Le funzioni cognitive sono domini mentali che ci consentono di ricevere ed elaborare informazioni. Queste funzioni includono l’attenzione, la funzione esecutiva, il linguaggio, l’apprendimento e la memoria, la funzione percettivo-motoria e la cognizione sociale. Tuttavia, c'è un continuo coordinamento ed interscambio tra la memoria, l’attenzione ed i sottoprocessi della funzione esecutiva (1).

I comportamenti cognitivi sono cruciali per la salute ed il benessere generale degli individui, indipendentemente dalla loro condizione specifica. Mantenere una funzione cognitiva ottimale è essenziale per le funzioni quotidiane, l'apprendimento, le prestazioni lavorative e la qualità di vita nel complesso (2). In particolare, possiamo sottolineare l’importanza delle funzioni cognitive relative alle prestazioni sportive, in quanto influenzano le capacità decisionali e il tempo di reazione. Le funzioni cognitive, inoltre, risultano essere più rilevanti negli sport outdoor che richiedono attenzione costante o adattamento a situazioni mutevoli (3, 4). Le funzioni cognitive subiscono un importante evoluzione nel corso della vita, tuttavia, con l’aumentare della vita media (5), si assiste ad un lieve deterioramento cognitivo che ci pone di fronte ad una significativa sfida per il benessere della salute pubblica. Ancor più, emerge come la prevalenza del deterioramento cognitivo sia del 19% per le persone di età inferiore ai 75 anni e del 29% per quelle di età superiore agli 85 anni. Inoltre, il 30% delle persone di età superiore ai 65 anni riceve una diagnosi di Alzheimer (2). Pertanto, è fondamentale sviluppare strategie per combattere il declino cognitivo e tra queste annoveriamo l’importanza delle corrette abitudini alimentari e/o di un’integrazione. Dai diversi studi di letteratura emergono diverse teorie che evidenziano come il danno ossidativo contribuisca al declino cognitivo e come quest’ultimo sia correlato all’età (6, 7).

I carotenoidi agiscono come antiossidanti ed agenti antinfiammatori (8), pertanto la loro assunzione nella dieta potrebbe essere una strategia di prevenzione per mantenere e migliorare la salute cognitiva. Tuttavia, non sono ancora state emesse raccomandazioni specifiche in merito all’assunzione di carotenoidi. Da alcuni studi emerge che l’intake di tali antiossidanti nei paesi europei varia da ~9,5 a 16 mg/giorno (~3 a 6 mg/giorno per il β-carotene) (9). Maggiore attenzione viene posta verso il β-carotene che rappresenta il carotenoide naturale più importante e la principale fonte alimentare di provitamina A. È noto per le sue proprietà antiossidanti e per le azioni di rimozione dei radicali liberi grazie ai numerosi legami insaturi presenti nella sua molecola. Si trova nelle verdure e nella frutta (10) e talvolta è usato come additivo oltre che come colorante alimentare. La vitamina A svolge molteplici funzioni nel nostro organismo, tra queste annoveriamo: il mantenimento dell’immunità, fertilità e vista (11, 12, 13). Pertanto, è importante comprendere l'impatto del β-carotene sulle funzioni cognitive e considerare la sua azione, da sola o in combinazione con altri composti bioattivi, per futuri interventi in queste aree specifiche.

È bene specificare che l’integrazione con β-carotene – intesa come singola molecola- è raramente studiata poiché quest’ultima viene spesso valutata in sinergia con altre molecole come gli antiossidanti o le vitamine.

Alcuni di questi studi ed i loro risultati principali sono riassunti in Figura 1 nella revisione scientifica del Laboratorio Galascreen del Dipartimento di Farmacia e Scienza della Nutrizione e della Salute dell’Università della Calabria.

Figura 1. - L'effetto del beta-carotene sulla funzione cognitiva: Una revisione sistematica 

Questi studi hanno monitorato l'effetto dell'integrazione di β-carotene su vari aspetti delle funzioni cognitive, tra cui la memoria, l’attenzione e la funzione esecutiva, solo uno studio si è concentrato sulla valutazione degli effetti dell'integrazione di β-carotene come singola molecola (14). Gli altri studi hanno utilizzato dosaggi controllati di β-carotene in combinazione con multivitaminici o minerali. Inoltre, è interessante notare che uno studio ha valutato i livelli ematici di β-carotene durante l'integrazione (15).

Zhong et al. hanno evidenziato che l'assunzione alimentare di β-carotene era inversamente associata al declino delle funzioni cognitive. È stata riscontrata, inoltre, una relazione dose-risposta approssimativamente lineare tra l'assunzione alimentare di β-carotene e i risultati dei test CERAD WL, AFT e DSST (AFT, test di fluidità animale; CERAD WL, sotto test di apprendimento delle parole; DSST, test di sostituzione dei simboli delle cifre), inoltre, sono state segnalate differenze nella funzione cognitiva tra i sessi (16).

I risultati di diversi studi clinici randomizzati supportano l'effetto protettivo del β-carotene contro il deterioramento cognitivo.

• Nel primo, il Physicians' Health Study (PHS), i soggetti trattati -per circa 18 anni- con 50 mg di β-carotene a giorni alterni hanno mostrato punteggi complessivi più elevati in termini di memoria verbale e cognitiva rispetto a quelli trattati con placebo. Tuttavia, non vi è stato alcun effetto nei soggetti sottoposti a un singolo anno di integrazione (14). Questi risultati mostrano che i presunti benefici cognitivi dell'integrazione di β-carotene possono essere correlati a un'età più precoce o a una durata più lunga dell'esposizione.
• Nel secondo studio, indicato come studio SU.VI.MAX, sono stati riportati punteggi più elevati nei test di memoria episodica e fluidità semantica associati all'integrazione con vari antiossidanti, tra cui la vitamina C, la vitamina E ed il β-carotene, in particolare tra i non fumatori e i soggetti con basse concentrazioni sieriche di antiossidanti al basale. Tuttavia, il contributo indipendente del β-carotene agli effetti generali osservati in questo studio non è stato determinato (15).
• La strategia di integrazione di vitamina E e vitamina C combinata con β-carotene ha migliorato significativamente la funzione cognitiva nei soggetti anziani, in particolare con dosi più elevate di β-carotene (17).

I benefici del β-carotene sulla funzione cognitiva potrebbero essere spiegati da diversi meccanismi biochimici non reciprocamente esclusivi, a partire dall'attività antiossidante di questo composto. Il β-carotene è considerato un potente chelante dell'ossigeno singoletto e reagisce con diverse specie di radicali liberi. La presenza di doppi legami coniugati è responsabile dell'eliminazione dell'ossigeno singoletto; maggiore è il numero di legami coniugati, maggiore è la capacità di eliminare la specie reattive dell'ossigeno (ROS) (18). Inoltre, è stato evidenziato che il β-carotene e altre sostanze antiossidanti, come la vitamina E, possono funzionare in modo sinergico; infatti, diversi studi suggeriscono che bassi livelli sierici e il basso apporto di tocoferoli e tocotrienoli sono associati al rischio di deterioramento cognitivo negli anziani, il che rafforza l'ipotesi che la vitamina E nelle sue diverse forme svolga un ruolo nel mantenimento della funzione cognitiva nell'invecchiamento (19). Tuttavia, in alcune condizioni, il β-carotene è sensibile alla degradazione e all'ossidazione e in determinate condizioni può agire come pro-ossidante (20), favorendo la produzione di ROS come epossidi e carbonili (21).

Infine, vi sono diversi studi che dimostrano l’importanza del ruolo del β-carotene poiché media le funzioni attraverso il suo ruolo di precursore della vitamina A.
La conversione della vitamina A in acido retinoico, che permette l’attivazione dei recettori dell'acido retinoico, avviene più rapidamente nel cervello che in altri organi bersaglio. La plasticità sinaptica nelle aree del cervello coinvolte nell'apprendimento e nella memoria, come l'ippocampo, è controllata dalla sintesi dell'acido retinoico (22). Il β-carotene potrebbe esplicare le proprie funzioni anche nei soggetti che presentano bassi livelli di questo carotenoide in seguito a schemi nutrizionali non adeguati o a difetti genetici. Pertanto, potremmo supporre che il piccolo beneficio osservato in alcuni studi potrebbe rappresentare un effetto benefico più ampio in una piccola frazione della popolazione studiata, carente di β-carotene e con funzione cognitiva compromessa. Considerando sia i tratti genetici sia i livelli sierici di β-carotene, con un approccio nutrizionale personalizzato su misura per gli individui che mostrano carenza di β-carotene, l'effetto di questo carotenoide sull’attività cognitiva potrebbe essere molto maggiore.

ROBERTO CANNATARO¹            ANTONIO GRIMALDI²

1. Direttore master Sports Analytics - Unical | CSO, Galascreen Laboratories - Italia, DBSS International SAS | Colombia 

Membro del COMITATO SCIENTIFICO di NUTRA HORIZONS

2. Biologo Nutrizionista

ROBERTO CANNATARO¹           
ANTONIO GRIMALDI²

1. Direttore master Sports Analytics - Unical | CSO, Galascreen Laboratories - Italia |
​​​​​​​DBSS International SAS | Colombia 

Membro del COMITATO SCIENTIFICO di NUTRA HORIZONS

2. Biologo nutrizionista

La creatina è una molecola chiave nel mantenimento di ATP cellulare, soprattutto nei casi in cui il nostro organismo ne richiede di più come ad esempio ad esempio, esercizio fisico intenso, stanchezza a carico del sistema nervoso centrale (CNS) e privazione del sonno (23, 24, 25). La Creatina può essere sintetizzata dal nostro organismo o assunta per via esogena con gli alimenti di origine animale (ad esempio, carni rosse, molluschi e pollo) (23, 24, 26, 27). In un meccanismo reversibile catalizzato da Creatinchinasi - Creatina Fosfochinasi (PCr) e adenosina difosfato (ADP) è trasformata in creatina e adenosina trifosfato (ATP). Questo metodo di conversione e generazione di ATP è più veloce della fosforilazione ossidativa e della glicolisi (28).

Nella dieta, la creatina in piccola parte è presente anche in alcuni prodotti lattiero-caseari (29, 30). Tuttavia, l’emblematica supplementazione di 5 gr/die può essere commisurata a circa 1kg di carne (31). Di conseguenza, l'integrazione con creatina monoidrato aumenta le riserve di creatina del SNC per il 5-10% (cioè, PCr e creatina) (32, 33, 34), e ciò comporta un aumento delle prestazioni del metabolismo dei fosfati e del ripristino dell'ATP (35).

Sebbene il muscolo scheletrico contenga la maggior parte della creatina complessiva del corpo (36), anche il cervello ne contiene poiché rappresenta uno dei tessuti metabolicamente attivi e ha un consumo energetico complessivo di circa il 20% (37).

La CK, un enzima chiave nel percorso ATP/CK/PCr ed è espressa anche in un'isoforma specifica del cervello (BB-CK) (38, 39), indicando che la creatina può essere essenziale per l'approvvigionamento energetico al SNC. Molteplici sono le gravi anomalie mentali a livello cerebrale in seguito alla carenza di creatina e tra queste annoveriamo: il ritardo mentale, i ritardi di apprendimento, l’autismo e le convulsioni che possono essere mitigati – seppur parzialmente- da una corretta integrazione di creatina (40).

L’assunzione regolare di nutrienti grazie alla dieta non influenza i livelli di creatina cerebrale, poiché livelli equivalenti cerebrali di PCR sono stati riscontrati nei vegetariani e negli onnivori (41). Un’ulteriore variabile da considerare è l’invecchiamento che può avere un impatto negativo sulle concentrazioni di creatina nel cervello (42); tuttavia, quantità comparabili di PCR sono state riscontrante tra persone anziane e giovani apparentemente sane (43).

E’ stato riscontrato un aumento significativo della creatina cerebrale, in media dal 5 al 10% (44), che minore rispetto all’aumento di creatina muscolare rilevato con supplementazione comparabile. La causa di questa disparità di assorbimento della creatina tra muscolo e cervello è sconosciuta (45). Come precedentemente riportato, la quantità di creatina nel cervello può essere meno dipendente dalla creatina esogena rispetto al muscolo, il che potrebbe portare a una risposta regolata verso il basso nel SNC all’integrazione di creatina.

Gli atleti sono interessati anche a miglioramenti nella capacità cognitiva. Come componenti cruciali per il successo in molti sport, il controllo motorio, il coordinamento, il tempo di risposta e le altre attività cognitive possono essere influenzate dall’affaticamento mentale (46). A questo riguardo, la creatina, potrebbe avere una funzione ergogenica, poichè riduce la stanchezza mentale e di conseguenza migliora le prestazioni (36).

Il profilo di sicurezza della creatina indica che non ci sono effetti collaterali significativi; un aumento della creatinina nel sangue è registrato -a volte- perché la creatina è spontaneamente convertita in creatinina, ma ciò non comporta una compromissione della funzionalità renale (48, 49). Tuttavia, poiché la creatina è una sostanza igroscopica, in dosi elevate può causare disturbi intestinali (50).

Nella seconda parte dell’articolo, sul prossimo numero di Nutra Horizons affronteremo la supplementazione di zinco, magnesio, e la combinazione di acidi grassi omega-3, carotenoidi e vitamina E.

Figura 2. - Creatina endogena o integrata e cervello per una maggiore cognizione (47)

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