Dott. Carmine Di Iorio, Biologo, Consulente Nutrizionale

L’articolo esplora il connubio tra indice glicemico (IG) degli alimenti e il miglioramento delle prestazioni sportive, focalizzandosi sugli sport di resistenza. In tali discipline, il ruolo dei carboidrati come principale fonte energetica è cruciale.

Carboidrati (CHO) e grassi sono le principali fonti di carburante ossidato nei muscoli durante l’esercizio di resistenza [1]. A differenza del grasso, le riserve endogene di carboidrati sono limitate. L’ esercizio fisico induce l’ipoglicemia che contribuisce alla percezione della fatica e di conseguenza attenua le prestazioni atletiche [2]. Tuttavia, mentre l’ingestione di quantità adeguate di carboidrati è vitale per mantenere la disponibilità di glucosio e ottimizzare le prestazioni atletiche [1], anche la qualità dei carboidrati può svolgere un ruolo importante perché vari alimenti ricchi di carboidrati influenzano in modo diverso la glicemia postprandiale.

L’indice glicemico (IG) classifica gli alimenti contenenti carboidrati in base alla loro risposta glicemica postprandiale [3]. In generale, gli alimenti con un IG alto aumentano la concentrazione di glucosio nel sangue più rapidamente rispetto agli alimenti con un IG basso. L’IG del cibo è definito basso quando è inferiore a 55, medio quando è compreso tra 55 e 70 e alto quando è superiore a 70 [4–5]. Inizialmente, l’IG è stato utilizzato per progettare pasti e diete per i pazienti con diabete, ma le applicazioni attuali includono la perdita di peso e il miglioramento delle prestazioni atletiche [6].

Molti studi confermano che l’IG del pasto pre-esercizio ha effetti sulla capacità aerobica e sulle prestazioni di resistenza. Alcuni studi riportano una migliore capacità di resistenza o prestazioni dopo il consumo di un pasto a basso IG (LGI) rispetto ad uno ad alto IG (HGI) prima dell’esercizio [7, 8, 9, 10].  Ovviamente ci sono anche studi dove non vengono riscontrati cambiamenti significativi [11, 12, 13] e tali discrepanze sono dovute al contenuto di CHO del pasto testato e dell’IG, dall’orario dei pasti, dal design dello studio e dal tipo di test da sforzo.

Ad esempio, due studi [12, 7] con protocolli di esercizio simili mostrano risultati diversi. Nello studio di Kern et al. [12], non sono state riscontrate differenze nelle prestazioni nella prova ciclistica di 15 minuti, mentre nello studio di Moore et al. [7] le prestazioni nei 40 km sono significativamente migliorate. Questa discrepanza potrebbe essere stata causata da differenze nell’IG tra i pasti di prova (moderato vs alto e basso vs alto) e dalle tempistiche dei test, 15 min vs >90 min in [12] e [7] rispettivamente.

Lo studio di Durkalec-Michalski et al. del 2018 [14] è il primo ad esaminare l’effetto di diete che differiscono per IG in un tempo relativamente lungo (3 settimane). I principali risultati sono che la dieta LGI consumata per 3 settimane dall’allenamento attivo dei corridori di resistenza migliora la distanza percorsa e il tempo di esecuzione della prova ciclica incrementale (TIC). La dieta LGI causa anche una leggera diminuzione della massa corporea.

È stato confermato che un pasto LGI ingerito prima di un esercizio di resistenza determina una concentrazione di glucosio nel sangue stabile durante i test [15, 16, 17, 18, 19]. Al contrario, un pasto HGI causa una rapida diminuzione della concentrazione di glucosio nel sangue dopo 10-20 minuti di esercizio. Alla fine degli esercizi è stata osservata anche una minore concentrazione di glucosio dopo un pasto ad alto indice glicemico [15, 16]. Ciò potrebbe essere stato causato da una maggiore risposta insulinemica al pasto HGI rispetto al pasto a LGI e da una conseguente clearance del glucosio dal flusso sanguigno.

Molto interessanti sono anche i risultati ottenuti in test effettuati nei giorni di recupero pre-allenamento.

Lo studio di Kaviani et al. del 2019 [20] è il primo a valutare l’effetto di barrette sportive con diverso IG sulle prestazioni dell’esercizio, sulle risposte metaboliche all’esecuzione e sul recupero dall’allenamento. Il confronto tra le barrette LGI e MGI (medio IG) non ha dato risultati significativi, anche perché la differenza di IG era solo di 9 punti (47 vs 56). Il consumo di barrette LGI rispetto a quelle HGI determina una risposta glicemica ed insulinemica più bassa e più stabile.

Le barrette LGI migliorano il recupero, come indicato da prestazioni di allenamento superiori il giorno successivo. Ciò potrebbe essere attribuibile a una minore glicogenolisi anaerobica e, quindi, al risparmio di glicogeno muscolare alla fine della sessione dell’esercizio iniziale.  Un altro dato interessante emerso riguarda la produzione di lattato alla fine della sessione di esercizio, che risulta inferiore con le barrette LGI, il che potrebbe indicare un uso minore di glicogeno durante il metabolismo anaerobico. Tale dato è coerente con altri studi che mostrano una concentrazione di lattato nel sangue più elevata durante l’esercizio quando vengono consumati cibi HGI prima dell’esercizio [21, 22, 23].

In uno studio condotto nel 2022 da Zdzieblik et al., [24]è stato indagato l’effetto di una somministrazione per 4 settimane di una dieta ad alto contenuto di grassi e basso contenuto di carboidrati (HFLC-G: ≥ 65% di CHO ad HGI) rispetto ad una dieta ad alto contenuto di carboidrati LGI o ad alto contenuto di CHO HGI in 28 atleti maschi. Le variazioni dei parametri metabolici in condizione di riposo e durante la cicloergometria (submassimale e con carico di lavoro incrementale), durante il pre e post-indagine, sono state determinate attraverso diagnostica del lattato e misurazioni del rapporto di scambio respiratorio (RER).

In accordo con le condizioni di riposo, il RER, durante il test del ciclo submassimale, diminuisce nell’HFLC-G dal basale al post intervento (-0,078 ± 0.046, p= 0.001), mentre in HGI-G e LGI-G non si osservano variazioni statisticamente significative. Dopo 4 settimane le concentrazioni di lattato a riposo rimangono stabili nell’HFLC-G (-0.001 ± 0.097 mmol/L), diminuiscono con LGI-G (-0.060 ± 0.206 mmol/L) e aumentano in maniera statisticamente significativa nell’HGI-G (0.170 ± 0.206 mmol/L, p= 0.038), risultando in una differenza statisticamente significativa tra questi due gruppi (p= 0.008). [24]

Dopo 4 settimane di intervento, le concentrazioni di lattato durante l’attività sono diminuite nell’HFLC-G (-0,553 ± 0,783 mmol/L, p= 0,067) di oltre la metà della SD rispetto a LGI-G (-0,226 ± 0,547 mmol/L, p=0,224) e HGI-G (-0,041 ± 0, 449 mmol/L, p=0.976). Le differenze, comunque, non risultano statisticamente significative. Ad eccezione per le concentrazioni di glucosio in condizioni di riposo nel LGI-G (-9.10 ± 11.3 mg/dl, p= 0.031) non si osservano modifiche statistiche rilevanti delle concentrazioni di glucosio in nessun gruppo nel test del ciclo submassimale [24].

Durante il test del ciclo incrementale il RER diminuisce in modo statisticamente significativo (-1,64 ± 0,700 RER x minuti, p < 0.001) nell’HFLC-G. Differenze statisticamente significative si riscontrano tra HFLC-G e HFLC-G (p= 0,014) e HFLC-G e LGI-G (p=0.044). Dopo 4 settimane, i soggetti che hanno seguito una dieta HFLC-G mostravano valori RER inferiori in maniera statisticamente significativa (p= 0.014) alla fine rispetto al basale. In HGI-G e LGI-G i valori al massimo sforzo erano simili al post-intervento rispetto al basale. La dieta HFLC mostra un RER significativamente inferiore all’esaurimento rispetto alla dieta LGI. Le differenze tra HGI-G e HFLC-G non risultano statisticamente significative [24].

Durante il test incrementale soggetti che seguivano una dieta LGI-G e HFLC-G mostrano una diminuzione statisticamente significativa dell’area sottesa alla curva (AUC) per le concentrazioni di lattato. le concentrazioni di lattato all’esaurimento aumentano in HGI-G (1,12 ± 2,23 mmol/L) e diminuiscono in HFLC-G (-1,14 ± 2,10 mmol/L) e la differenza è statisticamente significativa. Tuttavia, i cambiamenti nella concentrazione di lattato all’esaurimento non differivano significativamente tra i gruppi in contrasto con il tempo di esaurimento (TTE). Infatti, il TTE aumenta in LGI-G (1,30 ± 2,00 min; p= 0,027) e HGI-G (1,40 ± 1,92 min; p=0,060), mentre i partecipanti a HFLC-G (-1,79 ± 2,00 min; p=0,027) avevano un TTE inferiore statisticamente significativo dopo 4 settimane di intervento. HFLC-G mostra quindi differenze statisticamente significative rispetto a LGI-G e HGI-G. [24]

Per quanto riguarda le concentrazioni di glucosio nel sangue dopo il test incrementale, solo in LGI-G si osserva una diminuzione statisticamente significativa. Le concentrazioni di glucosio all’esaurimento non cambiano tra il basale e il post-intervento in nessun gruppo.

Per quanto riguarda la scala analogica visiva (VAS), solo in LGI-G si osservano miglioramenti statisticamente significativi dalla settimana 1 alla 4 per la sottoscala VAS “attività” e “gastrointestinale”. [24]

La dieta LGI ha un impatto minore sugli adattamenti metabolici rispetto alla dieta HFLC-G. infatti, le diete HFLC, oltre ad essere poco pratiche, sono spesso accompagnate da effetti collaterali che includono affaticamento, mal di testa, scarsa concentrazione, letargia, disturbi gastrointestinali, nausea e perdita di peso involontaria. Tra le cause potrebbe esserci una insufficiente proliferazione di micronutrienti e fibre e l’esaurimento del glicogeno che potrebbe essere causa di una ridotta concentrazione e quindi della connessione neuromuscolare. [25, 26]

Un uso inferiore di glicogeno attraverso il metabolismo anaerobico contribuisce a prestazioni superiori durante la performance del giorno successivo. In accordo con questo, Stevenson et al. [27] hanno riportato che una dieta a basso indice glicemico consumata nel giorno di recupero determina una maggiore capacità di resistenza il giorno successivo rispetto a una dieta a base di carboidrati ad alto indice glicemico. Inoltre, Trenell et al. [28] hanno dimostrato che l’uso di una dieta di recupero a LGI determina un minor utilizzo di trigliceridi intramuscolari durante il recupero, mentre una dieta HGI riduce la disponibilità di NEFA (acidi grassi non esterificati), grassi liberi, durante l’esercizio e aumenta la dipendenza dai lipidi intramuscolari come fonte di energia durante l’esercizio di intensità moderata. I trigliceridi intramuscolari, oltre al glicogeno, possono essere un’importante fonte di energia per il muscolo scheletrico durante l’esercizio di resistenza, quindi meno trigliceridi vengono usati nel recupero, maggiori saranno quelli disponibili per l’allenamento.

Bibliografia

1. Burke, L.M.; Kiens, B.; Ivy, J.L. Carbohydrates and fat for training and recovery. J. Sports Sci. 2004, 22, 15–30. [CrossRef] [PubMed]
2. Rapoport, B.I. Metabolic factors limiting performance in marathon runners. PLoS Comput. Biol. 2010, 6, e1000960. [CrossRef] [PubMed]
3. Brouns, F.; Bjorck, I.; Frayn, K.N.; Gibbs, A.L.; Lang, V.; Slama, G.; Wolever, T.M. Glycaemic index methodology. Nutr. Res. Rev. 2005, 18, 145–171. [CrossRef] [PubMed]
4. Aston, L.M.; Gambell, J.M.; Lee, D.M.; Bryant, S.P.; Jebb, S.A. Determination of the glycaemic index of various staple carbohydrate-rich foods in the UK diet. Eur. J. Clin. Nutr. 2008, 62, 279–285. [CrossRef] [PubMed]
5. Henry, C.J.; Lightowler, H.J.; Strik, C.M.; Storey, M. Glycaemic index values for commercially available potatoes in Great Britain. Br. J. Nutr. 2005, 94, 917–921. [CrossRef] [PubMed]
6. Thomas, D.E.; Elliott, E.J.; Baur, L. Low glycaemic index or low glycaemic load diets for overweight and obesity. Cochrane Database Syst. Rev. 2007, 3, CD005105. [CrossRef] [PubMed]
7. Moore, L.J.; Midgley, A.W.; Thomas, G.; Thurlow, S.; McNaughton, L.R. The effect of low- and high- glycemic index meals on time trial performance. Int. J. Sports Physiol. Perform. 2009, 4, 331–344. [CrossRef] [PubMed]
8. Moore, L.J.; Midgley, A.W.; Thomas, G.; Thurlow, S.; McNaughton, L.R. Effect of the glycaemic index of a pre-exercise meal on metabolism and cycling time trial performance. J. Sci. Med. Sport 2010, 13, 182–188. [CrossRef] [PubMed]
9. Wong,S.H.; Siu, P.M.; Lok, A.; Chen, Y.J.; Morris, J.; Lam, C.W. Effect of the glycaemic index of pre-exercise carbohydrate meals on running performance. Eur. J. Sport Sci. 2008, 8, 23–33. [CrossRef]
10.  Wu,C.L.; Williams, C. A low glycemic index meal before exercise improves endurance running capacity in men. Int. J. Sport Nutr. Exerc. Metab. 2006, 16, 510–527. [CrossRef] [PubMed]
11. Jamurtas, A.Z.; Tofas, T.; Fatouros, I.; Nikolaidis, M.G.; Paschalis, V.; Yfanti, C.; Raptis, S.; Koutedakis, Y. The effects of low and high glycemic index foods on exercise performance and beta-endorphin responses. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2011, 8, 15. [CrossRef] [PubMed]
12. Kern, M.; Heslin, C.J.; Rezende, R.S. Metabolic and performance effects of raisins versus sports gel as pre-exercise feedings in cyclists. J. Strength Cond. Res. 2007, 21, 1204–1207. [CrossRef] [PubMed]
13. Febbraio, M.A.; Keenan, J.; Angus, D.J.; Campbell, S.E.; Garnham, A.P. Preexercise carbohydrate ingestion, glucose kinetics, and muscle glycogen use: Effect of the glycemic index. J. Appl. Physiol. 2000, 89, 1845–1851. [CrossRef] [PubMed]
14. Krzysztof Durkalec-Michalski, Emilia E. Zawieja, Bogna E. Zawieja, Dominika Jurkowska, Maciej S. Buchowski and Jan Jeszka. Effects of Low Versus Moderate Glycemic Index Diets on Aerobic Capacity in Endurance Runners: Three-Week Randomized Controlled Crossover Trial. Nutriens, 2018 ; 10(3):370.
15. Wong,S.H.; Siu, P.M.; Lok, A.; Chen, Y.J.; Morris, J.; Lam, C.W. Effect of the glycaemic index of pre-exercise carbohydrate meals on running performance. Eur. J. Sport Sci. 2008, 8, 23–33. [CrossRef] [PubMed]
16. Sun, F.H.; O’Reilly, J.; Li, L.; Wong, S.H. Effect of the glycemic index of pre-exercise snack bars on substrate utilization during subsequent exercise. Int. J. Food Sci. Nutr. 2013, 64, 1001–1006. [CrossRef] [PubMed]
17. Karamanolis, I.A.; Laparidis, K.S.; Volaklis, K.A.; Douda, H.T.; Tokmakidis, S.P. The effects of pre-exercise glycemic index food on running capacity. Int. J. Sports Med. 2011, 32, 666–671. [CrossRef] [PubMed]
18. Wee, S.L.; Williams, C.; Tsintzas, K.; Boobis, L. Ingestion of a high-glycemic index meal increases muscle glycogen storage at rest but augments its utilization during subsequent exercise. J. Appl. Physiol. 2005, 99, 707–714. [CrossRef] [PubMed]
19. Little, J.P.; Chilibeck, P.D.; Ciona, D.; Vandenberg, A.; Zello, G.A. The effects of low- and high-glycemic index foods on high-intensity intermittent exercise. Int. J. Sports Physiol. Perform. 2009, 4, 367–380. [CrossRef] [PubMed]
20. Mojtaba Kaviani, Philip D. Chilibeck, Jennifer Jochim, Julianne Gordon,  Gordon A. Zello. The Glycemic Index of Sport Nutrition Bars Affects Performance and Metabolism During Cycling and Next‐Day Recovery. Journal of Human Kinetics 66/2019, 69-79.
21. Karamanolis IA, Laparidis KS, Volaklis KA, Douda HT, Tokmakidis SP. The effects of pre-exercise glycemic index food on running capacity. Int J Sports Med, 2011; 32: 666-671
22. Wee SL, Williams C, Gray S, Horabin J. Influence of high and low glycemic index pre-exercise meals on endurance running capacity. Med Sci Sports Exerc, 1999; 31: 393-399
23. Wee SL, Williams C, Tsintzas K, Boobis L. Ingestion of a high-glycemic index meal increases muscle glycogen storage at rest but augments its utilization during subsequent exercise. J Appl Physiol, 2005; 99: 707-714 
24. Denise Zdzieblik, Hilke Friesenborg, Albert Gollhofer, and Daniel König. Effect of a High Fat Diet vs. High Carbohydrate Diets With Different Glycemic Indices on Metabolic Parameters in Male Endurance Athletes: A Pilot Trial. Front Nutr. 2022; 9: 802374.
25. Burke LM. Re-examining high-fat diets for sports performance: did we call the “Nail in the Coffin” too soon? Sports Med. (2015) 45(Suppl. 1):33–49. 10.1007/s40279-015-0393-9
26. Tiller NB, Roberts JD, Beasley L, Chapman S, Pinto JM, Smith L, et al.International Society of Sports Nutrition Position Stand: nutritional considerations for single-stage ultra-marathon training and racing. J Int Soc Sports Nutr. (2019) 16:50. 10.1186/s12970-019-0312-9
27. Stevenson EJ, Astbury NM, Simpson EJ, Taylor MA, Macdonald IA. Fat oxidation during exercise and satiety during recovery are increased following a low-glycemic index breakfast in sedentary women. J Nutr, 2009; 139: 890-897
28. Trenell IM, Stevenson E, Stockmann K, Brand-Miller J. Effect of high and low glycaemic index recovery diets on intramuscular lipid oxidation during aerobic exercise. Br J Nutr, 2008; 99: 326-332