Аминокислота с разветвленной цепью

редактировать

A Аминокислота с разветвленной цепью (BCAA ) является аминокислотой с алифатической боковой цепью с разветвлением (центральный атом углерода, связанный с тремя или более атомами углерода). Среди протеиногенных аминокислот есть три BCAA: лейцин, изолейцин и валин. К непротеиногенным BCAA относятся 2-аминоизомасляная кислота.

Диаграмма химической структуры лейцина лейцин Диаграмма химической структуры изолейцина изолейцин Диаграмма химической структуры валина валин

Три протеиногенных BCAA входят в число девяти незаменимых аминокислот для человека, составляющих 35 % незаменимых аминокислот в мышечных белках и 40% предварительно сформированных аминокислот, необходимых млекопитающим. Синтез BCAA происходит во всех местах растений, в пластидах клетки, что определяется наличием мРНК, которые кодируют ферменты метаболического пути.

BCAA заполняют несколько метаболических и физиологических роли. Метаболически BCAA способствуют синтезу и обмену белка, сигнальным путям и метаболизму глюкозы. Окисление BCAA может усилить окисление жирных кислот и сыграть роль в ожирении. С физиологической точки зрения, BCAA берут на себя роль в иммунной системе и функции мозга. BCAA эффективно расщепляются ферментами дегидрогеназы и декарбоксилазы, экспрессируемыми иммунными клетками, и необходимы для роста и пролиферации лимфоцитов и активности цитотоксических Т-лимфоцитов. Наконец, BCAA разделяют один и тот же транспортный белок в мозг с ароматическими аминокислотами (Trp, Tyr и Phe). Попадая в мозг, BCAA могут играть роль в синтезе белка, синтезе нейромедиаторов и выработке энергии.

Содержание

  • 1 Требования
  • 2 Исследования
  • 3 Синтез
  • 4 Распад
  • 5 Передача сигналов клеток
  • 6 Роль в сахарном диабете 2 типа
  • 7 Влияние добавок BCAA на упражнения
  • 8 См. Также
  • 9 Ссылки
  • 10 Внешние ссылки

Требования

Совет по пищевым продуктам и питанию (FNB) Института медицины США установил Рекомендуемые диетические нормы (RDA) для незаменимых аминокислот в 2002 году. Для лейцина, для взрослых от 19 лет и старше, 42 мг / кг массы тела / день; для изолейцина 19 мг / кг массы тела / сутки; для валина 24 мг / кг массы тела / сут. Для человека весом 70 кг (154 фунта) это соответствует 2,9, 1,3 и 1,7 г / день. Рационы, которые соответствуют или превышают рекомендованную суточную норму общего белка (0,8 г / кг / день; 56 граммов для человека весом 70 кг), соответствуют или превышают рекомендованную суточную норму для аминокислот с разветвленной цепью.

Исследования

В некоторых случаях печеночной энцефалопатии использовались диетические BCAA. Они могут облегчить симптомы печеночной энцефалофатии, но нет доказательств того, что они улучшают показатели смертности, питания или общего качества жизни, поскольку необходимы дальнейшие исследования.

Некоторые исследования предполагают возможную связь между высоким уровнем заболеваемость боковым амиотрофическим склерозом (БАС) среди профессиональных игроков в американский футбол и итальянских футболистов, а также некоторых спортивных добавок, включая BCAA. В исследованиях на мышах было показано, что BCAA вызывают повышенную возбудимость клеток, аналогичную той, которая обычно наблюдается у пациентов с БАС. Предлагаемый основной механизм состоит в том, что повышенная возбудимость клеток приводит к увеличению поглощения кальция клеткой и, таким образом, вызывает гибель клеток, особенно нейронных клеток, которые обладают особенно низкой способностью буферизации кальция. Тем не менее, какая-либо связь между BCAA и ALS еще предстоит полностью установить. Хотя BCAA могут вызывать гипервозбудимость, аналогичную той, которая наблюдается у мышей с ALS, текущие исследования не показывают, действительно ли диета, обогащенная BCAA, принимаемая в течение длительного периода, действительно вызывает симптомы, подобные ALS.

Уровни в крови BCAA повышены у тучных, инсулинорезистентных людей, а также у мышей и крыс, моделирующих диабет, вызванный диетой, что предполагает возможность того, что BCAA вносят вклад в патогенез ожирения и диабета. Диеты с ограничением BCAA улучшают толерантность к глюкозе и способствуют похуданию у мышей с нормальным весом, восстанавливают чувствительность к инсулину и нормальную массу тела у тучных мышей и повышают чувствительность к инсулину у тучных крыс.

Синтез

Пять ферментов играют роль основная роль в параллельных путях синтеза изолейцина, валина и лейцина: треониндегидрогеназа, синтаза ацетогидроксикислот, редуктоизомераза кетокислоты, дегидрогеназа дигидроксикислот и аминотрансфераза. Треониндегидрогеназа катализирует дезаминирование и дегидратацию треонина до 2-кетобутирата и аммиака. Изолейцин образует петлю отрицательной обратной связи с треониндегидрогеназой. Синтаза ацетогидроксикислот является первым ферментом параллельного пути, выполняющим реакцию конденсации на обеих стадиях - конденсация пирувата в ацетоацетат в валиновом пути и конденсация пирувата и 2-кетобутирата с образованием ацетогидроксибтилрата в изолейциновом пути. Следующая кетокислотредуктисомераза восстанавливает ацетогидроксикислоты из предыдущего этапа с образованием дигидроксикислот как валинового, так и изолейцинового путей. Дигидроксикислота дегигрогеназа превращает дигидроксикислоты на следующем этапе. Заключительный этап параллельного пути осуществляется аминотрансферазой, которая дает конечные продукты валин и изолейцин. Еще четыре фермента - изопропилмалатсинтаза, изопропилмалат-изомераза, изопропилмалатдегидрогеназа и аминотрансфераза - необходимы для образования лейцина из 2-оксолсовалерата.

Разложение

Разложение лейцина, изолейцин и валин. Также изображен путь деградации метионина.

В разложении аминокислот с разветвленной цепью участвует комплекс дегидрогеназы альфа-кетокислоты с разветвленной цепью (BCKDH). Дефицит этого комплекса приводит к накоплению аминокислот с разветвленной цепью (лейцин, изолейцин и валин ) и их токсичных побочных продуктов в кровь и моча, что дало заболеванию название болезнь мочи кленового сиропа.

Комплекс BCKDH превращает аминокислоты с разветвленной цепью в производные ацил-КоА, которые после последующих реакций превращаются либо в ацетил-КоА или сукцинил-КоА, которые входят в цикл лимонной кислоты.

Участвующими ферментами являются аминотрансфераза с разветвленной цепью и 3-метил-2 -оксобутаноатдегидрогеназа.

Передача сигналов в клетке

В то время как большинство аминокислот окисляется в печени, BCAA в основном окисляются в скелетных мышцах и других периферических тканях. Эффекты введения BCAA на рост мышц в диафрагме крысы были протестированы и пришли к выводу, что не только смесь BCAA по отдельности оказывает такое же влияние на рост, как и полная смесь аминокислот, но и смесь аминокислот со всеми, кроме BCAA, не имеет влияние на рост мышц диафрагмы крысы. Прием только изолейцина или валина не оказал никакого влияния на рост мышц, хотя введение одного лейцина оказалось почти таким же эффективным, как и полная смесь BCAA. Лейцин косвенно активирует киназу p70 S6, а также стимулирует сборку комплекса eIF4F, которые необходимы для связывания мРНК при инициации трансляции. Киназа P70 S6 является частью мишени рапамицинового комплекса (mTOR) у млекопитающих, и было показано, что она способствует адаптивной гипертрофии и восстановлению мышц крысы. Инфузия протеина в состоянии покоя стимулирует синтез протеина через 30 минут после начала инфузии, и синтез протеина остается повышенным еще в течение 90 минут. Инфузия лейцина в состоянии покоя дает шестичасовой стимулирующий эффект и увеличивает синтез белка за счет фосфорилирования киназы p70 S6 в скелетных мышцах. После упражнений с отягощениями, без введения BCAA, сеанс упражнений с отягощениями не влияет на фосфорилирование mTOR и даже вызывает снижение фосфорилирования Akt. Обнаружено некоторое фосфорилирование киназы p70 S6. Когда BCAA вводили после тренировки, достаточное фосфорилирование киназы p70 S6 и S6 указывало на активацию сигнального каскада.

Роль в сахарном диабете 2 типа

Помимо клеточной передачи сигналов, mTOR Этот путь также играет роль в росте бета-клеток, приводящем к секреции инсулина . Высокий уровень глюкозы в крови запускает процесс сигнального пути mTOR, в котором лейцин играет косвенную роль. Комбинация глюкозы, лейцина и других активаторов заставляет mTOR запускать передачу сигналов для пролиферации бета-клеток и секреции инсулина. Более высокие концентрации лейцина вызывают гиперактивность в пути mTOR, а киназа S6 активируется, что приводит к ингибированию субстрата рецептора инсулина через фосфорилирование серина. В клетке повышенная активность комплекса mTOR вызывает в конечном итоге неспособность бета-клеток высвобождать инсулин, а ингибирующий эффект киназы S6 приводит к инсулинорезистентности в клетках, что способствует развитию диабета 2 типа.

Метформин способен вызывать активируют киназу AMP, которая фосфорилирует белки, участвующие в пути mTOR, а также приводит к прогрессированию комплекса mTOR из неактивного состояния в активное состояние. Предполагается, что метформин действует как конкурентный ингибитор аминокислоты лейцина в пути mTOR.

Влияние добавок BCAA на упражнения

BCAA оказывают инсулино-подобное действие на глюкозу, вызывая снижение уровня глюкозы. BCAA, которые потребляются перед тренировкой, могут окисляться скелетными мышцами и использоваться в качестве энергии во время упражнения, снижая потребность печени в повышении уровней гликогенолиза. Во время анаэробных упражнений молекулы пирувата, образующиеся в результате метаболизма глюкозы, превращаются в молочную кислоту, накопление которой может привести к метаболическому ацидозу с уровнем pH ниже 6.4. Высокий уровень молочной кислоты вызывает остановку метаболизма глюкозы, чтобы снизить дальнейшее снижение pH. Было показано, что добавка BCAA снижает уровень молочной кислоты в мышцах, позволяя метаболизму глюкозы продолжаться. Это приводит к снижению скорости гликогенолиза в печени и, как следствие, снижению уровня глюкозы в плазме. Однако исследования, проведенные в отношении долгосрочного воздействия BCAA на уровень глюкозы, показали, что постоянный прием BCAA не оказывает заметного влияния на уровень глюкозы в крови за пределами упражнений.

Недавние исследования также показали, что BCAA снижают уровни. циркулирующих свободных жирных кислот (FFA) в крови. СЖК конкурируют за сайты связывания альбумина с триптофаном, и когда уровни СЖК в крови снижаются, уровни свободного триптофана также снижаются, поскольку большее количество связывается альбумином. Во время физических упражнений уровни свободного триптофана, поступающего в мозг, увеличиваются, вызывая увеличение 5-гидрокситриптамина (5-HT), который способствует ощущению усталости. За счет снижения уровня свободных жирных кислот в крови BCAA могут помочь снизить уровень свободного триптофана, поступающего в мозг, и помочь уменьшить ощущение усталости в результате физической нагрузки.

Также обнаружено, что BCAA способствуют уменьшить повышение уровня аммиака в сыворотке крови во время упражнений. Это достигается за счет увеличения количества аммиака, используемого в синтезе глутамина, предотвращая чрезмерное накопление аммиака в крови. Повышенный уровень аммиака в головном мозге приводит к снижению уровней ГАМК и глутамата, вызывая усиление центральной усталости. Повышенные уровни аммиака в мышечной ткани также увеличивают активность фосфофруктокиназы (PFK), что приводит к увеличению молочной кислоты, которая является основным фактором мышечной усталости.

Кроме того, добавки BCAA были показано снижение уровня креатинкиназы в мышечных клетках после тренировки. Креатинкиназа является индикатором повреждения мышц и отвечает за перенос фосфатной группы от АТФ с образованием молекулы фосфокреатина. Было показано, что добавка BCAA снижает уровень креатинкиназы, что приводит к повышению уровня внутриклеточного АТФ и уменьшению чувства усталости. См. Также DOMS.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы по теме в Аминокислоты с разветвленной цепью.
Последняя правка сделана 2021-05-13 09:49:15
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте