Photo by Anna Pelzer on Unsplash
Pojedyncza sesja treningowa zwiększa tempo syntezy białek mięśniowych, a w mniejszym stopniu także tempo ich rozpadu. Jednak bilans białek mięśniowych nie staje się dodatni, chyba że dostarczone zostaną egzogenne aminokwasy. Spożycie białka w diecie zwiększa tempo syntezy białek mięśniowych w stanie spoczynku i dodatkowo przyspiesza je w okresie regeneracji po wysiłku fizycznym. Badania pokazują, że odpowiedź mięśni na spożycie białka zależy nie tylko od ilości spożytego białka, ale także od jego szybkości trawienia i wchłaniania oraz składu aminokwasowego.
Reakcja organizmu na spożycie białka może się znacznie różnić w zależności od źródła białka w diecie. Kluczowe znaczenie ma wzrost stężenia aminokwasów egzogennych we krwi po posiłku, szczególnie leucyny, która odgrywa istotną rolę w aktywacji syntezy białek mięśniowych. Proces ten obejmuje kilka etapów, od trawienia i wchłaniania białka, przez sekwestrację aminokwasów w układzie pokarmowym, przepływ krwi przez tkanki, transport aminokwasów do mięśni, aż po aktywację mechanizmów odpowiedzialnych za syntezę białek mięśniowych.
Dotychczas większość badań skupiała się na ocenie odpowiedzi mięśni na spożycie białka pochodzenia zwierzęcego, takiego jak produkty mleczne i mięso. Obserwowano znaczące zwiększenie tempa syntezy białek mięśniowych po spożyciu tych białek, co przypisano szybkiemu wzrostowi stężenia aminokwasów egzogennych we krwi.
Jednak w kontekście rosnącej populacji światowej, prognozowanej na 9,6 miliarda do 2050 roku, produkcja wystarczających ilości konwencjonalnej żywności bogatej w białko zwierzęce może okazać się niepraktyczna lub niewskazana. Dodatkowo, w zamożnych społeczeństwach zachodnich obserwuje się trend w kierunku bardziej roślinnej diety, co prowadzi do zwiększenia spożycia białek roślinnych kosztem białek zwierzęcych. Mimo że rynek oferuje szeroki wybór białek roślinnych, istnieje niewiele badań oceniających ich biodostępność i właściwości anaboliczne.
Niektóre badania wskazują, że białka pochodzenia roślinnego, takie jak białko sojowe czy pszeniczne, wywołują mniejszą odpowiedź anaboliczną w porównaniu z równoważną ilością białek zwierzęcych. Wynika to głównie z różnic w szybkości trawienia, wchłaniania oraz składu aminokwasowego. Białka roślinne zazwyczaj charakteryzują się niższą zawartością aminokwasów egzogennych i często są ubogie w kluczowe aminokwasy, takie jak leucyna, lizyna czy metionina. Jednak te obserwacje opierają się na ograniczonej liczbie badań, a wyniki mogą nie odnosić się do wszystkich rodzajów białek roślinnych.
Kompozycja aminokwasów w różnych źródłach białka i ich wpływ na syntezę białek
Po trawieniu białka w diecie i wchłonięciu aminokwasów, znaczna część aminokwasów pochodzących z białka trafia do krwiobiegu. Wzrost stężenia aminokwasów we krwi po posiłku aktywuje mechanizmy syntezy białek w mięśniach szkieletowych oraz dostarcza niezbędnych prekursorów, które umożliwiają zwiększenie tempa syntezy białek mięśniowych. Szczególną rolę w tym procesie odgrywają aminokwasy egzogenne, a istnieje zależność między ilością spożytych aminokwasów egzogennych a odpowiedzią anaboliczną mięśni.
Białka o wyższej zawartości aminokwasów egzogennych są uznawane za białka wyższej jakości i silniej stymulują syntezę białek mięśniowych po posiłku. Zazwyczaj białka roślinne zawierają mniej aminokwasów egzogennych w porównaniu z białkami zwierzęcymi, jednak istnieją roślinne źródła białka (np. soja, ryż brązowy, rzepak, groch, kukurydza, ziemniaki), które mają stosunkowo wysoką zawartość aminokwasów egzogennych, spełniając nawet wymagania WHO/FAO/UNU.
Spośród aminokwasów szczególną rolę anaboliczną odgrywa leucyna, która aktywuje kluczowy szlak sygnałowy (mTORC1), kontrolujący syntezę białek w mięśniach. Zalecana minimalna zawartość leucyny w białku wynosi 5,9%. Chociaż białka takie jak konopie (5,1%) czy łubin (5,2%) są poniżej tego poziomu, inne białka roślinne, takie jak soja (6,9%), ziemniaki (8,3%) czy kukurydza (13,5%), przewyższają te wymagania. Kukurydza zawiera nawet więcej leucyny niż białko serwatkowe, powszechnie uznawane za jedno z najbardziej anabolicznych białek zwierzęcych.
Badania pokazują, że spożycie 20–25 g białka serwatkowego (zawierającego 2,2–2,7 g leucyny) znacząco zwiększa tempo syntezy białek mięśniowych. Podobny efekt można osiągnąć spożywając równoważną ilość białka roślinnego, choć różne źródła białka wymagają różnych porcji w celu dostarczenia odpowiedniej ilości leucyny. Na przykład, aby dostarczyć 2,7 g leucyny, potrzeba około 20 g białka kukurydzianego, ale aż 33 g białka ziemniaczanego, 40 g białka sojowego lub 71 g białka komosy ryżowej.
Oprócz leucyny, białka roślinne często mają niedobory innych kluczowych aminokwasów, takich jak lizyna i metionina. Na przykład, zawartość lizyny w białkach takich jak pszenica (1,4%) czy kukurydza (1,5%) jest znacznie niższa w porównaniu do białek zwierzęcych. Metionina także często występuje w niskich ilościach w białkach roślinnych, takich jak soczewica (0,3%) czy soja (0,4%).
Choć białka roślinne różnią się składem aminokwasowym i często są uboższe w kluczowe aminokwasy, niektóre z nich mogą dostarczać wystarczającą ilość leucyny i innych aminokwasów egzogennych, aby efektywnie stymulować syntezę białek mięśniowych. Wymaga to jednak odpowiedniego doboru źródeł białka oraz strategii zwiększających ich biodostępność.
Jak zwiększyć anabolizm białek zwierzęcych?
Przyswajalność białek roślinnych często jest obniżona przez obecność czynników antyodżywczych, takich jak błonnik czy garbniki polifenolowe. Obróbka żywności może jednak znacząco zwiększyć przyswajalność białek. Na przykład łuskanie fasoli przed spożyciem to skuteczna metoda poprawy wchłaniania białek. Dalsza obróbka, taka jak izolacja białka i usuwanie czynników antyodżywczych, prowadząca do produkcji izolatu lub koncentratu białka roślinnego, dodatkowo zwiększa efektywność wchłaniania. Procesy takie jak obróbka cieplna czy hydroliza również poprawiają trawienie i wchłanianie aminokwasów, a są powszechnie stosowane zarówno w białkach roślinnych, jak i zwierzęcych dostępnych na rynku.
Mniejszy potencjał anaboliczny niektórych białek roślinnych można przypisać ich niższej zawartości aminokwasów egzogennych lub niedoborom określonych aminokwasów. Najprostszym sposobem na zrekompensowanie niższej jakości białek roślinnych w porównaniu do zwierzęcych jest spożycie większej ilości tych białek. Na przykład, spożycie 60 g hydrolizatu białka pszenicy, w porównaniu do 35 g, znacząco zwiększyło tempo syntezy białek mięśniowych u starszych mężczyzn. Jednak zwiększenie dawki białka roślinnego może być trudne w przypadku spożycia całej żywności roślinnej, ponieważ wymagałoby to dużych porcji jedzenia i mogłoby prowadzić do zwiększenia kalorii w diecie.
Alternatywną strategią jest łączenie różnych źródeł białek roślinnych, aby uzyskać bardziej zrównoważony profil aminokwasowy. Na przykład białka kukurydzy, konopi czy ryżu brązowego, które mają niską zawartość lizyny, można łączyć z białkami sojowymi lub grochowymi, które z kolei są ubogie w metioninę, ale bogate w lizynę. Dzięki temu można zredukować niedobory poszczególnych aminokwasów. Innym podejściem jest mieszanie białek roślinnych z białkami zwierzęcymi, co zmniejsza ilość potrzebnego białka i poprawia jego wartość anaboliczną. Przykładem może być mieszanka białka pszenicy i mleka, która nie różniła się pod względem anabolicznym od spożycia wyłącznie białka mlecznego.
Fortyfikacja białek roślinnych wolnymi aminokwasami, takimi jak leucyna, to kolejna strategia zwiększania ich potencjału anabolicznego. Leucyna, kluczowy aminokwas anaboliczny, może być dodawana do białek, aby zwiększyć tempo syntezy białek mięśniowych. Na przykład w badaniach na zwierzętach fortyfikacja białka pszenicy leucyną podniosła tempo syntezy białek do poziomu porównywalnego z białkiem serwatkowym. Jednak w badaniach na ludziach efekty fortyfikacji leucyną były mniej jednoznaczne, co może wynikać z wpływu ćwiczeń na wrażliwość mięśni na leucynę. Warto zauważyć, że niewiele badań oceniło skuteczność fortyfikacji białek roślinnych w poprawie ich właściwości anabolicznych.
Poprawa przyswajalności i potencjału anabolicznego białek roślinnych może być osiągnięta przez odpowiednią obróbkę, łączenie różnych źródeł białek lub ich fortyfikację kluczowymi aminokwasami. Strategie te mają szczególne znaczenie w kontekście diety roślinnej, zapewniając odpowiednią podaż aminokwasów egzogennych bez konieczności nadmiernego zwiększania objętości jedzenia.
Forma białka a reakcje anaboliczne
Badania nad anabolicznymi właściwościami białek roślinnych koncentrowały się głównie na porównywaniu tempa syntezy białek mięśniowych po posiłku w odpowiedzi na spożycie wyizolowanych białek roślinnych i zwierzęcych. Jednak w rzeczywistości białka w diecie spożywane są zazwyczaj w formie całej żywności lub produktów spożywczych, które są częścią bardziej złożonych posiłków. Takie podejście automatycznie zapewnia mieszankę różnych źródeł białek roślinnych, co może poprawić reakcję mięśni na syntezę białek po posiłku.
Spożywanie białka jako części produktu lub posiłku wiąże się również z obecnością innych składników odżywczych, takich jak węglowodany, tłuszcze, mikroelementy czy związki antyodżywcze, które mogą wpływać na trawienie białek i wchłanianie aminokwasów. W rezultacie reakcja anaboliczna po spożyciu posiłku jest bardziej złożona i nie może być przewidywana jedynie na podstawie składu aminokwasowego białka czy profilu aminokwasów we krwi po posiłku. Na przykład badania porównujące reakcję po śniadaniu na bazie jajek i na bazie zbóż wykazały różnice w stężeniach aminokwasów we krwi, ale nie różnice w tempie syntezy białek mięśniowych.
Macierz żywności, na którą składają się różne makro- i mikroelementy oraz związki odżywcze i antyodżywcze, jest również modyfikowana przez przetwarzanie przemysłowe i domowe, takie jak gotowanie, rozdrabnianie czy żucie. Czynniki te wpływają na szybkość trawienia białek i wchłaniania aminokwasów. Ponadto, mieszane posiłki często zawierają różne źródła białek roślinnych i zwierzęcych, a interakcje między tymi białkami mogą mieć wpływ na ich trawienie i reakcję anaboliczną. Obecnie literatura naukowa dostarcza ograniczonych informacji na temat interakcji między różnymi źródłami białek w ramach jednego posiłku i ich wpływu na syntezę białek mięśniowych po posiłku.
Choć zdobyto już dużo wiedzy na temat czynników modulujących przyswajalność białek, trawienie białek i wchłanianie aminokwasów, brakuje danych dotyczących tego, jak całe posiłki wpływają na te procesy i ich anaboliczny efekt. Przyszłe badania powinny skupić się na ocenie anabolicznych właściwości mieszanych posiłków oraz ich wpływu na kondycję mięśni w zdrowiu i chorobie. Dotychczasowe badania wykazały, że współspożywanie węglowodanów lub tłuszczów z białkiem może opóźniać trawienie białek i wchłanianie aminokwasów, ale nie wydaje się znacząco wpływać na tempo syntezy białek mięśniowych po posiłku. Co więcej, choć węglowodany mogą zwiększać wydzielanie insuliny po posiłku, to insulina ma raczej funkcję wspomagającą niż stymulującą syntezę białek mięśniowych, a spożycie samego białka jest wystarczające, aby osiągnąć maksymalne tempo syntezy.
Podczas gdy istnieją liczne badania dotyczące anabolicznych odpowiedzi na spożycie produktów pochodzenia zwierzęcego, takich jak mleko, mięso czy jaja, dane dotyczące całych produktów roślinnych są znacznie bardziej ograniczone. Ta luka w wiedzy utrudnia pełne zrozumienie anabolicznych właściwości żywności roślinnej i ich potencjału w syntezie białek mięśniowych.
Lion’s Mane od Apollo’s Hegemony – ekstrakt zwiększający zdolności kognitywne mózgu – KUP TUTAJ
Alternatywne źródła białka
Ostatnie badania zwróciły uwagę na anaboliczne właściwości białka pochodzącego z grzybów, konkretnie z uprawy Fusarium venenatum, co zaowocowało powstaniem tzw. mykoproteiny. Ten rodzaj białka charakteryzuje się wysoką zawartością białka (~45%) oraz profilem aminokwasowym porównywalnym do białek mlecznych. Badania wykazały, że mykoproteina ma dobrą przyswajalność, co potwierdzono poprzez porównanie stężeń aminokwasów egzogennych (w tym leucyny) we krwi po spożyciu mykoproteiny i równoważnej ilości białka mlecznego. Ostatnie eksperymenty wykazały, że spożycie jednej porcji mykoproteiny (70 g, zawierającej 31,5 g białka) zwiększało tempo syntezy białek mięśniowych zarówno w stanie spoczynku, jak i po ćwiczeniach, przewyższając reakcję obserwowaną po spożyciu mleka z równoważną zawartością leucyny (31 g, dostarczającego 26,2 g białka). Te wyniki sugerują, że grzyby mogą stanowić wysokiej jakości, skuteczne źródło białka stymulujące syntezę białek mięśniowych.
Inną alternatywą białkową, która budzi duże zainteresowanie, są jadalne owady. Choć technicznie owady zaliczają się do zwierząt, można je produkować na bardziej zrównoważoną i skalowalną komercyjnie skalę, co czyni je obiecującym kandydatem do wsparcia globalnego bezpieczeństwa żywnościowego. Owady cechują się wysoką zawartością białka, a ich profil aminokwasowy przypomina wysokiej jakości białka zwierzęce. W jednym z badań larwy mącznika młynarka wzbogacono stabilnie izotopowo znakowanymi aminokwasami, co pozwoliło na bezpośrednie określenie ich trawienia, wchłaniania i anabolicznych właściwości. Białko pochodzące z larw było szybko trawione i wchłaniane, znacząco zwiększając tempo syntezy białek mięśniowych po posiłku. Co istotne, reakcja anaboliczna po spożyciu białka owadziego nie różniła się od tej po spożyciu równoważnej ilości białka mlecznego.
Te dwa przykłady pokazują, że istnieją alternatywne, wysokiej jakości źródła białka, które można produkować w bardziej zrównoważony sposób, a jednocześnie ich właściwości anaboliczne są porównywalne do konwencjonalnych białek zwierzęcych. Należy jednak przeprowadzić więcej badań, aby lepiej zrozumieć procesy trawienia, wchłaniania i anaboliczne właściwości wielu nowych źródeł białka. Alternatywne źródła białka stanowią obiecującą możliwość zaspokojenia przyszłego globalnego zapotrzebowania na białko w diecie.
Ashwagandha od Apollo’s Hegemony – ekstrakt roślinny zwiększający odporność na stres – KUP TUTAJ
Podsumowanie
Proces syntezy białek mięśniowych jest ściśle związany ze spożyciem odpowiedniej ilości i jakości białek, które dostarczają kluczowych aminokwasów, takich jak leucyna. Chociaż białka zwierzęce są tradycyjnie uważane za bardziej anaboliczne, białka roślinne również mogą efektywnie stymulować syntezę białek mięśniowych, jeśli odpowiednio dobrane i przetworzone. Kluczowe strategie, takie jak łączenie różnych źródeł białek roślinnych, ich fortyfikacja aminokwasami czy odpowiednia obróbka, mogą zwiększyć ich biodostępność i potencjał anaboliczny. Alternatywne źródła białka, takie jak mykoproteiny czy jadalne owady, stanowią obiecującą opcję zarówno pod względem jakości, jak i zrównoważonego rozwoju. Ich właściwości anaboliczne porównywalne do białek zwierzęcych pokazują, że mogą one odegrać istotną rolę w przyszłym zaopatrzeniu populacji w białko. Niemniej jednak dalsze badania nad pełnymi posiłkami i interakcjami składników odżywczych są kluczowe dla pełnego zrozumienia ich wpływu na anabolizm mięśniowy.
Bibliografia:
Phillips SM, Tipton KD, Aarsland A, Wolf SE, Wolfe RR. Mixed muscle protein synthesis and breakdown after resistance exercise in humans. Am J Physiol. 1997;273(1 Pt 1):E99-107.
Biolo G, Tipton KD, Klein S, Wolfe RR. An abundant supply of amino acids enhances the metabolic effect of exercise on muscle protein. Am J Physiol Endocrinol Metab. 1997;273(1):E122.
Moore DR, Tang JE, Burd NA, et al. Differential stimulation of myofibrillar and sarcoplasmic protein synthesis with protein ingestion at rest and after resistance exercise. J Physiol. 2009;587(4):897-904. doi:10.1113/jphysiol.2008.164087.
Tang JE, Moore DR, Kujbida GW, Tarnopolsky MA, Phillips SM. 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 (1985). 2009;107(3):987-992. doi:10.1152/japplphysiol.00076.2009.
Gorissen SH, Remond D, van Loon LJ. The muscle protein synthetic response to food ingestion. Meat Sci. 2015;109:96-100. doi:10.1016/j.meatsci.2015.05.009.
Churchward-Venne TA, Pinckaers PJM, Smeets JSJ, et al. Dose-response effects of dietary protein on muscle protein synthesis during recovery from endurance exercise in young men: a double-blind randomized trial. Am J Clin Nutr. 2020;112(2):303-317. doi:10.1093/ajcn/nqaa073.
Volpi E, Kobayashi H, Sheffield-Moore M, Mittendorfer B, Wolfe RR. Essential amino acids are primarily responsible for the amino acid stimulation of muscle protein anabolism in healthy elderly adults. Am J Clin Nutr. 2003;78(2):250-258.
