I maratoneti che bevevano troppo

Nella primavera del 2002, il personale medico al traguardo della maratona di Boston si aspettava di dover curare corridori disidratati. Erano preparati a questa eventualità. Ciò che si trovarono di fronte, tuttavia, fu qualcosa di molto diverso.

Un’équipe di ricercatori guidata da Christopher Almond del Boston Children’s Hospital raccolse campioni di sangue da 488 maratoneti all’arrivo, misurandone i livelli di sodio. Il tredici per cento presentava iponatriemia, ovvero una concentrazione di sodio nel sangue in modo anomalo bassa. Quasi un corridore su cento si trovava in uno stato di iponatriemia critica, con valori talmente ridotti da poter causare edema cerebrale, convulsioni o arresto cardiaco. Non si trattava di atleti collassati per il caldo, bensì di persone che avevano bevuto con attenzione e scrupolo per tutta la durata della gara.

I dati vennero pubblicati sul New England Journal of Medicine nel 2005. La scoperta che lasciò di stucco il mondo della medicina sportiva fu che il principale fattore predittivo dell’iponatriemia non era il caldo, né il ritmo di corsa, né la durata. Era l’aumento di peso durante la gara. I corridori con i livelli di sodio più bassi avevano ingerito più liquidi di quanti ne avessero persi con la sudorazione.^[1]

I medici si aspettavano che il problema derivasse da una carenza d’acqua. In realtà, il problema era l’eccesso, unito alla tipologia sbagliata di liquidi.

Questo è il paradosso centrale dell’idratazione. Consumando esclusivamente acqua semplice è possibile indurre uno stato clinico che imita i sintomi della disidratazione o li aggrava; nei casi più severi, questa condizione risulta persino più pericolosa della disidratazione stessa. Per comprenderne il motivo, occorre innanzitutto chiarire cosa sia davvero la disidratazione.

Prima di procedere, è necessaria un’importante precisazione: l’iponatriemia associata all’esercizio fisico è più frequente nei corridori più lenti. Chi chiude una maratona in quattro ore trascorre sul percorso il doppio del tempo rispetto a chi ci impiega due ore; di conseguenza, ingerisce un volume complessivo di liquidi maggiore, suda di meno al minuto e ha una minore capacità di smaltire l’acqua in eccesso attraverso la normale funzione renale. Il profilo di rischio, dunque, non è uniforme. Tuttavia, il meccanismo fisiologico e ciò che esso rivela sull’idratazione sono principi universali.

Cos’è realmente la disidratazione

Generalmente si tende a identificare la disidratazione con la semplice mancanza d’acqua. Questa definizione non è del tutto corretta e tale imprecisione ha un peso rilevante.

La disidratazione consiste nella perdita di acqua e di elettroliti. Il corpo umano è composto per circa il 60 per cento del proprio peso da acqua, ma non si tratta di acqua pura. È una soluzione. Al suo interno sono disciolti dei minerali, principalmente sodio, potassio, cloruro, magnesio e bicarbonato, i quali regolano i segnali elettrici, la contrazione muscolare, la trasmissione nervosa e lo spostamento dei fluidi tra i compartimenti interni ed esterni delle cellule.

Il concetto chiave è l’osmolarità, ovvero la concentrazione di particelle disciolte in un fluido, misurata in milliosmoli per chilogrammo (mOsm/kg). Il plasma sanguigno si attesta solitamente tra i 285 e i 295 mOsm/kg. I reni, le ghiandole surrenali e l’ormone antidiuretico (ADH) lavorano incessantemente per mantenere la concentrazione all’interno di questa finestra. Uscire da tali parametri comporta gravi conseguenze: se il sangue è troppo concentrato le cellule iniziano a restringersi, se è troppo diluito si gonfiano. Nel cervello, dove non c’è spazio per espandersi all’interno della scatola cranica, il rigonfiamento cellulare risulta di una pericolosità catastrofica.

Definita con precisione, la disidratazione non è un semplice esaurimento dei liquidi. È una perdita che spinge la concentrazione sanguigna al di fuori dell’intervallo di sicurezza difeso dall’organismo. La soluzione, pertanto, non consiste banalmente nel bere più acqua, ma nel ripristinare simultaneamente il volume dei fluidi e la loro concentrazione.

Il sodio, l’osmosi e la matematica della maratona

Il sodio è l’elettrolita dominante nel fluido all’esterno delle cellule, con una concentrazione di circa 140 milliequivalenti per litro (mEq/L) nel plasma sanguigno, e rappresenta il fattore principale nel determinare l’osmolarità plasmatica. Quando il sodio si sposta, l’acqua lo segue: questo è il principio dell’osmosi. Per cercare di ristabilire l’equilibrio, l’acqua attraversa le membrane cellulari passando dalle aree a minore concentrazione di soluti verso quelle a maggiore concentrazione. È il sodio a stabilire questi gradienti.

Ecco la biochimica che dà un senso ai dati della maratona. Il sudore è ipotonico rispetto al sangue. Contiene all’incirca dai 20 agli 80 mEq/L di sodio, una frazione rispetto ai 140 mEq/L del plasma.^[2] Ciò significa che, sudando, si perde in proporzione più acqua che sodio. Durante l’attività fisica, il plasma sanguigno diventa in realtà leggermente più concentrato, non meno. Nel corso di uno sforzo prolungato, il sodio nel sangue tende a salire, non a scendere. In circostanze normali, i reni e l’ADH gestiscono perfettamente questo processo.

Il problema sorge nel momento in cui si tenta di reintegrare in modo aggressivo i liquidi persi col sudore bevendo solo acqua semplice. Quest’ultima è di fatto priva di sodio. Un grosso bolo d’acqua che entra nel flusso sanguigno finisce per diluirlo, spingendo verso il basso i livelli di sodio plasmatico. Nelle normali condizioni di riposo, i reni espellerebbero il fluido in eccesso ripristinando l’equilibrio nel giro di un’ora o due. Durante l’esercizio fisico, però, questo meccanismo compensatorio viene soppresso: i livelli di ADH si innalzano, segnalando ai reni di trattenere i liquidi anziché espellerli. Diventa così impossibile smaltire l’acqua in eccesso in tempi rapidi.

Il sodio crolla. L’osmolarità del plasma sanguigno scende al di sotto della soglia di sicurezza gestita dal cervello. Per osmosi, l’acqua penetra all’interno delle cellule, comprese quelle cerebrali. Nei casi lievi questo processo provoca nausea, mal di testa e confusione. Nei casi più gravi può portare a convulsioni, perdita di coscienza, erniazione cerebrale e persino al decesso.^[1,3]

I maratoneti al traguardo di Boston che si trovavano in maggiore pericolo avevano fatto la cosa giusta, seguendo sia l’istinto sia i consigli convenzionali. Avevano continuato a bere per tutta la durata della gara. Semplicemente, i consigli ricevuti erano del tutto inadeguati al tipo di sforzo che stavano compiendo.

Isotonico, ipotonico, ipertonico

Questi tre termini descrivono la posizione di un fluido rispetto all’osmolarità del plasma sanguigno (circa 285-295 mOsm/kg).

Un fluido isotonico presenta all’incirca la stessa concentrazione del plasma. Quando lo si ingerisce, non c’è alcun gradiente di concentrazione che spinga l’acqua attraverso l’intestino o le membrane cellulari: il liquido si muove liberamente e viene assorbito in modo diretto nel flusso sanguigno. L’effetto netto è il reintegro simultaneo di liquidi ed elettroliti a ritmi analoghi, mantenendo stabile l’osmolarità plasmatica.

Un fluido ipotonico ha una concentrazione inferiore rispetto a quella del sangue. L’acqua si sposta rapidamente dall’intestino al flusso sanguigno poiché asseconda un gradiente di concentrazione decrescente. Questo garantisce un rapido assorbimento iniziale, motivo per cui l’acqua semplice viene assimilata velocemente a livello intestinale. L’inconveniente è che l’acqua assorbita va poi a diluire il sodio plasmatico; ad alti volumi, l’effetto di diluizione annulla completamente il vantaggio della velocità.

Un fluido ipertonico possiede una concentrazione superiore a quella del sangue. In questo caso, l’acqua si muove nella direzione sbagliata: esce dalle cellule che rivestono l’intestino nel tentativo di diluire la bevanda prima che questa possa essere assorbita. Lo svuotamento gastrico rallenta. Nel breve termine, una bevanda ipertonica può di fatto richiamare liquidi nell’intestino, finendo per peggiorare la disidratazione prima di risolverla. La maggior parte dei gel sportivi ad alto contenuto di carboidrati, se assunti senza acqua, risulta ipertonica.

L’acqua semplice si attesta essenzialmente a zero milliosmoli. È il fluido più ipotonico che si possa bere e, se assunta in grandi volumi in un contesto di ADH elevato, rappresenta esattamente la scelta peggiore. Gran parte delle “acque con elettroliti” in bottiglia, arricchite con tracce di minerali, si colloca nella fascia ipotonica bassa: un’opzione migliore rispetto all’acqua semplice, ma non di molto se la dose di sodio è trascurabile. Una bevanda autenticamente isotonica richiede un apporto di sodio sostanziale.

L’obiettivo per l’idratazione durante l’attività fisica è l’assunzione di liquidi isotonici, o lievemente ipotonici ma con un adeguato livello di sodio. Si tratta di bevande la cui concentrazione si avvicina molto a quella del plasma sanguigno e in cui è presente abbastanza sodio da prevenire il problema della diluizione. Qualsiasi altra soluzione rappresenta un compromesso tra la velocità di assorbimento e la gestione della concentrazione.

La scoperta sul colera che spiega le bevande sportive

Nel 1970, un articolo pubblicato sulla rivista Lancet descrisse la sperimentazione sul campo di una semplice soluzione orale somministrata ai malati di colera in un centro di cura rurale in Bangladesh. La soluzione conteneva acqua, sodio, glucosio, potassio e bicarbonato. I risultati furono straordinari, con un drastico calo dei tassi di mortalità. I pazienti che non potevano ricevere la reidratazione per via endovenosa, pratica che richiedeva personale specializzato e attrezzature sterili introvabili nelle aree rurali, potevano essere mantenuti in vita grazie a una bevanda preparata autonomamente sciogliendo il contenuto di una bustina.^[4]

Il meccanismo alla base di questo successo era stato decifrato sei anni prima grazie agli esperimenti di laboratorio condotti da Schultz e Zalusky alla Cornell University.^[5] I due ricercatori scoprirono che l’intestino tenue contiene una specifica proteina di trasporto, oggi nota come SGLT1 (cotrasportatore sodio-glucosio di tipo 1), in grado di spostare il sodio e il glucosio attraverso la parete intestinale in modo simultaneo e congiunto. Per funzionare, il trasportatore necessita di entrambi gli elementi. La presenza di glucosio accelera in misura drastica l’assorbimento del sodio; e poiché il sodio è il soluto che guida l’assorbimento osmotico dell’acqua, accelerare l’assimilazione del sodio significa velocizzare enormemente anche l’assunzione di liquidi.

L’aggiunta di glucosio a una soluzione reidratante non serviva ad apportare calorie, bensì ad attivare una pompa molecolare che l’intestino ha imparato a sfruttare nel corso dell’evoluzione. La formula dei sali per la reidratazione orale (ORS) dell’OMS, nata proprio da queste ricerche e composta da circa 75 mEq/L di sodio e 75 mmol/L di glucosio (circa l’1,35% in peso) con l’aggiunta di potassio e bicarbonato, fu calibrata per massimizzare questo effetto di cotrasporto.^[6]

In seguito, la rivista Lancet ha definito la terapia di reidratazione orale “potenzialmente la scoperta medica più importante del secolo”. La stima secondo cui avrebbe salvato decine di milioni di vite dalle malattie diarroiche è del tutto credibile. Ancora oggi, questa terapia costituisce la colonna portante per il trattamento del colera, la gestione della diarrea infantile e la reidratazione d’emergenza nei contesti a risorse limitate di tutto il mondo.

È proprio questo il meccanismo che giustifica la presenza di zucchero nelle bevande sportive. Non si tratta di una trovata di marketing, ma di un trasportatore molecolare ben definito, con un’efficacia clinica misurabile in milioni di vite salvate.

Cosa significa per le bevande sportive: il vero ruolo dello zucchero e i suoi limiti

Il meccanismo di cotrasporto glucosio-sodio è assolutamente reale. Nelle giuste circostanze, l’aggiunta di glucosio a una bevanda elettrolitica accelera l’assorbimento di sodio e acqua dall’intestino, garantendo una reidratazione più rapida. Questo rappresenta un autentico vantaggio fisiologico.

Le circostanze in cui tale meccanismo risulta rilevante, tuttavia, sono molto più circoscritte di quanto l’industria della nutrizione sportiva lasci intendere.

Il meccanismo SGLT1 assume importanza quando l’assorbimento intestinale diventa il fattore limitante, ovvero quando sorge la necessità di spostare i liquidi dall’intestino al flusso sanguigno più velocemente di quanto avverrebbe in modo naturale. Questa esigenza si manifesta soprattutto durante un esercizio fisico prolungato oltre i 60-75 minuti, in particolar modo al caldo; durante la reidratazione rapida post-allenamento, quando la finestra di recupero è cruciale; e in situazioni di perdita acuta e massiccia di liquidi.^[7]

Al di sotto di questa soglia, il meccanismo risulta sostanzialmente irrilevante. Per un allenamento di 45 minuti a intensità moderata in un ambiente temperato, l’intestino non rappresenta il fattore limitante per l’idratazione. La perdita di elettroliti non è né abbastanza rapida né abbastanza prolungata da rendere vantaggioso il cotrasporto. In casi simili, il glucosio non svolge alcuna funzione utile: apporta soltanto calorie.

Esiste poi un’ulteriore complicazione. La formula ORS, ottimizzata per garantire il massimo tasso di assorbimento, contiene circa l’1,35 per cento di glucosio in peso. Le comuni bevande sportive in commercio presentano solitamente dal 6 all’8 per cento di carboidrati, una concentrazione da quattro a sei volte superiore. A tali livelli, la bevanda risulta da isotonica a lievemente ipertonica, e la priorità si sposta dalla velocità di assorbimento all’apporto energetico. Si tratta di un compromesso legittimo per un maratoneta che necessita di carburante e liquidi per quattro ore di fila. Risulta invece il prodotto sbagliato per chi cerca principalmente di reidratarsi dopo una sessione di allenamento a digiuno di 45 minuti.

La conseguenza pratica è evidente: lo zucchero contenuto in una normale bevanda sportiva svolge un ruolo reale se consumato dopo due ore di corsa prolungata al caldo. Al contrario, non serve praticamente a nulla, pur aggiungendo circa 50 grammi di zucchero per litro, se la bevanda viene sorseggiata alla scrivania o al termine di un breve allenamento.

Protocollo pratico

I principi appena esposti si traducono in una serie di scelte piuttosto semplici.

La variabile principale è il sodio. È l’elemento che la maggior parte delle persone sottovaluta e su cui molti prodotti elettrolitici in commercio sbagliano. La dose minima in grado di incidere in modo significativo sul mantenimento del sodio plasmatico durante l’attività fisica è di circa 500-600 mg per litro. I prodotti che si attestano su questi valori sono adeguati a condizioni di sforzo moderato. Per chi suda molto, in caso di forte caldo, sauna o sessioni prolungate, l’obiettivo corretto è di 1000 mg/L o superiore. La maggior parte delle compresse effervescenti aromatizzate, delle polveri e delle bevande idratanti vendute nei supermercati contiene dai 100 ai 200 mg/L: una quantità sufficiente per giustificare l’etichetta, ma del tutto inefficace per svolgere il proprio compito.

Il potassio e il magnesio sono secondari, ma importanti. Il sudore contiene all’incirca dai 150 ai 200 mg/L di potassio, mentre le perdite di magnesio sono inferiori ma comunque rilevanti per la contrazione muscolare e la qualità del sonno. Un prodotto che contiene una quantità adeguata di sodio e nient’altro è superiore a uno privo di sodio. Un prodotto che includa anche potassio e magnesio è ancora più indicato per le sessioni prolungate o per le giornate caratterizzate da forte sudorazione.

Zucchero: da valutare in base al contesto.

Scenario	Cosa bere
Allenamento sotto i 60–75 min, condizioni normali	L’acqua semplice è sufficiente
Allenamento a digiuno, sauna, caldo o sessioni oltre i 75 min	Bevanda elettrolitica con un reale apporto di sodio; lo zucchero non è necessario
Resistenza prolungata oltre i 90 min, gare	Bevanda isotonica con glucosio; servono sia liquidi sia carburante
Reidratazione rapida post-allenamento	Bevanda elettrolitica; una piccola aggiunta di glucosio può favorire la velocità di assorbimento
Idratazione quotidiana a riposo	Acqua semplice; elettroliti in caso di forte sudorazione durante la giornata

Come valutare il proprio stato di idratazione. Il peso corporeo è l’indicatore più affidabile. È consigliabile pesarsi ogni mattina dopo essere andati in bagno e prima di bere, tenendo traccia dei valori. Un calo dall’1 al 2 per cento rispetto al peso di riferimento prima dell’allenamento è normale. Un calo superiore al 2 per cento inizia a compromettere le prestazioni. Oltre il 3 per cento si entra in una fase di disidratazione significativa, in grado di alterare le funzioni cognitive, la termoregolazione e lo sforzo cardiovascolare. Il colore delle urine rappresenta un utile test empirico: un giallo paglierino indica una buona idratazione; un giallo scuro o ambrato segnala la necessità di bere di più; l’assenza di colore può indicare un’eccessiva assunzione di liquidi.^[8,9]

La maggior parte delle persone convinte di essere disidratate soffre, in realtà, di una carenza di sodio. Gran parte di coloro che ritengono di aver bisogno di bevande sportive le consuma in situazioni in cui della semplice acqua accompagnata da un pasto salato otterrebbe lo stesso risultato, senza alcun costo aggiuntivo.

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L’impostazione dell’idratazione nel mio protocollo personale è descritta in dettaglio nell’articolo sul protocollo di longevità: almeno un litro di acqua ricca di elettroliti e sodio a ridosso dell’allenamento, tre o più litri complessivi al giorno e nulla dopo le 18:00 per tutelare il sonno. Il ragionamento alla base dell’obiettivo di sodio deriva direttamente dal meccanismo illustrato in questa sede.

Riferimenti

1. Almond CS, Shin AY, Fortescue EB, et al. (2005). Hyponatremia among runners in the Boston Marathon. New England Journal of Medicine, 352(15), 1550–1556. https://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJMoa043901
2. Montain SJ & Coyle EF (1992). Influence of graded dehydration on hyperthermia and cardiovascular drift during exercise. Journal of Applied Physiology, 73(4), 1340–1350. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1447078/
3. Noakes TD, Goodwin N, Rayner BL, Branken T, & Taylor RK (1985). Water intoxication: a possible complication during endurance exercise. Medicine & Science in Sports & Exercise, 17(3), 370–375. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/4021469/
4. Cash RA, Nalin DR, Forrest JN, & Abrutyn E (1970). Rapid correction of acidosis and dehydration of cholera with oral electrolyte and glucose solution. The Lancet, 2(7679), 549–550. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/4195653/
5. Schultz SG & Zalusky R (1964). Ion transport in isolated rabbit ileum. II. The interaction between active sodium and active sugar transport. Journal of General Physiology, 47(6), 1043–1059. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14193290/
6. World Health Organization (2006). WHO position paper on Oral Rehydration Salts to reduce mortality from cholera. https://www.who.int/cholera/technical/en/
7. Coyle EF (2004). Fluid and fuel intake during exercise. Journal of Sports Sciences, 22(1), 39–55. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14971432/
8. Sawka MN, Burke LM, Eichner ER, et al. (2007). American College of Sports Medicine position stand: exercise and fluid replacement. Medicine & Science in Sports & Exercise, 39(2), 377–390. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17277604/
9. Casa DJ, Armstrong LE, Hillman SK, et al. (2000). National Athletic Trainers’ Association position statement: fluid replacement for athletes. Journal of Athletic Training, 35(2), 212–224. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16558633/