Augu vai piena proteīns muskuļu proteīnu sintēzei

Augu izcelsmes proteīni un daudzkomponentu augu maisījumi spēj stimulēt muskuļu proteīnu sintēzi (MPS) un veicināt spēka pieaugumu, kā arī muskuļu hipertrofiju tādā pašā mērā kā piena proteīni, piemēram, sūkalas un piens, ja vien kopējais diennakts proteīna uzņemšanas daudzums ir pietiekams vai augu avots nodrošina adekvātu neaizvietojamo aminoskābju un leicīna profilu [4, 10, 14, 16, 21]. Tomēr, salīdzinot gramu pret gramu, nebagātināti atsevišķi augu avoti bieži satur mazāk neaizvietojamo aminoskābju (EAA) un leicīna nekā piena proteīni, kas var izraisīt zemāku akūto MPS līmeni, ja vien netiek palielināta deva, kombinēti savstarpēji papildinoši augu avoti vai pievienots brīvais leicīns [10, 12, 13, 18].

Augu un piena proteīnu aminoskābju profils

Galvenais fizioloģiskais MPS dzinējspēks ir neaizvietojamo aminoskābju, īpaši leicīna, pieejamība [5, 14]. Atsevišķu augu izcelsmes proteīnu izolātu aminoskābju sastāvs būtiski atšķiras no dzīvnieku izcelsmes proteīniem [12, 13]. Kamēr piena proteīni, piemēram, sūkalu (43% EAA, 11,0% leicīna) un piena (39% EAA, 9,0% leicīna) proteīns, ir bagāti ar visām neaizvietojamajām aminoskābēm, augu proteīnu izolātiem, piemēram, auzu (21% EAA), lupīnas (21% EAA) un kviešu (22% EAA), ir zemāks kopējais EAA īpatsvars, salīdzinot ar cilvēka skeleta muskuļiem (38% EAA, 7,6% leicīna) [13].

Arī leicīna saturs dažādos augu avotos ievērojami atšķiras: kaņepju (5,1%) un lupīnas (5,2%) proteīns nesasniedz PVO/FAO/UNU noteikto 5,9% normu, turpretī sojas (6,9%), rapšu (6,9%), zirņu (7,2%), brūno rīsu (7,4%), kartupeļu (8,3%) un kukurūzas (13,5%) proteīns to pārsniedz [12, 13]. Turklāt augu avotos parasti ir zemāka lizīna (1,4% līdz 6,0% pret 5,3% līdz 9,0% dzīvnieku proteīnos) un metionīna (0,2% līdz 2,5% pret 2,2% līdz 2,8% dzīvnieku proteīnos) koncentrācija [12, 13]. Augu izejvielu pārstrāde koncentrātos vai izolātos likvidē antinutrientus un atjauno aminoskābju uzsūkšanos, taču atsevišķu aminoskābju deficīts var saglabāties [12].

Akūtā muskuļu proteīnu sintēze: atsevišķi avoti un maisījumi

Izvērtējot akūto muskuļu proteīnu sintēzes reakciju, dzīvnieku izcelsmes proteīniem ir neliela kopējā priekšrocība visās pieaugušo vecuma grupās, lai gan metaanalīžu dati rāda, ka šai atšķirībai ir niecīgs efekta lielums (ES augu:dzīvnieku = 0,004) un zema pierādījumu ticamība [2]. 12 pētījumu metaanalīzē konstatēts, ka kopējā atšķirība akūtajā reakcijā starp augu un dzīvnieku proteīniem atrodas bioloģiskās variācijas 0,35. procentīlē, un galvenais noteicošais faktors ir leicīna deva vienā ēdienreizē, nevis pats proteīna avots [14].

Tiešajos salīdzinājumos:

• Atsevišķi avoti: sūkalu proteīns izraisa spēcīgāku akūto MPS reakciju nekā sojas proteīns un micelārais kazeīns gan miera stāvoklī, gan pēc slodzes gados vecākiem vīriešiem [9]. Līdzīgi kviešu proteīns stimulē vājāku MPS nekā sūkalas, ja vien tas netiek bagātināts ar papildu leicīnu [17].
• Augu maisījumi: savstarpēji papildinošu augu proteīnu apvienošana novērš atsevišķu aminoskābju trūkumus. Piemēram, rapšu proteīna izolāts ir bagāts ar sēru saturošām aminoskābēm (metionīnu un cisteīnu, ≥3 g/100 g), kas kompensē dabisko metionīna deficītu zirņu proteīnā [10]. Jauniem trenētiem pieaugušajiem 32 g augu maisījuma uzņemšana (39,5% zirņu, 39,5% brūno rīsu, 21,0% rapšu, nodrošinot 2,5 g leicīna) pēc treniņa stimulēja miofibrilāro proteīnu sintēzi (MyoPS) identiski izonitrogēnai 32 g sūkalu devai laika posmos 0–2 h un 2–4 h, lai gan sūkalas radīja par ~44% augstāku EAA koncentrāciju plazmā [4]. Tāpat 30 g kviešu, kukurūzas un zirņu maisījums (attiecībā 2:1:1, nodrošinot ~2,4 g leicīna) nodrošināja piena proteīnam līdzvērtīgu akūto MPS reakciju [10, 14].

Stratēģijas piena proteīnu anaboliskās iedarbības sasniegšanai

Pētījumos ir identificētas trīs galvenās pieejas, kā pielīdzināt augu proteīnu anabolisko reakciju piena produktiem:

1. Bagātināšana ar leicīnu: veseliem jauniem pieaugušajiem, lietojot 20 g zirņu un rapšu maisījuma, kopējā MPS bija ievērojami zemāka nekā ar sūkalu izolātu, izņemot gadījumus, kad tas tika papildināts ar brīvo leicīnu (PBP + Leu), kas nodrošināja sūkalām līdzvērtīgu MPS reakciju (P = 0,052) [10]. Vecāku dzīvnieku modeļos 12% brīvā leicīna pievienošana zirņu/sojas maisījumam atjaunoja MPS un mTOR ceļa aktivāciju (4EBP1 fosforilēšanos) līdz līmenim, kāds novērojams ar sūkalu proteīna izolātu [18].
2. Stratēģiska kombinēšana: graudaugu (vairāk metionīna, mazāk lizīna) apvienošana ar pākšaugiem (vairāk lizīna, mazāk metionīna) vai krustziežiem rada aminoskābju profilu, kas spēj pilnībā ierosināt pēcekspozīcijas MPS [4, 10, 14].
3. Devas palielināšana: tā kā MPS ierosināšanu nosaka leicīna un EAA absolūtais slieksnis, lielākas atsevišķa augu proteīna porcijas uzņemšana nodrošina nepieciešamo neaizvietojamo aminoskābju daudzumu. Piemēram, 26 g sojas proteīna izolāta atbilst 19 g sūkalu proteīna izolāta, nodrošinot līdzvērtīgus 2,0 g leicīna [21].

Ilgtermiņa hipertrofijas un spēka rezultāti

Ilgtermiņa treniņu pētījumi liecina, ka šīs akūtās fizioloģiskās stratēģijas veiksmīgi pārtop hroniskās adaptācijās [14, 16, 21]. 16 randomizētu kontrolētu pētījumu metaanalīzē secināts, ka proteīna avots kopumā neietekmē absolūto beztauku masu vai muskuļu spēku, ja kopējais proteīna patēriņš pārsniedz ieteicamo diennakts normu (RDA) [1]. Tomēr apakšgrupu analīze parādīja, ka jaunākiem pieaugušajiem (<50 gadiem) dzīvnieku proteīns deva nelielu priekšrocību relatīvajai beztauku masai un nelielu pieaugumu absolūtajā beztauku masā (svērtā vidējā starpība: 0,41 kg) un procentuālajā beztauku masā (0,50%), savukārt spēka treniņi šo salīdzinošo rezultātu nemainīja [1].

Lietojot mērķtiecīgas augu formulas vai nodrošinot pietiekamu diennakts daudzumu:

• 12 nedēļu pētījumā ar netrenētiem jauniem vīriešiem, kuri spēka treniņu laikā lietoja 45 g dienā pēc leicīna daudzuma pielīdzināta zirņu/sojas augu maisījuma vai sūkalu proteīna, tika konstatēts statistiski līdzvērtīgs kopējās beztauku masas (2,4 kg PLNT pret 2,5 kg ANML), ekstremitāšu beztauku masas (1,2 kg pret 1,8 kg), vastus lateralis šķērsgriezuma laukuma (0,9 cm² pret 1,3 cm²) un kāju spiedes 1RM spēka (64 kg pret 63 kg) pieaugums [16, 17].
• Papildināšana ar 2 g leicīna dienā (izmantojot 26 g sojas proteīna izolāta vai 19 g sūkalu proteīna izolāta) 12 nedēļu treniņu periodā nodrošināja vienādu beztauku ķermeņa masas pieaugumu (1,54 kg abās grupās) un kāju iztaisnotāju/saliecēju spēka momentu [21].
• Uzņemot 25 g zirņu proteīna divreiz dienā 12 nedēļu garumā, ķermeņa augšdaļas muskuļu biezuma pieaugums bija salīdzināms ar sūkalu proteīnu un ievērojami labāks nekā placebo grupā mazāk trenētiem dalībniekiem [7].
• Vegāniem, kuri spēka treniņu laikā uzņēma 1,6 g/kg dienā no savstarpēji papildinošiem augu avotiem, kāju beztauku masa, muskuļu šķiedru šķērsgriezuma laukums un spēka adaptācijas pilnībā atbilda visēdāju diētai [14].

Ar vecumu saistītie faktori un anaboliskā rezistence

Vecums ir būtisks mainīgais, kas modulē reakciju uz augu pretstatā piena proteīniem [2, 9, 20]. Pēc 50 gadu vecuma skeleta muskuļu masa samazinās vidēji par 1–2% gadā, un izteikts muskuļu zudums skar 5%–13% pieaugušo vecumā no 60 līdz 80 gadiem un 11%–50% cilvēku, kas vecāki par 80 gadiem [9]. Gados vecākiem pieaugušajiem attīstās anaboliskā rezistence, tādēļ ir nepieciešami vairāk nekā 2 g leicīna vienā ēdienreizē, lai stimulētu MPS tādā pašā līmenī, kādu gados jauni cilvēki sasniedz ar 1 g leicīna kombinācijā ar fizisku slodzi [20].

Apakšgrupu metaanalīzes liecina, ka dzīvnieku izcelsmes proteīnu stimulējošā priekšrocība pār augu proteīniem ir izteiktāka gados vecākiem cilvēkiem, salīdzinot ar jaunākiem [2]. Gados vecākām sievietēm miera stāvoklī nelielas ar leicīnu bagātinātas EAA devas (1,5 g LEAA) un sūkalu proteīns stimulē agrīno MPS (0–2 h), taču ir nepieciešamas lielākas neskartu proteīnu devas (6 g LEAA vai 40 g sūkalu) vai fiziskā slodze, lai uzturētu MPS un anabolisko signālu (p-p70S6K1) 4 stundu garumā [5]. Papildu 10 g brīvā leicīna uzņemšana dienā (5 g divreiz dienā) spēka treniņu laikā būtiski uzlabo funkcionālos testus un kāju spēku pieaugušajiem pēc 70 gadu vecuma [20]. Gados vecākiem cilvēkiem, kuri izmanto augu proteīnus, kopējā mērķa uzņemšana 1,0–1,2 g/kg dienā un mērķtiecīga maltīšu bagātināšana ar leicīnu vai proteīnu kombinēšana ir īpaši kritiska beztauku masas saglabāšanai [9, 20].