Branched-chain amino acids and muscle protein synthesis in humans: myth or reality?

há um total de vinte aminoácidos que compreendem proteínas musculares. Nove dos vinte são considerados aminoácidos essenciais (EAAs), o que significa que eles não podem ser produzidos pelo organismo em quantidades fisiologicamente significativas, e, portanto, são componentes cruciais de uma dieta equilibrada. A proteína muscular está em um estado constante de turnover, o que significa que a síntese de proteína está ocorrendo continuamente para substituir a proteína perdida como consequência da quebra de proteína. Para a síntese de novas proteínas musculares, todos os EAA, juntamente com os onze aminoácidos não essenciais (NEAAs) que podem ser produzidos no organismo, devem estar presentes em quantidades adequadas. Os aminoácidos ramificados leucina, isoleucina e valina são três dos nove EAAs. A leucina não é apenas um precursor para a síntese proteica muscular, mas também pode desempenhar um papel como um regulador das vias de sinalização intracelular que estão envolvidas no processo de síntese proteica (por exemplo, ).

O conceito de que as BCAAs podem ter uma capacidade única para estimular a síntese de proteínas musculares foi apresentado por mais de 35 anos. Os dados que sustentam esta hipótese foram obtidos a partir de estudos das respostas dos ratos. Em 1981, Buse informou que em ratos o BCAAs pode ser limite de taxa para a síntese de proteínas musculares. Estudos adicionais sustentaram o conceito de um efeito único do BCAAs na síntese proteica muscular em ratos, embora poucos tenham estudado a resposta ao consumo oral de apenas BCAAs. Garlick e Grant mostraram que a perfusão de uma mistura de BCAAs em ratos aumentou a taxa de síntese proteica muscular em resposta à insulina , mas não mediram os efeitos do BCAAs isoladamente. A perfusão de BCAAs sozinho em ratos por Kobayashi et al. demonstrou induzir um aumento na síntese proteica muscular, mas a resposta foi apenas transitória. Presumivelmente, a taxa de síntese rapidamente se tornou limitada pela disponibilidade dos outros EAAs.os estudos de síntese proteica muscular em ratos têm relevância limitada para as respostas humanas. O músculo esquelético compreende uma porcentagem muito menor da massa corporal total em ratos, em comparação com os seres humanos e a regulação da síntese proteica muscular difere em muitos aspectos. Assim, no seu livro de referência sobre metabolismo proteico, Waterlow e associates concluíram, a partir dos dados disponíveis, que os aminoácidos dietéticos não estimulam a síntese proteica muscular nos ratos . Enquanto trabalhos recentes desafiam esta afirmação, o efeito estimulante limitado dos aminoácidos alimentares sobre a síntese de proteínas no rato reflecte o facto de, em condições pós-absorventes normais, existirem aminoácidos endógenos em excesso disponíveis para permitir um aumento da síntese de proteínas se a actividade dos factores intracelulares envolvidos no início da síntese de proteínas for estimulada. Expressa de forma diferente, a síntese de proteínas musculares no rato é aparentemente limitada pelo processo de iniciação e não pelo processo de tradução. Em contraste, como será discutido abaixo, isso não parece ser o caso em seres humanos. Outra importante distinção entre estudos que investigam os efeitos dos aminoácidos na síntese de proteínas musculares em seres humanos e ratos relaciona-se com as metodologias comumente utilizadas. A técnica da” dose de inundação ” tem sido geralmente utilizada em estudos no rato. Este procedimento envolve a medição da incorporação de um marcador de aminoácidos na proteína muscular ao longo de um período de tempo muito curto, muitas vezes tão curto quanto 10 minutos. Esta abordagem não distingue entre uma estimulação transitória e sustentada da síntese proteica. Apenas uma estimulação sustentada da síntese é relevante fisiologicamente. O consumo de uma mistura desequilibrada de aminoácidos, como o BCAAs, pode estimular transitoriamente a síntese proteica utilizando reservas endógenas dos outros precursores da síntese proteica. No entanto, as reservas endógenas de aminoácidos, tais como as existentes no plasma e nas reservas intracelulares livres, são bastante limitadas e podem rapidamente esgotar-se. Se a estimulação da síntese proteica não pode ser sustentada, há pouca significância fisiológica. Consequentemente, a técnica da dose de alagamento habitualmente utilizada para medir a síntese de proteínas musculares no rato produz resultados com relevância incerta para a nutrição humana. Uma vez que os suplementos dietéticos BCAA se destinam ao consumo humano, o foco desta curta revisão será a pesquisa em indivíduos humanos.a venda de BCAAs como suplementos nutricionais tornou-se um negócio de milhões de dólares. No centro da comercialização destes produtos está a alegação amplamente acreditada de que o consumo de BCAAs estimula a síntese proteica muscular, e como resultado provoca uma resposta anabólica. BCAAs também pode ser consumido com a finalidade de melhorar o “foco mental”, mas não vamos considerar essa aplicação. O principal objetivo deste artigo é avaliar a afirmação de que BCAAs por si só são anabólicos é adequadamente apoiado tanto teoricamente quanto empiricamente por estudos em indivíduos humanos. Implícito na nossa avaliação será o exame de se o estado de fosforilação dos factores de iniciação eucarióticos desempenha ou não um papel de controlo da taxa na regulação da síntese de proteínas musculares nos seres humanos.a proteína muscular e a ingestão alimentar de proteínas encontram-se num estado de rotação constante, o que significa que estão a ser continuamente produzidas novas proteínas, enquanto as proteínas mais velhas estão a ser degradadas. O estado anabólico não tem definição específica, mas geralmente refere-se à circunstância em que a taxa de síntese proteica muscular excede a taxa de degradação proteica muscular. Os resultados em um ganho de massa muscular. Convencionalmente, considera-se que o estado anabólico é impulsionado pela estimulação da síntese proteica muscular, mas teoricamente também pode resultar de uma inibição da degradação proteica muscular.

O principal objetivo metabólico de consumir suplementos BCAA é maximizar o estado anabólico. É amplamente afirmado que BCAAs induzem um estado anabólico, estimulando a síntese de proteínas musculares. Uma disponibilidade abundante de todos os EAAs é um requisito para uma estimulação significativa da síntese de proteínas musculares . A síntese das proteínas musculares será limitada pela falta de disponibilidade de qualquer um dos EAAs, enquanto a escassez de NEAAs pode ser compensada pelo aumento da produção de novo dos neaas deficientes . No estado pós-prandial após uma refeição contendo proteínas, todos os precursores das CEA necessários para a nova síntese de proteínas musculares podem ser derivados quer das elevadas concentrações plasmáticas resultantes da digestão da proteína consumida, quer da reciclagem da degradação das proteínas. Nesta circunstância de abundante disponibilidade de EAAs, a taxa de síntese de proteínas musculares excede a taxa de degradação, produzindo assim um estado anabólico. No estado pós-absorvente, os níveis plasmáticos de EAA descem abaixo dos valores pós-prandial, porque os aminoácidos já não estão a ser absorvidos. Como resultado, os EAAs não são mais absorvidos pelo músculo, mas sim liberados pelo músculo no plasma . Este estado catabólico da proteína muscular no estado pós-absorvente permite a disponibilidade contínua de EAAs para outros tecidos para manter a taxa de síntese de proteínas à custa da proteína muscular, que pode ser considerado como um reservatório de EAAs para o resto do corpo para se aproveitar.uma vez que os EAAs não podem ser produzidos no organismo e que existe uma libertação líquida dos EA a partir do músculo, no estado pós-absorvente, a única fonte de precursores EAA para a síntese das proteínas musculares são os ea intracelulares derivados da degradação das proteínas musculares . Além de ser reincorporado em proteína muscular através da síntese, alguns EAAs liberados da degradação da proteína muscular podem ser parcialmente oxidados dentro do músculo, tornando-os assim indisponíveis para reincorporação em proteína muscular. EAAs liberados da degradação das proteínas musculares que não são reincorporados em proteínas musculares ou oxidados dentro do tecido muscular são liberados no plasma, então eles podem ser absorvidos por outros tecidos como precursores para síntese de proteínas ou irreversivelmente oxidados . Assim, a taxa de síntese proteica muscular será sempre inferior à taxa de degradação proteica muscular no estado pós-absorvente, devido ao fluxo líquido de EA da degradação proteica para o plasma e para vias oxidativas. Expresso de forma diferente, é impossível que a síntese das proteínas musculares exceda a taxa de degradação das proteínas musculares quando os precursores são derivados inteiramente da degradação das proteínas, pelo que um estado anabólico não pode ocorrer na ausência de ingestão exógena de aminoácidos.o BCAAs é anabólico no estado pós-absorvente?todos os precursores das CEA para a síntese das proteínas musculares no estado pós-absorvente derivam da degradação das proteínas musculares. Tem sido consistentemente relatado que, em seres humanos pós-absorventes normais, a taxa de degradação das proteínas musculares excede a taxa de síntese das proteínas musculares em aproximadamente 30% . Consumo de BCAAs por si só (i.e., sem os outros EAAs) só pode aumentar a síntese proteica muscular no estado pós-absorvente, aumentando a eficiência da reciclagem de EAAs da degradação proteica de volta para a síntese proteica, ao contrário de ser liberado para o plasma ou oxidado. Isto porque todos os 9 EAAs (bem como 11 NEAAs) são necessários para produzir proteína muscular, e EAAs não pode ser produzido no corpo. Se apenas 3 EAAs são consumidos, como é o caso com o consumo de BCAAs, então a degradação proteica é a única fonte dos EAAs restantes necessários como precursores para a síntese proteica muscular. É, portanto, teoricamente impossível para o consumo de apenas BCAAs criar um estado anabólico no qual a síntese proteica muscular excede a degradação proteica muscular. Se o generoso pressuposto de que o consumo de BCAA melhora a eficiência da reciclagem de EAAs de proteínas musculares para síntese de proteína muscular em 50%, em seguida, isso se traduziria em um aumento de 15% na taxa de síntese de proteína muscular(30% reciclado no estado basal X 50% de melhoria na reciclagem = aumento de 15% na síntese). Além disso, uma redução de 50% na libertação de EAAs no plasma a partir do músculo também reduziria o plasma e as poças intracelulares de EAAs livres. Figura Fig. 1 ilustra esquematicamente estes princípios. Uma vez que uma melhoria de 50% na eficiência de reciclagem seria sobre o limite máximo razoável, isto significa que a estimulação máxima da síntese de proteínas musculares não poderia exceder 15%. Isto corresponderia a um aumento na taxa sintética fracionada do músculo a partir de um valor basal de cerca de 0,050%/h no estado basal para 0.057% / h, E esta diferença na taxa sintética fracionada (FSR) de proteína seria difícil de medir com precisão .

resultados Empíricos

Bcaa tem sido administrado por via intravenosa em apenas estudos determinar a resposta de proteína muscular metabolismo em seres humanos para Bcaa sozinho. Embora a perfusão de BCAAs não seja a forma convencional de se consumir um suplemento alimentar, demonstrou-se que os aminoácidos injectados por via intravenosa e ingeridos por via oral provocam efeitos comparáveis na síntese das proteínas musculares noutras circunstâncias . Consequentemente, é razoável avaliar os papéis em que a resposta da síntese de proteínas musculares à perfusão intravenosa de BCAAs em seres humanos.Louard et al. utilizou o método do balanço do antebraço para quantificar a resposta à perfusão intravenosa de uma mistura de BCAAs durante 3 h em 10 indivíduos pós-absorventes. O método de equilíbrio do antebraço envolve a medição da absorção e libertação de EAAs individuais (leucina e fenilalanina neste caso) e dos seus homólogos marcados isotopicamente. Calculam-se as taxas de desaparecimento (Rd) e de aparecimento (Ra) de fenilalanina e leucina. Com a suposição de que o equilíbrio entre o músculo de leucina e fenilalanina é representativo de todos EAAs, Rd. a fenilalanina é considerada um reflexo da síntese das proteínas musculares, uma vez que a síntese das proteínas é o único destino da fenilalanina absorvida pelo músculo a partir do plasma. o. a leucina não pode ser interpretada no que diz respeito à síntese proteica, uma vez que a leucina absorvida pelo músculo pode ser oxidada, bem como incorporada em proteínas. A perfusão de 3 h de BCAAs aumentou quatro vezes as concentrações plasmáticas de todos os 3 BCAAs, enquanto as concentrações de outros EAAs diminuíram . Em vez de ser estimulada pela perfusão de BCAA, a síntese proteica muscular diminuiu de 37+/− 3 para 21 +/− 2 nmol / min / 100 ml leg (estatisticamente significativo, p < 0, 05) . Não houve alteração significativa no equilíbrio da fenilalanina líquida, indicando que a degradação das proteínas musculares também reduziu uma quantidade semelhante à redução da síntese das proteínas musculares. O equilíbrio entre a síntese e a degradação das proteínas musculares permaneceu negativo, o que significa que o estado catabólico persistiu e um estado anabólico não foi produzido. As diminuições simultâneas da síntese e degradação das proteínas musculares durante a perfusão de BCAA podem ser descritas como diminuição da rotação das proteínas musculares.os mesmos investigadores obtiveram resultados semelhantes quando prolongaram a perfusão de BCAA para 16 h em 8 voluntários normais e determinaram se a elevação crónica de BCAAs estimulou a síntese proteica muscular . A mesma metodologia de balanço do antebraço foi utilizada como no estudo anterior para calcular a síntese e degradação das proteínas musculares. A perfusão de 16 h aumenta as concentrações de BCAA de 5 para 8 vezes, o que equivale ao dobro dos níveis atingidos com uma dose normal de BCAAs ingerida por via oral . Tal como no estudo anterior, a síntese das proteínas musculares (reflectida pela fenilalanina Rd) foi reduzida nos indivíduos a receber BCAAs em comparação com a perfusão salina de 36 +/− 5 a 27 + / -2 nmol / min / 100 ml.A degradação da proteína muscular também foi reduzida, o que significa que a rotação da proteína muscular também foi reduzida, e um estado catabólico persistiu.

Podemos concluir a partir destes dois estudos que a perfusão de BCAA não só não aumenta a taxa de síntese de proteínas musculares em indivíduos humanos, mas na verdade reduz a taxa de síntese de proteínas musculares e a taxa de rotação de proteínas musculares. O estado catabólico não foi revertido para um estado anabólico em qualquer um dos estudos. Além disso, uma redução sustentada na taxa de rotação de proteínas musculares seria esperado para ter um efeito prejudicial sobre a força muscular, mesmo se a massa muscular é mantida. O turnover de proteínas musculares renova as fibras musculares e resulta em aumento da eficiência de contração no nível de fibra única, o que se reflete no aumento da força in vivo, independente da massa muscular .a incapacidade da síntese proteica muscular para aumentar significativamente em resposta à perfusão de BCAAs isoladamente é como esperado de acordo com as considerações teóricas acima discutidas e ilustradas na Fig. Figo. 1 no que se refere à exigência de que todos os AEA mantenham um aumento. Em vez disso, uma vez que a quebra proteica muscular diminuiu, a disponibilidade de EAAs também caiu, o que, por sua vez, reduziu a taxa de síntese proteica muscular.os factores de sinalização anabólicos limitam a taxa de absorção no estado pós-absorvente?

a alegação de que a síntese das proteínas musculares é estimulada pelos caes, pelo menos em parte, pela observação de que a sinalização anabólica intracelular está aumentada, incluindo o estado de activação dos factores-chave envolvidos no início da síntese das proteínas . A teoria de que a ativação dos fatores de sinalização anabólica intracelular causa um aumento da taxa de síntese de proteínas musculares tornou-se entrincheirada em conceitos modernos de regulação da síntese de proteínas musculares. O aumento da sinalização anabólica em resposta ao BCAAs tem sido citado como evidência de estimulação da síntese proteica muscular, mesmo na ausência da medição da síntese proteica muscular (por exemplo, ). No entanto, a ativação das vias de sinalização anabólica só pode coincidir com o aumento da síntese proteica muscular se houver EAAs amplas para fornecer os precursores necessários para produzir proteína completa.a dissociação do Estado de fosforilação dos factores sinalizadores e da síntese das proteínas musculares no ser humano foi demonstrada numa variedade de circunstâncias, quando a disponibilidade de todos os EAA é limitada. Por exemplo, um aumento na concentração de insulina (por exemplo, como resultado da ingestão de glicose) é um potente ativador das vias de sinalização anabólica, mas isso não aumenta a FSR muscular por causa de uma deficiência de EAAs . Inversamente, o consumo de uma pequena quantidade (3 g) de EAAs estimula a síntese proteica muscular sem afetar a atividade do fator iniciador., Akt, S6 kinase, and 4E–BP1 . Um pequeno aumento das concentrações plasmáticas de EAAs não teria efeito se a síntese proteica fosse limitada pelo Estado de ativação dos fatores iniciadores. Nos estudos citados acima, em que os BCAAs foram infundidas por via intravenosa, é razoável presumir que tal um grande aumento nas concentrações de BCAA seria ativada, a sinalização de fatores, contudo, a síntese proteica muscular na verdade, diminuiu devido à falta de disponibilidade de EAAs, resultante de uma diminuição da proteólise. Assim, em indivíduos humanos, o fornecimento de EAAs pode aumentar a síntese proteica muscular na ausência de qualquer mudança na ativação dos fatores iniciadores, e a ativação dos fatores iniciadores na ausência de consumo de todos os EAAs não tem efeito na síntese proteica muscular. Estes resultados só podem ser interpretados como demonstrando que o controle limitante da taxa de síntese de proteínas musculares basais em seres humanos é a disponibilidade de todos os EAAs, ao contrário da atividade anabólica do fator de sinalização. Esta conclusão lança ainda mais dúvidas sobre o papel do suplemento dietético de BCAAs sozinho como estimuladores da síntese proteica muscular.quando todas as evidências e teorias são consideradas em conjunto, é razoável concluir que não há evidência credível de que a ingestão de um suplemento dietético de BCAAs por si só resulte numa estimulação fisiologicamente significativa da proteína muscular. Na verdade, a evidência disponível indica que BCAAs realmente diminuem a síntese proteica muscular. Todos os EAAs devem estar disponíveis em abundância para o aumento da sinalização anabólica para se traduzir em síntese acelerada de proteínas musculares.co-ingestão de BCAA com outros nutrientes o foco desta revisão tem sido a resposta ao BCAAs sozinho, uma vez que esta é a intenção lógica dos suplementos nutricionais BCAA. Tal como no caso do consumo de apenas BCAAs, existem estudos limitados sobre a co–ingestão de BCAAs com outros nutrientes. Quando a BCAAs ou uma mistura isonitrogenada de treonina, metionina e histidina foram administradas a indivíduos humanos juntamente com hidratos de carbono, a taxa de síntese proteica muscular diminuiu igualmente em ambos os grupos, indicando não haver um papel único da BCAAs . Do mesmo modo, o consumo de uma mistura de BCAAs para hidratos de carbono após o exercício de resistência não aumentou os factores de sinalização anabólicos em maior medida do que os hidratos de carbono isoladamente . Assim, os dados disponíveis não corroboram a noção de um efeito anabólico especial do BCAAs quando administrado com hidratos de carbono.

em contraste com a ausência de um efeito interactivo entre BCAAs e hidratos de carbono, BCAAs pode aumentar o efeito anabólico de uma refeição proteica. Por exemplo, a adição de 5 g de BCAAs a uma bebida contendo 6.25 g de proteína de soro de leite aumentou a síntese proteica muscular para um nível comparável ao induzido por 25 g de proteína de soro de leite . Este resultado sugere que um ou mais dos BCAAs podem ser limites de taxa para a estimulação da síntese proteica muscular por proteína de soro de leite, ou que o BCAAs extra induziu um maior potencial para uma resposta anabólica do músculo à proteína de soro ativando os fatores de iniciação. Em ambos os casos, a resposta do BCAAs em conjunto com proteína intacta é uma questão diferente que o efeito do BCAAs sozinho, uma vez que a proteína intacta fornece todos os EAAs necessários para produzir uma proteína intacta.efeitos individuais da leucina, da valina e da isoleucina

neste papel, apenas considerámos a resposta a misturas de BCAAs. As respostas a BCAAs individuais (isto é, leucina, valina ou isoleucina) podem diferir da combinação dos três por várias razões. A evidência indica que a leucina em monoterapia pode exercer e resposta anabólica (ex.,), embora não existam tais dados para a isoleucina ou a valina. Assim, pode-se esperar que a leucina por si só seria mais eficaz do que a combinação de todos os BCAAs. No entanto, há duas limitações significativas de um suplemento dietético de leucina sozinho. Em primeiro lugar, as mesmas questões que limitam a extensão da estimulação da síntese de proteínas musculares apenas por BCAAs em relação à disponibilidade dos outros EAAs necessários para a produção de proteína muscular intacta também limitam a resposta à leucina isoladamente. Em segundo lugar, a elevação da concentração plasmática de leucina activa a via metabólica que oxida todos os BCAAs. Como resultado, a ingestão de leucina em monoterapia resulta numa diminuição das concentrações plasmáticas tanto da valina como da isoleucina. A disponibilidade de valina e isoleucina pode, portanto, tornar-se limitante da taxa de síntese das proteínas musculares quando a leucina é consumida isoladamente. Esta pode ser a razão pela qual os estudos dos resultados a longo prazo com suplementação de leucina na dieta não produziram resultados positivos . A principal razão para um suplemento dietético contendo todos os BCAAs em oposição à leucina isolada é superar as diminuições nas concentrações plasmáticas de valina e isoleucina que ocorreriam quando a leucina é administrada isoladamente.apesar de um suplemento dietético com todos os BCAAs ultrapassar as diminuições de concentração resultantes do consumo de leucina isoladamente, a adição de valina e isoleucina pode, no entanto, limitar a eficácia da leucina isoladamente devido à concorrência para o transporte para as células musculares. Os BCAAs são todos activamente transportados para as células, incluindo as células musculares, pelo mesmo sistema de transporte. Por conseguinte, Quando fornecidos em conjunto, os BCAAs concorrem entre si para o transporte para as células. Se um dos BCAAs (por exemplo, leucina) é limite da taxa de síntese proteica, a adição dos outros dois BCAAs pode limitar a estimulação da síntese proteica por causa da entrada reduzida de leucina na célula. Os BCAAs também competem com outros aminoácidos para o transporte, incluindo a fenilalanina, e esta competição pode afetar a disponibilidade intramuscular de outros EAAs. Como resultado da competição para os transportadores, é possível que a leucina sozinha, por exemplo, possa ter um efeito estimulante transitório sobre a síntese proteica muscular (por exemplo,), onde a BCAAs não consegue obter tal resposta .