BCAA to izoleucyna, leucyna, walina. Są to aminokwasy rozgałęzione kluczowe dla wzrostu mięśni, największe działanie jest przypisywane leucynie. Funkcjonuje nawet termin progu leucynowego (dotyczy określonej ilości aminokwasu w porcji protein). W niektórych opracowaniach pojawiła się sugestia, iż te aminokwasy są związane z opornością insulinową.
- Czy BCAA mogą powodować insulinooporność?
- Czy suplementacja BCAA powoduje oporność insulinową?
- Co za dużo, to niezdrowo?
- BCAA a oporność insulinowa
- Podsumowanie
Czy BCAA mogą powodować insulinooporność?
Przyjrzymy się danym naukowym. Z wielu opracowań i badań naukowych wiemy, iż stężenia BCAA są podniesione u osób otyłych. Dlaczego podwyższone stężenia BCAA w krążeniu są związane ze złym stanem metabolicznym? Przecież wszędzie opisuje się suplementację BCAA jako zdrową i wskazaną? Dochodzimy do sedna nieporozumień.
U sportowca dyscyplin wytrzymałościowych możliwe jest podawanie nawet 8-10 g węglowodanów na kg masy ciała - mówimy więc o podaży 800-1000 g węglowodanów dziennie dla 100 kg np. biegacza, kolarza czy triatlonisty. Ale taka wielka podaż dotyczy okresu intensywnego treningu i jest przeznaczona dla osoby, która każdego dnia kilka godzin trenuje.
U przeciętnego człowieka ta ilość węglowodanów spowoduje otłuszczenie, zespół metaboliczny, zaburzenia glikemii, podniesienie stężenia insuliny i po jakimś czasie zapoczątkuje procesy typowe dla cukrzycy typu II. Sportowiec, bez trudu spożytkuje potężną porcję „węgli”, a osoba nieaktywna tylko się nią utuczy. Sportowiec ma dużo mięśni, które wymagają potężnego dowozu energii - osoba nieaktywna nie ma tylu mięśni i posiada dużo więcej tkanki tłuszczowej.
Prawdopodobnie stężenie BCAA we krwi a dostarczanie BCAA (w postaci białka serwatkowego, ryb, suplementu aminokwasowego, mięsa, jajek itd.) to dwie zupełnie odmienne kwestie. Podwyższone stężenie BCAA we krwi związane jest z zespołem metabolicznym i chorobą sercowo-naczyniową, dodatnio korelują z insulinoopornością, indeksem HOMA i stężeniami HbA1c.
W kilku badaniach prowadzonych na różnych kohortach stwierdzono, że zwiększone stężenia BCAA we krwi mogą służyć, jako marker przyszłej oporności na insulinę lub T2DM (cukrzycy typu II). Chociaż te powiązania są obserwowane u ludzi, mechanizmy leżące u podstaw tego związku nie są dobrze znane.
Czy suplementacja BCAA powoduje oporność insulinową?
Paradoksalnie dzieje się odwrotnie. Naukowcy sprawdzali, czy podawanie 20 g BCAA (lub protein mających niewiele BCAA) wpłynie na tolerancję glukozy. Okazało się, że podawanie BCAA obniżyło stężenie glukozy i dodatkowo stężenie insuliny w trakcie OGTT. Czyli miało wpływ na poprawę glikemii i środowiska metabolicznego.
Badania wykazały, że suplementacja BCAA poprawia metabolizm glukozy w mięśniach szkieletowych, tkance tłuszczowej i wątrobie. Myszy, które otrzymywały leucynę i izoleucynę, charakteryzowały się zwiększoną wrażliwością na insulinę, pomimo iż były na diecie wysokotłuszczowej. Ponadto doustne suplementy BCAA mogą również obniżać poziom glukozy we krwi i zmniejszać insulinooporność (poprawiać tolerancję glukozy), co stwierdzano np. u pacjentów z przewlekłą chorobą wątroby.
Co za dużo, to niezdrowo?
Wszystko to wydaje się sprzeczne, ale prawdopodobnie tolerancja insuliny jest uzależniona od dawki BCAA, w tym leucyny. Badania wykazały, że wzrost stężenia leucyny w osoczu o około 30%, może poprawić metabolizm glukozy w mięśniach szkieletowych, tkance tłuszczowej i wątrobie.
Jednak, gdy stężenie leucyny / izoleucyny w osoczu wzrośnie o 80–150%, może to hamować wychwyt glukozy z tkanek i indukować oporność na insulinę. Przyczynę tego zjawiska należy wyjaśnić w kontekście mechanizmu, za pomocą którego BCAA indukują oporność na insulinę.
BCAA a oporność insulinowa
Stworzono teorię, według, której BCAA mają mieć wpływ na szlak związany z aktywacją mTOR. Jednak ma ona słabe podparcie naukowe. Wg drugiej teorii, oporność insulinowa może być spowodowana półproduktami metabolicznymi wytwarzanymi przez zaburzenia związane z rozpadem BCAA. Te półprodukty metaboliczne mogą upośledzać funkcję komórek i indukować oporność na insulinę. Jednym z takich produktów może być BCAA.
Druga teoria dotyczy oddziaływania BCAA na mięśnie i inne tkanki. W tkance mięśniowej dotyczy rozpadu waliny wskutek oddziaływania PGC-1. Powstaje wtedy substrat 3-hydroksy-isomaślan (3-hydroxy-isobutyrate; 3-HIB). Może on powodować zwiększony wychwyt kwasów tłuszczowych z krwi, przez regulację transporterów kwasów tłuszczowych (FATP3 i FATP4). Naukowcy podejrzewają, iż 3-HIB pełni kluczową rolę w budowaniu oporności tkanki mięśniowej na insulinę.
Notabene, wg opracowania lekarza medycyny Guenthera Bodena, osoby otyłe mają podwyższone stężenie wolnych kwasów tłuszczowych (WKT, FFA). Normalnie u sportowca podwyższone stężenia WKT/FFA nie jest niczym złym. Świadczy o tym, iż pozbywamy się tkanki tłuszczowej (albo jesteśmy na dobrej drodze, by się jej pozbyć). WKT/FFA mogą być użytkowane jako paliwo w wysiłkach, które trwają dłużej, niż kilka minut. To kolejny znak, iż u osób otyłych zupełnie inaczej przebiegają procesy, które u ludzi zdrowych wcale nie muszą oznaczać patologii.
W wątrobie rozpad BCAA powoduje nasilenie glukoneogenezy i akumulację acylokarnityny, które zaburzają prawidłowe cykle komórkowe (np. Krebsa/TCA), powodując akumulację niepełnych produktów utleniania, stres oksydacyjny w mitochondriach i wątrobową oporność insulinową.
Z kolei, paradoksalnie w tkance tłuszczowej BCAA oddziałują zupełnie inaczej niż w mięśniach czy w wątrobie. Hamowanie rozkładu BCAA w tkance tłuszczowej może sprzyjać oporności na insulinę. Dane wskazują, że związek między BCAA a opornością na insulinę w tkance tłuszczowej jest inny, niż w mięśniu szkieletowym lub wątrobie. Aktywność enzymów „rozbijających” BCAA w tkance tłuszczowej jest niska, dlatego duża ich ilość pojawia się w krążeniu. I substancje powstające wskutek rozbicia BCAA mogą powodować oporność insulinową w mięśniach czy w wątrobie.
Podsumowanie
Aminokwasy rozgałęzione nie powodują oporności insulinowej. Problem pojawia się, gdy procesy zachodzące normalnie w ustroju człowieka są zaburzone (a tak jest we wstępnej fazie cukrzycy) i/lub gdy dostarcza się ogromne ilości BCAA do ustroju.
W normalnych warunkach BCAA sprzyjają wychwytowi glukozy w różnych tkankach oraz wspierają syntezę białek mięśni szkieletowych po wysiłku. Podlegają też utlenieniu, zapewniając dowóz energii dla sportowca.
Dlatego BCAA są powszechnie stosowanymi przez atletów. U sportowców trening może zwiększać zdolność mitochondriów do utleniania BCAA, łagodząc, a nawet eliminując akumulację katabolicznych związków pośrednich powstających z BCAA, eliminując w ten sposób potencjalne czynniki, które indukują oporność na insulinę. Dzięki temu właśnie, u sportowców BCAA wywierają dobroczynne działanie bez wywoływania insulinooporności.
Referencje:
Jian Shou, Pei-Jie Chen and Wei- Hua Xiao „The Effects of BCAAs on Insulin Resistance in Athletes” https://www.jstage.jst.go.jp/article/jnsv/65/5/65_383/_pdf/-char/en
Christopher J. Lynch and Sean H. Adams „Branched-chain amino acids in metabolic signalling and insulin resistance” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4424797/
Guenther Boden, M.D. „Obesity and Free Fatty Acids (FFA)” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2596919/
Woo SL, Yang J, Hsu M, Yang A, Zhang L, Lee RP, Gilbuena I, Thames G, Huang J, Rasmussen A, Carpenter CL, Henning SM, Heber D, Wang Y., Li Z. „Effects of branched-chain amino acids on glucose metabolism in obese, prediabetic men and women: a randomized, crossover study”.
