di cortisolo e ha aumentato la pressione parziale di O 2 venoso portando a prestazioni migliori.(20)

L’apporto di sufficienti quantità di magnesio è fondamentale, sia con la dieta che, in caso di aumentato fabbisogno, con l’integrazione. Questo è legato al fatto che gli sportivi sono assoggettati ad una maggiore perdita di magnesio principalmente attraverso la sudorazione e, nel caso di sforzi prolungati come per esempio negli sport di endurance, per l’impiego di tale minerale nella combustione dei grassi.

L’importanza del magnesio nell’esercizio

Durante l’esercizio aerobico, il magnesio raggiunge alte concentrazioni plasmatiche come conseguenza della diminuzione del volume plasmatico e dello spostamento del magnesio dalla cellula ai fluidi extracellulari, che deriva da acidosi e contrazione muscolare.(21)(22) Inoltre, questo aumento è favorito anche dal rilascio di magnesio da parte del muscolo. (23)

L’aumento del magnesio presente nel plasma viene supportato dal suo utilizzo in alcune funzioni fisiologiche:

  • una parte viene escreta con le urine e mediante la traspirazione, dovuta all’aumento di aldosterone (ormone antidiuretico), ormoni tiroidei e acidosi, che insieme riducono l’assorbimento a livello tubulare del magnesio.(22)
  • un’altra parte viene redistribuita tra eritrociti, adipociti e miociti che lo utilizzano per supportare la glicolisi e la produzione di NADPH. (24)
  • una terza parte viene persa per via dell’incremento di stress indotto dall’esercizio, che aumenta il livello di catecolamine e la lipolisi.(25)

Questo dimostra la perdita sostenuta di magnesio plasmatico successivo ad uno sforzo prolungato o ad un intenso esercizio.(26)(27) è quindi importante per lo sportivo apportare la giusta quantità di magnesio, sia un’adeguata dieta che, se insufficiente, mediante l’integrazione.

Il magnesio nello sport non è importante solo dal punto di vista della funzionalità muscolare, ma è fondamentale anche per la resistenza allo stress. Spesso gli sportivi sono sottoposti anche a pressioni mentali, come lo stress pre-gara e da competizione. L’apporto di magnesio aiuta anche in questo caso grazie alle sue proprietà di supporto del sistema nervoso centrale.

Bibliografia

  1. Wolf FI, Cittadini A. Chimica e biochimica del magnesio. Mol Aspetti Med. 2003
  2. Ligia J Dominguez, Mario Barbagallo, Fulvio Lauretani, Stefania Bandinelli, Angelo Bos, Anna Maria Corsi, Eleanor M Simonsick, Luigi Ferrucci, Magnesium and muscle performance in older persons: the InCHIANTI study, The American Journal of Clinical Nutrition, Volume 84, Issue 2, August 2006, Pages 419–426
  3. Reinhart RA. Magnesium metabolism. Arch Intern Med. 1988;148:2415–20.
  4. Rock E, Astier C, Lab X, et al. Dietary magnesium deficiency in rats enhances free radical production in skeletal muscle. J Nutr. 1995
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  9. Padro L, Benacer R, Foix S, et al. Assessment of dietary adequacy for an elderly population based on a Mediterranean model. J Nutr Health Aging 2002; 6: 31–3.
  10. Lukaski HC. Vitamin and mineral status: effects on physical performance. Nutrition 2004; 20: 632–44.
  11. Rock E, Astier C, Lab X, et al. Dietary magnesium deficiency in rats enhances free radical production in skeletal muscle. J Nutr 1995; 125: 1205–10.
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  27. Resina, A, M. Brettoni, L. Gatteschi, P. Galvan, F. Orsi & M.G. Rubenni: Changes in the concentrations of plasma and erythrocyte magnesium and of 2,3-diphosphoglycerate during a period of aerobic training. Eur J Appl Physiol 68, 390-394 (1994)