Аминокислоты с разветвленной цепью (BCAA)
Аминокислоты с разветвленной цепью (BCAA — валин, лейцин и изолейцин) являются незаменимыми аминокислотами, которые служат субстратами для синтеза белка и производства энергии, действуют как источник азота для синтеза заменимых аминокислот, в частности глутамата (GLU), глутамина (GLN), аланина (ALA) и аспартата (ASP). Положительное влияние BCAA на синтез белка (особенно лейцина), реализуется через сигнальный путь mTOR, фосфорилирование факторов инициации трансляции и рибосомальных белков, а также стимулирующее действие на секрецию инсулина.
Катаболизм BCAA увеличивается при всех состояниях истощения мышц, включая сепсис, травму, рак, хроническую почечную недостаточность и цирроз печени. Однако уровни BCAA заметно снижаются только при циррозе печени, тогда как повышенные уровни обнаруживаются при диабете. Снижение уровней BCAA при циррозе печени связано с их использованием в качестве донора аминогруппы для синтеза глутамата, который является прямым субстратом для детоксикации аммиака в GLN в мышцах. Повышение уровней BCAA при диабете связано с их нарушенным катаболизмом, связанным с уменьшением гликолиза и избытком NADH из-за повышенного окисления жирных кислот.
Побочные эффекты
Нет никаких доказательств канцерогенеза и мутагенности или неврологических повреждений, при болезни «кленового сиропа» мочи (MSUD) — наследственном заболевании катаболизма BCAA.
Не удалось продемонстрировать положительное влияние на баланс мышечного белка у крыс в течение 2 х месяцев, находившихся на диете обогащенной BCAA . Более того, синтез мышечного белка снизился после ночного голодания у животных, которых перед голоданием кормили обогащенной BCAA диетой, больше, чем в контрольной группе.
Хорошо известно, что скорость деградации BCAA в скелетных мышцах сильно реагирует на изменения в рационе питания. Активность аминотрансфераз для BCAA в два-четыре раза выше, чем концентрации BCAA в тканях, следовательно, скорость трансаминирования, приводящая к образованию BCKA, глутамата, аланина и GLN, быстро реагирует на изменения уровня BCAA (РИС. левая сторона). Таким образом, эффекты нагрузки BCAA могут быть пагубными в условиях нарушенной или повышенной выработки аммиака, например, у лиц с заболеваниями печени и во время тяжелых физических нагрузок (РИС, правая сторона). В этих условиях активируется детоксикация аммиака в GLN в мышцах и нарушается синтез α-кетоглутарата (α-KG) из глутамата. Результатом является утечка α-KG из цикла трикарбоновых кислот (катаплероз) и повышенный выброс GLN в кровоток для катаболизма до аммиака во висцеральных тканях. Следовательно, положительное влияние BCAA на баланс мышечного белка конкурирует с отрицательным влиянием катаплероза на мышцы и повышенным уровнем аммиака в мозге.
Поскольку BCAA транспортируются в мозг через общий транспортер для больших нейтральных аминокислот, избыток BCAA может снизить усвоение мозгом других нейтральных аминокислот, таких как фенилаланин, тирозин, HIS и триптофан (TRP), которые являются предшественниками дофамина, норадреналина, гистамина и серотонина. Это явление, которое является обоснованием использования BCAA для профилактики печеночной энцефалопатии и наступления усталости во время физических упражнений, может иметь пагубное влияние на психические функции пациентов с неврологическими и психиатрическими расстройствами. Из-за нарушения синтеза серотонина из TRP можно ожидать повышенную агрессию у пациентов с шизофренией и повышенную сварливость у людей со склонностью к раздражительности или агрессии.
Некоторые исследователи предполагают, что повышенные концентрации BCAA и их метаболитов ответственны за резистентность к инсулину и могут играть пагубную роль в патогенезе осложнений, связанных с диабетом.
Выводы
Необходимо установить критерии для использования BCAA в условиях, когда повышенное производство аммиака из-за усиленного катаболизма BCAA может быть вредным. Добавки BCAA при диабете кажутся нецелесообразными. Считается, что добавление BCAA стимулирует анаболические пути у спортсменов, смягчает кахексию при мышечных атрофиях, предотвращает или лечит признаки печеночной энцефалопатии, уменьшает усталость во время упражнений, способствует заживлению ран и стимулирует выработку инсулина. Обычная доза добавления BCAA составляет 10–20 г/день, что приводит к 4-кратному увеличению плазменного BCAA. На основе исследований соотношения BCAA в белках, используют смеси, содержащие на 50–100 % больше лейцина, чем изолейцина и валина.