Biljni ili mliječni proteini za sintezu mišića

Biljni proteini i biljne mješavine iz više izvora mogu stimulirati sintezu mišićnih proteina (MPS) te podržati snagu i mišićnu hipertrofiju u mjeri usporedivoj s mliječnim proteinima poput sirutke i mlijeka, pod uvjetom da je ukupan dnevni unos proteina dostatan ili da biljni izvor pruža odgovarajući 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 usporedbi s mliječnim proteinima, što može dovesti do nižih stopa akutne MPS osim ako se ne povećaju doze, ne kombiniraju komplementarni biljni izvori ili se ne doda slobodni leucin [10, 12, 13, 18].

Aminokiselinski profil biljnih u odnosu na mliječne proteine

Glavni fiziološki pokretač MPS-a jest dostupnost esencijalnih aminokiselina, posebice leucina [5, 14]. Pojedinačni proteinski izolati biljnog podrijetla pokazuju znatne varijacije u aminokiselinskom sastavu u usporedbi s proteinima životinjskog podrijetla [12, 13]. Dok su mliječni proteini poput sirutke (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 ljudsko skeletno mišićje (38% EAA, 7,6% leucina) [13].

Sadržaj leucina također uvelike 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%), krumpir (8,3%) i kukuruz (13,5%) premašuju taj prag [12, 13]. Uz to, 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 čimbenike i poboljšava apsorbljivost aminokiselina, no specifični nedostaci pojedinih aminokiselina mogu i dalje ostati prisutni [12].

Akutna sinteza mišićnih proteina: pojedinačni izvori i mješavine

Kada se procjenjuju akutne stope sinteze mišićnih proteina, proteini životinjskog podrijetla pokazuju skromnu opću prednost u svim dobnim skupinama odraslih, iako metaanalitički podaci pokazuju da je veličina učinka te razlike zanemariva (ES Biljni:Životinjski = 0,004) uz nisku razinu pouzdanosti dokaza [2]. Metaanaliza 12 studija pokazala je da se ukupna razlika u akutnom odgovoru između biljnih i životinjskih proteina nalazi na 0,35. percentilu biološke varijacije, pri čemu je doza leucina po obroku primarni odlučujući čimbenik, a ne sam izvor proteina [14].

U izravnim usporedbama:

• Pojedinačni izvori: Protein sirutke potiče veći akutni odgovor MPS-a od proteina soje i micelarnog kazeina u mirovanju i nakon tjelovježbe kod starijih muškaraca [9]. Slično tome, protein pšenice stimulira nižu razinu MPS-a od sirutke, osim ako nije obogaćen dodatnim leucinom [17].
• Biljne mješavine: Kombiniranje komplementarnih biljnih proteina zaobilazi ograničenja pojedinačnih aminokiselina. Na primjer, izolat proteina uljane repice bogat je aminokiselinama koje sadrže sumpor (metionin i cistein, ≥3 g/100 g), čime kompenzira prirodni nedostatak metionina u proteinu graška [10]. Kod mladih odraslih osoba koje provode trening s opterećenjem, unos 32 g biljne mješavine (39,5% grašak, 39,5% smeđa riža, 21,0% uljana repica, što osigurava 2,5 g leucina) stimulirao je poslijetrenažnu miofibrilarnu sintezu proteina (MyoPS) identično kao izodušični bolus od 32 g sirutke tijekom razdoblja 0–2 h i 2–4 h, unatoč tome što je sirutka izazvala ~44% više koncentracije EAA u plazmi [4]. Slično tome, 30 g mješavine pšenice, kukuruza i graška (omjer 2:1:1 koji osigurava ~2,4 g leucina) izjednačilo je akutni odgovor MPS-a u odnosu na mliječne proteine [10, 14].

Strategije za postizanje anaboličkog učinka mliječnih proteina

Istraživanja navode tri primarna pristupa za izjednačavanje anaboličkog odgovora biljnih proteina s mliječnima:

1. Obogaćivanje leucinom: Kod zdravih mladih odraslih osoba koje su konzumirale dozu od 20 g mješavine graška i uljane repice, mješoviti MPS bio je znatno niži nego s izolatom sirutke, osim kada je mješavina bila obogaćena slobodnim leucinom (PBP + Leu), što je dovelo do odgovora MPS-a jednakog sirutki (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 (fosforilacija 4EBP1) na razine zabilježene s izolatom proteina sirutke [18].
2. Strateško miješanje: Kombiniranje žitarica (bogatijih metioninom, siromašnijih lizinom) s mahunarkama (bogatijima lizinom, siromašnijima metioninom) ili kupusnjačama stvara aminokiselinski profil sposoban potaknuti puni postprandijalni MPS [4, 10, 14].
3. Povećanje doze: Budući da apsolutni prag leucina i esencijalnih aminokiselina pokreće MPS, konzumacija veće porcije pojedinačnog biljnog proteina osigurava isti unos esencijalnih aminokiselina. Na primjer, konzumacija 26 g izolata proteina soje postiže jednak unos od 2,0 g leucina kao i 19 g izolata proteina sirutke [21].

Dugoročni ishodi za hipertrofiju i snagu

Dugoročna trenažna ispitivanja pokazuju da se ove akutne fiziološke strategije uspješno prenose u kronične adaptacije [14, 16, 21]. Metaanaliza 16 randomiziranih kontroliranih ispitivanja pokazala je da izvor proteina općenito ne utječe na apsolutnu bezmasnu masu ili mišićnu snagu kada je ukupan unos proteina iznad preporučenog dnevnog unosa (RDA) [1]. Međutim, analiza podskupina pokazala je da životinjski proteini blago pogoduju postotku bezmasne mase te donose mala povećanja u apsolutnoj bezmasnoj masi (ponderirana srednja razlika: 0,41 kg) i postotku bezmasne mase (0,50%) kod mlađih odraslih osoba (<50 godina), dok trening s opterećenjem nije promijenio komparativni ishod [1].

Kada se primijene specifične biljne formulacije ili odgovarajući dnevni unosi:

• Dvanaestotjedno ispitivanje na neutreniranim mladim muškarcima koji su uzimali 45 g/dan mješavine proteina graška i soje (s usklađenom dozom leucina) ili proteina sirutke tijekom treninga s opterećenjem pokazalo je statistički jednaka povećanja ukupne bezmasne mase (2,4 kg PLNT naspram 2,5 kg ANML), apendikularne bezmasne mase (1,2 kg naspram 1,8 kg), 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 usklađena na 2 g leucina putem 26 g izolata proteina soje ili 19 g izolata proteina sirutke tijekom 12 tjedana treninga rezultirala je jednakim porastom bezmasne tjelesne mase (1,54 kg u obje skupine) i okretnog momenta ekstenzora/fleksora potkoljenice [21].
• Konzumacija 25 g proteina graška dvaput dnevno tijekom 12 tjedana rezultirala je povećanjem debljine mišića gornjeg dijela tijela usporedivim s proteinom sirutke te znatno boljim u odnosu na placebo kod slabijih sudionika [7].
• Kod vegana koji su unosili 1,6 g/kg/dan iz komplementarnih biljnih izvora uz trening s opterećenjem, bezmasna masa nogu, poprečni presjek mišićnih vlakana i prilagodbe u snazi u potpunosti su odgovarali onima kod svejeda [14].

Dobna razmatranja i anabolička rezistencija

Dob je važna varijabla koja modulira odgovor na biljne u odnosu na mliječne proteine [2, 9, 20]. Skeletna mišićna masa opada prosječnom stopom od 1–2% godišnje nakon 50. godine života, pri čemu teški gubitak mišićne mase zahvaća 5%–13% odraslih u dobi od 60 do 80 godina te 11%–50% starijih od 80 godina [9]. Starije odrasle osobe suočavaju se s anaboličkom rezistencijom te im je potrebno više od 2 g leucina po obroku kako bi stimulirale MPS u istoj mjeri u kojoj mlađe odrasle osobe to postižu s 1 g u kombinaciji s tjelovježbom [20].

Metaanalize podskupina ukazuju na to da životinjski proteini pokazuju izraženiju stimulativnu prednost u odnosu na biljne proteine kod starijih osoba u usporedbi s mlađim skupinama [2]. Kod starijih žena u mirovanju, male doze EAA obogaćene leucinom (1,5 g LEAA) i protein sirutke stimuliraju rani MPS (0–2 h), no veće netaknute doze (6 g LEAA ili 40 g sirutke) ili prisutnost tjelovježbe nužni su za održavanje MPS-a i anaboličke signalizacije (p-p70S6K1) tijekom 4 sata [5]. Dodavanje 10 g slobodnog leucina dnevno (5 g dvaput dnevno) tijekom 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 namjerno obogaćivanje obroka leucinom ili komplementarnim mješavinama od presudne je važnosti za očuvanje bezmasne mase [9, 20].