Isoleucin: Funkce

Isoleucin zaujímá zvláštní funkci v metabolismu bílkovin. Esenciální aminokyselina se převážně podílí na tvorbě nových tkání a je velmi účinná pro zvýšenou biosyntézu bílkovin ve svalech a játra.Isoleucine hraje zásadní roli v:

  • Silový a vytrvalostní sport
  • Stres
  • Nemoci a strava

Isoleucin jako dodavatel energie v roce XNUMX pevnost a vytrvalost sport Isoleucine vstupuje do hepatocytů (játra buněk) po vstřebávání přes portál žíla. Odštěpením amoniak (NH3) se isoleucin převádí na alfa-keto kyseliny. Alfa-keto kyseliny lze použít k výrobě energie. Na druhou stranu, protože isoleucin je jak glukogenní, tak ketogenní aminokyselina, alfa-keto kyseliny může být použit jako prekurzor pro syntézu sukcinyl-koenzymu A i acetyl-koenzymu A. Meziprodukt citrátového cyklu sukcinyl-CoA slouží jako substrát pro glukoneogenezi (nový glukóza formace) v játra a svaly. Acetyl-CoA je základním výchozím produktem lipo- a ketogeneze (tvorba mastné kyseliny a ketolátky). Glukóza jakož i mastné kyseliny a ketolátky představují důležité zdroje energie pro tělo - zejména při fyzické námaze. The erytrocyty (Červené krev buňky) a dřeně ledvin jsou zcela závislé na glukóza pro energii. The mozek pouze částečně, protože v metabolismu hladovění může získat až 80% energie z ketonových těl. Když glukóza a mastné kyseliny se rozpadají ve svalech, ATP (adenosin trifosfát), nejdůležitějšího nosiče energie buňky. Když je to fosfát vazby jsou hydrolyticky štěpeny enzymySe vytvoří ADP nebo AMP. Energie uvolněná v tomto procesu umožňuje chemickou, osmotickou nebo mechanickou práci, jako je sval kontrakce. Vzhledem ke své základní funkci při výrobě energie je nedostatek isoleucinu spojen se svalovou slabostí, apatií a únava, mimo jiné příznaky. Po zpracování v játrech téměř 70% všech aminokyseliny vstupu krev jsou BCAA. Jsou rychle absorbovány svaly. Během prvních tří hodin po jídle s vysokým obsahem bílkovin byl isoleucin leucina valin tvoří asi 50-90% celkového příjmu aminokyselin ve svalech. Isoleucin je nesmírně důležitý pro regeneraci a údržbu svalové tkáně. BCAA jsou součástí asi 35% kontraktilu Proteinů - aktin a myosin - ve svalech. Isoleucin stimuluje uvolňování inzulín z beta buněk pankreatu (pankreasu). Vysoký inzulín koncentrace v krev urychlit absorpci aminokyselin do myocytů (svalové buňky). Zvýšený transport aminokyselin do myocytů vede k následujícím procesům:

  • Zvýšené hromadění bílkovin ve svalech
  • Rychlý pokles koncentrace stresového hormonu kortizolu, který podporuje rozpad svalů a inhibuje příjem aminokyselin do svalových buněk
  • Lepší ukládání glykogenu v myocytech, udržování svalového glykogenu.

Nakonec příjem potravin bohatých na isoleucin, leucin a valin vede k optimálnímu růstu svalů a maximálnímu zrychlenému zotavení. Kromě isoleucinu je to aminokyseliny arginin a fenylalanin, leucin a valin také vykazují inzulín-stimulační účinky, přičemž nejúčinnější je leucin. Biotin, vitamín B5 (kyselina pantothenová) a vitamin B6 (pyridoxin) jsou nezbytné pro rozdělení a přeměnu BCAA. Pouze v důsledku jejich dostatečného přísunu vitamíny může rozvětvený řetězec aminokyseliny být optimálně metabolizován a používán. Několik studií ukazuje, že obojí vytrvalost sportovní a silový trénink vyžadují zvýšený příjem bílkovin. Udržet pozitivní dusík vyvážit - odpovídá regeneraci tkání - denní potřeba bílkovin je mezi 1.2 a 1.4 g na kg tělesné hmotnosti pro vytrvalost sportovce a 1.7 - 1.8 g na kg tělesné hmotnosti pro pevnost sportovci. V průběhu vytrvalostní sportyK výrobě energie se používají zejména isoleucin, leucin a valin. Dodávka energie z těchto aminokyselin se zvyšuje, když se zásoby glykogenu v játrech a svalech s postupující sportovní aktivitou stále více vyčerpávají. Pevnost sportovci by měli také zajistit vysoký příjem aminokyselin s rozvětveným řetězcem, zejména před tréninkem. Tímto způsobem tělo při fyzické námaze nečerpá ze svalů své vlastní BCAA a je zabráněno katabolismu bílkovin. Po tréninku se také doporučuje přísun BCAA. Isoleucine rychle zvyšuje hladinu inzulínu po skončení cvičení, zastavuje rozklad bílkovin způsobený předchozím cvičením a podporuje obnovený růst svalů. Kromě toho mají BCAA za následek větší ztrátu tuku. Abyste z BCAA získali co nejvíce, pokud jde o budování svalů, měli byste je užívat všichni společně a ve spojení s jinými bílkovinami. Izolovaný příjem isoleucinu nebo leucinu nebo valinu může dočasně narušit biosyntézu proteinů pro budování svalů. Samotnou spotřebu BCAA je třeba vnímat kriticky, zejména před vytrvalostní trénink, kvůli oxidaci pod stres a močovina Záchvat. Rozklad 1 gramu BCAA produkuje asi 0.5 gramu močovina. Nadměrný močovina koncentrace zatěžují organismus. Proto je v souvislosti s příjmem BCAA zásadní zvýšený příjem tekutin. Pomocí velkého množství tekutiny lze močovinu rychle vyloučit ledvinami. A konečně, během vytrvalostního cvičení by měl být zvážen zvýšený příjem isoleucinu, leucinu nebo valinu. Vylepšení výkonu pro vytrvalostního sportovce nastává pouze při použití BCAA během výškový výcvik nebo trénink ve vysokých teplotách. V důsledku vysokého příjmu bílkovin nebo fyzického stres, vysoké množství dusík ve formě amoniak (NH3) se produkují v důsledku rozpadu bílkovin. To má neurotoxický účinek ve vyšších koncentracích a může mít za následek například jaterní encefalopatie, Tento stav je potenciálně reverzibilní mozek dysfunkce vyplývající z nedostatečné detoxikace funkce jater. A co je nejdůležitější, isoleucin a leucin mohou zvýšit rozklad toxických látek amoniak ve svalech - významný přínos pro sportovce. V játrech arginin a ornitin tento úkol plní. Vědecké studie ukázaly, že správa 10-20 gramů BCAA pod stres může oddálit duševní únava. Stále však neexistuje žádný důkaz, že aminokyseliny s rozvětveným řetězcem vést ke zlepšení výkonu. Podobně nebyla prokázána zlepšená adaptace na cvičení.

Isoleucin v situacích stresu vyvolaného cvičením

Během zvýšeného fyzického a cvičebního stresu, jako jsou úrazy, nemoci a chirurgické zákroky, tělo štěpí bílkoviny zvýšenou rychlostí. Tomu může zabránit zvýšený příjem potravin bohatých na isoleucin. Katabolismus bílkovin zastavuje isoleucin, který rychle zvyšuje hladinu inzulínu, podporuje absorpci aminokyselin do buněk a stimuluje hromadění bílkovin. Anabolismus bílkovin je důležitý pro tvorbu nové tělesné tkáně nebo pro hojení rány a zvýšit odolnost vůči infekcím. A konečně, isoleucin pomáhá regulovat metabolismus a obranyschopnost těla. Tímto způsobem mohou být podporovány důležité svalové funkce během zvýšeného fyzického stresu.

Isoleucin při onemocněních a stravě

Akutně nemocní nebo rekonvalescentní pacienti mají zvýšenou potřebu esenciální aminokyseliny. Kvůli často nedostatečnému příjmu vysoce kvalitních bílkovin a omezenému příjmu potravy se doporučuje zvýšený příjem zejména isoleucinu, leucinu a valinu. BCAA mohou urychlit rekonvalescenci - zotavení. Specifické výhody isoleucinu se vyskytují za následujících podmínek:

  • Cirhóza jater
  • Jaterní kóma
  • Schizofrenie
  • Fenylketonurie (PKU)
  • Dystonův syndrom

Coma hepaticum je nejtěžší formou jaterní encefalopatie - 4. stupeň - reverzibilní mozková dysfunkce způsobená nedostatečnou detoxikační funkcí jater. Poškození nervů v centrální nervové soustavě má ​​mimo jiné za následek bezvědomí bez reakce na podněty bolesti (kóma), vyhynutí svalových reflexů a svalovou rigiditu při flexi a extenzi. Hypofunkce jater vede k přebytku inzulínu, což zajišťuje zvýšený transport aminokyselin, včetně isoleucinů, do svalů. V důsledku toho je snížena koncentrace isoleucinu v krvi. Vzhledem k tomu, že BCAA a esenciální aminokyseliny tryptofan používají stejný transportní systém v krvi, tj stejné nosné proteiny, může tryptofan zabírat mnoho volných nosičů kvůli nízké hladině isoleucinu v séru a být transportován směrem k hematoencefalické bariéře. L-tryptofan soutěží s 5 dalšími aminokyselinami na hematoencefalické bariéře o vstup do živné tekutiny mozek - konkrétně s BCAA a aromatickými aminokyselinami fenylalaninem a tyrosinem. Kvůli nadbytku tryptofanu v mozku je kromě tyrosinu a BCAA vytěsňován také fenylalanin, prekurzor katecholaminů, jako jsou stresové hormony epinefrin a norepinefrin. A konečně, tryptofan může nerušeně procházet hematoencefalickou bariérou. Kvůli vytěsnění fenylalaninu chybí sympatická aktivace v mozku, což omezuje syntézu katecholaminů v dřeni nadledvin. V centrálním nervovém systému se tryptofan přeměňuje na serotonin, který funguje jako tkáňový hormon nebo neurotransmiter v centrálním nervovém systému, střevním nervovém systému, kardiovaskulárním systému a krvi. Zvýšené hladiny tryptofanu nakonec vedou ke zvýšené produkci serotoninu. V případech jaterní dysfunkce nelze nadměrné množství serotoninu odbourávat, což vede k silné únavě a dokonce k bezvědomí. Zvýšený příjem isoleucinu brání zvýšené produkci serotoninu prostřednictvím mechanismu vytěsňování tryptofanu v krvi i na hematoencefalické bariéře a inhibici absorpce tryptofanu do živné tekutiny v mozku. Tímto způsobem působí izoleucin proti výskytu kómy v játrech. Snížením hladiny tyrosinu v krvi, BCAA, lze isoleucin použít na ortomolekulární psychiatrii, například při schizofrenii. Tyrosin je prekurzorem dopaminu, neurotransmiteru v centrálním nervovém systému ze skupiny katecholaminů. Nadměrně vysoká koncentrace dopaminu v určitých oblastech mozku vede k centrální nervové hyperexcitabilitě a je spojena s příznaky schizofrenie, jako jsou poruchy ega, poruchy myšlení, klam, motorický neklid, sociální odtažení, emoční ochuzení a slabost vůle. Isoleucin, leucin a valin mohou také poskytnout specifické výhody při léčbě fenylketonurie (PKU). PKU je vrozená metabolická porucha, při které nelze rozložit aminokyselinu fenylalanin. U postižených jedinců se fenylalanin hromadí v organismu, což může vést k poškození nervů a následně k závažné poruše duševního vývoje s epilepsií - spontánně se vyskytujícími záchvaty. Vysoká hladina isoleucinu v séru snižuje vazbu fenylalaninu na transportní proteiny v krvi a jeho koncentraci na hematoencefalické bariéře a snižuje absorpci fenylalaninu do mozku. Pomocí BCAA lze tedy normalizovat abnormálně vysokou koncentraci fenylalaninu jak v krvi, tak v mozku. Navíc s pomocí aminokyselin s rozvětveným řetězcem existují výhody pro lidi s takzvaným dystonickým syndromem (dyskinesia tarda). Tato porucha je charakterizována mimo jiné mimovolními pohyby obličejových svalů, například spazmodickým trčením z jazyka, křečemi jícnu, křečovitým nakloněním hlavy a hyperextenzí trupu a končetin, torticollis, jakož i torzní pohyby v oblasti krku a ramenního pletence při zachování vědomí. Jedinci s ohledem na stravu, kteří často nemají dostatečný přísun bílkovin nebo konzumují převážně potraviny s nízkým obsahem isoleucinu, mají zvýšenou potřebu BCAA. Příjem isoleucinu, leucinu a valinu by se měl nakonec zvýšit, aby tělo dlouhodobě nečerpalo ze svých vlastních bílkovinných zásob, jako jsou játra a svaly. Ztráta bílkovin ve svalech vede ke snížení metabolicky aktivní svalové tkáně. Čím více dieta ztrácí svalovou hmotu, tím více klesá bazální metabolismus a tělo spotřebovává stále méně a méně kalorií. Nakonec by se dieta měla zaměřit na zachování svalové tkáně nebo ji dokonce zvýšit cvičením. Zároveň by se mělo snížit procento tělesného tuku. Během stravy pomáhají BCAA předcházet rozkladu bílkovin a tím pádu poklesu bazálního metabolismu a také zvyšují odbourávání tuků. Imunitní obrana je z velké části zachována. Nová studie na Arizonské státní univerzitě naznačuje, že strava s vysokým obsahem aminokyselin s rozvětveným řetězcem může zvýšit bazální metabolismus o 90 kilokalorií denně.

Isoleucin jako výchozí stavební kámen pro syntézu neesenciálních aminokyselin

Reakce, při kterých se nově tvoří aminokyseliny, se nazývají transaminace. V tomto procesu je aminoskupina (NH2) aminokyseliny, jako je isoleucin, alaninnebo kyselina asparagová, se převede na alfa-keto kyselinu, obvykle alfa-ketoglutarát. Alfa-ketoglutarát je tedy akceptorovou molekulou. Produkty transaminační reakce jsou alfa-keto kyselina, jako je pyruvát nebo oxaloacetát a neesenciální aminokyselina kyselina glutamová nebo glutamát, resp. Aby proběhly transaminace, speciální enzymy jsou požadovány - takzvané transaminázy. Mezi dvě nejdůležitější transaminázy patří alanin aminotransferáza (ALAT), také známá jako glutamát pyruvát transamináza (GPT) a aspartátaminotransferáza (ASAT), také známá jako glutamát oxaloacetát transamináza (GOT). První katalyzuje konverzi alanin a alfa-ketoglutarát na pyruvát a glutamát. ASAT převádí aspartát a alfa-ketoglutarát na oxaloacetát a glutamát. Koenzym všech transamináz je derivát vitaminu B6 pyridoxal fosfát (PLP). PLP je volně vázán na enzymy a je nezbytný pro optimální aktivitu transamináz. Transaminační reakce jsou lokalizovány v játrech a dalších orgánech. Přenos alfa-amino dusík z isoleucínu na alfa-keto kyselinu transaminázami s tvorbou glutamátu dochází ve svalu. Glutamát je považován za „rozbočovač“ metabolismu amino dusíku. Hraje klíčovou roli při tvorbě, přeměně a rozkladu aminokyselin. Glutamát je výchozí substrát pro syntézu prolin, ornithin a glutamin. Ta je esenciální aminokyselinou pro transport dusíku v krvi, biosyntézu bílkovin a pro vylučování protonů v krvi. ledvina ve formě NH4. Glutamujte hlavní excitační neurotransmiter ve středu nervový systém. Váže se na specifické receptory glutamátu a může tak řídit iontové kanály. Zejména glutamát zvyšuje propustnost vápník ionty, důležitý předpoklad pro svaly kontrakce. Glutamát se převádí na kyselinu gama-aminomáselnou (GABA) odštěpením karboxylové skupiny - dekarboxylací. GABA patří k biogenním aminy a je nejdůležitější inhibicí neurotransmiter v šedé hmotě ústředny nervový systém. Inhibuje neurony v mozeček.