I muscoli scheletrici sono un tipo di tessuto muscolare composto da cellule muscolari scheletriche. La maggior parte dei muscoli scheletrici è attaccata alle ossa e sono il tessuto più abbondante del corpo, costituendo il 40% del peso corporeo.

Nel campo dello sport, le persone sono sempre state curiose di sapere come migliorare le prestazioni atletiche. La salute dei muscoli scheletrici è strettamente legata alla capacità di esercizio ed è composta da diversi tipi di fibre muscolari, come le fibre a contrazione lenta (tipo I) e le fibre a contrazione rapida (tipo II). Questi tipi di fibre possono cambiare in risposta a vari stimoli fisici, come l'allenamento di resistenza, che aumenta la percentuale di fibre a contrazione lenta.

Nella ricerca sul miglioramento delle prestazioni atletiche, due “aiutanti” chiave hanno ricevuto un'attenzione significativa: la biogenesi mitocondriale e le relative vie di segnalazione. L'AMPK (proteina chinasi attivata dall'AMP), la CREB (proteina legante l'elemento di risposta al cAMP) e la PGC-1α (PPARγ coattivatore-1α) svolgono ruoli importanti, agendo come “piccoli interruttori” nel processo di miglioramento delle prestazioni atletiche, regolando vari cambiamenti nei muscoli.

Studi precedenti hanno rilevato che il CBD ha un certo impatto sulla funzione muscolare scheletrica. Negli esperimenti sugli animali, è stato dimostrato che il CBD migliora il profilo lipidico muscolare nei topi e nei ratti alimentati con una dieta ricca di grassi, promuove la rigenerazione del muscolo scheletrico e aumenta la forza muscolare. Tuttavia, se il CBD sia in grado di migliorare le prestazioni di resistenza e i meccanismi che ne sono alla base rimangono dei misteri irrisolti.

Nel frattempo, gli scienziati hanno scoperto una stretta relazione tra le prestazioni atletiche e il microbioma intestinale. Alcuni batteri intestinali possono contribuire a migliorare la resistenza e a ridurre l'infiammazione e l'esercizio fisico, a sua volta, può alterare la composizione del microbiota intestinale. Ad esempio, l'integrazione di Bacteroides uniformis nei corridori di lunga distanza può favorire la produzione di glucosio nel fegato, migliorando così la resistenza. Nei maratoneti, la presenza di Veillonella atypica nell'intestino può convertire il lattato prodotto durante l'esercizio in propionato, prolungando la durata dell'esercizio di resistenza. Inoltre, è stato riscontrato che il CBD altera il microbioma intestinale, migliorando la funzione cognitiva, la sindrome metabolica e l'encefalomielite autoimmune.

Alla luce di questi fattori, ci si potrebbe chiedere: Il CBD può migliorare le prestazioni atletiche modulando il microbioma intestinale?

Per trovare la risposta, i ricercatori del Dipartimento di Biochimica e Biologia Molecolare della Chonbuk National University Medical School in Corea del Sud hanno condotto una ricerca approfondita. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Experimental & Molecular Medicine con il titolo “Cannabidiol reshapes the gut microbiome to promote endurance exercise in mice”.


Lo studio ha rilevato che il CBD può migliorare le prestazioni di resistenza dei topi e modulare il microbioma intestinale, con il Bifidobacterium animalis KBP-1 che svolge un ruolo chiave. Ciò fornisce nuovi spunti e approcci per migliorare le prestazioni di resistenza.

Per condurre questa ricerca, gli scienziati hanno impiegato diverse tecniche. Negli esperimenti sugli animali, hanno allevato con cura topi maschi C57BL/6J e hanno osservato gli effetti di CBD, antibiotici o microrganismi specifici somministrati per via orale sulle prestazioni di corsa su tapis roulant dei topi. Hanno anche utilizzato valutazioni dell'esercizio su tapis roulant, in cui i topi sono stati sottoposti a un allenamento adattivo sul tapis roulant seguito da test di resistenza, registrando il tempo di corsa e la distanza.

Per il rilevamento e l'analisi, hanno utilizzato la calorimetria indiretta per misurare il rapporto di scambio respiratorio dei topi, fornendo informazioni sul loro metabolismo energetico. Sono stati impiegati metodi di analisi biochimica per misurare il glucosio nel sangue, il β-idrossibutirrato nel sangue e i livelli di lattato nel sangue. La colorazione istologica e l'immunofluorescenza sono state utilizzate per osservare i tipi di fibre muscolari e i mitocondri. Il sequenziamento dell'amplicone 16S rDNA è stato utilizzato per analizzare i cambiamenti nella composizione del microbioma intestinale, mentre l'isolamento di singoli batteri e il sequenziamento dell'intero genoma hanno permesso di identificare i microrganismi chiave e le loro funzioni.

Vediamo ora i risultati specifici della ricerca.


Il CBD migliora la resistenza all'esercizio e favorisce il passaggio dei tipi di fibre muscolari da glicolitiche a ossidative

I ricercatori hanno voluto innanzitutto verificare se il CBD potesse migliorare le prestazioni di esercizio dei topi. Hanno messo dei topi C57BL/6 di 20 settimane su un tapis roulant per una settimana di acclimatazione, correndo per 30 minuti al giorno a una velocità di 10 metri al minuto. Successivamente, i topi sono stati divisi in due gruppi: un gruppo è stato alimentato con olio di mais (VEH), mentre all'altro gruppo sono stati somministrati per via orale 30 mg/kg di CBD al giorno per 4 settimane. Durante questo periodo, i topi sono stati sottoposti a test di corsa su tapis roulant ogni giorno. I risultati hanno mostrato che i topi a cui è stato somministrato il CBD hanno migliorato significativamente la resistenza, correndo per distanze più lunghe e sostenendo l'attività per periodi più lunghi, senza cambiamenti nel peso corporeo o nell'assunzione di cibo. Al momento della dissezione, i muscoli degli arti posteriori di questi topi apparivano più rossi, indicando uno spostamento delle fibre muscolari verso tipi ossidativi. Ulteriori analisi hanno rivelato che, dopo il trattamento con CBD, si è verificato un aumento delle fibre ossidative di tipo I e II (MyHC-I e MyHC-IIa) nel muscolo gastrocnemio (GAS), mentre le fibre glicolitiche di tipo II (MyHC-IIb) sono diminuite. Anche l'espressione dell'mRNA dei geni rilevanti ha mostrato cambiamenti corrispondenti. L'analisi calorimetrica indiretta ha indicato che i topi trattati con CBD avevano un rapporto di scambio respiratorio (RER) più basso, suggerendo che si affidavano maggiormente all'ossidazione degli acidi grassi per ottenere energia. Inoltre, i muscoli GAS dei topi trattati con CBD mostravano una contrazione muscolare più forte ed erano meno inclini all'affaticamento.


Il CBD aumenta il contenuto mitocondriale e la capacità ossidativa e attiva la via PKA-CREB-PGC-1α

Il miglioramento della capacità ossidativa delle fibre muscolari è strettamente legato alla biogenesi e alla funzione mitocondriale. Utilizzando la microscopia elettronica, i ricercatori hanno osservato che i mitocondri tra le miofibrille fuse nel muscolo dei topi trattati con CBD erano più abbondanti rispetto al gruppo di controllo, indicando una maggiore capacità di fosforilazione ossidativa.

Inoltre, dopo il trattamento con CBD, il contenuto di DNA mitocondriale nei muscoli dei topi è aumentato significativamente e anche i livelli proteici dei complessi I-III e V della catena respiratoria mitocondriale (ATP sintasi) sono risultati elevati. Anche l'espressione dei geni correlati è aumentata, suggerendo che il CBD ha migliorato la capacità ossidativa del muscolo promuovendo la biogenesi mitocondriale e i cambiamenti dinamici. Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che il CBD ha attivato AMPK e PKA, che hanno portato a una maggiore fosforilazione di CREB e a livelli elevati di PGC-1α, confermando ulteriormente l'impatto positivo del CBD sulla biogenesi mitocondriale e sulla funzione muscolare.


Il CBD altera la composizione del microbioma intestinale e il trattamento antibiotico inibisce il suo effetto di miglioramento delle prestazioni di esercizio fisico

Data la relazione tra il microbioma intestinale e le prestazioni di esercizio, i ricercatori hanno analizzato le sequenze di 16S rRNA dei campioni fecali dei topi per osservare gli effetti del CBD sul microbioma intestinale.

I risultati hanno mostrato che dopo il trattamento con CBD si sono verificati cambiamenti significativi nella composizione del microbioma. A livello di phylum, è aumentata l'abbondanza relativa di Bacillota e Actinomycetota. A livello di famiglia, la proporzione di Erysipelotrichaceae e Bifidobacteriaceae è aumentata significativamente, mentre le proporzioni di Oscillospiraceae e Prevotellaceae sono diminuite. A livello di genere, le proporzioni di Allobaculum, Faecalibaculum e Bifidobacterium sono notevolmente aumentate. Sebbene l'indice di diversità α non abbia mostrato cambiamenti significativi, l'analisi delle coordinate principali ha rivelato una chiara differenza nella composizione del microbioma tra il gruppo trattato con CBD e il gruppo di controllo.

Per esplorare la relazione causale tra questi cambiamenti e il miglioramento delle prestazioni di esercizio, i ricercatori hanno trattato i topi sia con antibiotici (ABX) sia con CBD. Dopo una selezione, hanno scelto la doxiciclina perché era in grado di inibire i batteri aumentati dal CBD, aveva un impatto minimo sul microbioma generale e non causava cambiamenti di peso nei topi.

I risultati hanno mostrato che quando la doxiciclina è stata somministrata insieme al CBD, le prestazioni di corsa dei topi, la densità delle fibre muscolari ossidative e l'espressione genica mitocondriale non sono più aumentate. Il rapporto di scambio respiratorio non è diminuito e anche l'attivazione di vie di segnalazione rilevanti è stata soppressa. Ciò indica che i cambiamenti nel microbioma intestinale svolgono un ruolo chiave nel miglioramento delle prestazioni di esercizio da parte del CBD.


Il Bifidobacterium animalis aumenta significativamente dopo il trattamento con CBD, migliorando le prestazioni nell'esercizio fisico e aumentando le fibre muscolari ossidative

I ricercatori hanno isolato Faecalibaculum rodentium e Bifidobacterium animalis dal microbiota che è aumentato significativamente dopo il trattamento con CBD.

Hanno quindi somministrato questi due microrganismi per via orale ai topi e hanno confrontato i risultati con il gruppo di trattamento con CBD. I risultati hanno mostrato che i topi a cui è stato somministrato per via orale il Bifidobacterium animalis hanno migliorato significativamente la resistenza, con tempi e distanze di corsa più lunghi. Inoltre, le loro fibre muscolari si sono spostate verso tipi ossidativi, con una maggiore densità di fibre SDH-positive, un rapporto di scambio respiratorio ridotto, livelli di lattato nel sangue più bassi e un aumento del β-idrossibutirrato (un corpo chetonico) nel siero. Questi effetti erano simili a quelli osservati nel gruppo di trattamento con CBD. Tuttavia, i topi che hanno ricevuto Faecalibaculum rodentium non hanno mostrato alcun miglioramento nelle prestazioni di esercizio. Ciò indica che il Bifidobacterium animalis può migliorare la resistenza all'esercizio fisico alterando i tipi di fibre muscolari e l'utilizzo dei substrati metabolici.


Il Bifidobacterium animalis KBP-1 altera il metabolismo energetico e il microbioma intestinale

I ricercatori hanno scoperto che il trattamento con Bifidobacterium animalis B ha abbassato i livelli sierici di lattato e aumentato i livelli sierici di corpi chetonici nei topi, contribuendo a migliorare la resistenza all'esercizio. 

Per comprendere meglio il meccanismo con cui il Bifidobacterium animalis B migliora la resistenza, i ricercatori hanno condotto un'analisi dell'intero genoma e lo hanno identificato come Bifidobacterium animalis KBP-1. Rispetto ad altri ceppi simili, hanno scoperto che il KBP-1 esprimeva altamente geni legati alla biosintesi degli aminoacidi a catena ramificata (BCAA), alle pompe di rilascio e al metabolismo del lattato. Questi geni possono svolgere un ruolo importante nel migliorare la resistenza muscolare. Ad esempio, i BCAA possono migliorare l'affaticamento, ridurre il danno muscolare, migliorare le prestazioni e promuovere l'ossidazione dei lipidi durante l'esercizio di resistenza dopo la deplezione del glicogeno muscolare.

Attraverso una serie di esperimenti, i ricercatori hanno concluso che il CBD può migliorare le prestazioni negli esercizi di resistenza nei topi attivando le vie AMPK e PKA-CREB, promuovendo la biogenesi mitocondriale e spostando le fibre muscolari verso tipi ossidativi. Inoltre, il miglioramento delle prestazioni di esercizio da parte del CBD dipende in larga misura dai cambiamenti nel microbioma intestinale, con il Bifidobacterium animalis KBP-1 che svolge un ruolo cruciale. Il CBD migliora la resistenza all'esercizio fisico alterando il metabolismo energetico e il microbioma intestinale, potenzialmente attraverso l'elevata espressione di geni associati alla sintesi e al metabolismo dei BCAA.


Questo studio è molto significativo. Non solo rivela una nuova funzione e un nuovo meccanismo del CBD nel migliorare le prestazioni di resistenza, ma identifica anche il Bifidobacterium animalis KBP-1 come un potenziale “aiutante” per migliorare l'esercizio di resistenza. Questo fornisce nuovi spunti per gli atleti e gli appassionati di fitness, suggerendo che in futuro l'integrazione di CBD o KBP-1 potrebbe migliorare le prestazioni nell'esercizio fisico.

Tuttavia, lo studio presenta alcune limitazioni, come la dimensione ridotta del campione e la mancanza di misurazioni dei livelli di BCAA nel siero e nei tessuti muscolari. Queste carenze indicano anche le direzioni per la ricerca futura. Si ritiene che, con il progredire della ricerca, la nostra comprensione del potenziamento delle prestazioni sportive si approfondirà e si troveranno metodi più efficaci per aiutare le persone a migliorare le loro capacità atletiche.