existuje celkem dvacet aminokyselin, které obsahují svalovou bílkovinu. Devět z dvaceti jsou považovány za esenciální aminokyseliny (EAAs), což znamená, že nemůže být produkován v lidském těle ve fyziologicky významném množství, a proto jsou zásadní součástí vyvážené stravy. Svalová bílkovina je v konstantním stavu obratu, což znamená, že syntéza bílkovin probíhá nepřetržitě, aby nahradila protein ztracený v důsledku rozpadu bílkovin. Pro syntézu nových svalových bílkovin, všechny EAAs, spolu s jedenácti non-esenciální aminokyseliny (NEAAs), které mohou být vyrobeny v těle, musí být přítomen v dostatečném množství. Aminokyseliny s rozvětveným řetězcem leucin, isoleucin a valin jsou tři z devíti EAA. Leucin je nejen prekurzor pro syntézu svalových bílkovin, ale také může hrát roli jako regulátor intracelulární signální dráhy, které jsou zapojeny do procesu syntézy bílkovin (např., ).
koncept, že BCAA mohou mít jedinečnou schopnost stimulovat syntézu svalových bílkovin, byl předložen již více než 35 let. Údaje podporující tuto hypotézu byly získány ze studií odpovědí potkanů. V roce 1981 Buse uvedl, že u potkanů mohou BCAA omezovat rychlost syntézy svalových bílkovin. Další studie podpořily koncept jedinečného účinku bcaa na syntézu svalových bílkovin u potkanů, i když jen málo z nich studovalo odpověď na perorální konzumaci pouze BCAA. Česnek a Grant ukázal, že infuze směsi Bcaa do potkanů zvýšená míra syntézy svalové bílkoviny v reakci na inzulín , ale neměli měřit účinky Bcaa sám. Infuze samotného BCAA do potkanů Kobayashi et al. bylo prokázáno, že indukuje zvýšení syntézy svalových bílkovin, ale odpověď byla pouze přechodná. Rychlost syntézy se pravděpodobně rychle omezila dostupností ostatních EAA.
studie syntézy svalových bílkovin u potkanů mají omezený význam pro lidské odpovědi. Kosterní sval obsahuje mnohem menší procento celkové tělesné hmotnosti u potkanů ve srovnání s lidmi a regulace syntézy svalových bílkovin se v mnoha ohledech liší. Tak, ve své knize památka na metabolismus bílkovin Waterlow and associates závěr z dostupných údajů, které dietní aminokyseliny ne stimulovat svalovou syntézu proteinů u potkanů . Při nedávné pracovní výzvy tohoto tvrzení, omezené stimulační účinek dietních aminokyselin v syntéze proteinů u potkanů odráží skutečnost, že v rámci běžné post-absorpční podmínky tam jsou nadměrné endogenní aminokyseliny k dispozici k tomu, zvýšení syntézy proteinů, pokud je aktivita intracelulárních faktorů podílejících se na iniciaci syntézy proteinů je stimulována. Vyjádřeno odlišně, syntéza svalových bílkovin u potkanů je zjevně omezena iniciačním procesem spíše než translačním procesem. Naproti tomu, jak bude popsáno níže, nezdá se, že by tomu tak bylo u lidí. Další důležitý rozdíl mezi studií, které zkoumají účinky aminokyselin na syntézu svalových bílkovin u lidí a potkanů se týká metodiky běžně používané. Technika „záplavové dávky“ se obvykle používá ve studiích na potkanech. Tento postup zahrnuje měření inkorporace aminokyselin tracer do svalových bílkovin během velmi krátké časové okno, často tak krátká, jak 10 min. Tento přístup nerozlišuje mezi přechodnou a trvalou stimulací syntézy proteinů. Fyziologicky je relevantní pouze trvalá stimulace syntézy. Spotřeba nevyvážené směsi aminokyselin, jako jsou BCAA, může přechodně stimulovat syntézu proteinů využitím endogenních zásob ostatních prekurzorů syntézy proteinů. Endogenní zásoby aminokyselin, jako jsou zásoby v plazmě a volné intracelulární bazény, jsou však poměrně omezené a mohou se rychle vyčerpat. Pokud stimulaci syntézy proteinů nelze udržet, má malý fyziologický význam. V důsledku toho technika záplavové dávky běžně používaná k měření syntézy svalových bílkovin u potkanů vede k výsledkům s nejistým významem pro lidskou výživu. Vzhledem k tomu, že doplňky stravy BCAA jsou určeny k lidské spotřebě, bude tento krátký přehled zaměřen na výzkum lidských subjektů.
prodej BCAA jako doplňků výživy se stal obchodem s více miliony dolarů. Ve středu marketingu pro tyto produkty je široce věřil tvrzení, že konzumace BCAA stimuluje syntézu svalových bílkovin, a v důsledku toho vyvolává anabolickou odpověď. BCAA mohou být také konzumovány za účelem zlepšení „mentálního zaměření“, ale tuto aplikaci nebudeme považovat. Primární účel v tomto článku vyhodnotit tvrzení, že BCAA samotné jsou anabolické, je dostatečně podporován buď teoreticky, nebo empiricky studiemi na lidských subjektech. Implicitní v našem hodnocení bude zkoumání, zda fosforylační stav eukaryotických iniciačních faktorů hraje roli kontrolující rychlost v regulaci syntézy svalových bílkovin u lidí.
obrat Svalových bílkovin a dietní příjem bílkovin
Svalových bílkovin je v neustálém stavu obratu, což znamená, že nové bílkoviny se neustále vyrábí, zatímco starší proteiny jsou degradovány. Anabolický stav nemá žádnou specifickou definici, ale obecně se odkazuje na okolnost, při které rychlost syntézy svalových bílkovin překračuje rychlost rozpadu svalových bílkovin. Výsledkem je zisk svalové hmoty. Obvykle je anabolický stav považován za řízený stimulací syntézy svalových bílkovin, ale teoreticky by mohl také vyplývat z inhibice rozpadu svalových bílkovin.
hlavním metabolickým cílem konzumace doplňků BCAA je maximalizovat anabolický stav. Obecně se tvrdí, že BCAA indukují anabolický stav stimulací syntézy svalových bílkovin. Bohatá dostupnost všech EAA je nezbytným předpokladem pro významnou stimulaci syntézy svalových bílkovin . Syntéza svalových bílkovin bude omezena nedostatečnou dostupností některého z EAA, zatímco nedostatek Nea může být kompenzován zvýšenou de novo produkcí nedostatečných Nea . V postprandiální stav po jídle, které obsahují bílkoviny, všechny EAA prekurzory potřebné pro novou svalovou syntézu proteinů může být odvozena od plazmatických koncentrací vyplývající z trávení spotřebovaného bílkovin nebo z recyklace z odbourávání bílkovin. Za těchto okolností hojné dostupnosti Eajako rychlost syntézy svalových bílkovin překračuje rychlost rozpadu, čímž vzniká anabolický stav. V postabsorpčním stavu hladiny EAA v plazmě klesají pod postprandiální hodnoty, protože aminokyseliny se již neabsorbují. Výsledkem je, že EAA již nejsou přijímány svalem, ale spíše uvolňovány svalem do plazmy . Tento katabolický stav svalových bílkovin v post-absorpční stav umožňuje trvalou dostupnost EAAs pro ostatní tkáně udržovat rychlost syntézy bílkovin na úkor svalové bílkoviny, které mohou být považovány hrát roli jako rezervoár EAAs pro zbytek těla čerpat.
Od EAAs nemohou být vyrobeny v těle, a tam je net vydání EAAs ze svalů, v post-absorpční stát jediným zdrojem EAA prekurzory pro syntézu svalových bílkovin je intracelulární EAAs odvozené od svalových bílkovin členění . Kromě toho budou zapojeni do svalových bílkovin přes syntézu, některé EAAs propuštěn z svalové bílkoviny členění může být částečně oxiduje do svalů, čímž je k dispozici pro začlenění do svalových bílkovin. EAAs propuštěn z svalové bílkoviny členění, které nejsou zapojeni do svalových bílkovin nebo oxiduje ve svalové tkáně jsou uvolňovány do plazmy, načež mohou být buď převzat do dalších tkání jako prekurzory pro syntézu proteinů nebo nevratně oxidují . To znamená, že míra syntézu svalových bílkovin bude vždy nižší než míra svalové bílkoviny členění v post-absorpční stav, vzhledem k čistý tok EAAs z odbourávání bílkovin v plazmě a oxidačních drah. Vyjádřeno jinak, to je nemožné pro syntézu svalových bílkovin vyšší než míra svalové bílkoviny členění, kdy prekurzory jsou odvozeny výhradně z odbourávání bílkovin, a tedy anabolický stav nemůže nastat v nepřítomnosti exogenní příjem aminokyselin.
jsou BCAA anabolické v post-absorpčním stavu?
teoretické úvahy
všechny prekurzory EAA pro syntézu svalových bílkovin v postabsorpčním stavu jsou odvozeny z rozpadu svalových bílkovin. Bylo důsledně hlášeno, že u normálních postabsorpčních lidí rychlost rozpadu svalových bílkovin převyšuje rychlost syntézy svalových bílkovin přibližně o 30% . Spotřeba samotného BCAA (tj. bez dalších EAAs) může zvýšit syntézu svalových bílkovin v post-absorpční státu o zvýšení účinnosti recyklace EAAs z odbourávání bílkovin zpět do syntézy bílkovin, oproti uvolňován do plazmy nebo oxiduje. Je to proto, že všech 9 EAA (stejně jako 11 Nea) je vyžadováno k produkci svalových bílkovin a EAA nelze v těle produkovat. Pokud pouze 3 EAAs jsou spotřebovány, jak je tomu v případě konzumace Bcaa, pak odbourávání bílkovin je jediným zdrojem zbývajícího EAAs vyžadován jako prekurzory pro syntézu svalových bílkovin. Je proto teoreticky nemožné, aby konzumace pouze BCAA vytvořila anabolický stav, ve kterém syntéza svalových bílkovin převyšuje rozklad svalových bílkovin. Pokud velkorysý předpoklad je, že BCAA spotřeba zvyšuje účinnost recyklace EAAs od svalové bílkoviny členění na syntézu svalových bílkovin o 50%, pak by se to projevilo na 15% zvýšení rychlosti syntézu svalových bílkovin(30% recyklovaný bazální státu X 50% zlepšení recyklace = 15% zvýšení syntézy). Dále 50% snížení uvolňování EAA do plazmy ze svalu by také snížilo plazmatické a intracelulární bazény volných EAA. Obrázek Obr. 1 schematicky ilustruje tyto principy. Vzhledem k tomu, že 50% zlepšení účinnosti recyklace by bylo o rozumném maximálním limitu, znamená to, že maximální stimulace syntézy svalových bílkovin by nemohla překročit 15%. To by odpovídalo zvýšení frakční syntetické rychlosti svalu z bazální hodnoty asi 0, 050%/h v bazálním stavu na 0.057% / h, a tento rozdíl ve frakční syntetické rychlosti (FSR) proteinu by bylo obtížné přesně měřit .
Schematické znázornění recyklace esenciálních aminokyselin (EAAs) od svalů, odbourávání bílkovin do svalové syntézu bílkovin v post-absorpční státu. Libovolné jednotky se používají pro jednoduchost a jsou založeny na naměřených rychlostech každé cesty u postabsorpčních lidských subjektů . normální okolnost v post-absorpčním stavu. Přibližně 70% EAA z rozkladu svalových bílkovin se recykluje do syntézy proteinů . Existuje čistý eflux přibližně 85% EAA uvolněných z rozkladu bílkovin, které mohou být buď přijaty a začleněny do bílkovin v jiných tkáních, nebo oxidovány. Asi 15% EAA z rozkladu bílkovin je částečně oxidováno ve svalech a není k dispozici pro syntézu proteinů. Údaje o vnějším toku a intracelulární oxidaci EAA jsou průměry, protože některé EAA, jako je fenylalanin, nejsou ve svalech vůbec oxidovány. b reprezentace 50% zvýšení účinnosti recyklace EAA z rozpadu svalových bílkovin na syntézu proteinů. V tomto příkladu by došlo ke zvýšení syntézy ze 70 na 80 jednotek nebo 20%. Syntézu bílkovin nemůže nikdy překročit odbourávání bílkovin v post-absorpční stát, protože odbourávání bílkovin je jediným zdrojem EAAs
Empirické výsledky
Bcaa aminokyseliny byly podávány intravenózně v jen studie, stanovení reakci svalových bílkovin metabolismu v lidských subjektů, aby Bcaa sám. Zatímco infuze Bcaa není konvenční způsob, který doplněk stravy by být konzumovány, podáván intravenózně a perorálně požití aminokyselin bylo prokázáno, že k vyvolání srovnatelné účinky na syntézu svalových bílkovin za jiných okolností . V důsledku toho je rozumné vyhodnotit papíry, ve kterých je odpověď syntézy svalových bílkovin na intravenózní infuzi BCAA u lidských subjektů.
Louard et al. používá se metoda rovnováhy předloktí ke kvantifikaci odpovědi na intravenózní infuzi směsi BCAA po dobu 3 hodin u 10 postabsorpčních subjektů. Metoda rovnováhy předloktí zahrnuje měření absorpce a uvolňování jednotlivých EAA (v tomto případě leucin a fenylalanin) a jejich izotopicky značených protějšků. Vypočítají se míry vymizení (Rd) a vzhledu (Ra) fenylalaninu a leucinu. Za předpokladu, že rovnováha ve svalu leucinu a fenylalaninu je reprezentativní pro všechny EAA, Rd. fenylalanin je považován za odraz syntézy svalových bílkovin, protože syntéza proteinů je jediným osudem fenylalaninu, který je absorbován svalem z plazmy. Rd. z leucinu nelze interpretovat s ohledem na syntézu proteinů, protože leucin přijímaný svalem může být oxidován a začleněn do proteinu. 3h infuze BCAA zvýšila plazmatické koncentrace všech 3 BCAA čtyřnásobně, zatímco koncentrace jiných EAA se snížily . Spíše než být stimulován BCAA infuze, svalovou syntézu proteinů snížil z 37+/− 3 k 21 +/− 2 nmol/min/100 ml nohu (statisticky významné, p < 0.05) . Nedošlo k žádné významné změně čisté rovnováhy fenylalaninu, což naznačuje, že odbourávání svalových bílkovin bylo také sníženo o množství podobné snížení syntézy svalových bílkovin. Rovnováhu mezi svalovou syntézu proteinů a rozdělení zůstal negativní, což znamená, že katabolický stav přetrvával a anabolický stav byl nevyrábí. Současné snížení syntézy a rozpadu svalových bílkovin během infuze BCAA lze popsat jako snížený obrat svalových bílkovin.
podobné výsledky byly získány stejnými vyšetřovateli, když prodloužili infuzi BCAA na 16 hodin u 8 normálních dobrovolníků a zjistili, zda chronické zvýšení BCAA stimulovalo syntézu svalových bílkovin . Stejná metodika rovnováhy předloktí byla použita jako v předchozí studii pro výpočet syntézy a rozpadu svalových bílkovin. Infuze 16 h zvyšuje koncentrace BCAA z 5 na 8 krát, což je až dvojnásobek hladin dosažených při normální dávce BCAA požití perorálně . Stejně jako v předchozí studii byla syntéza svalových bílkovin (jak se odráží v fenylalaninu Rd) snížena u subjektů dostávajících BCAA ve srovnání s infuzí fyziologického roztoku z 36 +/− 5 na 27 + / -2 nmol / min / 100 ml.Odbourávání svalových bílkovin bylo také sníženo, což znamená, že obrat svalových bílkovin byl také snížen a katabolický stav přetrvával.
můžeme vyvodit z těchto dvou studií, které BCAA infuze nejen nepodaří zvýšit rychlost svalové syntézu proteinů v lidských subjektů, ale ve skutečnosti snižuje rychlost svalové syntézu bílkovin a rychlost svalových bílkovin obratu. Katabolický stav nebyl v žádné studii obrácen na anabolický stav. Dále by se očekávalo, že trvalé snížení rychlosti obratu svalových bílkovin bude mít škodlivý vliv na svalovou sílu, i když je udržována svalová hmota. Obrat svalových bílkovin obnovuje svalová vlákna a má za následek zvýšenou účinnost kontrakce na úrovni jednoho vlákna, což se odráží ve zvýšené síle in vivo, nezávisle na svalové hmotě .
selhání svalů syntéza proteinu se výrazně zvýší v reakci na infuzi Bcaa sám je, jak se očekávalo podle teoretických úvah uvedeno výše, a ilustrované na Obr. Obr. 1 s ohledem na požadavek, aby všechny dohody o EHP udržely zvýšení. Místo toho, protože odbourávání svalových bílkovin se snížilo, klesla také dostupnost EAA, což zase snížilo rychlost syntézy svalových bílkovin.
jsou anabolické signalizační faktory omezující rychlost v postabsorpčním stavu?
tvrdí, že svalový protein syntéza je stimulována Bcaa vychází alespoň částečně z pozorování, že intracelulární anabolické signalizace je zvýšená, včetně aktivace státu z klíčových faktorů podílejících se na iniciaci syntézy proteinů . Teorie, že aktivace intracelulárních anabolických signálních faktorů způsobuje zvýšenou rychlost syntézy svalových bílkovin, se stala zakořeněnou v moderních koncepcích regulace syntézy svalových bílkovin. Zvýšená anabolická signalizace v reakci na BCAA byla citována jako důkaz stimulace syntézy svalových bílkovin, a to i při absenci měření syntézy svalových bílkovin (např. Aktivace anabolických signálních drah se však může shodovat pouze se zvýšenou syntézou svalových bílkovin, pokud existuje dostatek EAA, které poskytují nezbytné prekurzory k produkci kompletního proteinu.
Disociace fosforylace stavu signalizace faktory a syntézu svalových bílkovin u člověka bylo prokázáno, že v různých situacích, kdy dostupnost všech EAAs je omezená. Například zvýšení koncentrace inzulínu (například, v důsledku glukózy příjem) je silný aktivátor anabolické signální dráhy, ale to se nezdaří, aby zvýšení svalové FSR kvůli nedostatku EAAs . Naopak spotřeba malého množství (3 g) EAA stimuluje syntézu svalových bílkovin bez ovlivnění aktivity iniciačního faktoru, např., Akt, S6 kináza A 4E-BP1 . Malé zvýšení plazmatických koncentrací EAA by nemělo žádný účinek, pokud by syntéza proteinů byla omezena aktivačním stavem iniciačních faktorů. V studie citované výše, v níž Bcaa byl podáván intravenózně, je rozumné předpokládat, že tak velké zvýšení koncentrace BCAA by aktivovali signalizační faktory, přesto svalů syntéza proteinu se ve skutečnosti snížil kvůli nedostatku dostupnosti EAAs vyplývající ze snížení bílkovin členění. Tak, v lidských subjektů poskytování EAAs může zvýšit syntézu svalových bílkovin v nepřítomnosti jakékoli změně v aktivaci iniciačních faktorů a aktivaci iniciační faktory v nepřítomnosti spotřeby všech EAAs nemá žádný vliv na syntézu svalových bílkovin. Tyto výsledky mohou být interpretovány pouze jako důkaz, že limitujícím rychlost ovládání bazální syntézu svalových bílkovin u člověka je dostupnost všech EAAs jako protiklad k anabolické signalizace faktor aktivity. Tento závěr vyvolává další pochybnosti o úloze doplňku stravy samotného BCAA jako stimulátorů syntézy svalových bílkovin.
Když všechny důkazy a teorie je považován spolu, to je rozumné dojít k závěru, že neexistuje žádný věrohodný důkaz, že požití doplněk stravy Bcaa samotné výsledky ve fyziologicky-výrazná stimulace svalových bílkovin. Ve skutečnosti dostupné důkazy naznačují, že BCAA skutečně snižují syntézu svalových bílkovin. Všechny EAAs musí být k dispozici v hojnosti pro zvýšení anabolické signalizace přeložit k urychlení syntézy svalové bílkoviny.
BCAA souběžné požití s jinými živinami
cílem tohoto přehledu byla reakce na samotné BCAA, protože to je logický záměr doplňků výživy BCAA. Stejně jako v případě konzumace samotných BCAA existují omezené studie o společném požití BCAA s jinými živinami. Když byly BCAA nebo isonitrogenní směs threoninu, methioninu a histidinu podávány lidským subjektům spolu se sacharidy, rychlost syntézy svalových bílkovin se v obou skupinách snížila stejně, což naznačuje žádnou jedinečnou roli BCAA . Podobně, spotřeba směsi Bcaa sacharidů po cvičení s odporem nezvýšila anabolické signalizace faktory k nějaké větší míře, než sacharidy samotné . Dostupné důkazy tedy nepodporují představu o zvláštním anabolickém účinku BCAA, pokud jsou podávány se sacharidy.
na rozdíl od nedostatku interaktivního účinku mezi BCAA a uhlohydráty mohou BCAA zvýšit anabolický účinek proteinového jídla. Například přidání 5 g BCAA do nápoje obsahujícího 6.25 g syrovátkové bílkoviny zvýšilo syntézu svalových bílkovin na úroveň srovnatelnou s úrovní indukovanou 25 g syrovátkové bílkoviny . Tento výsledek naznačuje, že jeden nebo více Bcaa by mohlo být omezení rychlosti pro stimulaci syntézu svalových bílkovin by syrovátkových bílkovin, nebo že extra Bcaa vyvolané větší potenciál pro anabolické reakce svalů na syrovátkové bílkoviny aktivací iniciační faktory. V každém případě, odpověď Bcaa ve spojení s intaktní protein je jiný problém, že účinek Bcaa sám, od intaktních bílkovin poskytuje všechny EAAs potřebné k výrobě intaktní protein.
jednotlivé účinky leucinu, valinu a isoleucinu
v tomto článku jsme uvažovali pouze o reakci na směsi BCAA. Leucin, valin nebo isoleucin) se mohou lišit od kombinace těchto tří z několika důvodů. Důkazy naznačují, že samotný leucin může vyvíjet a anabolickou odpověď (např.,), zatímco žádné takové údaje neexistují pro isoleucin nebo valin. Lze tedy očekávat, že samotný leucin bude účinnější než kombinace všech BCAA. Existují však dvě významná omezení doplňku stravy samotného leucinu. První, stejné problémy, které omezují rozsah stimulace svalové proteinové syntézy Bcaa sám, pokud jde o dostupnost ostatních EAAs nezbytné pro výrobu neporušené svalové bílkoviny také omezit reakci na leucin sám. Za druhé, zvýšení plazmatické koncentrace leucinu aktivuje metabolickou dráhu, která oxiduje všechny BCAA. Výsledkem je, že požití samotného leucinu vede ke snížení plazmatických koncentrací valinu i isoleucinu. Dostupnost valinu a isoleucinu se proto může při konzumaci samotného leucinu omezit na syntézu svalových bílkovin. To může být důvod, proč dlouhodobé výsledky studií s doplňováním leucinu v potravě nepřinesly pozitivní výsledky . Hlavním důvodem pro doplněk stravy obsahující všechny Bcaa oproti leucin sám je překonat pokles plazmatické koncentrace valin a isoleucin, které by nastat, když leucin je podáván samostatně.
Zatímco doplněk stravy s Bcaa překonat pokles koncentrace vyplývající z konzumace leucin sám, toho valinu a isoleucinu však může omezit účinnost leucin sám kvůli konkurenci pro dopravu do svalových buněk. BCAA jsou všechny aktivně transportovány do buněk, včetně svalových buněk, stejným transportním systémem. Proto, když jsou BCAA poskytnuty společně, soutěží mezi sebou o transport do buněk. Leucin) omezuje rychlost syntézy proteinů, přidání dalších dvou BCAA může omezit stimulaci syntézy proteinů kvůli sníženému vstupu leucinu do buňky. BCAA také soutěží s jinými aminokyselinami pro transport, včetně fenylalaninu, a tato konkurence by mohla ovlivnit intramuskulární dostupnost jiných EAA. V důsledku konkurence pro transportéry je možné, že například samotný leucin by mohl mít přechodný stimulační účinek na syntézu svalových bílkovin (např.