det er totalt tjue aminosyrer som utgjør muskelprotein. Ni av de tjue anses essensielle aminosyrer( Eaaer), noe som betyr at de ikke kan produseres av kroppen i fysiologisk signifikante mengder, og er derfor avgjørende komponenter i et balansert kosthold. Muskelprotein er i en konstant tilstand av omsetning, noe som betyr at proteinsyntese forekommer kontinuerlig for å erstatte protein tapt som følge av proteinbrudd. For syntese av nytt muskelprotein må alle Eaaene, sammen med de elleve ikke-essensielle aminosyrene (NEAAs) som kan produseres i kroppen, være tilstede i tilstrekkelige mengder. De forgrenede aminosyrene leucin, isoleucin og valin er tre av de ni Eaaene. Leucin er ikke bare en forløper for muskelproteinsyntese, men kan også spille en rolle som regulator av intracellulære signalveier som er involvert i prosessen med proteinsyntese (f.eks.).konseptet om At Bcaa kan ha en unik evne til å stimulere muskelproteinsyntese har blitt fremsatt i mer enn 35 år. Data som støtter denne hypotesen er hentet fra studier av responser fra rotter. I 1981 rapporterte Buse at bcaa hos rotter kan være hastighetsbegrensende for muskelproteinsyntese. Ytterligere studier støttet konseptet om en unik effekt Av Bcaa på muskelproteinsyntese hos rotter, selv om få har studert responsen på oralt forbruk av Bare Bcaa. Garlick og Grant viste at infusjon av En blanding Av Bcaa i rotter økte hastigheten på muskelproteinsyntese som respons på insulin , men de målte ikke effekten av Bcaa alene. Infusjonen Av Bcaa alene i rotter Av Kobayashi et al. det ble vist å indusere en økning i muskelproteinsyntese, men responsen var bare forbigående. Formentlig ble syntesehastigheten raskt begrenset av tilgjengeligheten av de andre Eaaene.
Studier av muskelproteinsyntese hos rotter har begrenset relevans for humane responser. Skjelettmuskulatur utgjør en mye mindre prosentandel av total kroppsmasse hos rotter sammenlignet med mennesker, og regulering av muskelproteinsyntese varierer på mange måter. Således konkluderte Waterlow og associates i sin landemerkebok om proteinmetabolisme Fra tilgjengelige data at diettaminosyrer ikke stimulerer muskelproteinsyntese hos rotter . Mens det siste arbeidet utfordrer denne påstanden, reflekterer den begrensede stimulerende effekten av diettaminosyrer på proteinsyntese i rotten det faktum at under normale postabsorberende forhold er det overskytende endogene aminosyrer tilgjengelig for å muliggjøre en økning i proteinsyntese dersom aktiviteten til intracellulære faktorer involvert i initiering av proteinsyntese stimuleres. Uttrykt annerledes, er muskelproteinsyntese i rotten tilsynelatende begrenset av initieringsprosessen i stedet for oversettelsesprosessen. I motsetning, som det vil bli diskutert nedenfor, ser det ikke ut til å være tilfelle hos mennesker. Et annet viktig skille mellom studier som undersøker effekten av aminosyrer på muskelproteinsyntese hos mennesker og rotter, er relatert til metodene som vanligvis brukes. «Flomdose» – teknikken har vanligvis blitt brukt i rottestudier. Denne prosedyren innebærer måling av inkorporering av en aminosyre tracer i muskel protein over en svært kort tid vindu, ofte så kort som 10 min. Denne tilnærmingen skiller ikke mellom en forbigående og en vedvarende stimulering av proteinsyntese. Bare en vedvarende stimulering av syntese er relevant fysiologisk. Forbruk av en ubalansert blanding av aminosyrer, som Bcaa, kan forbigående stimulere proteinsyntese ved å utnytte endogene butikker av de andre forløperne av proteinsyntese. Endogene lagre av aminosyrer, som de i plasma og frie intracellulære bassenger, er imidlertid ganske begrensede og kan raskt bli utarmet. Hvis stimuleringen av proteinsyntese ikke kan opprettholdes, er det liten fysiologisk betydning. Følgelig gir flomdoseteknikken som vanligvis brukes til å måle muskelproteinsyntese i rotten resultater med usikker relevans for menneskelig ernæring. SIDEN BCAA kosttilskudd er ment for konsum, vil fokus for denne korte anmeldelsen være forskning på mennesker.
salget Av Bcaa som kosttilskudd har blitt en multi-million dollar virksomhet. I sentrum av markedsføring for disse produktene er allment antatt hevder at inntak Av Bcaa stimulerer muskelproteinsyntese, og som et resultat utløser en anabole respons. Bcaa kan også bli konsumert med det formål å forbedre «mentalt fokus», men vi vil ikke vurdere den applikasjonen. Hovedformålet i dette papiret for å evaluere påstanden om At Bcaa alene er anabole, støttes tilstrekkelig enten teoretisk eller empirisk ved studier hos mennesker. Implisitt i vår vurdering vil være undersøkelsen av hvorvidt fosforyleringstilstanden til de eukaryotiske initieringsfaktorene spiller en hastighetskontrollerende rolle i reguleringen av muskelproteinsyntese hos mennesker.
muskelproteinomsetning og diettproteininntak
Muskelprotein er i en konstant tilstand av omsetning, noe som betyr at nytt protein kontinuerlig blir produsert mens eldre proteiner blir degradert. Den anabolske tilstanden har ingen spesifikk definisjon, men refererer generelt til forholdet hvor hastigheten på muskelproteinsyntese overstiger hastigheten på muskelproteinbrudd. Resultatene i en gevinst på muskelmasse. Konvensjonelt anses anabole tilstanden å være drevet av en stimulering av muskelproteinsyntese, men teoretisk kan det også skyldes en inhibering av muskelproteinbrudd.det overordnede metabolske målet med å konsumere BCAA-kosttilskudd er å maksimere anabole tilstanden. Det er mye hevdet At Bcaa indusere en anabol tilstand ved å stimulere muskel proteinsyntese. En rikelig tilgjengelighet av alle Eaaer er en forutsetning for en betydelig stimulering av muskelproteinsyntese . Muskelproteinsyntese vil være begrenset av mangel på tilgjengelighet av Noen Av EAAs, mens en mangel På NEAAs kan kompenseres ved økt de novo produksjon av mangelfull NEAAs . I postprandial tilstand etter et måltid som inneholder protein, kan ALLE EAA-forløperne som kreves for ny muskelproteinsyntese, avledes enten fra forhøyede plasmakonsentrasjoner som følge av fordøyelse av det konsumerte proteinet eller fra gjenvinning fra proteinbrudd. I dette tilfellet av rikelig tilgjengelighet Av EAAs overstiger hastigheten på muskelproteinsyntese nedbrytningsgraden, og derved produserer en anabol tilstand. I postabsorberende tilstand faller plasma EAA-nivåene under postprandialverdiene fordi aminosyrer ikke lenger absorberes. Som et resultat blir Eaaer ikke lenger tatt opp av muskel, men heller frigjort av muskel i plasma . Denne katabolske tilstanden av muskelprotein i den postabsorptive tilstanden muliggjør fortsatt tilgjengelighet Av Eaaer for andre vev for å opprettholde proteinsyntesen på bekostning av muskelprotein, som kan anses å spille en rolle som reservoaret Av Eaaer for resten av kroppen å trekke på.Siden Eaaer ikke kan produseres i kroppen og Det er en netto frigjøring Av Eaaer fra muskel, er den eneste kilden TIL EAA-forløpere for muskelproteinsyntese i postabsorberende tilstand intracellulær Eaaer avledet fra muskelproteinbrudd . I tillegg til å bli reinkorporert i muskelprotein via syntese, kan Noen Eaaer frigjort fra muskelproteinbrudd delvis oksyderes i muskel, noe som gjør dem utilgjengelige for reinkorporasjon i muskelprotein. Eaaer frigjort fra muskelproteinbrudd som ikke reinkorporeres i muskelprotein eller oksyderes i muskelvev, frigjøres i plasma, hvorpå de enten kan tas opp av andre vev som forløpere for proteinsyntese eller irreversibelt oksideres . Dermed vil frekvensen av muskelproteinsyntese alltid være lavere enn frekvensen av muskelproteinbrudd i postabsorptiv tilstand, på grunn av netto flux Av Eaaer fra proteinbrudd i plasma og til oksidative veier. Uttrykt annerledes, er det umulig for muskelproteinsyntese å overskride hastigheten på muskelproteinbrudd når forløperne er avledet helt fra proteinbrudd, og dermed kan en anabole tilstand ikke forekomme i fravær av eksogen aminosyreinntak.
Er Bcaa anabole i postabsorberende tilstand?
Teoretiske betraktninger
Alle eaa-forløpere for muskelproteinsyntese i postabsorberende tilstand er avledet fra muskelproteinbrudd. Det har blitt konsekvent rapportert at i normale postabsorberende mennesker overstiger frekvensen av muskelproteinbrudd frekvensen av muskelproteinsyntese med omtrent 30% . Forbruk Av Bcaa alene (dvs., uten de andre Eaaene) kan bare øke muskelproteinsyntesen i postabsorptiv tilstand ved å øke effektiviteten av resirkulering Av Eaaer fra proteinbrudd tilbake til proteinsyntese, i motsetning til enten å bli frigjort i plasma eller oksidert. Dette skyldes at alle 9 Eaaer (samt 11 Neaaer) kreves for å produsere muskelprotein, Og Eaaer kan ikke produseres i kroppen. Hvis bare 3 Eaaer forbrukes, som det er tilfelle med forbruk Av Bcaa, er proteinbrudd den eneste kilden til de resterende Eaaene som kreves som forløpere for muskelproteinsyntese. Det er derfor teoretisk umulig for forbruk av Bare Bcaa å skape en anabole tilstand der muskelproteinsyntese overstiger muskelproteinbrudd. Hvis den sjenerøse antagelsen er gjort at BCAA-forbruket forbedrer effektiviteten av resirkulering Av Eaaer fra muskelproteinbrudd til muskelproteinsyntese med 50%, vil dette oversette til en 15% økning i frekvensen av muskelproteinsyntese(30% resirkulert i basal tilstand X 50% forbedring i resirkulering = 15% økning i syntese). Videre vil en 50% reduksjon i frigjøring Av Eaaer i plasma fra muskel også redusere plasma og intracellulære bassenger av frie Eaaer. Figur Fig. 1 illustrerer skjematisk disse prinsippene. Siden en 50% forbedring i resirkuleringseffektivitet ville være omtrent den rimelige maksimale grensen, betyr dette at maksimal stimulering av muskelproteinsyntese ikke kunne overstige 15%. Dette vil tilsvare en økning i den fraksjonelle syntetiske muskelhastigheten fra en basalverdi på ca 0,050% / t i basaltilstanden til 0.057% / t, og denne forskjellen i fraksjonell syntetisk hastighet (FSR) av protein ville være vanskelig å måle nøyaktig .
Skjematisk fremstilling av gjenvinning av essensielle aminosyrer (Eaaer) fra muskelproteinbrudd i muskelproteinsyntese i postabsorptiv tilstand. Vilkårlige enheter brukes for enkelhet og er basert på målte priser for hver vei i postabsorptive mennesker . En Normal omstendighet i postabsorptiv tilstand. Omtrent 70% Av Eaaer fra muskelproteinbrudd resirkuleres til proteinsyntese . 85% Av Eaaer frigjort fra proteinbrudd, som enten kan tas opp og inkorporeres i protein i andre vev eller oksidere. Omtrent 15% Av Eaaer fra proteinbrudd blir delvis oksidert i muskel og utilgjengelig for proteinsyntese. Tallene for ytre flux og intracellulær oksidasjon Av Eaaer er gjennomsnitt, siden noen Eaaer, som fenylalanin, ikke oksyderes i det hele tatt i muskel. B Representasjon av en 50% økning i effektiviteten av resirkulering Av Eaaer fra muskelproteinbrudd i proteinsyntese. I dette eksemplet vil det være en økning i syntese fra 70 til 80 enheter, eller 20%. Proteinsyntese kan aldri overstige proteinbrudd i postabsorptiv tilstand, siden proteinbrudd er den eneste kilden til Eaa
Empiriske resultater
Bcaa har blitt administrert intravenøst i de eneste studiene som bestemmer responsen av muskelproteinmetabolisme hos mennesker til Bcaa alene. Mens infusjonen Av Bcaa ikke er den konvensjonelle måten et kosttilskudd vil bli konsumert, har intravenøst infundert og oralt inntatt aminosyrer vist seg å fremkalle sammenlignbare effekter på muskelproteinsyntese under andre omstendigheter . Følgelig er det rimelig å evaluere papirene der responsen av muskelproteinsyntese til intravenøs infusjon Av Bcaa hos mennesker.
Louard et al. brukte underarmsbalansemetoden til å kvantifisere responsen på intravenøs infusjon av En Blanding Av Bcaa i 3 timer hos 10 postabsorberende pasienter. Underarmsbalansemetoden innebærer måling av opptak og frigjøring av individuelle Eaaer (leucin og fenylalanin i dette tilfellet) og deres isotopisk merkede motstykker. Forekomst av forsvinning (Rd) og utseende (Ra) av fenylalanin og leucin beregnes. Med antagelsen om at balansen over muskelen av leucin og fenylalanin er representativ for alle Eaaer, Rd. av fenylalanin er tatt for å være en refleksjon av muskelproteinsyntese, siden proteinsyntese er den eneste skjebnen til fenylalanin tatt opp av muskel fra plasma. Rd. av leucin kan ikke tolkes med hensyn til proteinsyntese, da leucin tatt opp av muskel kan oksideres så vel som inkorporeres i protein. 3h-infusjonen av Bcaa økte plasmakonsentrasjonen av alle 3 Bcaa fire ganger, mens konsentrasjonene av andre Eaaer ble redusert . Snarere enn å bli stimulert AV BCAA infusjon, muskelproteinsyntese redusert fra 37+/− 3 til 21 +/− 2 nmol/min / 100 ml ben (statistisk signifikant, p < 0,05). Det var ingen signifikant endring i netto fenylalaninbalanse, noe som indikerte at nedbrytning av muskelprotein også ble redusert med en mengde tilsvarende reduksjon i muskelproteinsyntese. Balansen mellom muskelproteinsyntese og sammenbrudd forblir negativ, noe som betyr at den katabolske tilstanden vedvarte og en anabol tilstand ikke ble produsert. Samtidig reduksjon i muskelproteinsyntese og nedbrytning under BCAA-infusjon kan beskrives som redusert muskelproteinomsetning.Lignende resultater ble oppnådd av de samme undersøkerne da de utvidet infusjonen AV BCAA til 16 h hos 8 normale frivillige og bestemte om kronisk forhøyelse Av Bcaa stimulerte muskelproteinsyntese . Den samme underarmsbalansemetoden ble brukt som i forrige studie for å beregne muskelproteinsyntese og sammenbrudd. 16 h-infusjonen øker BCAA-konsentrasjonene fra 5 til 8 ganger, noe som er så mye som dobbelt nivåene oppnådd med en normal dose Bcaa inntatt oralt . Som i forrige studie ble muskelproteinsyntese (reflektert av fenylalanin Rd) redusert hos pasientene som fikk Bcaa sammenlignet med saltinfusjon fra 36 +/− 5 til 27 + / -2 nmol / min / 100 ml.Muskelproteinbrudd ble også redusert, noe som betyr at muskelproteinomsetningen også ble redusert, og en katabolisk tilstand vedvarte.Vi kan konkludere fra disse to studiene at BCAA-infusjon ikke bare unnlater å øke hastigheten på muskelproteinsyntese hos mennesker, men reduserer faktisk hastigheten på muskelproteinsyntese og hastigheten på muskelproteinomsetning. Den katabolske tilstanden ble ikke reversert til en anabol tilstand i begge studier. Videre forventes en vedvarende reduksjon i muskelproteinomsetningen å ha en skadelig effekt på muskelstyrken, selv om muskelmassen opprettholdes. Muskelproteinomsetning fornyer muskelfibrene og resulterer i økt effektivitet av sammentrekning på enkeltfibernivå , noe som reflekteres i økt styrke in vivo, uavhengig av muskelmasse .
svikt i muskelproteinsyntese å øke betydelig som respons på infusjon Av Bcaa alene er som forventet i henhold til de teoretiske betraktninger diskutert ovenfor og illustrert I Fig. Fig. 1 med hensyn til kravet om at Alle Eaaer skal opprettholde en økning. I stedet, siden muskelproteinbrudd gikk ned, falt tilgjengeligheten Av Eaaer også, noe som igjen reduserte hastigheten på muskelproteinsyntese.
er de anabole signaleringsfaktorene hastighetsbegrensende i postabsorberende tilstand?
påstanden om at muskelproteinsyntese stimuleres Av Bcaa stammer i det minste delvis fra observasjonen at intracellulær anabole signalering økes, inkludert aktiveringstilstanden til nøkkelfaktorer involvert i initiering av proteinsyntese . Teorien om at aktivering av intracellulære anabole signalfaktorer forårsaker økt hastighet av muskelproteinsyntese, har blitt forankret i moderne konsepter for regulering av muskelproteinsyntese. Økt anabole signalering som respons På Bcaa har blitt sitert som bevis på stimulering av muskelproteinsyntese, selv i fravær av måling av muskelproteinsyntese (f.eks.). Aktivering av de anabole signalveiene kan imidlertid bare falle sammen med økt muskelproteinsyntese hvis det er rikelig Med Eaaer for å gi de nødvendige forløperne til å produsere komplett protein.Dissosiasjon av fosforyleringstilstanden til signalfaktorene og muskelproteinsyntese hos mennesker har blitt vist i en rekke omstendigheter når tilgjengeligheten av alle EAAs er begrenset. For eksempel er en økning i insulinkonsentrasjon (for eksempel som følge av glukoseinntak) en potent aktivator av de anabole signalveiene, men dette unnlater å øke muskel FSR på grunn av mangel På EAAs . Omvendt stimulerer forbruk av en liten mengde (3 g) EAAs muskelproteinsyntese uten å påvirke initieringsfaktoraktiviteten, f. eks. Akt, S6 kinase OG 4E-BP1 . En liten økning i Plasmakonsentrasjonen av Eaaer ville ikke ha noen effekt hvis proteinsyntesen var begrenset av aktiveringstilstanden til initieringsfaktorene. I studiene nevnt ovenfor Der Bcaa ble infundert intravenøst, er det rimelig å anta at en så stor økning I BCAA-konsentrasjoner ville ha aktivert signalfaktorene, men muskelproteinsyntese ble faktisk redusert på grunn av mangel på tilgjengelighet Av Eaaer som følge av en reduksjon i proteinbrudd. Således, i mennesker levering Av EAAs kan øke muskelproteinsyntese i fravær av noen endring i aktivering av initieringsfaktorer, og aktivering av initieringsfaktorer i fravær av forbruk av Alle EAAs har ingen effekt på muskelproteinsyntese. Disse resultatene kan bare tolkes som å demonstrere at den hastighetsbegrensende kontrollen av basal muskelproteinsyntese hos mennesker er tilgjengeligheten av alle EAAs i motsetning til anabole signalfaktoraktivitet. Denne konklusjonen kaster ytterligere tvil om rollen som kosttilskudd Av Bcaa alene som stimulatorer av muskelproteinsyntese.
når alle bevis og teori vurderes sammen, er det rimelig å konkludere med at det ikke er troverdig bevis på at inntak av kosttilskudd Av Bcaa alene resulterer i en fysiologisk signifikant stimulering av muskelprotein. Faktisk indikerer tilgjengelige bevis at Bcaa faktisk reduserer muskelproteinsyntese. Alle Eaaer må være tilgjengelige i overflod for økt anabole signalering for å oversette til akselerert muskelproteinsyntese.
BCAA co-inntak med andre næringsstoffer
fokuset på denne anmeldelsen har vært responsen På Bcaa alene, da dette er den logiske hensikten MED BCAA kosttilskudd. Som ved forbruk av Bcaa alene, er det begrensede studier av samtidig inntak Av Bcaa med andre næringsstoffer. Når Bcaa eller en isonitrogen blanding av treonin, metionin og histidin ble administrert til mennesker sammen med karbohydrat, reduserte frekvensen av muskelproteinsyntese likt i begge grupper, noe som indikerer Ingen Unik Rolle Av Bcaa . På samme måte økte forbruket av En blanding Av Bcaa til karbohydrat etter motstandstrening ikke de anabole signalfaktorene i større grad enn karbohydrat alene . Dermed støtter ikke tilgjengelig bevis forestillingen om en spesiell anabole effekt Av Bcaa når det gis med karbohydrat.I motsetning til mangelen på en interaktiv effekt mellom Bcaa og karbohydrat, Kan Bcaa forbedre den anabole effekten av et proteinmåltid. For eksempel tilsetning av 5 g Bcaa til en drikkevare som inneholder 6.25 g myseprotein økte muskelproteinsyntesen til et nivå som var sammenlignbart med det som ble indusert av 25 g myseprotein . Dette resultatet antyder at en Eller flere Av Bcaa kan være hastighetsbegrensende for stimulering av muskelproteinsyntese av myseprotein, eller at de ekstra Bcaa induserte et større potensial for en anabole respons av muskel til myseprotein ved å aktivere initieringsfaktorene. I begge tilfeller er Responsen Av Bcaa i forbindelse med intakt protein et annet problem som effekten av Bcaa alene, siden det intakte proteinet gir alle Eaaene som er nødvendige for å produsere et intakt protein.
Individuelle effekter av leucin, valin og isoleucin
i dette papiret har vi bare vurdert responsen på blandinger Av Bcaa. Responsene på individuelle Bcaa (dvs. leucin, valin eller isoleucin) kan avvike fra kombinasjonen av de tre av flere grunner. Bevis indikerer at leucin alene kan utøve og anabole respons (f. eks.,), mens det ikke finnes slike data for isoleucin eller valin. Dermed kan det forventes at leucin alene ville være mer effektivt enn kombinasjonen av Alle Bcaa. Det er imidlertid to signifikante begrensninger av et kosttilskudd av leucin alene. For det første begrenser de samme problemene som begrenser omfanget av stimulering av muskelproteinsyntese av Bcaa alene om tilgjengeligheten av de andre Eaaene som er nødvendige for produksjon av intakt muskelprotein, også responsen på leucin alene. For det andre aktiverer heving av plasmakonsentrasjonen av leucin metabolismeveien som oksiderer Alle Bcaa. Som et resultat resulterer inntak av leucin alene i en reduksjon i plasmakonsentrasjonen av både valin og isoleucin. Tilgjengeligheten av valin og isoleucin kan derfor bli hastighetsbegrensende for muskelproteinsyntese når leucin alene forbrukes. Dette kan være grunnen til at langsiktige utfallsstudier med diett leucintilskudd ikke har gitt positive resultater . Hovedgrunnlaget for et kosttilskudd som inneholder Alle Bcaa-Ene i motsetning til leucin alene, er å overvinne reduksjonen i plasmakonsentrasjonen av valin og isoleucin som ville oppstå når leucin gis alene.mens et kosttilskudd med Alle Bcaa vil overvinne reduksjonen i konsentrasjon som følge av forbruk av leucin alene, kan tilsetningen av valin og isoleucin likevel begrense effekten av leucin alene på grunn av konkurranse om transport til muskelceller. Bcaa blir alle aktivt transportert inn i celler, inkludert muskelceller, av samme transportsystem. Derfor, når de leveres sammen, konkurrerer Bcaa med hverandre for transport inn i cellene. Leucin) er hastighetsbegrensende for proteinsyntese, kan tilsetning av de andre To Bcaa begrense stimuleringen av proteinsyntese på grunn av redusert innføring av leucin i cellen. Bcaa konkurrerer også med andre aminosyrer for transport, inkludert fenylalanin, og denne konkurransen kan påvirke den intramuskulære tilgjengeligheten av andre Eaaer. Som et resultat av konkurranse om transportører er det mulig at leucin alene, for eksempel, kan ha en forbigående stimulerende effekt på muskelproteinsyntese (f. eks.) der Bcaa ikke klarer å fremkalle slik respons .