Rastlinske ali mlečne beljakovine za sintezo mišičnih beljakovin

Rastlinske beljakovine in mešanice rastlinskih virov lahko spodbudijo sintezo mišičnih beljakovin (MPS) ter podprejo moč in mišično hipertrofijo v primerljivem obsegu kot mlečne beljakovine, kot sta sirotka in mleko, pod pogojem, da je skupni dnevni vnos beljakovin zadosten ali da rastlinski vir zagotavlja ustrezen profil esencialnih aminokislin in levcina [4, 10, 14, 16, 21]. Vendar imajo posamezni neobogateni rastlinski viri glede na gramsko maso pogosto nižjo vsebnost esencialnih aminokislin (EAA) in levcina kot mlečne beljakovine, kar lahko vodi do nižjih akutnih stopenj MPS, razen če se povečajo odmerki, kombinirajo komplementarni rastlinski viri ali doda prosti levcin [10, 12, 13, 18].

Aminokislinski profil rastlinskih v primerjavi z mlečnimi beljakovinami

Glavni fiziološki sprožilec MPS je razpoložljivost esencialnih aminokislin, zlasti levcina [5, 14]. Posamezni izolati rastlinskih beljakovin kažejo izrazite razlike v svoji aminokislinski sestavi v primerjavi z beljakovinami živalskega izvora [12, 13]. Medtem ko so mlečne beljakovine, kot sta sirotka (43 % EAA, 11,0 % levcina) in mleko (39 % EAA, 9,0 % levcina), bogate z vsemi esencialnimi aminokislinami, imajo izolati rastlinskih beljakovin, kot so ovseni (21 % EAA), volčjega boba (21 % EAA) in pšenični (22 % EAA), nižji delež skupnih EAA v primerjavi s človeško skeletno mišico (38 % EAA, 7,6 % levcina) [13].

Vsebnost levcina se med rastlinskimi viri prav tako zelo razlikuje: konoplja (5,1 %) in volčji bob (5,2 %) ne dosegata priporočila WHO/FAO/UNU 5,9 %, medtem ko ga soja (6,9 %), oljna repica (6,9 %), grah (7,2 %), rjavi riž (7,4 %), krompir (8,3 %) in koruza (13,5 %) presegajo [12, 13]. Poleg tega imajo rastlinski viri običajno nižje koncentracije lizina (1,4 % do 6,0 % v primerjavi s 5,3 % do 9,0 % pri živalskih beljakovinah) in metionina (0,2 % do 2,5 % v primerjavi z 2,2 % do 2,8 % pri živalskih beljakovinah) [12, 13]. Predelava rastlinskih virov v koncentrate ali izolate odstrani antinutritivne dejavnike in povrne absorpcijo aminokislin, vendar lahko ostanejo izrazita pomanjkanja posameznih aminokislin [12].

Akutna sinteza mišičnih beljakovin: posamezni viri in mešanice

Pri ocenjevanju akutnih stopenj sinteze mišičnih beljakovin imajo živalske beljakovine zmerno splošno prednost v celotnem odraslem življenjskem obdobju, čeprav metaanalitični podatki kažejo, da ima ta razlika zanemarljivo velikost učinka (ES rastlinske:živalske = 0,004) z nizko zanesljivostjo dokazov [2]. Metaanaliza 12 študij je pokazala, da je bila splošna razlika v akutnem odzivu med rastlinskimi in živalskimi beljakovinami na ravni 0,35. percentila biološke variabilnosti, pri čemer je odmerek levcina na obrok deloval kot primarni odločilni dejavnik in ne sam vir beljakovin [14].

Pri neposrednih primerjavah:

• Posamezni viri: Sirotkine beljakovine sprožijo večji akutni odziv MPS kot sojine beljakovine in micelarni kazein v mirovanju ter po vadbi pri starejših moških [9]. Podobno pšenične beljakovine spodbudijo nižji MPS kot sirotka, razen če so obogatene z dodanim levcinom [17].
• Rastlinske mešanice: Kombiniranje komplementarnih rastlinskih beljakovin zaobide omejitve posameznih aminokislin. Izolat beljakovin oljne repice je na primer bogat z aminokislinami, ki vsebujejo žveplo (metionin in cistein, ≥3 g/100 g), kar kompenzira naravno pomanjkanje metionina v grahovih beljakovinah [10]. Pri mladih odraslih, ki trenirajo za moč, je zaužitje 32 g rastlinske mešanice (39,5 % graha, 39,5 % rjavega riža, 21,0 % oljne repice, kar zagotavlja 2,5 g levcina) spodbudilo povadbeno miofibrilarno sintezo beljakovin (MyoPS) enako kot izonitrogeni odmerek 32 g sirotke v obdobjih 0–2 h in 2–4 h, kljub temu da je sirotka povzročila ~44 % višje plazemske koncentracije EAA [4]. Podobno je 30 g mešanice pšenice, koruze in graha (v razmerju 2 : 1 : 1, ki zagotavlja ~2,4 g levcina) doseglo enak akutni odziv MPS kot mlečne beljakovine [10, 14].

Strategije za doseganje anabolizma mlečnih beljakovin

Raziskave opredeljujejo tri glavne pristope za izenačitev anabolnega odziva rastlinskih beljakovin z mlečnimi:

1. Obogatitev z levcinom: Pri zdravih mladih odraslih, ki so zaužili 20 g odmerka mešanice graha in oljne repice, je bil mešani MPS bistveno nižji kot pri sirotkinem izolatu, razen če je bila zmes obogatena s prostim levcinom (PBP + Leu), kar je povzročilo odziv MPS, enakovreden sirotki (P = 0,052) [10]. Pri starajočih se živalskih modelih je dodatek 12 % prostega levcina mešanici graha in soje obnovil MPS ter aktivacijo poti mTOR (fosforilacija 4EBP1) na raven, opaženo pri izolatu sirotkinih beljakovin [18].
2. Strateško mešanje: Kombinacija žit (več metionina, manj lizina) s stročnicami (več lizina, manj metionina) ali križnicami ustvari aminokislinski profil, ki lahko sproži popoln postprandialni MPS [4, 10, 14].
3. Povečanje odmerka: Ker absolutni prag levcina in EAA določa sprožitev MPS, uživanje večje porcije posamezne rastlinske beljakovine zagotovi enak vnos esencialnih aminokislin. Na primer, zaužitje 26 g izolata sojinih beljakovin ustreza 19 g izolata sirotkinih beljakovin z zagotavljanjem enakih 2,0 g levcina [21].

Dolgoročni rezultati pri hipertrofiji in moči

Dolgoročne študije vadbe kažejo, da se te akutne fiziološke strategije uspešno prenesejo v kronične prilagoditve [14, 16, 21]. Metaanaliza 16 randomiziranih kontroliranih preskušanj je pokazala, da vir beljakovin na splošno ne vpliva na absolutno pusto maso ali mišično moč, kadar je skupni vnos beljakovin nad priporočenim dnevnim vnosom (RDA) [1]. Vendar je analiza podskupin pokazala, da so živalske beljakovine rahlo bolj ugodno vplivale na delež puste mase ter prinesle majhna povečanja absolutne puste mase (utežena povprečna razlika: 0,41 kg) in deleža puste mase (0,50 %) pri mlajših odraslih (<50 let), medtem ko vadba za moč ni spremenila primerjalnega izida [1].

Kadar se uporabljajo specifične rastlinske formulacije ali zadostni dnevni vnosi:

• 12-tedenska študija pri netreniranih mladih moških, ki so med vadbo za moč jemali 45 g/dan bodisi z levcinom izenačene rastlinske mešanice graha in soje bodisi sirotkinih beljakovin, je pokazala statistično enakovredna povečanja puste mase celega telesa (2,4 kg rastlinske v primerjavi z 2,5 kg živalske), apendikularne puste mase (1,2 kg proti 1,8 kg), prečnega prereza mišice vastus lateralis (0,9 cm² proti 1,3 cm²) in moči 1RM pri potisku z nogami (64 kg proti 63 kg) [16, 17].
• Dnevno dopolnjevanje, usklajeno na 2 g levcina s pomočjo 26 g izolata sojinih beljakovin ali 19 g izolata sirotkinih beljakovin v 12 tednih vadbe, je privedlo do enakovrednega povečanja puste telesne mase (1,54 kg v vseh skupinah) ter navora ekstenzorjev in fleksorjev nog [21].
• Uživanje 25 g grahovih beljakovin dvakrat na dan v 12 tednih je povzročilo povečanje debeline mišic zgornjega dela telesa, ki je bilo primerljivo s sirotkinimi beljakovinami in znatno boljše od placeba pri šibkejših udeležencih [7].
• Pri veganih, ki so zaužili 1,6 g/kg/dan iz komplementarnih rastlinskih virov ob vadbi za moč, so se pusta masa nog, površina prečnega prereza mišičnih vlaken in prilagoditve moči povsem ujemale z vsejedo prehrano [14].

Dejavniki, povezani s starostjo, in anabolna rezistenca

Starost je pomembna spremenljivka, ki uravnava odziv na rastlinske v primerjavi z mlečnimi beljakovinami [2, 9, 20]. Skeletna mišična masa po 50. letu upada s povprečno stopnjo 1–2 % na leto, pri čemer huda izguba mišic prizadene 5–13 % odraslih, starih 60–80 let, in 11–50 % tistih, starejših od 80 let [9]. Pri starejših odraslih se pojavi anabolna rezistenca, kar pomeni, da potrebujejo več kot 2 g levcina na obrok za spodbujanje MPS v enakem obsegu, kot ga mladi odrasli dosežejo z 1 g v kombinaciji z vadbo [20].

Metaanalize podskupin kažejo, da imajo živalske beljakovine pri starejših odraslih izrazitejšo stimulativno prednost pred rastlinskimi kot pri mlajših skupinah [2]. Pri starejših ženskah v mirovanju majhni odmerki EAA, obogateni z levcinom (1,5 g LEAA), in sirotkine beljakovine spodbudijo zgodnji MPS (0–2 h), vendar so za ohranitev MPS in anabolne signalizacije (p-p70S6K1) skozi 4 ure potrebni večji intaktni odmerki (6 g LEAA ali 40 g sirotke) ali prisotnost vadbe [5]. Dodajanje 10 g prostega levcina na dan (5 g dvakrat na dan) med vadbo za moč bistveno izboljša funkcionalne teste in moč nog pri odraslih, starejših od 70 let [20]. Za starejšo populacijo, ki uporablja rastlinske beljakovine, je ciljanje na skupni vnos v območju 1,0–1,2 g/kg/dan ter namensko bogatenje obrokov z levcinom ali komplementarnimi mešanicami še posebej ključno za ohranjanje puste mase [9, 20].