Tekst preuzet iz „MD Srbija“ br.5
Dan Gwartney, M.D.
Leucin Izgrađuje Mišiće!
ALI MOŽE LI ON DA VAS UGOJI?
Koliko god da mrzim žargone, prva pomisao koja mi je pala na pamet kada sam pročitao izvod iz relevantne studije je bila ŠTA JE BRE OVO? Naravno, nisam opsovao jer sam ja fan naučne fantastike i džentlmen. L-leucin je jedna od esencijalnih hranljivih amino kiselina; ono što je još važnije za sportiste i bodibildere, to je jedna od tri granasto-lančane amino kiseline (BCAA) koja se sastoji od značajnog procenta (ugrubo oko trećine) kontraktilnih proteina skeletnih mišića.
Jedan od najpopularnijih sportskih nutricionističkih sastojaka je whey protein – u širokoj upotrebi zbog svoje lakoće korišćenja i visoke koncentracije BCAA-e, posebno leucina (približno 10 procenata od težine). Studije za studijom potvrđuju da whey protein i suplementacija leucinom pospešuju anabolički efekat vežbanja.1-4 Akadmeski dokazi često padaju u „stvarnom svetu“, ali popularnost whey proteina dokazuje njegovu efektivnost među skeptičnim i zahtevnim tržištem rekreacionih i takmičarskih bodibildera.
U takmičarskom bodibildingu, manekenstvu itd. veličina i snaga ne pružaju baš ceo paket. Kako se mišić izgrađuje masne naslage u telu se moraju smanjiti dok ne postanu jednocifrene.
Kroz iskustvo i eksperimentisanje, bodibilderi koji koriste lekove su razvili farmaceutske režime koji im omogućuju da razviju fizionomiju tela koja je bukvalno neverovatna. [Merriam-Webster rečnik definiše „neverovatan“ kao „suviše izuzetan i težak za poverovati“]. Znana primena raznih anaboličkih i sredstava za skidanje masnih naslaga, omogućuje pojedincima, koji se njima izlažu, da pređu prirodne granice. Ovo je naročito tačno kada se radi o gubljenju masti.
Dobijanje na veličini je retko problem u Sjedinjenim Državama, gde mnogi imaju viši BMI (body mass index) od najvećih bodibildera; naravno, to je zbog preovladavanja gojaznosti. Dostizanje oblikovane, zgodne pojave bodibildera je izvan moći gotovo svih. Čak i anoreksičari koji se bukvalno ubijaju od izgladnjavanja, ili bolesnici od raka, čija tela uništavaju rastući tumori, ne iscrpljuju masne naslage do nivoa bodibildera – bez žrtvovanja jednake ili veće mišićne mase.5,6
Bodibilderi koji ne koriste lekove su na ivici između gubljenja masnih naslaga i uništavanja mišića. Ako smanjite unos kalorija suviše nisko, imate gubitak mišića; smanjite jako i dugo unos ugljenih hidrata – gubitak mišića; ogromni obroci – dobijanje na mastima i vodi; previše kardio – gubitak mišića; previše ili premalo odmora – dobijanje masnih naslaga i gubitak mišića, itd.
Mast reaguje na brojne lekove i hormone. Dominantni igrač je insulin; tip 1 (zavisan od insulina) dijabetes često se predstavlja sa ozbiljnim gubitkom težine, pored ostalih simptoma, kada se oni prvo uoče.7 TLjudi sa tipom 2 dijabetesa, koji održavaju visoku koncentraciju insulina, su ljudi koji su gojazni i vrlo lako dobijaju na težini.8 Zone Diet je promovisala zdravo mršavljenje kroz kontrolisanje insulina; ekstremniji pristup je predstavio Atkins Diet, koji ima fazu ketogene indukcije; neki čak promovišu hroničnu (dugotrajnu) ketogenu dijetu.9
Insulin deluje na dipocite (masne ćelije) tako što aktivira lipogene (za skladištenje masti) i isključuje lipolitičke (za otpuštanje masti) puteve.10 IOn nije sposoban da to direktno uradi, jer je prevelik da uđe u ćeliju nedotaknut. Umesto toga, insulin se zaključava u receptorima na spoljašnjosti masnih ćelija. Zauzvrat, jedan broj povezanih mehanizama se pokreću i prestaju, što rezultuje u razgradnji uskladištene masti.
mTOR put do razgradnje masti
Jedan takav put je mTOR put. Ovaj put nije jedinstven masnim ćelijama – prisutan je i u drugim ćelijama, uključujući skeletne ćelije. mTOR je odgovoran za većinu anaboličkih/anti-kataboličkih efekata insulina na rast mišića.12 U vezi sa tim, mTOR ima anaboličke efekte i na masne ćelije.13,14 Termin „anabolički“ može biti zbunjujući kada se radi o masnim ćelijama, ali to je opšti termin koji opisuje proce koji dovodi do povećanja mase tkiva ili organizma. Stoga, ne bi trebalo da iznenađuje što bi snažni anabolički hormon, kao što je insulin, trebalo da poveća masu masti.
Lukavi endokrinolozi amateri bi mogli da primete kako drugi anabolički hormoni, kao što je hormon rasta i testosteron, ustvari smanjuju masu. Umesto da postanete isfrustrirani i zbunjeni, uživajte u zamršenoj složenosti života. Jer, što se više uči o čudima tela, to se više postaje začuđen i zadivljen.
Dijete siromašne ugljenim hidratima rade tako što smanjuju otpuštanje insulina i ukupno dnevno izlaganje insulinu. Kako masna ćelija gubi svoj glavni signal da uskladišti mast – u isto vreme, najveća prepreka protiv otpuštanja masti – gubitak masti je brz i neprestan. Da bi izbegli suvišan gubitak telesne mase, oni koji su na dijeti siromašnoj ugljenim hidratima moraju da konzumiraju kalorije za održavanje, sa značajnim delom proteina. Naravno, moguće je sabotirati nameru sprečavanja insulina, koju imaju dijete siromašne ugljenim hidratima. Insulin ne reaguje samo na unos ugljenih hidrata, nego i na unos proteina i amino kiselina.15-18 Trajanje i intenzitet otpuštenog insulina u proteine je povezan sa tim koliko brzo će protein biti apsorbovan, pridružena mast i drugi faktori.
Jedan izvor proteina koji bodibilderi puno koriste posle dijete siromašne ugljenim hidratima je surutka (whey). Whey je predivan protein da se konzumira tokom perioda kada neko pokušava da pospeši anaboličko okruženje, kao što je to slučaj odmah posle vežbanja. Međutim, setimo se da insulin ima stvarne anaboličke efekte, iako mnogi efekti mogu biti opisani kao anti-katabolički, delom zbog sadržaja leucina u surutki (whey). Stoga, ne bi trebalo da iznenađuje što se unos whey proteina (čak i leucina, kao amino kiseline suplementa) povezuje sa talasima insulina. Za izgradnju mišića, ili njihovu zaštitu od razgradnje, ovi talasi insulina su veoma korisni. Međutim, ako je primarni cilj ili potreba da se pospeši gubitak masti, insuliemički efekat whey proteina može učiniti korišćenje proizvoda kontraproduktivnim.
Insulinemički efekat whey proteina može delom biti vezan za ketogene dijete – dijete sa izričitom restrikcijom ugljenih hidrata, tako da se telo oslanja isključivo na masne kiseline i amino kiseline (otpuštene razgradnjom proteina, uključujući i skeletne mišiće). Insulin ne samo da štiti protiv razgradnje skeletnih mišića (anti-katabolično) i pospešuje anabolizam masne ćelije, nego i smanjuje ketogenezu direktno i indirektno, preko smanjenja dostupnosti slobodne masne kiseline.
Mnogi ljudi, koji se interesuju za sportsku ishranu, naučili su da je anabolički efekat whey proteina uglavnom posledica sadržaja leucina. Leucin nije samo hranljiva amino kiselina koja formira mišićni protein, kao cigla u zidu. Leucin je takođe i signalni hormon za mnoge ćelije, informišući masne ćelije i skeletne mišićne ćelije o dostupnosti kvalitetnih hranljivih sastojaka.
Funkcionalno, telo ne želi da dodaje masu, ako ne postoji dovoljna količina kalorija i kvalitetnog proteina da to podrži. Stoga, to pobliže nadgleda i regauje na specifične hranljive sastojke, da bi se pravilno podesio metabolizam potrebama okružujuće sredine. Leucin aktivira mTOR; u mišiću, ovo je predivno, ali se isti taj proces dešava i u masnoj ćeliji – verovatno stvarajući anabolizam masnog tkiva.
Leucin, kao i verovatno KIC, stvara smetnje gubitku masti preko verovatno dva mehanizma. Preko stimulacije anaboličkih puteva preko mTOR aktivacije, leucin može biti sposoban da pospeši lipogene puteve – kroz smanjenje od 20 procenata u lipogenezi stimulisanoj insulinom. Štaviše, lipolitički putevi su zakrčeni kada su prisutni efekti leucina u masnoj ćeliji.
Leucin i mršavljenje
Istraživači su pogledali reagovanje adipocita na gubitak leucina (uzimanje leucina iz ishrane).26,27 Većina od ovoga što sledi je zasnovano na istraživanju na životinjama, jer je teško opravdati ne snabdevanje ljudi ključnim nutricionističkim mikroelementima.
Kada su miševi bili izloženi ishranom bez leucina, mršavljenje je bilo veće. Lipoliza, otpuštanje uskladištene masti, je bila povećana; lipogeni enzimi, uključujući i sintezu masne kiseline, bili su smanjeni; i neupareni protein je bio povećan kod braon masti, što rezultuje sagorevanjem više masti za proizvodnju toplote.
Koliko su miševi omršavili zbog gubitka leucina i kako se to dogodilo? Miševi bez leucina su izgubili oko 15 procenata telesne težine, što je povezano delom sa skoro jednakom redukcijom dnevnog unosa kalorija (15 procenata). Međutim, povećanje u potrošnji energije je takođe bilo prisutno; tipično, kada se unos energije smanjuje, smanjuje se i potrošnja energije, jer telo pokušava da se očuva u okruženju sa ograničenim resursima (hranom).
Posebna grupa miševa, koja je bila hranjena jednakim brojem kalorija, koje su sadržale normalne količine leucina, izgubili su samo 5 procenata telesne težine. Od izgubljene težine, miševi kojima nije dat leucin, izgubili su značajne količine masti uskladištene u abdomilanom delu, ugrubo oko 40 procenata; miševi, koji su hranjeni leucinom i istim brojem kalorija, nisu izgubili neku značajniju količinu abdominalnih masnih naslaga. Obe ishrane su delovale na ukupnu mast slično.
Pokazatelji metabolizma su podržali hipotezu da je potrošnja energije bila povećana kod miševa bez leucina. Serum (krvni) norepinefrin i T3 su bili podignuti kod ove grupe miševa; telesna temperatura je bila povišena; braon mast je bila aktivirana, pretvarajući masne kalorije u toplotu, umesto energiju; ova grupa miševa je sagorevala više kalorija, naročito masti za kalorije, bez ikakvog povećanja fizičke aktivnosti.
Krajnji rezultat je 42 procentno smanjenje u zapremini bele adipoze (skladišni oblik masti). Ovo je bilo postignuto povećanjem aktivnosti hormona uključenih u razgradnju uskladištene masti i sagorevanjem većeg dela te masti u adipocite. Zabeleženo je povećanje PPAR-alfe od 200 procenata, zajedno sa povećanjima u enzimima koji sagorevaju mast, koje stimuliše protein PPAR-alfa. Što je više masti izgubljeno, manje se ponovo pravilo. Jedan enzim, važan za skladištenje masti, pod imenom sintaza masne kiseline, smanjen je za preko 30 procenata u belom adipoznom tkivu. Prethodna studija istih autora pokazala je slične efekte na suzbijanje sintaze masne kiseline u jetri miševa kojima nije davan leucin.
Naravno, ovome se bodibilderi podsmevaju, bez obzira na gubitak masnih naslaga, jer svi znaju da bi neunošenje esencijalne granasto-lančane amino kiseline leucina telo dovelo do katastrofalnih gubitaka mišića, jel tako?
Ustvari, miševi kojima nije bio davan leucin, nisu pokazali razliku u mišićima, u odnosu na kontrolne miševe ili one kojima je jednako bio smanjen unos kalorija, kao i ovima bez leucina. Kontrolni miševi su normalni miševi, koji jedu koliko hoće; upareni miševi su normalni miševi koji koji jedu normalnu hranu, ali samo onoliko, koliko miševi kojima se ne daje leucin odluče da jedu; miševi kojima se ne daje leucin su jeli koliko god su hteli, ali su izabrali da jedu 15 procenata manje nego kontrolni (pa su i upareni miševi takođe jeli 15 procenata manje hrane, ali je to bila hrana koja je sadržala normalne količine leucina).
Upareni miševi su izgubili samo 5 procenata telesne težine,a njihova muskulatura se nije značajnije promenila; miševi bez leucina su izgubili 15 procenata telesne težine, a njihova muskulatura je bila ista kao kod normalnih miševa i nepromenjena. Nije bilo izazova jačine ili izdržljivosti, ali kada se uzme u obzir da su miševi izgubili oko 50 procenata abdominalne masti, 15 procenata telesne težine i bez gubitaka mišića, to je neverovatno.
Tako da, shvatili smo kako da miševima pružimo telo koje oni ponosno mogu da pokažu na plaži, ako bi ih ubedili da se obriju. Kako se ovo odnosi na ljude i još važnije, na bodibildere i sportiste? Nemoguće je reći, u ovome trenutku. Miševi nisu bili izloženi stresu ili vežbanju, pa je teško reći da li bi anti-katabolička zaštita leucina igrala ulogu u sprečavanju gubitaka mišića ili snage u uslovima sličnim sportskom treningu ili takmičenju.
Bodibilderi moraju da uravnoteže potrebu da pokažu dobitke u mišićima i gubitke u masti. Teško je verovati da bi ishrana bez leucina pospešila dobitke u mišićnoj masi. Za one kojima je prioritet topljenje sala, bez obzira da li je u pitanju pred-takmičarska dijeta ili potera „Najveći luzer“, ovi pronalasci su definitivno interesantni.
Leucin je esencijalna amino kiselina, ali telo održava određene rezerve ovog hranljivog sastojka, koji se može osloboditi iz skeletnog mišića. Možda bi mogao da postoji prostor za kratkotrajno izbacivanje leucina, dok se ne postignu ciljevi mršavljenja. Ovo je definitivno polje istraživanja koje će se pratiti.
Reference:
1. Tang JE, Moore DR, et al. Ingestion of whey hydrolysate, casein, or soy protein isolate: effects on mixed muscle protein synthesis at rest and following resistance exercise in young men. J Appl Physiol, 2009 Sep;107(3):987-92.
2. Moore DR, Robinson MJ, et al. Ingested protein dose response of muscle and albumin protein synthesis after resistance exercise in young men. Am J Clin Nutr, 2009 Jan;89(1):161-8.
3. Jitomir J, Willoughby DS. Leucine for retention of lean mass on a hypocaloric diet. J Med Food, 2008 Dec;11(4):606-9.
4. Koopman R, Wagenmakers AJM, et al. Combined ingestion of protein and free leucine with carbohydrate increases postexercise muscle protein synthesis in vivo in male subjects. Am J Physiol Endocrinol Metab, 2005;288:E645-E653.
5. Lindboe CF, Askevold F, et al. Changes in skeletal muscles of young women with anorexia nervosa. An enzyme histochemical study. Acta Neuropathol, 1982;56(4):299-302.
6. Heymsfield SB, McManus CB. Tissue components of weight loss in cancer patients. A new method of study and preliminary observations. Cancer, 1985 Jan 1;55(1 Suppl):238-49.
7. Roche EF, Menon A, et al. Clinical presentation of type 1 diabetes. Pediatr Diabetes, 2005 Jun;6(2):75-8.
8. Kopelman P. Patient case studies. Int J Obes Relat Metab Disord, 1999 Jun;23 Suppl 7:S18-22.
9. Gardner CD, Kiazand A, et al. Comparison of the Atkins, Zone, Ornish, and LEARN diets for change in weight and related risk factors among overweight premenopausal women: the A TO Z Weight Loss Study: a randomized trial. JAMA, 2007 Mar 7;297(9):969-77.
10. Kersten S. Mechanisms of nutritional and hormonal regulation of lipogenesis. EMBO Rep, 2001 Apr;2(4):282-6.
11. Summers SA, Whiteman EL, et al. Insulin signaling in the adipocyte. Int J Obes Relat Metab Disord, 2000 Nov;24 Suppl 4:S67-70.
12. Rivas DA, Lessard SJ, et al. mTOR function in skeletal muscle: a focal point for overnutrition and exercise. Appl Physiol Nutr Metab, 2009 Oct;34(5):807-16.
13. Zhang HH, Huang J, et al. Insulin stimulates adipogenesis through the Akt-TSC2-mTORC1 pathway. PLoS One, 2009 Jul 10;4(7):e6189.
14. Culbert AA, TavarÈ JM. Multiple signalling pathways mediate insulin-stimulated gene expression in 3T3-L1 adipocytes. Biochim Biophys Acta, 2002 Oct 11;1578(1-3):43-50.
15. Carr RD, Larsen MO, et al. Incretin and islet hormonal responses to fat and protein ingestion in healthy men. Am J Physiol Endocrinol Metab, 295: E779-E784, 2008.
16. Nilsson M, Holst JJ, et al. Metabolic effects of amino acid mixtures and whey protein in healthy subjects: studies using glucose-equivalent drinks. Am J Clin Nutr, 2007;85:996-1004.
17. Kelly A, Ng D, et al. Acute Insulin Responses to Leucine in Children with the Hyperinsulinism/Hyperammonemia Syndrome. J Clin Endocr Metab, 2001;86:3724-8.
18. Sener A, Malaisse WJ. The stimulus-secretion coupling of amino acid-induced insulin release. II. Sensitivity to K+, NH4+ and H+ of leucine-stimulated islets. Diabete Metab, 1980;6(2):97-101.
19. Wilkes EA, Selby AL, et al. Blunting of insulin inhibition of proteolysis in legs of older subjects may contribute to age-related sarcopenia. Am J Clin Nutr, 2009 Nov;90(5):1343-50.
20. Keller U, Lustenberger M, et al. Human ketone body production and utilization studied using tracer techniques: regulation by free fatty acids, insulin, catecholamines, and thyroid hormones. Diabetes Metab Rev, 1989 May;5(3):285-98.
21. Taylor PM. Amino acid transporters: Èminences grises of nutrient signalling mechanisms? Biochem Soc Trans, 2009 Feb;37(Pt 1):237-41.
22. Drummond MJ, Rasmussen BB. Leucine-enriched nutrients and the regulation of mammalian target of rapamycin signalling and human skeletal muscle protein synthesis. Curr Opin Clin Nutr Metab Care, 2008 May;11(3):222-6.
23. Lynch CJ. Role of leucine in the regulation of mTOR by amino acids: revelations from structure-activity studies. J Nutr, 2001 Mar;131(3):861S-865S.
24. Hinault C, Mothe-Satney I, et al. Amino acids and leucine allow insulin activation of the PKB/mTOR pathway in normal adipocytes treated with wortmannin and in adipocytes from db/db mice. FASEB J, 2004 Dec;18(15):1894-6.
25. Hinault C, Mothe-Satney I, et al. Amino acids and leucine allow insulin activation of the PKB/mTOR pathway in normal adipocytes treated with wortmannin and in adipocytes from db/db mice. FASEB J, 2004 Dec;18(15):1894-6.
26. Cheng Y, Meng Q, et al. Leucine deprivation decreases fat mass by stimulation of lipolysis in white adipose tissue and upregulation of uncoupling protein 1 (UCP1) in brown adipose tissue. Diabetes, 2010 Jan;59(1):17-25.
27. Guo F, Cavener DR. The GCN2 eIF2alpha kinase regulates fatty-acid homeostasis in the liver during deprivation of an essential amino acid. Cell Metab, 2007;5:103-114.
28. Wang X, Lyles MF, et al. Weight regain is related to decreases in physical activity during weight loss. Med Sci Sports Exerc, 2008 Oct;40(10):1781-8.