Autor: Sławomir Ambroziak
Słowa kluczowe: prolina, aminokwasy, kinaza mTOR, HGF, anabolizm białek, miogeneza, hipertrofia mięśni.
Zapewne każdy Czytelnik tego artykułu sięga po suplementy uzupełniające aminokwasy, albowiem słyszał o anabolicznych właściwościach aminokwasów, które nie tylko stanowią budulec do produkcji białek, ale jednocześnie stymulują w mięśniach syntezę molekuł białkowych, aktywując kluczowy enzym zawiadujący procesami anabolicznymi – niejaką kinazę mTOR. W tym właśnie kontekście pisuje się często i wiele o leucynie (i ogólnie aminokwasach rozgałęzionych – BCAA), glutaminie czy argininie, podczas gdy o prolinie – najczęściej wcale, a jeżeli już – to niezmiernie rzadko i jedynie zdawkowo.
Prolina i muskuły
Omówienie proliny warto rozpocząć od wyżej podanej już informacji, że aminokwas ten, podobnie jak kilka innych aminokwasów proteogennych (wchodzących w skład białek), np. BCAA, glutamina czy arginina, jest silnym aktywatorem anabolicznej kinazy mTOR (van Meijl, 2010). Wydaje się jednak, że w przypadku proliny zachodzą jeszcze inne okoliczności, niezwykle znamienne z punktu widzenia znaczenia tego aminokwasu dla hipertrofii mięśni…
Prolina tworzy 1/3 puli aminokwasów budujących białka kolagenowe, natomiast kolagen stanowi 30% wszystkich białek wchodzących w skład naszego organizmu. Mówiąc krótko: ponad 10% białka naszego organizmu to prolina. Dlatego też naukowcy, obliczając podaż aminokwasów niezbędnych do syntezy określonej masy białka, skalkulowali, że proces anabolizmu białek ma największe wymagania pod względem dostępności proliny. Kolagen jest jednocześnie jednym z najważniejszych białek tkanki mięśniowej, a poszczególne mięśnie mogą zawierać do 23% tego białka (Laurent, 1978). I chociaż doskonale wiemy, że kolagen jest białkiem najbardziej charakterystycznym dla struktur tkanki łącznej, m.in. ścięgien, więzadeł i stawów, tak wielka jego zawartość w mięśniach nie będzie nas dziwić, gdy wyjaśnimy, że mięsień to nic innego, jak rozwarstwione ścięgno, oplatające poszczególne włókna mięśniowe (Czyrny, 2012). Ale prolina wchodzi też oczywiście w skład białek kurczliwych miofibryli. Kiedy więc znowu sięgniemy po narzędzia matematyczne, powtórnie okaże się, że – spośród wszystkich aminokwasów proteogennych – anabolizm białek mięśniowych wymaga najwięcej proliny.
Znaczenie proliny dla rozwoju mięśni znakomicie obrazują badania, w których wykazano, że koncentracja tego aminokwasu znacząco wzrasta na tym etapie życia płodowego i okresu pourodzeniowego, na których dochodzi do szczególnie intensywnej miogenezy, czyli formowania się i rozwoju tkanki mięśniowej. A to wczesne zapotrzebowanie na prolinę znakomicie odwzorowywane jest przez skład mleka matki, którego białka zawierają 12% proliny (Davis, 1994; Wu, 2008 i 2010). Wysoka koncentracja proliny w mleku, odpowiadająca jego zawartości w nowobudowanych białkach, związana jest z ogromnym zapotrzebowaniem na ten aminokwas formującej się tkanki mięśniowej. Mało tego… inne aminokwasy, pobierane przez noworodki z białek mleka – arginina, kwas glutaminowy i glutamina – są przynajmniej w 40% przetwarzane w komórkach ich jelit właśnie do proliny (Reeds, 2001; Wu, 2007; Watford, 2008).
Dlatego też eksperymenty prowadzone na młodych zwierzętach wykazały, że wzrost udziału proliny w diecie już tylko o 2.1% skutkuje ponad 20-procentową poprawą dziennych przyrostów masy ich ciała, które wynikają z ponad 20-procentowego wzrostu zatrzymywania białka w mięśniach, mierzonego retencją azotu przez organizm (Kirchgessner, 1995). Mówiąc krótko: każdy procent więcej proliny w diecie – to 10% więcej masy białek mięśniowych (przynajmniej w odniesieniu do młodocianych osobników).
Związek proliny z wysiłkową hipertrofią mięśni próbowano ustalić w kilku wczesnych eksperymentach na zwierzętach, w których zasadniczo badano udział syntezy kolagenu w całościowym procesie przyrostu masy mięśniowej (Turto, 1974; Laurent, 1978 i 1985). Jednakże już z tych wiekowych badań wyłaniają się niezwykle ciekawe wnioski, odnośnie interesującego nas dzisiaj potencjalnie zagadnienia – ewentualnej suplementacji proliny lub hydrolizatów białkowych o wysokiej zawartości tego aminokwasu. Otóż, okazuje się, że zadziałanie bodźca mechanicznego, prowadzącego do hipertrofii mięśni, skutkuje np. 5-krotnym wzrostem pobrania proliny przez tkankę mięśniową, a pobranie to rośnie ogólnie 8-krotnie podczas pierwszego tygodnia trwania hipertrofii.
Przez wątrobę do mięśni
Jednakże wiele wskazuje na to, że udział proliny w hipertrofii mięśni stymulowanej skurczami włókien mięśniowych może opierać się na unikalnym mechanizmie, wyróżniającym tę substancję z grona pozostałych aminokwasów proteogennych. Otóż, jak wykazały badania prowadzone w celu wyjaśnienia znaczenia proliny dla procesu regeneracji tkanek, aminokwas ten aktywuje ekspresję genu i podnosi poziom czynnika wzrostowego hepatocytów (komórek wątrobowych) – HGF (Passos, 2010). W tym miejscu możemy zapytać: co może mieć wspólnego wzrostowy czynnik wątroby z wysiłkową hipertrofią mięśni? Należy to wyjaśnić w następujący sposób…
Do tej pory rozmawialiśmy głównie o anabolizmie białek. Przypomnijmy jednak, że hipertrofia opiera się na dwóch mechanizmach – anabolizmie i miogenezie. Pierwszy z nich polega na gromadzeniu dodatkowych białek we włóknach mięśniowych, natomiast drugi uzależniony jest od przylegających do włókien, macierzystych komórek mięśniowych, czyli tzw. komórek satelitarnych. W odpowiedzi na bodziec mechaniczny i/lub hormonalny, komórki te dzielą się i albo zlewają ze sobą, albo z włókami mięśniowymi – albo wytwarzając dodatkowe włókna, albo zasilając regenerujące się włókna dodatkowymi jądrami komórkowymi, inicjującymi anabolizm białek na etapie transkrypcji. A tutaj okazuje się, że wynikające ze skurczów miofibryli naprężenia mechaniczne sarkolemy przenoszone są na błony komórkowe przylegających do włókien mięśniowych komórek satelitarnych, co prowadzi do otwarcia kanałów jonowych w tych błonach i napływu do wnętrza komórek jonów wapnia, które inicjują kaskadę zdarzeń prowadzących… właśnie do aktywacji HGF, który to czynnik aktywuje z kolei proces miogenezy (Tatsumi, 2010). Wyraźnie widzimy więc, że HGF nie jest jedynie czynnikiem wzrostowym wątroby, ale też i mięśni, i że przekłada on bodziec mechaniczny na hormonalny w procesie miogenezy, wiążącym skurcze włókien mięśniowych z hipertrofią mięśni.
Niezbędna suplementacja
W tej sytuacji nie mamy chyba najmniejszych wątpliwości, co do zasadności rutynowej, codziennej suplementacji proliny – czy to w postaci steków z piersi kurczaka, których białko jest najbogatszym źródłem proliny ze wszystkich powszednich pokarmów, czy tabletek z hydrolizowanym białkiem kurczęcym, czy też kapsułek z gotową proliną czystą farmaceutycznie. Wysokich dawek proliny potrzebuje każdy, kto korzysta z zajęć na siłowni, jak również każdy sportowiec uprawiający dyscypliny siłowe lub sylwetkowe, gdyż aminokwas ten, wysycając pracujące mięśnie, aktywując kinazę mTOR i pobudzając produkcję HGF, wspomaga przełożenie bodźców treningowych na rozwój masy i siły mięśni.
