L’esercizio fisico a digiuno è una strategia di allenamento sportivo, diffusa soprattutto nell'ambiente fitness, che ipotizza la possibilità di ottenere maggiori riduzioni del grasso corporeo o di ottenere benefici in genere maggiori quando l'esercizio fisico viene svolto in stato di digiuno. Questa pratica, nella quasi totalità dei casi, si rivolge alla prima mattinata, momento in cui il corpo già proviene, in media, da 8-10 ore di digiuno notturno, e, nella maggior parte dei programmi, prevede lo svolgimento di attività aerobica, in base al presupposto che quest'ultima esalterebbe l'ossidazione di grassi durante l'esercizio. A oggi, la ricerca scientifica non ha mai effettivamente confermato vantaggi di questa pratica rispetto all'allenamento a stomaco pieno, e, come è avvenuto per l'allenamento in zona lipolitica, molte credenze riguardo alla sua efficacia sono state smentite o messe molto in discussioneSchoenfeld B. MS, CSCS. Does Cardio After an Overnight Fast Maximize Fat Loss?. Strength & Conditioning Journal. Feb 2011 - Volume 33 - Issue 1 - pp 23-25Helms et al. Recommendations for natural bodybuilding contest preparation: resistance and cardiovascular training. J Sports Med Phys Fitness. 2014 Jul 7..
La teoria Considerare l'aspetto dietetico nel contesto dell'attività fisica è essenziale per una prestazione fisica ottimale. Per tanto, la manipolazione corretta della dieta in funzione dell'esercizio fisico fornisce un ambiente più favorevole per ottenere la perdita di peso. Per anni, diversi autori, "guru" del fitness e professionisti hanno ampiamente supportato la teoria che vede nell'esercizio fisico a digiuno di prima mattina (soprattutto esercizio aerobico) un metodo per massimizzare la spesa lipidica durante l'esercizioLen Kravitz, Ph.D. Eating or Fasting for Fat Loss: A Controversy Resolved .Tom Venuto. Peredere grasso di mattina: L'attività aerobica di mattina brucia davvero il grasso? E il catabolismo muscolare? . Olympian's News, numero 49.. Tra questi, Chris Aceto, culturista, nutrizionista e allenatore di successo, nel suo libro Everything You Need to Know About Fat Loss del 1997 promuove questa metodicaChris Aceto. Everything You Need to Know About Fat Loss. Club Creavalle Inc. 1997. ISBN 0-9669168-6-7, e anche Bill Phillips, nel suo bestseller del 1999 Body for LIFE, sosteneva che l'esercizio aerobico di prima mattina a stomaco vuoto fosse il miglior modo per massimizzare la perdita di grassoPhillips Bill. Body for Life: 12 Weeks to Mental and Physical Strength. HarperCollins, 1999. ISBN 0-06-019339-5.
La logica di questa teoria è la seguente: un'assenza prolungata di cibo durante le ore di digiuno notturno (indicativamente 8-12 ore) comporta una riduzione dei livelli glicemici (zucchero nel sangue circolante), provocando una riduzione delle scorte di glicogeno epatico (scorte di carboidrati immagazzinati nel fegato). Questa situazione obbliga il corpo a privilegiare il grasso come fonte energetica piuttosto che il glucosio, non solo nelle ore di digiuno, ma anche durante l'allenamento aerobico, ma soprattutto a bassa intensità (< 50% VO2max)Coyle EF. Substrate utilization during exercise in active people. Am J Clin Nutr. 1995 Apr;61(4 Suppl):968S-979S.. Inoltre, poiché l'insulina da carboidrati (l'insulina che viene stimolata dall'ingestione di carboidrati, o da pasti misti contenenti carboidrati) è nota per essere l'ormone che blocca il dispendio di grassi a favore dei carboidrati (portando al rideposito degli stessi grassi), sia in stato di riposoSchwarz et al. Short-term alterations in carbohydrate energy intake in humans. Striking effects on hepatic glucose production, de novo lipogenesis, lipolysis, and whole-body fuel selection. J Clin Invest. 1995 December; 96(6): 2735–2743.Sidossis LS, Wolfe RR. Glucose and insulin-induced inhibition of fatty acid oxidation: the glucose-fatty acid cycle reversed. Am J Physiol. 1996 Apr;270(4 Pt 1):E733-8. che durante l'esercizio fisico aerobico a bassa intensitàCoyle et al. Fatty acid oxidation is directly regulated by carbohydrate metabolism during exercise. Am J Physiol. 1997 Aug;273(2 Pt 1):E268-75., i bassi livelli di insulina associati al digiuno notturno sono favorevoli alla mobilizzazione dei grassi durante l'esercizioJensen et al. Lipolysis during fasting. Decreased suppression by insulin and increased stimulation by epinephrine. J Clin Invest. 1987 January; 79(1): 207–213.Wolfe et al. Effect of short-term fasting on lipolytic responsiveness in normal and obese human subjects. Am J Physiol. 1987 Feb;252(2 Pt 1):E189-96., e questo aumenterebbe la disponibilità di acidi grassi da utilizzare come energia durante la sessione di allenamento. La strategia, piuttosto convincente perché basata su principi fisiologici ed endocrini ben accettati, è diventata molto popolare tra gli entusiasti del fitness e i culturisti, i quali ricercano l'ottenimento di una forma quanto più magra possibile. Tuttavia non vengono mai riportate delle documentazioni scientifiche concrete in grado di confermare se questa metodica possa ritenersi effettivamente utile o superiore rispetto all'esercizio a stomaco pieno. Inoltre non viene mai considerato un aspetto fondamentale dell'alimentazione, ovvero che diversi macronutrienti (carboidrati, proteine e grassi) sono in grado stimolare diverse reazioni metaboliche in base alla loro natura. Per tanto alcuni cibi sono in grado di inibire l'ossidazione di grassi, mentre altri hanno un effetto permissivo su questo processo, senza che vadano ad ostacolare il dispendio lipidico durante l'esercizio.
Metabolismo e digiuno: aspetti fisiologici La teoria dell'allenamento a digiuno si fonda effettivamente su processi metabolici confermati in letteratura, tuttavia la sola interpretazione di questi dati non può confermare l'efficacia di questa pratica ai fini del dimagrimento, in quanto si tratta di un argomento molto complesso che necessita di essere approfondito più nel dettaglio. Ad ogni modo possono essere accennati i principi fisiologici del digiuno notturno per poter chiarire il suo funzionamento.
Durante il digiuno notturno, l'assenza di assunzione di nutrienti porta ad alterare l'equilibrio insulina-glucagone aumentando le concentrazioni plasmatiche di glucagone e riducendo le concentrazioni di insulina. Questo porta l'omeostasi dei substrati a passare dai processi di accumulo (processi anabolici) ai processi di mobilizzazione dei substrati e di produzione energetica (processi catabolici)Cahill GF Jr. Starvation in man. N Engl J Med. 1970 Mar 19;282(12):668-75.. Quando i livelli di glucosio scendono al di sotto della soglia di ipoglicemia, vengono rilasciati gli ormoni catabolici controregolatori, risultando in un ulteriore aumento della produzione di glucosio. Gli ormoni controregolatori possono essere suddivisi in due tipologie: gli ormoni ad azione rapida (catecolammine e glucagone); gli ormoni ad azione lenta (GH e cortisolo). Nel digiuno a breve termine, come quello notturno, ricoprono un ruolo più importante gli ormoni ad azione rapida. Il glucagone agisce principalmente stimolando la produzione epatica di glucosio a partire da diverse ore dall'ultima assunzione di un pasto contenente carboidratiNewsholme E.A., Start C. Regulation in Metabolism. Wiley, 1973. ISBN 0-471-63530-8.. Le catecolammine (adrenalina e noradrenalina) agiscono sopprimendo ulteriormente la secrezione di insulina, mentre stimolano la gluconeogenesi epatica e renale, inibendo l'utilizzazione periferica del glucosio, e stimolando la lipolisi (la mobilizzazione dei grassi depositati). Questo processo provvede a fornire i substrati per la gluconeogenesi (glicerolo), e fonti energetiche alternative per il muscolo (FFA e corpi chetonici). Le catecolammine e il glucagone agiscono in maniera indipendente, ed entrambi sono richiesti per un'adeguata risposta glicemica.
Durante il digiuno, quindi, il glucosio non entra più in circolo dal tratto gastrointestinale mediante l'assunzione alimentare, ma deriva principalmente dal catabolismo del glicogeno epatico (glicogenolisi epatica), e, mediante gluconeogenesi (conversione del glucosio da substrati non glucidici), ricavandolo da molecole quali lattato, amminoacidi e glicerolo, un processo che avviene per la maggior parte nel fegato, ma in minima parte può avvenire anche nel rene e negli intestini in periodi di digiuno molto avanzato. Il lattato è prodotto dal metabolismo del glucosio nei tessuti periferici in equilibrio col piruvato, che a sua volta deriva da molteplici vie metaboliche e dagli aminoacidi, venendo riconvertito tramite il Ciclo di Cori. Dei vari aminoacidi glucogenetici (alanina, treonina, glicina, acido glutammico), l'alanina prodotta dal catabolismo delle proteine nel muscolo scheletrico gioca un ruolo preminente. Il catabolismo proteico è reso possibile dalle riduzioni di insulina circolante. Infine, un importante substrato glucogenetico durante il digiuno è il glicerolo, che deriva dall'idrolisi dei trigliceridi nel tessuto adiposo. In questa fase, gli acidi grassi liberi (FFA) provenienti dall'idrolisi dei trigliceridi depositati nel tessuto adiposo diventano il carburante principale per sostenere le richieste energetiche. Alcuni tessuti, come il muscolo scheletrico e il fegato, sono in grado di aumentare l'utilizzo di FFA a scapito del glucosio per aumentarne la disponibilità al sistema nervoso centrale (SNC) e altri tessuti strettamente dipendenti dal glucosio (tessuti glucosio-dipendenti).
Durante le prime fasi del digiuno, il glicogeno epatico rappresenta la principale fonte di glucosio disponibile, riuscendo a coprire la domanda per 12-14 ore, se le scorte sono sufficienti. Il glucagone sembra essere necessario per la glicogenolisi epatica durante questo periodo, anche se un aumento del glucagone plasmatico non sembra essere lo stimolo principale. Dopo il digiuno notturno, il tasso di utilizzo medio del glucosio da parte di un uomo sano è di 7 grammi per ora. Considerando che le riserve di glicogeno epatico ammontano approssimativamente a 70-80 grammi, queste possono fornire glucosio al cervello e ai tessuti periferici per 12-16 ore. Due eventi in particolare permettono di mantenere stabili i livelli di glucosio durante questa fase: il muscolo scheletrico e altri tessuti iniziano ad ossidare substrati di origine lipidica al posto del glucosio; la gluconeogenesi epatica, stimolata anche dagli acidi grassi, sostituisce la glicogenolisi epatica come principale fonte di glucosio disponibile in circolo. Il catabolismo del glicogeno presente nel muscolo non viene rilasciato nel circolo ematico, e dopo il digiuno notturno la gluconeogenesi del fegato è di minore importanza. Due fattori sono in grado di stimolare il catabolismo dei trigliceridi depositati nel tessuto adiposo durante il digiuno: le concentrazioni di insulina circolante si riducono significativamente, di conseguenza la sintesi di trigliceridi (lipogenesi) viene soppressa e la lipolisi (la mobilizzazione degli stessi) viene enfatizzata. Inoltre, la noradrenalina viene secreta dalle terminazioni nervose simpatiche stimolando direttamente la lipolisi aumentando i livelli di adenosina monofosfato ciclico (cAMP) negli adipociti. L'adrenalina, che è secreta dalla midollare dei surreni, sembra giocare un ruolo meno importante in questo processo. Come accennato, tra i principali tessuti che sono in grado di utilizzare lipidi al posto del glucosio spiccano il muscolo scheletrico e il fegatoElliot P. Joslin, C. Ronald Kahn. Diabetes Mellitus. Lippincott Williams & Wilkins, 2005. pp. 130-131 (fonti scientifiche pp. 141-142). ISBN 0-7817-2796-0.