Biljni ili mliječni proteini za sintezu mišića

Biljni proteini i mješavine različitih biljnih izvora mogu stimulirati sintezu mišićnih proteina (MPS) te podržati snagu i mišićnu hipertrofiju u mjeri usporedivoj s mliječnim proteinima poput wheya i mlijeka, pod uvjetom da je ukupan dnevni unos proteina dostatan ili da biljni izvor osigurava adekvatan profil esencijalnih aminokiselina i leucina [4, 10, 14, 16, 21]. Međutim, gram za gram, neobogaćeni pojedinačni biljni izvori često sadrže niže razine esencijalnih aminokiselina (EAA) i leucina u odnosu na mliječne proteine, što može dovesti do nižih stopa akutnog MPS-a osim ako se doze ne povećaju, komplementarni biljni izvori ne kombiniraju ili se ne doda slobodni leucin [10, 12, 13, 18].

Aminokiselinski profil biljnih naspram mliječnih proteina

Glavni fiziološki pokretač MPS-a je dostupnost esencijalnih aminokiselina, posebno leucina [5, 14]. Pojedinačni proteinski izolati biljnog porijekla pokazuju izražene varijacije u svom aminokiselinskom sastavu u usporedbi s proteinima životinjskog porijekla [12, 13]. Dok su mliječni proteini poput wheya (43% EAA, 11,0% leucina) i mlijeka (39% EAA, 9,0% leucina) bogati svim esencijalnim aminokiselinama, biljni proteinski izolati poput zobi (21% EAA), lupine (21% EAA) i pšenice (22% EAA) imaju niže ukupne udjele EAA u odnosu na ljudski skeletni mišić (38% EAA, 7,6% leucina) [13].

Sadržaj leucina također značajno varira među biljnim izvorima: konoplja (5,1%) i lupina (5,2%) ne dostižu preporuku WHO/FAO/UNU od 5,9%, dok soja (6,9%), uljana repica (6,9%), grašak (7,2%), smeđa riža (7,4%), krompir (8,3%) i kukuruz (13,5%) premašuju tu vrijednost [12, 13]. Pored toga, biljni izvori obično imaju niže koncentracije lizina (1,4% do 6,0% naspram 5,3% do 9,0% u životinjskim proteinima) i metionina (0,2% do 2,5% naspram 2,2% do 2,8% u životinjskim proteinima) [12, 13]. Prerada biljnih izvora u koncentrate ili izolate uklanja antinutritivne faktore i poboljšava apsorpciju aminokiselina, ali specifični deficiti pojedinih aminokiselina i dalje mogu ostati prisutni [12].

Akutna sinteza mišićnih proteina: pojedinačni izvori i mješavine

Kada se procjenjuju akutne stope sinteze mišićnih proteina, proteini životinjskog porijekla pokazuju blagu ukupnu prednost u odrasloj dobi, iako metaanalitički podaci pokazuju da ova razlika ima zanemarivu veličinu učinka (ES Biljno:Životinjsko = 0,004) uz nisku pouzdanost dokaza [2]. Metaanaliza 12 studija pokazala je da se ukupna razlika u akutnom odgovoru između biljnih i životinjskih proteina nalazila na 0,35. percentilu biološke varijacije, pri čemu je doza leucina po obroku bila primarni odlučujući faktor, a ne sam izvor proteina [14].

U direktnim usporedbama:

• Pojedinačni izvori: Proteini sirutke (whey) izazivaju veći akutni MPS odgovor u odnosu na proteine soje i micelarni kazein u mirovanju i nakon treninga kod starijih muškaraca [9]. Slično tome, pšenični protein stimulira niži MPS od wheya, osim ako nije obogaćen dodatnim leucinom [17].
• Biljne mješavine: Kombinovanje komplementarnih biljnih proteina nadilazi ograničenja pojedinačnih aminokiselina. Na primjer, izolat proteina uljane repice bogat je aminokiselinama koje sadrže sumpor (metionin i cistein, ≥3 g/100 g), čime se kompenzira prirodni nedostatak metionina u proteinu graška [10]. Kod mladih treniranih osoba, unos 32 g biljne mješavine (39,5% grašak, 39,5% smeđa riža, 21,0% uljana repica, što osigurava 2,5 g leucina) stimulirao je posttrenažnu miofibrilarnu sintezu proteina (MyoPS) identično kao i izonitrogenska doza od 32 g wheya u periodima 0–2 h i 2–4 h, uprkos tome što je whey izazvao ~44% veće koncentracije EAA u plazmi [4]. Slično, 30 g mješavine pšenice, kukuruza i graška (omjer 2:1:1 koji osigurava ~2,4 g leucina) izjednačilo je akutni MPS odgovor proteina mlijeka [10, 14].

Strategije za postizanje anaboličkog učinka mliječnih proteina

Istraživanja navode tri primarna pristupa kako bi se anabolički odgovor biljnih proteina izjednačio s mliječnim:

1. Obogaćivanje leucinom: Kod zdravih mlađih odraslih osoba koje su konzumirale dozu od 20 g mješavine graška i uljane repice, mješoviti MPS bio je značajno niži nego uz izolat wheya, osim ako mješavina nije bila obogaćena slobodnim leucinom (PBP + Leu), što je proizvelo MPS odgovor jednak wheyu (P = 0,052) [10]. U životinjskim modelima starije dobi, dodavanje 12% slobodnog leucina u mješavinu graška i soje obnovilo je MPS i aktivaciju mTOR signalnog puta (fosforilaciju 4EBP1) na nivoe zabilježene s izolatom proteina sirutke [18].
2. Strateško kombinovanje: Spajanje žitarica (bogatijih metioninom, siromašnijih lizinom) s mahunarkama (bogatijim lizinom, siromašnijim metioninom) ili kupusnjačama stvara aminokiselinski profil sposoban pokrenuti puni postprandijalni MPS [4, 10, 14].
3. Povećanje doze: Budući da apsolutni prag leucina i EAA diktira pokretanje MPS-a, unos veće porcije pojedinačnog biljnog proteina osigurava jednaku količinu esencijalnih aminokiselina. Na primjer, unos 26 g izolata proteina soje odgovara količini od 19 g izolata proteina sirutke jer osigurava ekvivalentnih 2,0 g leucina [21].

Dugoročni rezultati u hipertrofiji i snazi

Dugoročna istraživanja s trenažnim procesom pokazuju da se ove akutne fiziološke strategije uspješno prenose u hronične adaptacije [14, 16, 21]. Metaanaliza 16 randomiziranih kontrolisanih ispitivanja utvrdila je da izvor proteina općenito ne utječe na apsolutnu nemasnu masu ili mišićnu snagu kada je ukupan unos proteina iznad preporučenog dnevnog unosa (RDA) [1]. Međutim, analiza podgrupa pokazala je da životinjski proteini blago favoriziraju postotak nemasne mase i donose mala povećanja u apsolutnoj nemasnoj masi (ponderisana srednja razlika: 0,41 kg) i postotku nemasne mase (0,50%) kod mlađih odraslih osoba (<50 godina), dok trening s opterećenjem nije mijenjao komparativni ishod [1].

Kada se primjenjuju specifične biljne formulacije ili adekvatan dnevni unos:

• Dvanaestosedmična studija na neutreniranim mladim muškarcima koji su uzimali 45 g/dan biljne mješavine graška i soje izjednačene po leucinu ili proteina sirutke tokom treninga snage pokazala je statistički ekvivalentna povećanja ukupne nemasne mase tijela (2,4 kg PLNT naspram 2,5 kg ANML), nemasne mase ekstremiteta (1,2 kg naspram 1,8 kg), površine poprečnog presjeka mišića vastus lateralis (0,9 cm² naspram 1,3 cm²) i 1RM snage na nožnom potisku (64 kg naspram 63 kg) [16, 17].
• Dnevna suplementacija s usklađenih 2 g leucina putem 26 g izolata proteina soje ili 19 g izolata proteina sirutke tokom 12 sedmica treninga rezultirala je jednakim dobicima u nemasnoj tjelesnoj masi (1,54 kg u obje grupe) i torziji ekstenzora/fleksora nogu [21].
• Konzumacija 25 g proteina graška dva puta dnevno tokom 12 sedmica dovela je do povećanja debljine mišića gornjeg dijela tijela koje je bilo usporedivo s proteinom sirutke i značajno superiornije od placeba kod slabijih ispitanika [7].
• Kod vegana koji su unosili 1,6 g/kg/dan iz komplementarnih biljnih izvora uz trening snage, nemasna masa nogu, površina poprečnog presjeka mišićnih vlakana i adaptacije snage u potpunosti su odgovarali onima na svejedoj prehrani [14].

Utjecaj dobi i anabolička rezistencija

Dob je važna varijabla koja utječe na odgovor organizma na biljne naspram mliječnih proteina [2, 9, 20]. Masa skeletnih mišića opada po prosječnoj stopi od 1–2% godišnje nakon 50. godine života, pri čemu teški gubitak mišića pogađa 5%–13% osoba u dobi od 60–80 godina i 11%–50% onih starijih od 80 godina [9]. Starije osobe razvijaju anaboličku rezistenciju, zbog čega im je potrebno više od 2 g leucina po obroku kako bi stimulirale MPS u istoj mjeri u kojoj to mlađe osobe postižu s 1 g u kombinaciji s treningom [20].

Analize podgrupa u metaanalizama ukazuju na to da proteini životinjskog porijekla pokazuju izraženiju stimulativnu prednost nad biljnim proteinima kod starijih osoba u usporedbi s mlađim grupama [2]. Kod starijih žena u mirovanju, male doze EAA obogaćene leucinom (1,5 g LEAA) i proteini sirutke stimuliraju rani MPS (0–2 h), ali su veće intaktne doze (6 g LEAA ili 40 g wheya) ili prisutnost treninga neophodni za održavanje MPS-a i anaboličke signalizacije (p-p70S6K1) tokom 4 sata [5]. Suplementacija s 10 g slobodnog leucina dnevno (5 g dva puta dnevno) tokom treninga s opterećenjem značajno poboljšava funkcionalne testove i snagu nogu kod osoba starijih od 70 godina [20]. Za stariju populaciju koja koristi biljne proteine, ciljanje ukupnog unosa u rasponu od 1,0–1,2 g/kg/dan i namjensko obogaćivanje obroka leucinom ili komplementarnim mješavinama od ključne je važnosti za očuvanje nemasne mase [9, 20].