Proteiinin ajoitus dieetillä: onko ateriajaolla väliä?

Proteiinin tasaisen jakautumisen teoreettinen perusta

Kehonkoostumuksen optimointi energiavajeen aikana vaatii luustolihaksen hävikin minimointia ja samalla rasvakudoksen hapettumisen maksimointia. Hypokalorisissa olosuhteissa lihasproteiinisynteesin (MPS) perustaso heikkenee; esimerkiksi lyhytaikainen kalorirajoitus (30 kcal/kg rasvatonta massaa/vrk) vähentää paastotilan myofibrillaarista proteiinisynteesiä noin 27 % voimaharjoitelleilla aikuisilla [10].

Koska MPS:n stimulaatio noudattaa saturoituvaa annos-vastetta kerta-annosta kohden [1], vakiintunut teoreettinen malli esittää, että päivittäisen kokonaisproteiinimäärän tasainen jakaminen useille väliaterioille (3–4 tunnin välein) maksimoisi kumulatiivisen 24 tunnin synteesinopeuden (FSR) [8, 13]. Tämän mallin mukaan proteiinin nauttimisen erillisinä kerta-annoksina katsotaan ylittävän aterianjälkeisen anabolisen signaloinnin rajallisen 2–3 tunnin keston ja niin sanotun "muscle-full"-refraktaarijakson [8]. Vastaavasti epätasaisen saantimallin – jossa proteiiniannokset ovat vähäisiä varhaisilla aterioilla ja suhteettoman suuri kerta-annos nautitaan päivällisellä – oletetaan haaskaavan ylimääräisiä aminohappoja hapetusreittien kautta, samalla kun se epäonnistuu stimuloimaan MPS:ää päivän aikaisempien aterioiden yhteydessä [1, 8].

Energiavajeen, voimaharjoittelun ja aterioiden välisen proteiinijaon välinen vuorovaikutus muodostaa kuitenkin fysiologisesti monimutkaisemman kokonaisuuden kuin mitä akuutit merkkiainekinetiikan tulokset energiatasapainossa antavat olettaa [9, P1].

Ateriakohtaiset annoskynnykset ja anabolinen signalointi

Energiatasapainossa olevilla nuorilla aikuisilla harjoituksen jälkeinen MPS stimuloituu maksimaalisesti kerta-aterian proteiiniannoksella, joka on noin 0,25–0,30 g/kg tai 20–25 g korkealaatuista, leusiinipitoista intaktia proteiinia [9, 11, 13]. Sitä vastoin iäkkäämmillä aikuisilla esiintyy anabolista resistenssiä, mikä vaatii vähintään 2,8 g leusiinia sisältäviä kerta-annoksia (noin 30–40 g proteiinia tai >0,40 g/kg) mTORC1:n ja eukaryoottisen initiaatiotekijän (eIF4) fosforylaation käynnistämiseen sekä vastaavan synteesivasteen saavuttamiseen [4, 8, 9].

Katabolisissa tiloissa, kuten painonpudotuksen tai yön yli kestäneen paaston jälkeen, aterian koostumus muodostuu erityisen merkitykselliseksi [8]. Akuutin voimaharjoituksen ja sen jälkeisen heraproteiinin nauttimisen (15–30 g) yhdistäminen korjaa vaimentunutta synteesitasoa energiavajeen aikana nostaen myofibrillaarista MPS:ää 16–34 % levon energiatasapainotasoja korkeammaksi ja johtaen p70 S6K:n (Thr 389) fosforylaation 2–7-kertaiseen kasvuun [10].

Lihaskudoksen tarkka saturaatiopiste energiavajeen aikana on silti monivivahteinen kysymys [9]. Voimakkaissa katabolisissa vajeissa (40–54 %:n kalorirajoitus; −1766 – −3313 kcal/vrk) tavanomaiset 20–25 g heraproteiiniannokset eivät kykene aktivoimaan anabolisia signalointireittejä riittävän voimakkaasti tai säästämään rasvatonta kehonmassaa, koska imeytyneet aminohapot ohjautuvat koko kehon proteiinikiertoon, glukoneogeneesiin ja energiaa tuottaville hapetusreiteille [9]. Lisäksi koko kehon voimaharjoitukset, joissa aktivoituu huomattava määrä lihasmassaa, nostavat ateriakohtaista saturaatiokynnystä: 40 g:n heraproteiiniannos stimuloi MPS:ää merkittävästi enemmän kuin 20 g koko kehon harjoituksen jälkeen riippumatta siitä, onko urheilijan rasvaton kehonmassa suuri (≥70 kg) vai pieni (≤65 kg) [11].

Pitkittäistutkimusnäyttö: Tasainen vs. epätasainen jakautuminen

Vaikka tasaiselle proteiinijaolle on mekanistiset perusteet, energiarajoituksen aikaista lihasmassan säilymistä arvioivat pitkittäistutkimukset osoittavat, ettei päivänsisäinen ateriarytmi muuta kehonkoostumustuloksia merkityksellisesti, kun päivittäinen kokonaisproteiinimäärä ja voimaharjoittelu vakioidaan [3, 6, P1, P2].

16 viikkoa kestäneessä satunnaistetussa kontrolloidussa tutkimuksessa (NCT02066948), jossa ylipainoiset aikuiset tekivät ohjelmoitua voimaharjoittelua (3 päivää/viikko) 750 kcal/vrk energiavajeessa ja nauttivat 90 g/vrk proteiinia (~1,0 g/kg/vrk), tutkijat vertasivat suoraan kahta eri jakomallia [3, 6]:

• Tasainen jakautuminen: 30 g aamiainen, 30 g lounas, 30 g päivällinen ($n=21$)
• Epätasainen jakautuminen: 10 g aamiainen, 20 g lounas, 60 g päivällinen ($n=20$)

16 viikon kuluttua molemmat ryhmät saavuttivat identtiset pudotukset kokonaiskehonpainossa ($-7.9\pm 0.6$ kg) ja kehon rasvamassassa ($-6.9\pm 0.5$ kg) [3, 6]. Myös rasvattoman massan menetys oli ryhmien välillä identtinen ($-1.0\pm 0.2$ kg) [3, 6]. Paikallisen lihaksiston suorat kuvantamistutkimukset paljastivat, että reiden keskiosan lihaksen poikkipinta-ala säilyi ($0\pm 1{\text{ cm}}^2$) ja pohkeen keskiosan lihaspinta-ala muuttui yhtä lailla ($-3\pm 1{\text{ cm}}^2$) kummassakin mallissa [3, 6].

Nämä havainnot ovat linjassa iäkkäillä toteutettujen merkkiainetutkimusten kanssa, joissa tarkasteltiin päivittäisiä jakautumismalleja. Satunnaistetussa kontrolloidussa tutkimuksessa (NCT03870425) iäkkäillä aikuisilla tasainen ja epätasainen proteiininjako kolmelle kerta-aterialle ei tuottanut merkitseviä eroja 24 tunnin lihasproteiinisynteesin fraktionaalisissa nopeuksissa (FSR: $2.16\pm 0.13\%/\text{vrk}$ tasaisessa vs. $2.23\pm 0.09\%/\text{vrk}$ epätasaisessa, $p=0.647$) tai merkkiaineen inkorporaatiossa lihaskudokseen ($p=0.306$) [4]. Vaikka jotkin akuutit havainnot Mamerow et al. -tutkimuksessa osoittivat korkeampia synteesinopeuksia tasaisella jaolla, useat Kim et al. -tutkijaryhmän aineenvaihduntatutkimukset eivät havainneet eroja 24 tunnin proteiinikinetiikassa tasaisen ja epätasaisen jaon välillä [4].

Päivittäisen kokonaismäärän ja ateriakynnysten rooli

Miksi päivänsisäinen ateriajako ei johda erilaisiin lopputuloksiin pitkittyneiden dieettijaksojen aikana? Ensisijainen rasvattoman massan säilymistä määrittävä tekijä on riittävän päivittäisen kokonaisproteiinimäärän saavuttaminen yhdistettynä riittävään voimaharjoitteluärsykkeeseen [1, 10, P1, P2].

Kun päivittäinen kokonaissaanti asettuu tyypillisille kohtuullisille tasoille (0,8–1,3 g/kg/vrk), vähintään yhden anabolisen saturaatiokynnyksen ylittävän aterian nauttiminen päivittäin riittää stimuloimaan MPS:ää ja tukemaan luustolihasten terveyttä riippumatta siitä, miten loppuosa proteiinista jaetaan päivän mittaan [1]. Itse asiassa tiukan tasaisen jaon keinotekoinen pakottaminen alhaisilla tai rajatapauksissa olevilla päivittäisillä kokonaissaanneilla (<0,80 g/kg/vrk) voi laimentaa ateriakohtaisia proteiiniannoksia niin paljon, ettei mikään aterioista saavuta mTORC1-signaloinnin aktivoimiseen vaadittavaa leusiinikynnystä [1, 8]. Tällaisissa olosuhteissa epätasainen malli, joka tarjoaa vähintään yhden riittävän suuren kerta-annoksen, voi olla fysiologisesti edullisempi kuin useat kynnyksen alle jäävät ateriat [1].

MPS:n stimuloimisen lisäksi suuremmat, synteesin saturaatiokynnyksen ylittävät proteiiniannokset jatkavat systeemisten antikatabolisten vaikutusten tuottamista: ylimääräiset aminohapot vaimentavat koko kehon proteiinien hajotusta, mikä edistää koko kehon positiivista nettoproteiinitasapainoa 24 tunnin aikana [1].

Käytännön suositukset urheilijoille

Hypokalorisia jaksoja noudattaville urheilijoille ja voimaharjoittelijoille päivittäinen kokonaisproteiinimäärä ja riittävä ateriakohtainen annoskoko ovat tärkeämpiä kuin jäykät ateriavälit [1, 13, P1, P2]:

1. Varmista riittävä päivittäinen kokonaissaanti: Ylläpidä 1,4–2,0 g/kg/vrk kokonaissaantia tavanomaisissa energiavajeissa rasvattoman massan säilyttämiseksi [13, P1]. Yli 3,0 g/kg/vrk saannit voivat tarjota lisähyötyä rasvamassan vähentämisessä ja kylläisyydessä rasvattomilla, voimaharjoitelleilla henkilöillä voimakkaan energiarajoituksen aikana [13].
2. Tähtää ateriakohtaisiin leusiinikynnyksiin: Varmista, että pääateriat tarjoavat 0,25–0,40 g/kg (tai 20–40 g korkealaatuista intaktia proteiinia), joka sisältää 700–3000 mg leusiinia [4, 13]. Kun harjoitus kuormittaa koko kehoa, jopa 40 g heraproteiinia maksimoi akuutin synteesivasteen [11].
3. Hyödynnä strategista aterioiden ajoitusta: Vaikka aterioiden määrää voidaan mukauttaa yksilöllisen aikataulun ja kylläisyyden mukaan, proteiinin jakaminen 3–4 aterialle 3–4 tunnin välein on edelleen toimiva käytännön tapa saavuttaa päivittäiset tavoitteet ilman liian suuria kerta-annoksia [13, P3].
4. Harkitse proteiinia ennen nukkumaanmenoa: 30–40 g hitaasti imeytyvää proteiinia (kuten kaseiinia) ennen nukkumaanmenoa nostaa yön aikaista MPS:ää ja lepoaineenvaihduntaa heikentämättä lipolyysiä [13].
5. Huomioi makroravinteiden tasapaino: Kestävyysurheilussa proteiinin jako ei saa syrjäyttää välttämätöntä hiilihydraattien täydennystä; liiallinen proteiininsaanti (esim. 3,3 g/kg/vrk) hiilihydraattien saatavuuden kustannuksella voi heikentää korkeatehoista aika-ajosuorituskykyä [13].