Χημικά Χαρακτηριστικά
Η λευκίνη, η ισολευκίνη και η βαλίνη είναι απαραίτητα αμινοξέα που προσλαμβάνονται από τη διατροφή και ονομάζονται αμινοξέα διακλαδισμένης αλυσίδας (BCAA). Πιστεύεται ότι τα BCAA είναι θρεπτικά συστατικά απαραίτητα για τη φυσιολογική ανάπτυξη και λειτουργία των κυττάρων και των οργανισμών. Τα BCAA χρησιμοποιούνται ευρέως ως διαιτητικά συμπληρώματα για την ενίσχυση της μυϊκής ανάπτυξης και τη βελτίωση της απόδοσης κατά την άσκηση. Η βαλίνη είναι ένα μη πολικό (υδρόφοβο) αμινοξύ και έχει γλυκογονικές ιδιότητες. Η ισολευκίνη είναι ένα υδρόφοβο αμινοξύ και θεωρείται τόσο γλυκογονική όσο και κετογονική ουσία. Τέλος, η λευκίνη είναι και αυτή ένα υδρόφοβο αμινοξύ και έχει καθαρά κετογονικές ιδιότητες.
Μεταβολικός ρόλος
Ο καταβολισμός των περισσότερων αμινοξέων συμβαίνει κυρίως στο συκώτι. Αντίθετα, ο καταβολισμός των BCAA συμβαίνει κυρίως στην καρδιά, τον εγκέφαλο, τους σκελετικούς μύες και τα νεφρά. Αυτό συμβαίνει διότι στο ήπαρ είναι χαμηλή η δραστηριότητας της τρανσφεράσης των αμινοξέων διακλαδισμένης αλυσίδας (BCAT), που είναι το πρώτο ένζυμο στον καταβολισμό των BCAA. Τα BCAA αυξάνονται γρήγορα στη συστηματική κυκλοφορία μετά την πρόσληψη πρωτεΐνης ή συμπληρωμάτων BCAA και είναι άμεσα διαθέσιμα σε εξωηπατικούς ιστούς. Η αρχική θέση του μεγαλύτερου μέρους του καταβολισμού BCAA είναι ο σκελετικός μυς λόγω της υψηλής δραστηριότητας της BCAT. Η πλήρης οξείδωση της βαλίνης παράγει ηλεκτρυλο-CoA, γι’ αυτόν τον λόγο η βαλίνη θεωρείται γλυκογονική. Τα τελικά προϊόντα του καταβολισμού της ισολευκίνης είναι το ηλεκτρυλο-CoA και το ακετυλο-CoA, τα οποία είναι γλυκογονικά και κετογονικά, αντίστοιχα. Η πλήρης οξείδωση της λευκίνης οδηγεί στο σχηματισμό ακετυλο-CoA και ακετοξικού, όπου το ακετοξικό μπορεί να μεταβολιστεί περαιτέρω σε ακετυλο-CoA. Η λευκίνη είναι το μόνο αμινοξύ που οξειδώνεται πλήρως στους μύες για την παραγωγή ενέργειας. Η λευκίνη θεωρείται ένα καθαρά κετογονικό αμινοξύ. Τελικά τα προϊόντα αυτά εισέρχονται στον κύκλο του κιτρικού οξέος
Διαιτολογικά ευρήματα
Συνιστώμενη Διαιτητική Πρόσληψη (RDA)
Η συνιστώμενη διαιτητική Πρόσληψη (RDA) των BCAA είναι 19 mg/kg/ημέρα ισολευκίνη, 42 mg/kg/ημέρα λευκίνη και 24 mg/kg/ημέρα βαλίνη. Επομένως, τα συμπληρώματα BCAA θα πρέπει να λαμβάνονται σύμφωνα με το RDA
Θετικές δράσεις συμπληρωμάτων BCAA
Η πρόσληψη των αμινοξέων αυτών έχει προταθεί ότι μπορεί να αυξήσει την απόδοση του αθλητή προσφέροντας μια πρόσθετη πηγή ενέργειας προστατεύοντας τη διάσπαση και την καταστροφή των μυϊκών πρωτεϊνών. Επίσης, πιστεύεται ότι η πρόσληψή τους καθυστερεί τον κάματο κατά τα τελευταία στάδια της παρατεταμένης άσκησης.
Μία μετα-ανάλυση έδειξε ότι τα BCAA δεν έχουν καμία επίδραση στο αίσθημα της κόπωσης κατά την άσκηση. Ωστόσο έχουν θετική επιρροή στις ουσίες κόπωσης ,όπως είναι το γαλακτικό οξύ, σε ουσίες που προκαλούν τον μυϊκό πόνο και σε ενεργειακούς μεταβολίτες. Επιπλέον, τα συμπληρώματα BCAA έχουν ευεργετικά αποτελέσματα στη γλυκόζη του αίματος, τα ελεύθερα λιπαρά οξέα και την κινάση της κρεατινίνης, αλλά δεν έχουν καμία επιρροή στην LDH. Επομένως, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η κατανάλωση συμπληρωμάτων BCAA μπορεί να διαδραματίσει βοηθητικό ρόλο στη βελτίωση της απόδοσης στην άσκηση.
Τα συμπληρώματα BCAA έχουν θεωρηθεί ότι προάγουν τα αναβολικά μονοπάτια και επομένως μετριάζουν την καχεξία, βοηθούν στην πρόληψη και τη θεραπεία της ηπατικής εγκεφαλοπάθειας, μειώνουν την κόπωση κατά τη διάρκεια της άσκησης, προάγουν την επούλωση των πληγών και διεγείρουν την παραγωγή ινσουλίνης.
Τα BCAA μεταφέρονται στον εγκέφαλο μέσω του ίδιου φορέα που μεταφέρει τα αρωματικά αμινοξέα (φαινυλαλανίνη, τυροσίνη, τρυπτοφάνη) και ο ανταγωνισμός μεταξύ των BCAA και των αρωματικών αμινοξέων μπορεί να επηρεάσουν τη σύνθεση ορισμένων νευροδιαβιβαστών, κυρίως ντοπαμίνη, νορεπινεφρίνη, και 5-υδροξυτρυπταμίνη (σεροτονίνη). Επομένως, η αύξηση των BCAA στο πλάσμα του αίματος είναι σε θέση να επηρεάσει τα επίπεδα νευροδιαβιβαστών στον εγκέφαλο με επιπτώσεις στη συμπεριφορά και την εγκεφαλική λειτουργία. Αυτό το φαινόμενο έχει ιδιαίτερη σημασία σε ασθενείς με κίρρωση του ήπατος, στους οποίους η μειωμένη αναλογία BCAA προς αρωματικών αμινοξέων παίζει ρόλο στην παθογένεση της ηπατικής εγκεφαλοπάθειας.
Η μακροχρόνια λήψη συμπληρωμάτων με από του στόματος BCAA μπορεί δυνητικά να βελτιώσει τη λειτουργία του ήπατος και να μειώσει τις κύριες επιπλοκές της κίρρωσης σε ασθενείς με προχωρημένη ηπατική νόσο. Αυτό συνηγορεί και μία έρευνα που εκπονήθηκε σε άτομα με κίρρωση του ήπατος, όπου η χορήγηση συμπληρωμάτων BCAA μείωσε τις επιπλοκές, όπως επίσης και το ποσοστό ενδοηπατικής υποτροπής, συγκριτικά με μία ομάδα ελέγχου που δεν έλαβε συμπληρώματα BCAA. Η συμπληρωματική χορήγηση BCAA φαίνεται λογική σε διαταραχές με μειωμένα επίπεδα BCAA, όπως είναι η κίρρωση του ήπατος, οι διαταραχές του κύκλου της ουρίας και η χρόνια νεφρική ανεπάρκεια.
Η θεραπεία με συμπλήρωμα ισολευκίνης σε άτομα με μειωμένη ή ιδανική κατανάλωση θερμίδων, έχει συνδεθεί με βελτιωμένη γλυκόζη νηστείας, ανοχή γλυκόζης και αυξημένη ευαισθησία στην ινσουλίνη. Επίσης, η κατανάλωση συμπληρώματος λευκίνης βελτίωσε την ευαισθησία στην ινσουλίνη όπως αποδεικνύεται από τη μειωμένη ινσουλίνη νηστείας και το ομοιοστατικό μοντέλο αξιολόγησης της αντίστασης στην ινσουλίνη. Επιπλέον, η λευκίνη βελτίωσε τη λειτουργία των νησιδίων, υποδηλώνοντας ότι η λευκίνη μπορεί να λειτουργεί μέσω πολλαπλών μηχανισμών στη βελτίωση της ευαισθησίας στην ινσουλίνη. Μελέτες έχουν δείξει ότι η λευκίνη μειώνει την όρεξη και μπορεί να μειώσει το σωματικό λίπος.
Με βάση τους μηχανισμούς δράσης τους, τα συμπληρώματα BCAA έχουν χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε πολλές νοσογόνες καταστάσεις που χαρακτηρίζονται από καταβολικές ενέργειες, συμπεριλαμβανομένης της σαρκοπενίας των μυών, του εγκαύματος και των τραυμάτων.
Σε ασθενείς με σοβαρή χρόνια νεφρική ανεπάρκεια, τα συμπληρώματα BCAA συνοδεύονται πάντα με δίαιτες χαμηλής περιεκτικότητας σε πρωτεΐνες. Αυτή η διατροφική παρέμβαση έχει αποδειχθεί ότι βελτιώνει την ευαισθησία στην ινσουλίνη και μειώνει την πρωτεϊνουρία σε αυτούς τους ασθενείς.
Εκτός από τις θετικές αναφορές, υπάρχουν και αρκετές αναφορές που δεν δείχνουν οφέλη από τα συμπληρώματα BCAA. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον θα πρέπει να έχουν τα ευρήματα των αυξημένων επιπέδων αμμωνίας στο αίμα μετά τη χορήγηση BCAA κατά τη διάρκεια άσκησης, που υποδηλώνει ότι τα συμπληρώματα BCAA μπορεί να ασκήσουν αρνητικές επιπτώσεις στην απόδοση των μυών μέσω της αμμωνίας.
Προηγούμενες έρευνες τεκμηρίωσαν μια σαφή θετική συσχέτιση μεταξύ των επιπέδων BCAA και της μελλοντικής ανάπτυξης καρκίνου του παγκρέατος σε προοπτικές μελέτες ενηλίκων στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Παρατηρήθηκε μία θετική δοσοεξαρτώμενη σχέση μεταξύ των επιπέδων BCAA και του κινδύνου για καρκίνο του παγκρέατος.
Ωστόσο, η υπερβολική χρήση BCAA για άμεσο κέρδος μυϊκής μάζας μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένα επίπεδα BCAA στο πλάσμα είτε τον μεταβολιτών τους στην καρδιά, τα οποία συσχετίζονται θετικά με καρδιαγγειακά νοσήματα. Τα BCAA προκαλούν υπερβολικό οξειδωτικό στρες με αποτέλεσμα τον τραυματισμό του μυοκαρδίου. Μία έρευνα όπου χορηγήθηκε μείγμα 2% BCAA σε ποντίκια για 12 εβδομάδες, έδειξε ότι αυξήθηκαν σημαντικά τα BCAA στον καρδιακό ιστό, υποδηλώνοντας συσσώρευση BCAA στην καρδιά. Ως εκ τούτου, τα BCAA αποδείχθηκε ότι προκαλούν τραυματισμό του μυοκαρδίου από υπερβολική παραγωγή ROS.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Σε αθλητές φαίνεται λογική η συμπληρωματική χορήγησή των BCAA, καθώς συμβάλουν στην ενίσχυση της απόδοσης. Το ίδιο όμως δεν ισχύει και για τους μη αθλούμενους. Η συμπληρωματική χορήγηση BCAA φαίνεται λογική σε διαταραχές που παρουσιάζουν μειωμένα επίπεδα BCAA, όπως είναι η κίρρωση του ήπατος, οι διαταραχές του κύκλου της ουρίας και η χρόνια νεφρική ανεπάρκεια. Ακόμη και σε άτομα με βαριά υποθρεψία τα συμπληρώματα BCAA έχουν θετική επιρροή. Δεν προτείνεται η χρήση τους σε άτομα, τα οποία καταναλώνουν επαρκή ποσότητα πρωτεϊνών με την καθημερινή τους διατροφή, που τους εξασφαλίζει επαρκή πρόσληψη αμινοξέων διακλαδισμένης αλυσίδας. Ένας ακόμη λόγος είναι τα αυξημένα επίπεδα αμμωνίας στο αίμα που έχουν βρεθεί μετά τη χορήγησή τους. Στη νόσο οσμής σφενδάμου των ούρων δεν συστήνεται η συμπληρωματική χορήγηση BCAA. Τέλος, ακόμη και σε αυστηρά χορτοφάγους οι οποίοι ακολουθούν ένα σωστό πρόγραμμα διατροφής, δεν συστήνεται η λήψη συμπληρωμάτων BCAA. Εντούτοις, απαιτούνται πρόσθετες μελέτες και πιο στοχευμένες για να εκτιμηθεί η αληθινή αποτελεσματικότητα των συμπληρωμάτων BCAA, ειδικότερα στην απόδοση των μυών και στην κόπωση.
Πηγές
Bifari, F., & Nisoli, E. (2017). Branched‐chain amino acids differently modulate catabolic and anabolic states in mammals: a pharmacological point of view. British journal of pharmacology, 174(11), 1366-1377
Fedewa, M. V., Spencer, S. O., Williams, T. D., Becker, Z. E., & Fuqua, C. A. (2019). Effect of branched-chain amino acid supplementation on muscle soreness following exercise: A meta-analysis. International Journal for Vitamin and Nutrition Research
Gannon, N. P., Schnuck, J. K., & Vaughan, R. A. (2018). BCAA metabolism and insulin sensitivity–Dysregulated by metabolic status? Molecular nutrition & food research, 62(6), 1700756.
Holeček, M. (2018). Branched-chain amino acids in health and disease: metabolism, alterations in blood plasma, and as supplements. Nutrition & metabolism, 15(1), 1-12
Hormoznejad, R., Javid, A. Z., & Mansoori, A. (2019). Effect of BCAA supplementation on central fatigue, energy metabolism substrate and muscle damage to the exercise: a systematic review with meta-analysis. Sport Sciences for Health, 15(2), 265-279.)
Jain, V., & Goel, G. (2020). Acute myocardial infarction in young newbie bodybuilder using multiple steroid and protein supplements. Journal of cardiology cases, 21(4), 134-136
Jiang, Y. J., Sun, S. J., Cao, W. X., Lan, X. T., Ni, M., Fu, H., … & Shen, F. M. (2021). Excessive ROS production and enhanced autophagy contribute to myocardial injury induced by branched-chain amino acids: Roles for the AMPK-ULK1 signaling pathway and α7nAChR. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Basis of Disease, 1867(1), 165980
Katagiri, R., Goto, A., Nakagawa, T., Nishiumi, S., Kobayashi, T., Hidaka, A., … & Tsugane, S. (2018). Increased levels of branched-chain amino acid associated with increased risk of pancreatic cancer in a prospective case–control study of a large cohort. Gastroenterology, 155(5), 1474-1482
Mayers, J. R., Wu, C., Clish, C. B., Kraft, P., Torrence, M. E., Fiske, B. P., … & Wolpin, B. M. (2014). Elevation of circulating branched-chain amino acids is an early event in human pancreatic adenocarcinoma development. Nature medicine, 20(10), 1193-1198
Neinast, M., Murashige, D., & Arany, Z. (2019). Branched chain amino acids. Annual review of physiology, 81, 139-164
Nie, C., He, T., Zhang, W., Zhang, G., & Ma, X. (2018). Branched chain amino acids: beyond nutrition metabolism. International journal of molecular sciences, 19(4), 954.
Nojiri, S., Fujiwara, K., Shinkai, N., Iio, E., & Joh, T. (2017). Effects of branched-chain amino acid supplementation after radiofrequency ablation for hepatocellular carcinoma: a randomized trial. Nutrition, 33, 20-27
Park, J. G., Tak, W. Y., Park, S. Y., Kweon, Y. O., Chung, W. J., Jang, B. K., … & Lee, W. K. (2020). Effects of Branched-Chain Amino Acid (BCAA) supplementation on the progression of advanced liver disease: A Korean nationwide, multicenter, prospective, observational, cohort study. Nutrients, 12(5), 1429
Ruiz-Canela, M., Toledo, E., Clish, C. B., Hruby, A., Liang, L., Salas-Salvado, J., … & Hu, F. B. (2016). Plasma branched-chain amino acids and incident cardiovascular disease in the PREDIMED trial. Clinical chemistry, 62(4), 582-592
Tobias, D. K., Lawler, P. R., Harada, P. H., Demler, O. V., Ridker, P. M., Manson, J. E., … & Mora, S. (2018). Circulating branched-chain amino acids and incident cardiovascular disease in a prospective cohort of US women. Circulation: Genomic and Precision Medicine, 11(4), e002157.
Uddin, G. M., Zhang, L., Shah, S., Fukushima, A., Wagg, C. S., Gopal, K., … & Lopaschuk, G. D. (2019). Impaired branched chain amino acid oxidation contributes to cardiac insulin resistance in heart failure. Cardiovascular diabetology, 18(1), 1-12
Zhang, S., Zeng, X., Ren, M., Mao, X., & Qiao, S. (2017). Novel metabolic and physiological functions of branched chain amino acids: a review. Journal of animal science and biotechnology, 8(1), 1-12
Ηλίας Μποτσιφάρας, MSc Διαιτολόγος-Διατροφολόγος
