Rapporto testosterone/cortisolo: l’ipotesi dei 60 minuti

Nei programmi formativi del personal trainer viene insegnato che l’allenamento debba estendersi entro un arco di tempo limitato, all’interno del quale si manterrebbero alti i livelli di testosterone e si preverrebbe un forte innalzamento del cortisolo, che provocherebbe la perdita di massa muscolare.

Questo ha generato quella che qui verrà chiamata ironicamente “ipotesi dei 60 minuti”, ad intendere che l’allenamento non debba superare l’ora per non aumentare troppo il cortisolo, speculando che se tale soglia viene superata si verificherebbero ipotetici effetti avversi, come la perdita di massa muscolare.

Il rapporto tra i due ormoni antagonisti nel mondo scientifico è stato chiamato testosterone/cortisol (T/C) ratio, e nelle Scienze sportive è usato come indice approssimativo dello stato anabolico del muscolo scheletrico. Lo schema a destra rappresenta in maniera estremamente semplificata questo concetto teorico che, tuttavia, dice poco sugli adattamenti a lungo termine, o più semplicemente su ciò che si verifica nel “mondo reale”.

Se ad una valutazione superficiale sembrerebbe logico supporre che mantenere una T/C ratio favorevole permetta, a seconda del contesto, di migliorare i processi di crescita muscolare o prevenirne le perdite, le cose non sembrano stare esattamente così.

Testosterone/Cortisol Ratio: quanto conta?

Negli anni ’80 la T/C ratio era stata effettivamente proposta come marker dello stato anabolico/catabolico durante l’esercizio con sovraccarichi (1), dove ad un aumento del testosterone, un decremento del cortisolo, o entrambi, avrebbero indicato lo stato anabolico del tessuto muscolare (2,3).

Queste ipotesi sono state in realtà molto ridiscusse nel corso degli anni. Ne è un esempio quanto viene argomentato nell’ultima riedizione (2014) del classico testo Designing Resistance Training Programs dei fisiologi dell’esercizio Fleck & Kraemer, un punto di riferimento nella scienza del resistance training: (4)

“Il rapporto testosterone/cortisolo è stato utilizzato come misura dell’accrescimento complessivo delle proteine muscolari. Questo rapporto molto probabilmente è stato sopravvalutato ed è un marker veramente molto generale della secrezione di questi ormoni, e non un marker della risposta del tessuto muscolare e dei numerosi recettori che interagiscono con il testosterone e il cortisolo.

L’uso di questo rapporto deriva dai primi studi che hanno utilizzato vari rapporti di concentrazione di cortisolo e testosterone nel sangue per valutare lo stato anabolico del corpo durante l’allenamento contro resistenza prolungato o con sovrallenamento. […]

Tuttavia, questa sembra essere una semplificazione, ed è nel migliore dei casi solo una misura indiretta e grossolana delle proprietà anaboliche/cataboliche del muscolo scheletrico, e dovrebbe essere usata con molta cautela, se non per niente. Le variabili ematiche ad un singolo punto temporale nel tempo non dovrebbero essere correlate con alcuna variabile accumulata nel tempo, come la forza o le dimensioni muscolari [ipertrofia], dato che la complessa interazione tra i recettori e le alterazioni ormonali nel sangue non riflettono adeguatamente il complesso effetto dei segnali da parte degli ormoni.

Ad esempio, se l’uptake di testosterone è elevato a causa di un incremento dell’affinità con i recettori degli androgeni, il testosterone nel sangue diminuisce, ma cortisolo rimane invariato, si può interpretare questo come a significare che vi è una predominanza di catabolismo quando in realtà l’anabolismo è drammaticamente aumentato.

Anche se il cortisolo rappresenta l’influenza caabolica primaria sul muscolo, quanto sia utile la T/C ratio per indicare lo stato anabolico/catabolico rimane poco chiaro.”

Più di recente, l’aumento degli ormoni anabolici sistemici quali GH e testosterone indotto dall’allenamento è stato ridiscusso come attendibile marker della sintesi proteica, o degli aumenti di forza e ipertrofia (5), quella che è stata battezzata hormone hypothesis.

Quindi le variazioni ormonali acute indotte dall’allenamento ci fa capire ben poco sulle variazioni della composizione corporea che si verificano sul lungo periodo. Almeno per quanto riguarda l’incremento acuto dei livelli di testosterone, o il rapporto tra i livelli dei due ormoni, non ci sarebbe una relazione con le variazioni della massa muscolare. Per quanto riguarda invece l’incremento acuto dei livelli di cortisolo, l’argomento necessita di un approfondimento.

Controversie

In passato si sopravvalutava il potenziale del cortisolo di provocare il catabolismo muscolare netto, ma negli ultimi anni questo effetto è stato molto ridiscusso. Se prima si credeva che qualsiasi elevazione del cortisolo, anche acuta, fosse capace di ridurre la massa muscolare, nel tempo si è capito che questa ipotesi appare piuttosto semplicistica.

Infatti durante l’esercizio i livelli di cortisolo aumentano in concomitanza con gli ormoni anabolici (6). Ad esempio, gli allenamenti a maggiore densità e volume (cioè, che provocano più stress metabolico) causano una maggiore elevazione acuta sia del cortisolo che del GH (7,8,9).

Anche se gli ormoni anabolici sistemici come il GH non sembrano esercitare un effetto anabolico in acuto dall’esercizio, una tale organizzazione degli allenamenti permette certamente di ottenere una significativa crescita muscolare per altri motivi. In altre parole, una regolazione ottimale delle variabili di allenamento per favorire l’ipertrofia impone che gli allenamenti siano sufficientemente intensi e voluminosi – e quindi stressanti – anche se in questo modo il cortisolo viene rilasciato in maggiori quantità. Il fatto che il cortisolo aumenti non significa che le variabili non siano impostate in maniera ottimale per favorire l’ipertrofia muscolare.

L’aumento dei livelli di cortisolo però non dipende solo dalla tempistica all’interno del quale si estende l’allenamento. Infatti anche la variabile densità – più ripetizioni, TUT più lunghi e recuperi più brevi – influisce in maniera importante su tali alterazioni ormonali (6,7,9), pur essendo che la densità tende a ridurre la durata complessiva della sessione.

Quindi non è necessariamente la durata complessiva dell’allenamento ad aumentare il cortisolo, ma lo stress generale, che esso venga provocato entro tempi più o meno lunghi. L'”ipotesi dei 60 minuti” appare in questo modo ancora più semplicistica.

Un’ultima evidenza che rimetterebbe in discussione l’ipotesi del cortisolo, è un importante studio di West e Phillips (10). Questa è una delle più importanti ricerche che rimise in discussione la validità della hormone hypothesis citata precedentemente circa le presunte relazioni tra gli ormoni anabolici sistemici e l’ipertrofia.

I ricercatori esaminarono un vasto campione di soggetti allenati con i pesi e cercarono la correlazione tra la massa magra, l’ipertrofia muscolare, la forza, e gli ormoni quali testosterone, IGF-1, GH e cortisolo. Mentre non venne trovata correlazione tra gli ormoni anabolici e l’ipertrofia e la forza, con sorpresa venne osservato che l’ipertrofia delle fibre muscolari di tipo 2 e la massa magra erano correlati con i livelli di cortisolo (10). Anche se “la correlazione non implica la causalità”, questo fa riflettere su quanto il cortisolo possa impattare in negativo sui guadagni muscolari.

“Sopprimere” il cortisolo durante l’allenamento?

Un altro aspetto capace di sollevare molti dubbi sull'”ipotesi dei 60 minuti” è che non viene considerato l’effetto che hanno i substrati energetici esogeni sulle variazioni del cortisolo durante l’esercizio. In altre parole, si perde di vista il “grande schema”, senza valutare se l’esercizio venga svolto in condizioni di digiuno o di disponibilità di nutrienti, e quindi senza verificare il loro impatto su queste alterazioni.

Perlomeno precauzionalmente, è possibile tamponare gli aumenti del cortisolo indotti dall’esercizio. È comune credere che per questo siano necessari costosi e ricercati supplementi come la fosfatidilserina, ma esistono metodi molto più semplici ed economici che a molti appariranno insospettabili.

Svariate ricerche su soggetti non allenati hanno dimostrato che sia sufficiente assumere una bevanda a base di 35 g di carboidrati (uno sport drink, cioè saccarosio) nella fase intra-workout di una sessione con i pesi (11,12,13,14). Se la disponibilità di carboidrati esogeni (dall’esterno) basterebbe per tamponare il cortisolo, certamente anche un pasto a base di carboidrati prima dell’allenamento potrebbe sortire un effetto simile.

Come spiegato nell’articolo sulla finestra anabolica, se vengono assunti nutrienti pre-workout essi si renderanno disponibili anche nella fase intra-workout. Non a caso assumere i carboidrati pre-workout è una strategia da lungo promossa nella ricerca in modo da sostenere la performance, risparmiare il glicogeno e prevenire il catabolismo muscolare (15).

Ma non tutti gli studi hanno osservato un effetto inibitorio dei carboidrati sul cortisolo durante l’esercizio. L’unica ricerca su soggetti allenati, ad esempio, non ha registrato questo effetto somministrando oltre 80 g di maltodestrina nella fase intra-workout, ma ha osservato addirittura un leggero aumento rispetto al placebo, anche se non statisticamente significativo (16).

I complessi motivi per cui i risultati di queste ricerche sono contrastanti – se causa del differente grado di allenamento dei soggetti, delle diverse fonti o quantità glucidiche, o del diverso protocollo di allenamento, della dieta – non saranno approfonditi in questo articolo. Il fatto che in quest’ultima ricerca i carboidrati abbiano avuto un effetto neutro e leggermente stimolante sul cortisolo non sorprende, dato che anche altre ricerche precedenti sull’uomo sano avevano documentato un effetto stimolante dei carboidrati sull’ormone in condizioni di riposo (17).

Ciò che potrebbe validare l’ipotesi che vede il cortisolo come antagonista della crescita muscolare, è il fatto che le uniche due ricerche a lungo termine tra le varie citate, osservarono che chi tamponava il cortisolo con i carboidrati durante gli allenamenti aveva sviluppato una maggiore massa muscolare rispetto al gruppo placebo (una bevanda acalorica), a distanza di 12 settimane (11,13).

Conclusioni

Rimane importante capire che le variazioni ormonali acute indotte dall’esercizio difficilmente possono predire gli adattamenti o le variazioni della composizione corporea a lungo termine, perché questi dipendono da cause multi-fattoriali, e non dall’innalzamento fisiologico di un singolo ormone in un arco di tempo limitato.

La cosiddetta hormone hypothesis sosteneva che organizzare gli allenamenti in maniera da aumentare i livelli di testosterone e GH si riflettesse in una maggiore crescita muscolare, ma essa è stata dibattuta e ad oggi non c’è consenso nel ritenerla valida (5,10). Un allenamento capace di aumentare di più il testosterone e/o il GH in acuto non aumenterebbe di più la crescita muscolare, o perlomeno non lo farebbe per questi motivi. Tanto meno il rapporto tra testosterone e cortisolo –  cioè un aumento del testosterone, un decremento del cortisolo, o entrambi – può predire questi cambiamenti.

Rimane da chiedersi se il controllo del cortisolo durante l’allenamento, al contrario, possa permettere lo sviluppo di maggiori adattamenti muscolari. Anche se si verificasse un lieve incremento acuto del catabolismo proteico muscolare (MPB), rimane uno scetticismo sul fatto che questo possa predire la perdita della massa muscolare sul lungo periodo (18). Molto più importante ad esempio sarebbe valutare il bilancio proteico muscolare sul lungo termine per avere un’idea più realistica su questo aspetto.

Fare in modo che l’assorbimento dei carboidrati coincida con la fase intra-workout (assumendoli prima o durante) potrebbe essere una precauzione utile per favorire la crescita o il mantenimento muscolare. Per questo non occorre necessariamente acquistare costosi prodotti tecnici, il più delle volte superflui, ma bensì consumare anche un normale pasto a base di carboidrati qualche ora prima dell’allenamento, oppure una semplice bevanda zuccherata durante l’esercizio.

Riferimenti:

1. Häkkinen K. Neuromuscular and hormonal adaptations during strength and power training. A review. J Sports Med Phys Fitness. 1989 Mar;29(1):9-26.
2. Fry AC, Kraemer WJ. Resistance exercise overtraining and overreaching. Neuroendocrine responses. Sports Med. 1997 Feb;23(2):106-29.
3. Kraemer WJ, Ratamess NA. Endocrine responses and adaptations to strength and power training. In: Komi P. Strength and power in sport: olympic encyclopedia of sports medicine. John Wiley & Sons, 2008. pp. 375-376.
4. Fleck SJ, Kraemer WJ. Designing Resistance Training Programs. Human Kinetics, 2014. pp. 130-131.
5. Schoenfeld BJ. Postexercise hypertrophic adaptations: a reexamination of the hormone hypothesis and its applicability to resistance training program design. J Strength Cond Res. 2013 Jun;27(6):1720-30.
6. Kraemer WJ, Ratamess NA. Hormonal responses and adaptations to resistance exercise and training. Sports Med. 2005;35(4):339-61.
7. Kramer WJ et al. Changes in hormonal concentrations after different heavy-resistance exercise protocols in women. J Appl Physiol (1985). 1993 Aug;75(2):594-604.
8. Mulligan SE et al. Influence of resistance exercise volume on serum growth hormone and cortisol concen-trations in women. (1996) J Strength Cond Res. 10:256–262.
9. Smilios I et al. Hormonal responses after various resistance exercise protocols. Med Sci Sports Exerc. 2003 Apr;35(4):644-54.
10. West DD, Phillips SM. Associations of exercise-induced hormone profiles and gains in strength and hypertrophy in a large cohort after weight training. Eur J Appl Physiol. 2012 Jul; 112(7): 2693–2702.
11. Tarpenning KM et al. Influence of weight training exercise and modification of hormonal response on skeletal muscle growth. J Sci Med Sport. 2001 Dec;4(4):431-46.
12. Bird SP et al. Effects of liquid carbohydrate/essential amino acid ingestion on acute hormonal response during a single bout of resistance exercise in untrained men. Nutrition. 2006 Apr;22(4):367-75.
13. Bird SP et al. Independent and combined effects of liquid carbohydrate/essential amino acid ingestion on hormonal and muscular adaptations following resistance training in untrained men. Eur J Appl Physiol. 2006 May;97(2):225-38.
14. Bird SP et al. Liquid carbohydrate/essential amino acid ingestion during a short-term bout of resistance exercise suppresses myofibrillar protein degradation. Metabolism. 2006 May;55(5):570-7.
15. Haff GG et al. Carbohydrate supplementation and resistance training. J Strength Cond Res. 2003 Feb;17(1):187-96.
16. de Oliveira Quirino EL et al. Influence of carbohydrate supplementation during resistance training on concentrations of the hormones cortisol and insulin. Sport Sci Health. 2012 Jan;7:93–97.
17. Martens MJ et al. Effects of single macronutrients on serum cortisol concentrations in normal weight men. Physiol Behav. 2010 Dec 2;101(5):563-7.
18. Helms ER et al. Recommendations for natural bodybuilding contest preparation: resistance and cardiovascular training. J Sports Med Phys Fitness. 2015 Mar;55(3):164-78.