Kasviproteiini vs. maitoproteiini lihasproteiinisynteesissä

Kasvipohjaiset proteiinit ja useista lähteistä koostuvat kasviproteiinisekoitukset pystyvät stimuloimaan lihasproteiinisynteesiä (MPS) sekä tukemaan voiman ja lihasmassan kasvua maitoproteiinien, kuten heran ja maidon, veroisesti, kunhan kokonaisproteiinin saanti on riittävää tai kasvipohjaisen lähteen välttämättömien aminohappojen ja leusiinin profiili on riittävä [4, 10, 14, 16, 21]. Gramma grammalta tarkasteltuna yksittäiset rikastamattomat kasviproteiinit sisältävät kuitenkin usein vähemmän välttämättömiä aminohappoja (EAA) ja leusiinia kuin maitoproteiinit, mikä voi johtaa heikompaan akuuttiin lihasproteiinisynteesiin, ellei kerta-annoksia kasvateta, toisiaan täydentäviä kasviproteiineja yhdistellä tai vapaata leusiinia lisätä [10, 12, 13, 18].

Kasvi- ja maitoproteiinien aminohappoprofiili

Lihasproteiinisynteesin ensisijainen fysiologinen käynnistäjä on välttämättömien aminohappojen, erityisesti leusiinin, saatavuus [5, 14]. Yksittäisten kasviperäisten proteiini-isolaattien aminohappokoostumuksessa on huomattavaa vaihtelua eläinperäisiin proteiineihin verrattuna [12, 13]. Vaikka maitoproteiinit, kuten hera (43 % EAA, 11,0 % leusiinia) ja maito (39 % EAA, 9,0 % leusiinia), sisältävät runsaasti kaikkia välttämättömiä aminohappoja, kasviproteiini-isolaateissa, kuten kaurassa (21 % EAA), lupiinissa (21 % EAA) ja vehnässä (22 % EAA), välttämättömien aminohappojen kokonaisosuus on pienempi verrattuna ihmisen luustolihakseen (38 % EAA, 7,6 % leusiinia) [13].

Myös leusiinipitoisuus vaihtelee huomattavasti eri kasvilähteiden välillä: hamppu (5,1 %) ja lupiini (5,2 %) jäävät alle WHO:n/FAO:n/UNU:n 5,9 %:n suosituksen, kun taas soija (6,9 %), rypsi/rapsi (6,9 %), herne (7,2 %), täysjyväriisi (7,4 %), peruna (8,3 %) ja maissi (13,5 %) ylittävät sen [12, 13]. Lisäksi kasvipohjaisissa lähteissä on tyypillisesti vähemmän lysiiniä (1,4–6,0 % vs. 5,3–9,0 % eläinproteiineissa) ja metioniinia (0,2–2,5 % vs. 2,2–2,8 % eläinproteiineissa) [12, 13]. Kasviperäisten lähteiden prosessointi konsentraateiksi tai isolaateiksi poistaa antinutrietteja ja parantaa aminohappojen imeytyvyyttä, mutta yksittäisiä aminohappovajeita voi silti jäädä [12].

Akuutti lihasproteiinisynteesi: yksittäiset lähteet ja sekoitukset

Kun tarkastellaan akuutteja lihasproteiinisynteesin vasteita, eläinperäisillä proteiineilla on pieni kokonaisetu läpi aikuisiän, joskin meta-analyysien mukaan tämän eron efektikoko on vähäpätöinen (ES kasvi:eläin = 0,004) ja näytön varmuus matala [2]. Kahdentoista tutkimuksen meta-analyysissä havaittiin, että kasvi- ja eläinproteiinin välinen kokonaisero akuutissa vasteessa sijoittui biologisen vaihtelun 0,35. persentiiliin, jolloin aterian leusiiniannos oli ensisijainen määrittävä tekijä proteiinin lähteen sijaan [14].

Suorissa vertailuissa havaitaan:

• Yksittäiset lähteet: Heraproteiini saa aikaan voimakkaamman akuutin lihasproteiinisynteesivasteen kuin soijaproteiini ja misellaarinen kaseiini levossa ja harjoittelun jälkeen iäkkäillä miehillä [9]. Vastaavasti vehnäproteiini stimuloi lihasproteiinisynteesiä heikommin kuin hera, ellei sitä rikasteta lisätyllä leusiinilla [17].
• Kasviproteiinisekoitukset: Toisiaan täydentävien kasviproteiinien yhdistäminen korjaa yksittäiset aminohapporajoitteet. Esimerkiksi rypsiproteiini-isolaatti sisältää runsaasti rikkipitoisia aminohappoja (metioniinia ja kysteiiniä, ≥3 g / 100 g), mikä kompensoi herneproteiinin luontaista metioniinivajetta [10]. Nuorilla voimaharjoittelua taustalla omaavilla aikuisilla 32 g:n kerta-annos kasviproteiinisekoitusta (39,5 % hernettä, 39,5 % täysjyväriisiä, 21,0 % rypsiä, josta saatiin 2,5 g leusiinia) stimuloi harjoituksen jälkeistä myofibrillaarista proteiinisynteesiä (MyoPS) identtisesti typpimäärältään vastaavan 32 g:n heraproteiiniannoksen kanssa aikaväleillä 0–2 h ja 2–4 h, vaikka hera nosti plasman EAA-pitoisuuksia noin 44 % korkeammalle [4]. Vastaavasti 30 g:n sekoitus vehnää, maissia ja hernettä (suhteessa 2:1:1, sisältäen noin 2,4 g leusiinia) vastasi maidon proteiinin akuuttia lihasproteiinisynteesivastetta [10, 14].

Keinot maitoproteiinin anabolisen vasteen saavuttamiseksi

Tutkimusnäyttö osoittaa kolme keskeistä tapaa nostaa kasviproteiinien anabolinen vaste maitoproteiinien tasolle:

1. Leusiiniripastus: Kun terveet nuoret aikuiset nauttivat 20 g:n annoksen herne-rypsisekoitusta, lihasproteiinisynteesi jäi merkittävästi heraisolaattia matalammaksi, ellei sekoitukseen lisätty vapaata leusiinia, jolloin lihasproteiinisynteesivaste vastasi heraa (P = 0,052) [10]. Ikääntyneillä eläinmalleilla 12 % vapaan leusiinin lisääminen herne-soijasekoitukseen palautti lihasproteiinisynteesin ja mTOR-signalointireitin aktivaation (4EBP1-fosforylaatio) samalle tasolle kuin heraproteiini-isolaatilla [18].
2. Strateginen yhdistely: Viljojen (korkeampi metioniinipitoisuus, matalampi lysiinipitoisuus) yhdistäminen palkokasveihin (korkeampi lysiinipitoisuus, matalampi metioniinipitoisuus) tai ristikukkaisiin kasveihin luo aminohappoprofiilin, joka pystyy laukaisemaan täyden aterianjälkeisen lihasproteiinisynteesin [4, 10, 14].
3. Kerta-annoksen kasvattaminen: Koska leusiinin ja välttämättömien aminohappojen absoluuttinen kynnysarvo määrää lihasproteiinisynteesin käynnistymisen, suuremman kerta-annoksen nauttiminen yksittäistä kasviproteiinia tuottaa saman määrän välttämättömiä aminohappoja. Esimerkiksi 26 g soijaproteiini-isolaattia vastaa 19 g:aa heraproteiini-isolaattia tarjoamalla yhtäläiset 2,0 g leusiinia [21].

Pitkän aikavälin lihaskasvu ja voiman kehitys

Pitkäkestoiset harjoittelututkimukset osoittavat, että nämä akuutit fysiologiset keinot siirtyvät tehokkaasti pysyviksi adaptaatioiksi [14, 16, 21]. Kuudentoista satunnaistetun kontrolloidun tutkimuksen meta-analyysi osoitti, että proteiinin lähde ei vaikuta rasvattoman massan tai lihasvoiman absoluuttiseen kehitykseen, kun kokonaisproteiinin saanti ylittää yleiset saantisuositukset [1]. Alaryhmäanalyysi kuitenkin osoitti, että eläinproteiini suosi suhteellista rasvatonta massaa ja toi pieniä lisäyksiä absoluuttiseen rasvattomaan massaan (painotettu keskimääräinen ero: 0,41 kg) ja suhteelliseen rasvattomaan massaan (0,50 %) nuoremmilla aikuisilla (<50 vuotta), kun taas voimaharjoittelu ei muuttanut vertailun lopputulosta [1].

Kun käytetään kohdennettuja kasviproteiinikoostumuksia tai riittävää päivittäistä kokonaissaantia:

• 12 viikon tutkimuksessa harjoittelemattomilla nuorilla miehillä, jotka nauttivat 45 g/vrk joko leusiinimäärältään sovitettua herne-soijasekoitusta tai heraproteiinia voimaharjoittelun ohessa, havaittiin tilastollisesti yhtäläiset lisäykset koko kehon rasvattomassa massassa (2,4 kg kasvi vs. 2,5 kg eläin), raajojen rasvattomassa massassa (1,2 kg vs. 1,8 kg), vastus lateralis -lihaksen poikkipinta-alassa (0,9 cm² vs. 1,3 cm²) ja jalkaprässin 1RM-maksimivoimassa (64 kg vs. 63 kg) [16, 17].
• Päivittäinen lisäravinne, jossa sovitettiin 2 g leusiinia joko 26 g:lla soijaproteiini-isolaattia tai 19 g:lla heraproteiini-isolaattia 12 viikon harjoittelujakson aikana, tuotti identtiset lisäykset rasvattomassa kehonmassassa (1,54 kg ryhmien välillä) sekä polven ojentajien ja koukistajien vääntömomentissa [21].
• Herneproteiinin nauttiminen 25 g kahdesti päivässä 12 viikon ajan tuotti ylävartalon lihaspaksuuden kasvua, joka oli yhtä suuri kuin heraproteiinilla ja merkittävästi lumetta parempi heikommilla tutkittavilla [7].
• Vegaaneilla, joiden proteiininsaanti toisiaan täydentävistä kasvilähteistä oli 1,6 g/kg/vrk voimaharjoittelun yhteydessä, jalkojen rasvaton massa, lihassolujen poikkipinta-ala ja voima-adaptaatiot vastasivat täysin sekaruokavaliota noudattavien tuloksia [14].

Ikääntymisen vaikutukset ja anabolinen resistenssi

Ikä on merkittävä muuttuja, joka vaikuttaa vasteeseen kasvi- ja maitoproteiinien välillä [2, 9, 20]. Luustolihasmassa vähenee keskimäärin 1–2 % vuodessa 50 ikävuoden jälkeen, ja vaikea lihaskato koskettaa 5–13 %:a 60–80-vuotiaista sekä 11–50 %:a yli 80-vuotiaista [9]. Iäkkäät aikuiset kokevat anabolista resistenssiä ja tarvitsevat yli 2 g leusiinia ateriaa kohden saavuttaakseen saman lihasproteiinisynteesin tason, jonka nuoret aikuiset saavuttavat 1 grammalla yhdistettynä harjoitteluun [20].

Alaryhmien meta-analyysit viittaavat siihen, että eläinperäisten proteiinien stimuloiva etu kasviproteiineihin verrattuna korostuu iäkkäämmillä aikuisilla nuorempiin ryhmiin nähden [2]. Iäkkäillä naisilla levossa pienet leusiinilla rikastetut EAA-annokset (1,5 g LEAA) ja heraproteiini stimuloivat varhaista lihasproteiinisynteesiä (0–2 h), mutta suurempia ehjiä annoksia (6 g LEAA tai 40 g heraa) tai harjoittelua vaaditaan ylläpitämään lihasproteiinisynteesiä ja anabolista signalointia (p-p70S6K1) 4 tunnin ajan [5]. 10 g:n päivittäinen vapaan leusiinin lisäys (5 g kahdesti päivässä) voimaharjoittelun aikana parantaa merkittävästi toimintakykymittauksia ja jalkojen voimaa yli 70-vuotiailla aikuisilla [20]. Kasviproteiineja käyttäville iäkkäämmille henkilöille 1,0–1,2 g/kg/vrk kokonaissaantisuositus sekä aterioiden määrätietoinen rikastaminen leusiinilla tai toisiaan täydentävillä proteiinisekoituksilla on erityisen kriittistä rasvattoman massan ylläpitämiseksi [9, 20].