Rastlinné verzus mliečne proteíny a syntéza svalových bielkovín

Rastlinné proteíny a viaczložkové rastlinné zmesi dokážu stimulovať syntézu svalových bielkovín (MPS) a podporovať nárast sily a svalovú hypertrofiu na úrovni porovnateľnej s mliečnymi proteínmi, ako sú srvátka a mlieko, za predpokladu, že celkový denný príjem bielkovín je dostatočný alebo rastlinný zdroj poskytuje adekvátny profil esenciálnych aminokyselín a leucínu [4, 10, 14, 16, 21]. V prepočte na gram však neobohatené samostatné rastlinné zdroje často obsahujú nižšie množstvo esenciálnych aminokyselín (EAA) a leucínu než mliečne proteíny, čo môže viesť k nižšej akútnej miere MPS, pokiaľ sa nezvýšia dávky, neskombinujú komplementárne rastlinné zdroje alebo nepridá voľný leucín [10, 12, 13, 18].

Profil aminokyselín: Rastlinné verzus mliečne proteíny

Primárnym fyziologickým stimulom pre MPS je dostupnosť esenciálnych aminokyselín, najmä leucínu [5, 14]. Jednotlivé rastlinné proteínové izoláty vykazujú výrazné rozdiely v zložení aminokyselín v porovnaní so živočíšnymi proteínmi [12, 13]. Zatiaľ čo mliečne proteíny, ako je srvátka (43 % EAA, 11,0 % leucínu) a mlieko (39 % EAA, 9,0 % leucínu), sú bohaté na všetky esenciálne aminokyseliny, rastlinné proteínové izoláty, ako napríklad ovsený (21 % EAA), lupinový (21 % EAA) a pšeničný (22 % EAA), majú nižší celkový podiel EAA v porovnaní s ľudským kostrovým svalstvom (38 % EAA, 7,6 % leucínu) [13].

Obsah leucínu sa medzi rastlinnými zdrojmi tiež výrazne líši: konope (5,1 %) a lupina (5,2 %) nedosahujú odporúčanú hodnotu 5,9 % podľa WHO/FAO/UNU, zatiaľ čo sója (6,9 %), repka (6,9 %), hrach (7,2 %), hnedá ryža (7,4 %), zemiaky (8,3 %) a kukurica (13,5 %) ju prekračujú [12, 13]. Rastlinné zdroje majú navyše zvyčajne nižšiu koncentráciu lyzínu (1,4 % až 6,0 % oproti 5,3 % až 9,0 % v živočíšnych proteínoch) a metionínu (0,2 % až 2,5 % oproti 2,2 % až 2,8 % v živočíšnych proteínoch) [12, 13]. Spracovanie rastlinných zdrojov na koncentráty alebo izoláty odstraňuje antinutričné látky a obnovuje vstrebateľnosť aminokyselín, no špecifické deficity jednotlivých aminokyselín môžu pretrvávať [12].

Akútna syntéza svalových bielkovín: Samostatné zdroje a zmesi

Pri hodnotení akútnej miery syntézy svalových bielkovín vykazujú živočíšne proteíny miernu celkovú výhodu v priebehu celého dospelého života, hoci metaanalytické údaje ukazujú, že tento rozdiel má zanedbateľnú veľkosť účinku (ES rastlinné:živočíšne = 0,004) s nízkou mierou istoty dôkazov [2]. Metaanalýza 12 štúdií zistila, že celkový rozdiel v akútnej odozve medzi rastlinnými a živočíšnymi proteínmi sa nachádzal na úrovni 0,35. percentilu biologickej variability, pričom primárnym určujúcim faktorom bola dávka leucínu v porcii jedla, a nie samotný zdroj proteínu [14].

V priamych porovnaniach:

• Samostatné zdroje: Srvátkový proteín vyvoláva vyššiu akútnu odozvu MPS než sójový proteín a micelárny kazeín v pokoji aj po cvičení u starších mužov [9]. Pšeničný proteín stimuluje nižšiu MPS ako srvátka, pokiaľ nie je obohatený o pridaný leucín [17].
• Rastlinné zmesi: Kombinácia komplementárnych rastlinných proteínov obchádza obmedzenia jednotlivých aminokyselín. Napríklad repkový proteínový izolát je bohatý na aminokyseliny obsahujúce síru (metionín a cysteín, ≥3 g/100 g), čím kompenzuje prirodzený nedostatok metionínu v hrachovom proteíne [10]. U mladých silovo trénovaných dospelých viedlo požitie 32 g rastlinnej zmesi (39,5 % hrach, 39,5 % hnedá ryža, 21,0 % repka, poskytujúcej 2,5 g leucínu) k rovnakej stimulácii pocvičebnej myofibrilárnej syntézy bielkovín (MyoPS) ako izodusíková 32 g dávka srvátky v intervaloch 0–2 h a 2–4 h, a to napriek tomu, že srvátka vyvolala o ~44 % vyššie plazmatické koncentrácie EAA [4]. Podobne 30 g zmes pšenice, kukurice a hrachu (v pomere 2:1:1, poskytujúca ~2,4 g leucínu) vyrovnala akútnu odozvu MPS po mliečnom proteíne [10, 14].

Stratégie na vyrovnanie anabolického účinku mliečnych proteínov

Výskum identifikuje tri hlavné prístupy, ako dosiahnuť anabolickú odozvu rastlinných proteínov porovnateľnú s mliečnymi:

1. Obohatenie o leucín: U zdravých mladých dospelých konzumujúcich 20 g dávku zmesi hrachu a repky bola zmiešaná MPS signifikantne nižšia ako pri srvátkovom izoláte, pokiaľ zmes nebola obohatená o voľný leucín (PBP + Leu), čo vyvolalo odozvu MPS ekvivalentnú srvátke (P = 0,052) [10]. V modeloch na starších zvieratách pridanie 12 % voľného leucínu do zmesi hrachu a sóje obnovilo MPS a aktiváciu dráhy mTOR (fosforyláciu 4EBP1) na úroveň pozorovanú pri srvátkovom proteínovom izoláte [18].
2. Strategické miešanie: Kombinovanie obilnín (bohatších na metionín, chudobnejších na lyzín) so strukovinami (bohatšími na lyzín, chudobnejšími na metionín) alebo hlúbovitou zeleninou vytvára aminokyselinový profil schopný plnohodnotne stimulovať postprandiálnu MPS [4, 10, 14].
3. Zvýšenie dávky: Keďže prahová hodnota leucínu a EAA určuje spustenie MPS, konzumácia väčšej porcie jedného rastlinného proteínu zabezpečí rovnaký prísun esenciálnych aminokyselín. Napríklad konzumácia 26 g sójového proteínového izolátu zodpovedá 19 g srvátkového proteínového izolátu dodaním ekvivalentných 2,0 g leucínu [21].

Dlhodobé výsledky v hypertrofii a sile

Dlhodobé tréningové štúdie naznačujú, že tieto akútne fyziologické stratégie sa efektívne premietajú do chronických adaptácií [14, 16, 21]. Metaanalýza 16 randomizovaných kontrolovaných štúdií zistila, že zdroj bielkovín celkovo neovplyvňuje absolútne množstvo beztukovej hmoty ani svalovú silu, pokiaľ je celkový príjem bielkovín spravidla nad úrovňou odporúčanej dennej dávky (RDA) [1]. Analýza podskupín však ukázala, že živočíšne bielkoviny mierne favorizovali percentuálny podiel beztukovej hmoty a priniesli malé zvýšenie absolútnej beztukovej hmoty (vážený priemerný rozdiel: 0,41 kg) a percenta beztukovej hmoty (0,50 %) u mladších dospelých (<50 rokov), zatiaľ čo silový tréning tento porovnávací výsledok nezmenil [1].

Pri použití špecifických rastlinných formulácií alebo zabezpečení dostatočného denného príjmu:

• 12-týždňová štúdia u netrénovaných mladých mužov užívajúcich 45 g/deň rastlinnej zmesi hrachu a sóje s vyrovnaným obsahom leucínu alebo srvátkového proteínu počas silového tréningu zistila štatisticky ekvivalentné prírastky celkovej beztukovej hmoty (2,4 kg rastlinná vs. 2,5 kg živočíšna), beztukovej hmoty končatín (1,2 kg vs. 1,8 kg), prierezu svalu vastus lateralis (0,9 cm² vs. 1,3 cm²) a sily v tlaku na nohy na 1RM (64 kg vs. 63 kg) [16, 17].
• Denná suplementácia zodpovedajúca 2 g leucínu prostredníctvom 26 g sójového proteínového izolátu alebo 19 g srvátkového proteínového izolátu počas 12 týždňov tréningu viedla k ekvivalentným prírastkom beztukovej telesnej hmoty (1,54 kg naprieč skupinami) aj krútiaceho momentu extenzorov a flexorov kolena [21].
• Konzumácia 25 g hrachového proteínu dvakrát denne počas 12 týždňov priniesla nárast hrúbky svalov hornej časti tela porovnateľný so srvátkovým proteínom a významne vyšší než placebo u slabších účastníkov [7].
• U vegánov konzumujúcich 1,6 g/kg/deň z komplementárnych rastlinných zdrojov popri silovom tréningu sa adaptácie v beztukovej hmote nôh, priereze svalových vlákien a sile plne vyrovnali všestrannej strave [14].

Vplyv veku a anabolická rezistencia

Vek predstavuje významnú premennú, ktorá ovplyvňuje odozvu na rastlinné verzus mliečne proteíny [2, 9, 20]. Hmota kostrového svalstva klesá po 50. roku života priemerným tempom 1–2 % ročne, pričom závažná strata svalovej hmoty postihuje 5 %–13 % dospelých vo veku 60–80 rokov a 11 %–50 % ľudí nad 80 rokov [9]. U starších dospelých dochádza k anabolickej rezistencii, čo znamená, že na stimuláciu MPS v rovnakom rozsahu, aký dosahujú mladí dospelí s 1 g v kombinácii s cvičením, potrebujú viac ako 2 g leucínu na porciu jedla [20].

Podskupinové metaanalýzy naznačujú, že živočíšne proteíny vykazujú výraznejšiu stimulačnú výhodu oproti rastlinným u starších dospelých v porovnaní s mladšími ročníkmi [2]. U starších žien v pokoji malé dávky EAA obohatené o leucín (1,5 g LEAA) a srvátkový proteín stimulujú skorú fázu MPS (0–2 h), no na udržanie MPS a anabolickej signalizácie (p-p70S6K1) počas 4 hodín sú potrebné vyššie neporušené dávky (6 g LEAA alebo 40 g srvátky) alebo prítomnosť cvičenia [5]. Suplementácia 10 g voľného leucínu denne (5 g dvakrát denne) počas silového tréningu významne zlepšuje funkčné testy a silu nôh u dospelých nad 70 rokov [20]. Pre staršiu populáciu využívajúcu rastlinné proteíny je cielenie na celkový príjem v rozmedzí 1,0–1,2 g/kg/deň a zámerné obohacovanie jedál o leucín alebo komplementárne zmesi obzvlášť dôležité pre udržanie beztukovej hmoty [9, 20].