LEUCYNA–ANABOLIKIEM

Wydrukuj ten artykuł

Słowa kluczowe: leucyna, BCAA, insulina, somatotropina, testosteron, cholesterol, fernezyl, geranyl, Ras, Rho, mTOR, receptory androgenowe, PPAR alfa, SCFA, anabolizm białek, anabolizm

Zarówno leucyna, jak też pozostałe aminokwasy rozgałęzione (BCAA), od lat cieszą się wielkim powodzeniem pośród sportowców. W wielu badaniach udowodniono, że ich stosowanie sprzyja rozwojowi beztłuszczowej masy ciała. A że beztłuszczowa masa ciała to nic innego, jak czyste mięśnie zbudowane z białek, wydaje się więc oczywistym, że leucyna stymuluje produkcję (anabolizm) białek, czyli że jest anabolikiem. I chociaż wykorzystujemy przez ostatnie ćwierćwiecze leucynę – jako legalny środek anaboliczny w sporcie – to nadal naukowcy nie są zgodni co do mechanizmów jej anabolicznej aktywności. I nic w tym dziwnego – skoro wciąż odkrywają tutaj jakieś nowe szlaki, o których wcześniej nie mieli ‘zielonego pojęcia’.

Sam niejednokrotnie opisywałem mechanizmy anabolicznej aktywności leucyny i pozostałych BCAA (ostatnio bodaj w mojej książce – „Legalne anaboliki”), zawsze uzupełniając kolejne publikacje o nowe ustalenia nauki. Dzisiaj jednak znowu przyszedł czas na aktualizacje, których dokonuję niniejszym artykułem…

Początki kariery.

Kariera leucyny w sporcie rozpoczęła bodaj ze 30 lat temu, kiedy ustalono, że białka mięśni sportowców składają się w 35-ciu procentach z aminokwasów rozgałęzionych, zaś największy udział w tej puli ma właśnie leucyna. Przypomnijmy, że pulę BCAA tworzą trzy aminokwasy – leucyna, walina i izoleucyna. Przyjmuje się, że ich stosunek w składzie tkanki mięśniowej kształtuje się mniej więcej, w wymienionej wyżej kolejności, jak: 3,0:2,5:1,0.

Widać więc, że dowóz dodatkowych porcji BCAA (czy choćby samej leucyny) dostarczy najcenniejszych i deficytowych składników do budowy białek i wyzwoli impuls anaboliczny.

Wtedy znano też już szczegóły tzw. cyklu glukozowo-alaninowego. W cyklu tym, przybierającym na intensywności podczas wysiłku – w miarę wyczerpywania się zapasów glikogenu (magazynu energetycznej glukozy) – dochodzi do uwalniania aminokwasów rozgałęzionych (szczególnie – leucyny) z białek mięśniowych. Te zostają następnie rozłożone na grupy aminowe i szkielety węglowe. Szkielety węglowe ulegają spaleniu, co dostarcza energii pracującym muskułom, zaś grupy aminowe wiążą się z kwasem pirogronowym (pośredni produkt spalania glukozy) i wytwarzają alaninę. Alanina przenika do krwiobiegu, zaś z obiegiem krwi – do wątroby. Tu zamieniana jest na glukozę, która powraca do tkanki mięśniowej, jako paliwo do dalszej pracy.

Uważano, że dodatkowe porcje BCAA (szczególnie – leucyny), podane przed treningiem i po jego zakończeniu, zostaną wprzęgnięte w cykl glukozowo-alaninowy i zahamują rozpad (katabolizm) białek, związany z tym cyklem. Tym bardziej, że wolne aminokwasy posiadają zdolność hamowania enzymów proteolitycznych, zawiadujących katabolizmem białek. A wiadomo: mniejsze straty białek – to większa masa mięśniowa. BCAA miały więc działać tutaj anabolicznie – jako antykataboliki hamujące katabolizm.

Dosyć dobrze poznano już też w tamtym czasie – relacje pomiędzy aminokwasami rozgałęzionymi a niektórymi hormonami. Wiadomym było, że spożywanie wysokich porcji BCAA (szczególnie – leucyny) pobudza uwalnianie insuliny, somatotropiny i hormonów tarczycy. Ponieważ wszystkie te związki to hormony anaboliczne, dlatego wskazywano, że anaboliczna aktywność BCAA i samej leucyny może wynikać głównie – właśnie z tych ich właściwości.

Postępy ostatniej dekady.

Przełomowym odkryciem ostatniej dekady, pomocnym w zrozumieniu mechanizmów anabolicznej aktywności leucyny, było ustalenie relacji pomiędzy tym aminokwasem a pewnym enzymem – tzw. kinazą mTOR… Enzym ten przenosi rodniki fosforanowe, pobierane z adenozynotrifosforanu (ATP), na tzw. kompleksy inicjacyjne, co uruchamia etap anabolizmu białek nazywany translacją a polegający na wiązaniu kolejnych aminokwasów w długie łańcuchy molekuł białkowych.

Kiedy więc okazało się, że leucyna zwiększa aktywność kinazy mTOR – stało się jasne, że musi to być podstawowy mechanizm, odpowiedzialny za jej właściwości anaboliczne.

Bazą do najaktualniejszych ustaleń w sprawie mechanizmów anabolicznej aktywności leucyny były dosyć ‘leciwe’ obserwacje, uzupełnione o nowe odkrycia…

Szkielet węglowy leucyny jest dobrym półproduktem do produkcji hormonów steroidowych, takich jak np. anaboliczny testosteron. Niektóre tkanki wykorzystują więc ją w tym celu. Jądra (‘fabryki testosteronu’) raczej rzadko, gdyż tutaj testosteron powstaje głównie z cholesterolu. Testosteron produkowany jest jednak również przez same komórki mięśniowe, gdzie od razu – na miejscu – działa hormonalnie (w tym przypadku – anabolicznie), co nazywamy aktywnością autokrynną. Wiele wskazuje na to, że ten testosteron powstaje właśnie – w dużej mierze – ze szkieletów węglowych leucyny.

Proces prowadzący do powstania testosteronu z przemian szkieletu węglowego leucyny jest jednym z wariantów tzw. steroidogenezy, zmierzającej najpierw do wytworzenia prekursora wszystkich hormonów steroidowych – cholesterolu. Dopiero potem – cholesterol przetwarzany jest dalej – do różnych innych steroidów, takich jak właśnie testosteron. Ale i sam cholesterol również wykazuje aktywność anaboliczną w tkance mięśniowej. Z tym tylko, że musi to być cholesterol wytworzony na miejscu – we wnętrzu komórek mięśniowych. Ten bowiem, który dociera do mięśni z obiegiem krwi – z pokarmu albo z wątroby – nie wykazuje takich właściwości. Jego cząsteczki są bowiem zazwyczaj utlenione i tworzą tzw. oksydosterole, pozbawione aktywności anabolicznej. W tym miejscu należy jedynie przypomnieć, że głównymi substratami do syntezy cholesterolu w tkance mięśniowej są szkielety węglowe leucyny i kolejne produkty ich przemian.

Proces steroidogenzy, zanim zaowocuje wytworzeniem cząsteczki cholesterolu, biegnie wcześniej przez związki nazywane izoprenoidami. Dwa najważniejsze z nich, z punktu widzenia czynności naszego organizmu, to fernezyly i geranyl. Szkielety węglowe leucyny są ważnymi półproduktami, wykorzystywanymi do syntezy obydwu tych związków. Izoprenoidy przeprowadzają reakcję prenylacji, w której wiążą się z wewnątrzkomórkowymi białkami sygnałowymi – Ras i Rho – i aktywują je. Aktywacja Ras i Rho wpływa na uruchomienie syntezy białek kurczliwych włókienek mięśniowych i organizację tych białek w funkcjonalne elementy komórkowe, jak również – na stymulację anabolicznych hormonów tkankowych (szczególnie – IL-6) oraz anabolicznych czynników transkrypcyjnych (szczególnie – NF-kB).

Ściślejsze związki z hormonami.

Wspomniane wyżej czynniki transkrypcyjne to elementy komórkowe, kontrolujące pierwszy etap anabolizmu białek – transkrypcję genów. (Opisana wcześniej translacja jest kolejnym etapem). Najczęściej aktywują je hormony. Aktywacja ta może zachodzić za pośrednictwem specjalnych przekaźników, ale często bywa też bezpośrednia – kiedy to hormon wiąże się ze swoim receptorem wewnątrzkomórkowym i przekształca go w aktywny czynnik transktypcyjny. W ten właśnie sposób, działają takie hormony anaboliczne – jak np. testosteron czy DHEA. Testosteron wiąże i przekształca w czynnik transkrypcyjny receptor androgenowy (AR). Natomiast DHEA – aż dwa typy receptorów – androgenowe i tzw. receptory proliferatorów peroksysomów alfa (PPAR alfa). Pobudzenie obu tych typów receptorów prowadzi do utworzenia czynników transkrypcyjnych, aktywujących geny produkujące białka kurczliwe włókienek mięśniowych, co sprzyja rozwojowi masy mięśniowej. Dlatego właśnie testosteron i DHEA (lub różne pokrewne im związki, nazywane steroidami anaboliczno-androgennymi) tak często i chętnie wykorzystywane są w dopingu sportowym.

Jak się niedawno okazało – receptory PPAR alfa aktywowane są nie tylko przez DHEA, ale również przez zwyczajne składniki pokarmowe – a konkretnie i przede wszystkim – przez nasycone kwasy tłuszczowe. I tutaj znowu wkracza leucyna… Otóż, zarówno bowiem szkielet węglowy tego aminokwasu, jak też niektóre produkty jego metabolizmu, należą do grupy krótkołańcuchowych nasyconych kwasów tłuszczowych (SCFA). Natomiast, rozmaite pochodne SCFA testowane są aktualnie przez medycynę, jako aktywatory PPAR alfa. Mało tego – szkielet węglowy leucyny, tak jak w przypadku steroidów, jest znakomitym półproduktem do syntezy nasyconych kwasów tłuszczowych o różnej długości łańcucha. Koniec konców – metabolity leucyny wydają się stanowić grupę dobrych aktywatorów receptorów PPAR alfa, które biorą znamienny udział w procesach anabolicznych, przebiegających w tkance mięśniowej. (Biorą też udział w spalaniu tłuszczu, ale to już zupełnie inne zagadnienie.)

Związanie samego hormonu przez receptor nie prowadzi jeszcze do utworzenia czynnika transkrypcyjnego i rozpoczęcia syntezy białek. Oprócz hormonu, receptor musi związać jeszcze komplet tzw. koregulatorów transkrypcji, dzielonych na dwie grupy – koatywatory i korepresory. Koatywatory są enzymami (acetylotrasferazami), przyłączającymi cząsteczki kwasu octowego do histonów – białek ochraniających geny. Takie przyłączenie skutkuje poluzowaniem struktury histonów i udostępnieniem genów – anabolicznej aktywności czynników transkrypcyjnych. Korepresory, nazywane deacetylazami histonów, działają odwrotnie – odrywają cząsteczki kwasu octowego od białek ochronnych, zamykając czynnikom transkrypcyjnym dostęp do genów i kończąc ich aktywność anaboliczną. Nietrudno zgadnąć, że ograniczenie aktywności korepresorów poskutkuje nasileniem przebiegu procesów anabolicznych. A że tak też jest w rzeczywistości, medycyna doświadczalna próbuje ostatnio wykorzystywać inhibitory deacetylaz (blokery korepresorów) do różnych celów leczniczych – między innymi – do uzyskania regeneracji tkanki mięśniowej, w chorobach przebiegających z jej degradacją.

I tutaj znowu wypada jedynie dodać, że obiecującymi inhibitorami deacetylaz histonów okazały się krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, których wydajnym źródłem pokarmowym są BCAA – a szczególnie – leucyna.

Który ważniejszy…?

Widzimy, że poznaliśmy przynajmniej kilka mechanizmów anabolicznej aktywności leucyny.

Teraz samo ciśnie się na usta pytanie:

„Który z tych mechanizmów należy uznać za najważniejszy…?”

Myślę, że kiedyś naukowcy rozwiążą nam i tę zagadkę, bo – póki co – to nie bardzo wiadomo…

Zresztą, czy ma to jakiekolwiek, praktyczne znaczenie…?

Ważne, że leucyna i kompleksy BCAA działają anabolicznie i że jest to działanie na tyle silne, by tworzyć realną alternatywę dla zakazanych w sporcie – hormonów anabolicznych.

Be Sociable, Share!
Be Sociable, Share!

Reklama na stronie slawomirambroziak.pl:

biuro@wydawnictwopiktogram.pl
Katarzyna Ambroziak - 601 312 342