Φυτική έναντι Γαλακτοκομικής Πρωτεΐνης για Μυϊκή Πρωτεϊνοσύνθεση

Οι φυτικές πρωτεΐνες και τα μείγματα φυτικών πηγών μπορούν να διεγείρουν τη μυϊκή πρωτεϊνοσύνθεση (MPS) και να υποστηρίξουν τη δύναμη και τη μυϊκή υπερτροφία σε βαθμό συγκρίσιμο με τις γαλακτοκομικές πρωτεΐνες, όπως ο ορός γάλακτος (whey) και το γάλα, εφόσον η συνολική ημερήσια πρόσληψη πρωτεΐνης είναι επαρκής ή η φυτική πηγή παρέχει ένα κατάλληλο προφίλ απαραίτητων αμινοξέων και λευκίνης [4, 10, 14, 16, 21]. Ωστόσο, σε βάση γραμμαρίου προς γραμμάριο, οι μη εμπλουτισμένες μεμονωμένες φυτικές πηγές περιέχουν συχνά χαμηλότερες ποσότητες απαραίτητων αμινοξέων (EAA) και λευκίνης σε σύγκριση με τις γαλακτοκομικές πρωτεΐνες, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε χαμηλότερους ρυθμούς οξείας MPS, εκτός εάν αυξηθούν οι δόσεις, συνδυαστούν συμπληρωματικές φυτικές πηγές ή προστεθεί ελεύθερη λευκίνη [10, 12, 13, 18].

Το προφίλ αμινοξέων των φυτικών έναντι των γαλακτοκομικών πρωτεϊνών

Ο κύριος φυσιολογικός μοχλός της MPS είναι η διαθεσιμότητα των απαραίτητων αμινοξέων, ιδιαίτερα της λευκίνης [5, 14]. Τα μεμονωμένα πρωτεϊνικά απομονώματα (isolates) φυτικής προέλευσης παρουσιάζουν έντονη διακύμανση στη σύνθεση των αμινοξέων τους σε σύγκριση με τις πρωτεΐνες ζωικής προέλευσης [12, 13]. Ενώ οι γαλακτοκομικές πρωτεΐνες, όπως ο ορός γάλακτος (43% EAA, 11,0% λευκίνη) και το γάλα (39% EAA, 9,0% λευκίνη), είναι πλούσιες σε όλα τα απαραίτητα αμινοξέα, τα φυτικά απομονώματα πρωτεΐνης όπως της βρώμης (21% EAA), του λούπινου (21% EAA) και του σιταριού (22% EAA) έχουν χαμηλότερες αναλογίες συνολικών EAA σε σχέση με τον ανθρώπινο σκελετικό μυ (38% EAA, 7,6% λευκίνη) [13].

Η περιεκτικότητα σε λευκίνη ποικίλλει επίσης σημαντικά μεταξύ των φυτικών πηγών: η κάνναβη (5,1%) και το λούπινο (5,2%) υπολείπονται της απαίτησης 5,9% των WHO/FAO/UNU, ενώ η σόγια (6,9%), η κανόλα (6,9%), το μπιζέλι (7,2%), το καστανό ρύζι (7,4%), η πατάτα (8,3%) και το καλαμπόκι (13,5%) την υπερβαίνουν [12, 13]. Επιπλέον, οι φυτικές πηγές έχουν συνήθως χαμηλότερες συγκεντρώσεις λυσίνης (1,4% έως 6,0% έναντι 5,3% έως 9,0% στις ζωικές πρωτεΐνες) και μεθειονίνης (0,2% έως 2,5% έναντι 2,2% έως 2,8% στις ζωικές πρωτεΐνες) [12, 13]. Η επεξεργασία των φυτικών πηγών σε συμπυκνώματα (concentrates) ή απομονώματα (isolates) αφαιρεί τους αντιθρεπτικούς παράγοντες και αποκαθιστά την απορροφησιμότητα των αμινοξέων, αλλά οι επιμέρους ελλείψεις συγκεκριμένων αμινοξέων μπορεί να παραμείνουν [12].

Οξεία μυϊκή πρωτεϊνοσύνθεση: Μεμονωμένες πηγές και μείγματα

Κατά την αξιολόγηση των οξέων ρυθμών μυϊκής πρωτεϊνοσύνθεσης, οι πρωτεΐνες ζωικής προέλευσης παρουσιάζουν ένα μέτριο συνολικό πλεονέκτημα σε όλο το ηλικιακό φάσμα των ενηλίκων, αν και τα μετα-αναλυτικά δεδομένα δείχνουν ότι αυτή η διαφορά έχει αμελητέο μέγεθος επίδρασης (ES Φυτική:Ζωική = 0,004) με χαμηλή βεβαιότητα τεκμηρίωσης [2]. Μια μετα-ανάλυση 12 μελετών διαπίστωσε ότι η συνολική διαφορά στην οξεία απόκριση μεταξύ φυτικής και ζωικής πρωτεΐνης βρισκόταν στο 0,35ο εκατοστημόριο της βιολογικής διακύμανσης, με τη δόση λευκίνης ανά γεύμα να λειτουργεί ως ο πρωταρχικός καθοριστικός παράγοντας και όχι η ίδια η πηγή πρωτεΐνης [14].

Σε άμεσες συγκρίσεις:

• Μεμονωμένες πηγές: Η πρωτεΐνη ορού γάλακτος προκαλεί μεγαλύτερη οξεία απόκριση MPS από την πρωτεΐνη σόγιας και τη μικκυλιακή καζεΐνη, τόσο σε ηρεμία όσο και μετά την άσκηση σε ηλικιωμένους άνδρες [9]. Παρομοίως, η πρωτεΐνη σιταριού διεγείρει χαμηλότερη MPS από τον ορό γάλακτος, εκτός εάν ενισχυθεί με προσθήκη λευκίνης [17].
• Φυτικά μείγματα: Ο συνδυασμός συμπληρωματικών φυτικών πρωτεϊνών παρακάμπτει τους περιορισμούς των μεμονωμένων αμινοξέων. Για παράδειγμα, το απομόνωμα πρωτεΐνης κανόλας είναι πλούσιο σε θειούχα αμινοξέα (μεθειονίνη και κυστεΐνη, ≥3 g/100 g), αντισταθμίζοντας τη φυσική έλλειψη μεθειονίνης στην πρωτεΐνη μπιζελιού [10]. Σε νεαρούς ενήλικες που προπονούνται με αντιστάσεις, η κατανάλωση 32 g ενός φυτικού μείγματος (39,5% μπιζέλι, 39,5% καστανό ρύζι, 21,0% κανόλα που παρέχει 2,5 g λευκίνης) διέγειρε τη μεταπροπονητική μυοϊνιδιακή πρωτεϊνοσύνθεση (MyoPS) πανομοιότυπα με μια ισονιτρογονική δόση 32 g ορού γάλακτος στις 0–2 ώρες και 2–4 ώρες, παρόλο που ο ορός γάλακτος προκάλεσε ~44% υψηλότερες συγκεντρώσεις EAA στο πλάσμα [4]. Ομοίως, ένα μείγμα 30 g από σιτάρι, καλαμπόκι και μπιζέλι (αναλογία 2:1:1 που παρέχει ~2,4 g λευκίνης) ισοφάρισε την οξεία απόκριση MPS της πρωτεΐνης γάλακτος [10, 14].

Στρατηγικές για εξίσωση του αναβολισμού με τα γαλακτοκομικά

Η έρευνα προσδιορίζει τρεις βασικές προσεγγίσεις για να εξισωθεί η αναβολική απόκριση των φυτικών πρωτεϊνών με εκείνη των γαλακτοκομικών:

1. Εμπλουτισμός με λευκίνη: Σε υγιείς νεαρούς ενήλικες που κατανάλωσαν δόση 20 g ενός μείγματος μπιζελιού-κανόλας, η μεικτή MPS ήταν σημαντικά χαμηλότερη από ό,τι με απομόνωμα ορού γάλακτος, εκτός εάν ενισχυόταν με ελεύθερη λευκίνη (PBP + Leu), η οποία παρήγαγε απόκριση MPS ισοδύναμη με τον ορό γάλακτος (P = 0,052) [10]. Σε πειραματικά μοντέλα ηλικιωμένων ζώων, η προσθήκη 12% ελεύθερης λευκίνης σε ένα μείγμα μπιζελιού/σόγιας αποκατέστησε την MPS και την ενεργοποίηση του μονοπατιού mTOR (φωσφορυλίωση 4EBP1) στα επίπεδα που παρατηρούνται με το απομόνωμα πρωτεΐνης ορού γάλακτος [18].
2. Στρατηγική ανάμειξη: Ο συνδυασμός δημητριακών (υψηλότερα σε μεθειονίνη, χαμηλότερα σε λυσίνη) με όσπρια (υψηλότερα σε λυσίνη, χαμηλότερα σε μεθειονίνη) ή σταυρανθή δημιουργεί ένα προφίλ αμινοξέων ικανό να πυροδοτήσει πλήρη μεταγευματική MPS [4, 10, 14].
3. Αύξηση της δόσης: Επειδή το απόλυτο όριο λευκίνης και EAA υπαγορεύει την έναρξη της MPS, η κατανάλωση μεγαλύτερης μερίδας μιας μεμονωμένης φυτικής πρωτεΐνης επιτυγχάνει την ίδια παροχή απαραίτητων αμινοξέων. Για παράδειγμα, η κατανάλωση 26 g απομονώματος πρωτεΐνης σόγιας ισοδυναμεί με 19 g απομονώματος πρωτεΐνης ορού γάλακτος, παρέχοντας την ίδια ποσότητα 2,0 g λευκίνης [21].

Μακροπρόθεσμα αποτελέσματα σε υπερτροφία και δύναμη

Μακροχρόνιες προπονητικές δοκιμές δείχνουν ότι αυτές οι οξείες φυσιολογικές στρατηγικές μεταφράζονται αποτελεσματικά σε χρόνιες προσαρμογές [14, 16, 21]. Μια μετα-ανάλυση 16 τυχαιοποιημένων ελεγχόμενων δοκιμών διαπίστωσε ότι η πηγή πρωτεΐνης δεν επηρεάζει συνολικά την απόλυτη άλιπη μάζα ή τη μυϊκή δύναμη όταν η συνολική πρόσληψη πρωτεΐνης είναι γενικά πάνω από τη συνιστώμενη ημερήσια πρόσληψη (RDA) [1]. Ωστόσο, η ανάλυση υποομάδων έδειξε ότι η ζωική πρωτεΐνη ευνοούσε το ποσοστό άλιπης μάζας και απέφερε μικρές αυξήσεις στην απόλυτη άλιπη μάζα (σταθμισμένη μέση διαφορά: 0,41 kg) και στο ποσοστό άλιπης μάζας (0,50%) σε νεότερους ενήλικες (<50 ετών), ενώ η προπόνηση με αντιστάσεις δεν μετέβαλε το συγκριτικό αποτέλεσμα [1].

Όταν εφαρμόζονται συγκεκριμένες φυτικές συνθέσεις ή επαρκείς ημερήσιες προσλήψεις:

• Μια δοκιμή 12 εβδομάδων σε μη προπονημένους νεαρούς άνδρες που λάμβαναν 45 g/ημέρα είτε ενός φυτικού μείγματος μπιζελιού/σόγιας με εξισωμένη λευκίνη είτε πρωτεΐνης ορού γάλακτος κατά τη διάρκεια προπόνησης με αντιστάσεις διαπίστωσε στατιστικά ισοδύναμες αυξήσεις στην άλιπη μάζα ολόκληρου του σώματος (2,4 kg PLNT έναντι 2,5 kg ANML), στην άλιπη μάζα των άκρων (1,2 kg έναντι 1,8 kg), στην επιφάνεια διατομής του έξω πλατύ μυός (0,9 cm² έναντι 1,3 cm²) και στη δύναμη 1RM στις πιέσεις ποδιών (64 kg έναντι 63 kg) [16, 17].
• Η καθημερινή συμπλήρωση με εξισωμένη ποσότητα 2 g λευκίνης μέσω 26 g απομονώματος πρωτεΐνης σόγιας ή 19 g απομονώματος πρωτεΐνης ορού γάλακτος κατά τη διάρκεια 12 εβδομάδων προπόνησης οδήγησε σε ισοδύναμα κέρδη σε άλιπη μάζα σώματος (1,54 kg μεταξύ των ομάδων) και στη ροπή εκτεινόντων/καμπτήρων του ποδιού [21].
• Η κατανάλωση 25 g πρωτεΐνης μπιζελιού δύο φορές την ημέρα για 12 εβδομάδες παρήγαγε αυξήσεις στο πάχος των μυών του άνω μέρους του σώματος συγκρίσιμες με την πρωτεΐνη ορού γάλακτος και σημαντικά ανώτερες από το εικονικό φάρμακο (placebo) σε πιο αδύναμους συμμετέχοντες [7].
• Σε άτομα που ακολουθούσαν χορτοφαγική διατροφή (vegan) και κατανάλωναν 1,6 g/kg/ημέρα από συμπληρωματικές φυτικές πηγές παράλληλα με προπόνηση με αντιστάσεις, η άλιπη μάζα των ποδιών, η επιφάνεια διατομής των μυϊκών ινών και οι προσαρμογές δύναμης ταυτίστηκαν πλήρως με εκείνες των παμφάγων διατροφών [14].

Παράμετροι που σχετίζονται με την ηλικία και την αναβολική αντίσταση

Η ηλικία είναι μια σημαντική μεταβλητή που ρυθμίζει την απόκριση στις φυτικές έναντι των γαλακτοκομικών πρωτεϊνών [2, 9, 20]. Η σκελετική μυϊκή μάζα μειώνεται με μέσο ρυθμό 1–2% ετησίως μετά την ηλικία των 50 ετών, με τη σοβαρή μυϊκή απώλεια να επηρεάζει το 5%–13% των ενηλίκων ηλικίας 60–80 ετών και το 11%–50% των ατόμων άνω των 80 ετών [9]. Οι ηλικιωμένοι ενήλικες εμφανίζουν αναβολική αντίσταση, απαιτώντας περισσότερα από 2 g λευκίνης ανά γεύμα για να διεγείρουν την MPS στον ίδιο βαθμό που οι νεαροί ενήλικες επιτυγχάνουν με 1 g σε συνδυασμό με άσκηση [20].

Μετα-αναλύσεις υποομάδων δείχνουν ότι οι πρωτεΐνες ζωικής προέλευσης παρουσιάζουν ένα πιο έντονο διεγερτικό πλεονέκτημα έναντι των φυτικών πρωτεϊνών σε ηλικιωμένους ενήλικες σε σύγκριση με νεότερες ομάδες [2]. Σε ηλικιωμένες γυναίκες σε κατάσταση ηρεμίας, μικρές δόσεις EAA εμπλουτισμένες με λευκίνη (1,5 g LEAA) και πρωτεΐνη ορού γάλακτος διεγείρουν την πρώιμη MPS (0–2 ώρες), αλλά απαιτούνται μεγαλύτερες ανέπαφες δόσεις (6 g LEAA ή 40 g ορού γάλακτος) ή η παρουσία άσκησης για τη διατήρηση της MPS και της αναβολικής σηματοδότησης (p-p70S6K1) σε διάστημα 4 ωρών [5]. Η συμπληρωματική χορήγηση 10 g ελεύθερης λευκίνης ημερησίως (5 g δύο φορές την ημέρα) κατά τη διάρκεια προπόνησης με αντιστάσεις βελτιώνει σημαντικά τις λειτουργικές δοκιμασίες και τη δύναμη των ποδιών σε ενήλικες άνω των 70 ετών [20]. Για τους ηλικιωμένους πληθυσμούς που χρησιμοποιούν φυτικές πρωτεΐνες, η στόχευση συνολικής πρόσληψης στο εύρος 1,0–1,2 g/kg/ημέρα και ο σκόπιμος εμπλουτισμός των γευμάτων με λευκίνη ή συμπληρωματικά μείγματα είναι ιδιαίτερα κρίσιμα για τη διατήρηση της άλιπης μάζας [9, 20].