Creatina: ruolo, caratteristiche e funzioni

La creatina è una sostanza naturalmente presente nell’organismo umano, essenziale per la produzione di energia nelle cellule, in particolare durante sforzi ad alta intensità. Il nome deriva dal greco "kreas/kρέας" (che significa "carne"), ed è una molecola ubiquitaria nei vertebrati. Da decenni è uno degli integratori più studiati e utilizzati, soprattutto sottoforma di creatina monoidrato (CrM/CM), sia per migliorare la performance atletica sia per i potenziali benefici sulla salute. Tuttavia, nonostante il suo ampio impiego, persistono dubbi sulla sicurezza della sua assunzione prolungata, spesso alimentati da fonti non scientifiche.

Si tratta di un composto azotato non proteico, un derivato aminoacidico comunemente presente in alimenti come carne e pesce. A seguito dell’introduzione e assimilazione per tramite di alimenti o integratori, avviene la sua fosforilazione nella cellula muscolare e la conseguente produzione di PCr, di cui è quindi una componente primaria.

La funzione principale della creatina risiede nella rigenerazione dell'adenosina trifosfato (ATP) durante i primi secondi di contrazione muscolare tipica di esercizio fisico intenso, svolge dunque un ruolo chiave nelle attività che richiedono grandi quantità di energia per periodi relativamente brevi di tempo, è infatti la principale sostanza implicata nelle reazioni della via anaerobica alattacida.

La sua rilevanza fisiologica è strettamente legata alla fosfocreatina (PCr) e alla reazione catalizzata dall'enzima creatina chinasi (CK) in tessuti con elevate e fluttuanti richieste energetiche, come i muscoli scheletrici, il cuore, il cervello, la retina e gli spermatozoi, il sistema CK/PCr/Cr (spesso chiamato "sistema della creatina chinasi") è di importanza critica per il metabolismo energetico.

La concentrazione stessa di ADP nella cellula stimola la CK agevolando la degradazione della PCr a Cr e ATP, aumentando quasi istantaneamente la quantità di ATP. Quando l’ATP è abbondante (riposo), l’equilibrio vira verso la formazione di PCr, quando la richiesta di energia aumenta la reazione si inverte rigenerando ATP.

L’idrolisi di un fosfato da parte di un composto fosforilato come la PCr, fornisce dunque l’energia per la risintesi di ATP, grazie all’elevata energia rilasciata dalla scissione dei legami tra la molecola di creatina e il fosfato. La fosfocreatina rappresenta una riserva immediatamente disponibile di legami fosfato ad alta energia, che non richiede ossigeno, per l’impiego in attività esplosive e/o massimali. Queste reazioni sono reversibili, quindi il fosfato inorganico (Pi) può determinare tanto la risintesi di ATP che di PCr. Come sarà meglio chiarito di seguito, la quota di PCr accumulata nelle cellule è significativamente maggiore rispetto alla quantità di ATP.

Biosintesi, turnover, assorbimento e trasporto

Il ciclo di vita della creatina nel corpo è un processo finemente regolato che coinvolge sintesi, trasporto e degradazione. Il corpo umano è in grado di sintetizzare circa 1-2 grammi al giorno di creatina, il processo avviene nel fegato, nel pancreas e a livello renale a partire dagli aminoacidi arginina, glicina e metionina. La produzione endogena soddisfa circa il 50% del fabbisogno quotidiano che è stimato tra 2 e 4 grammi, valore dipendente dalla massa muscolare e dai livelli di attività fisica individuali. La restante parte può essere ottenuta tramite la dieta o attraverso l'integrazione specifica, soprattutto in caso di aumentato fabbisogno o nella ricerca dei vantaggi che determina, non solo a livello di performance atletica.

Gli alimenti di origine animale sono quelli che garantiscono il maggiore apporto, mentre è trascurabile la presenza in ambiente vegetale, lasciando sin da subito ipotizzare l’utilità di una integrazione per soggetti vegetariani e, ancor di più, vegani. Ma occorre considerare che anche la cottura degli alimenti può compromettere la presenza di creatina, la cottura eccessiva può degradarla quasi del tutto portandola a valori prossimi allo zero anche nelle fonti che ne sono più ricche. Come se non bastasse, un aspetto meno noto ma di potenziale rilevanza per la salute, è il ruolo della creatina e della creatinina come precursori nella formazione di mutageni e carcinogeni alimentari. La cottura della carne (in particolare la frittura e la grigliatura) è associata alla generazione di composti mutageni e cancerogeni (AIA, amino-imidazo-azaarenes, una classe di composti eterociclici aromatici contenenti azoto, che si formano durante la cottura ad alte temperature come conseguenza della reazione di Maillard tra aminoacidi, creatinina e zuccheri). Numerose prove indicano che la creatina, e ancor di più la la creatinina, sono precursori importanti di questi AIA e, poiché la conversione della creatina in creatinina è favorita ad elevate temperature, la creatinina è probabilmente il precursore effettivo dei mutageni.

Tabella 1 - Contenuto di creatina in alcuni alimenti (da Rasmussen, C. J., 2008)

La creatina presente in un essere umano è accumulata sia nella forma libera (per circa un terzo del totale) che in forma fosforilata (fosfocreatina). Un buon 90-95% del totale immagazzinato nel corpo è a livello muscolare il restante 5% e distribuito fra cuore, testicoli, cervello e retina. Il pool totale medio (PCr + creatina libera) è di circa 120 grammi in un individuo di 70kg, ma con la capacità di arrivare fino a 160 grammi in condizioni specifiche. Circa 2g al giorno di creatina sono escreti per tramite delle urine sottoforma di creatinina, mentre in modo contestuale avviene la sintesi endogena a livello epatico: l’eliminazione diminuisce le scorte corporee, alimentazione e risintesi le reintegrano.

La degradazione della creatina a creatinina avviene attraverso un processo prevalentemente spontaneo e non enzimatico e la creatinina, essendo una molecola non ionica e permeabile alle membrane, diffonde costantemente dalle cellule nel sangue e viene escreta dai reni nell'urina. Poiché il tasso di formazione non enzimatica di creatinina dalla creatina è quasi costante e oltre il 90% della creatina corporea si trova nel tessuto muscolare, l'escrezione urinaria di creatinina nelle 24 ore può essere utilizzata come misura approssimativa della massa muscolare totale.

Una volta sintetizzata a livello epatico, o assunta con la dieta, viene veicolata nel torrente ematico e da qui deve entrare nelle cellule che la utilizzano. Questo processo è mediato da un trasportatore di creatina specifico, saturabile e sodio-cloruro dipendente, si tratta di una proteina di membrana responsabile dell’assorbimento attivo della creatina all’interno delle cellule, in particolare nel muscolo scheletrico, nel cuore e nel cervello. Sfrutta il gradiente elettrochimico di sodio (Na⁺) e cloruro (Cl⁻) per importare creatina contro il proprio gradiente di concentrazione. Per ogni molecola di creatina trasportata, il CRT co-trasporta 2 ioni Na⁺ e 1 ione Cl⁻, questo meccanismo spiega tra l’altro la maggiore presenza di acqua intracellulare, è la conseguenza della variazione della pressione osmotica intracellulare, bilanciata dall’ingresso di acqua. La ritenzione è quindi intracellulare e non extracellulare. Nel muscolo infine la creatina è fosforilata a PCr, quest’ultima può cedere rapidamente il gruppo fosfato all’ADP, mantenendo elevata la concentrazione di ATP durante sforzi intensi e di breve durata.

In relazione al trasportatore di creatina, è possibile segnalare che ne esistono 2 differenti isoforme: CreaT1 (tipico delle strutture muscolari, e unico trasportatore implicato nell’impiego della creatina introdotta con integratori) e CreaT2 reperibile in sede testicolare.

I livelli più elevati di mRNA per questo trasportatore si riscontrano nel rene, nel cuore e nel muscolo scheletrico, ma l'espressione e l'attività del trasportatore di creatina sembrano essere influenzate da fattori dietetici e ormonali, ad esempio l'integrazione di creatina nella dieta ne diminuisce l'espressione.