Biljni naspram mlečnih proteina za sintezu mišićnih proteina

Biljni proteini i mešavine proteina iz više biljnih izvora mogu stimulisati sintezu mišićnih proteina (MPS) i podržati snagu i mišićnu hipertrofiju u meri koja je uporediva sa mlečnim proteinima poput surutke i mleka, pod uslovom da je ukupan dnevni unos proteina dovoljan ili da biljni izvor obezbeđuje adekvatan profil esencijalnih aminokiselina i leucina [4, 10, 14, 16, 21]. Međutim, gram za gram, neobogaćeni pojedinačni biljni izvori često sadrže manje esencijalnih aminokiselina (EAA) i leucina u poređenju sa mlečnim proteinima, što može dovesti do niže stope akutne MPS, osim ako se doze ne povećaju, ne kombinuju komplementarni biljni izvori ili se ne doda slobodni leucin [10, 12, 13, 18].

The Amino Acid Profile of Plant vs. Dairy Proteins

Glavni fiziološki pokretač MPS-a je dostupnost esencijalnih aminokiselina, a posebno leucina [5, 14]. Pojedinačni izolati biljnih proteina pokazuju značajne varijacije u aminokiselinskom sastavu u poređenju sa proteinima životinjskog porekla [12, 13]. Dok su mlečni proteini poput surutke (43% EAA, 11,0% leucina) i mleka (39% EAA, 9,0% leucina) bogati svim esencijalnim aminokiselinama, izolati biljnih proteina poput ovsa (21% EAA), lupine (21% EAA) i pšenice (22% EAA) imaju niži udeo ukupnih EAA u poređenju sa ljudskim skeletnim mišićima (38% EAA, 7,6% leucina) [13].

Sadržaj leucina takođe značajno varira među biljnim izvorima: konoplja (5,1%) i lupina (5,2%) ne dostižu preporučeni nivo od 5,9% prema WHO/FAO/UNU, dok ga soja (6,9%), uljana repica (6,9%), grašak (7,2%), integralni pirinač (7,4%), krompir (8,3%) i kukuruz (13,5%) premašuju [12, 13]. Pored toga, 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 faktore i poboljšava apsorpciju aminokiselina, ali specifični deficiti pojedinih aminokiselina i dalje mogu postojati [12].

Acute Muscle Protein Synthesis: Single Sources and Blends

Pri proceni akutne stope sinteze mišićnih proteina, proteini životinjskog porekla pokazuju skromnu ukupnu prednost u odraslom dobu, mada meta-analitički podaci pokazuju da ova razlika ima zanemarljivu veličinu efekta (ES biljnih prema životinjskim = 0,004) uz nizak nivo pouzdanosti dokaza [2]. Meta-analiza 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 faktor, a ne sam izvor proteina [14].

In head-to-head comparisons:

• Single sources: Protein surutke izaziva veći akutni MPS odgovor od proteina soje i micelarnog kazeina u mirovanju i nakon treninga kod starijih muškaraca [9]. Slično tome, protein pšenice stimuliše manji MPS u poređenju sa surutkom, osim ako se ne obogati dodatnim leucinom [17].
• Plant blends: Kombinovanjem komplementarnih biljnih proteina zaobilaze se ograničenja pojedinačnih aminokiselina. Na primer, izolat proteina uljane repice bogat je aminokiselinama koje sadrže sumpor (metionin i cistein, ≥3 g/100 g), što nadoknađuje prirodni deficit metionina u proteinu graška [10]. Kod mladih osoba koje treniraju sa opterećenjem, unos 32 g biljne mešavine (39,5% grašak, 39,5% integralni pirinač, 21,0% uljana repica, što obezbeđuje 2,5 g leucina) stimulisao je post-trenažnu miofibrilarnu sintezu proteina (MyoPS) identično kao izonitrogena doza od 32 g surutke tokom 0–2 h i 2–4 h, iako je surutka izazvala ~44% više koncentracije EAA u plazmi [4]. Takođe, mešavina od 30 g pšenice, kukuruza i graška (u odnosu 2:1:1 koja obezbeđuje ~2,4 g leucina) pružila je identičan akutni MPS odgovor kao mlečni protein [10, 14].

Strategies to Match Dairy Anabolism

Istraživanja izdvajaju tri osnovna pristupa za izjednačavanje anaboličkog odgovora biljnih proteina sa mlečnim:

1. Leucine Fortification: Kod zdravih mladih odraslih osoba koje su konzumirale dozu od 20 g mešavine graška i uljane repice, ukupni MPS bio je znatno niži nego kod izolata surutke, osim kada je mešavina bila obogaćena slobodnim leucinom (PBP + Leu), što je proizvelo MPS odgovor ekvivalentan surutki (P = 0,052) [10]. Na modelima starijih životinja, dodavanje 12% slobodnog leucina u mešavinu graška i soje obnovilo je MPS i aktivaciju mTOR puta (fosforilacija 4EBP1) na nivoe zabeležene sa izolatom proteina surutke [18].
2. Strategic Blending: Kombinovanjem žitarica (bogatijih metioninom, a siromašnijih lizinom) sa mahunarkama (bogatijim lizinom, a siromašnijim metioninom) ili krstašicama stvara se aminokiselinski profil sposoban da pokrene pun postprandijalni MPS [4, 10, 14].
3. Increasing the Dose: Budući da apsolutni prag leucina i EAA određuje aktivaciju MPS-a, konzumiranje veće porcije pojedinačnog biljnog proteina postiže isti unos esencijalnih aminokiselina. Na primer, unos 26 g izolata proteina soje parira unosu 19 g izolata proteina surutke jer obezbeđuje jednaku količinu od 2,0 g leucina [21].

Long-Term Hypertrophy and Strength Outcomes

Dugoročne studije sa treningom pokazuju da se ove akutne fiziološke strategije uspešno prenose u hronične adaptacije [14, 16, 21]. Meta-analiza 16 randomizovanih kontrolisanih studija utvrdila je da izvor proteina generalno ne utiče na apsolutnu čistu mišićnu masu ili snagu kada je ukupan unos proteina iznad preporučenog dnevnog unosa (RDA) [1]. Međutim, analiza podgrupa pokazala je da životinjski proteini blago favorizuju procenat čiste mase i donose mala povećanja u apsolutnoj čistoj masi (ponderisana srednja razlika: 0,41 kg) i procentu čiste mase (0,50%) kod mlađih odraslih osoba (<50 godina), dok trening sa opterećenjem nije promenio komparativni ishod [1].

Kada se primenjuju specifične biljne formulacije ili adekvatan dnevni unos:

• Dvanaestonedeljna studija na netreniranim mladim muškarcima koji su uzimali 45 g/dan biljne mešavine graška i soje (usklađene po količini leucina) ili proteina surutke tokom treninga sa opterećenjem pokazala je statistički ekvivalentna povećanja ukupne čiste mase tela (2,4 kg PLNT naspram 2,5 kg ANML), čiste mase ekstremiteta (1,2 kg naspram 1,8 kg), površine poprečnog preseka vastus lateralis-a (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 surutke tokom 12 nedelja treninga rezultirala je jednakim povećanjem čiste telesne mase (1,54 kg u obe grupe) i obrtnog momenta ekstenzora/fleksora nogu [21].
• Konzumiranje 25 g proteina graška dva puta dnevno tokom 12 nedelja dovelo je do povećanja debljine mišića gornjeg dela tela koje je bilo uporedivo sa proteinom surutke i znatno superiornije u odnosu na placebo kod slabijih učesnika [7].
• Kod vegana koji su unosili 1,6 g/kg/dan iz komplementarnih biljnih izvora uz trening sa opterećenjem, čista masa nogu, površina poprečnog preseka mišićnih vlakana i adaptacije snage u potpunosti su odgovarali onima na omnivornoj ishrani [14].

Age-Related Considerations and Anabolic Resistance

Starost je važna promenljiva koja utiče na odgovor na biljne naspram mlečnih proteina [2, 9, 20]. Skeletna mišićna masa opada po prosečnoj stopi od 1–2% godišnje nakon 50. godine, pri čemu ozbiljan gubitak mišića pogađa 5%–13% osoba starosti 60–80 godina i 11%–50% onih starijih od 80 godina [9]. Starije osobe razvijaju anaboličku rezistenciju, pa im je potrebno više od 2 g leucina po obroku da bi stimulisale MPS u istoj meri u kojoj mlađe odrasle osobe to postižu sa 1 g u kombinaciji sa treningom [20].

Meta-analize podgrupa ukazuju na to da proteini životinjskog porekla pokazuju izraženiju stimulativnu prednost u odnosu na biljne proteine kod starijih osoba u poređenju sa mlađim grupama [2]. Kod starijih žena u stanju mirovanja, male doze EAA obogaćene leucinom (1,5 g LEAA) i protein surutke stimulišu ranu fazu MPS-a (0–2 h), ali su veće intaktne doze (6 g LEAA ili 40 g surutke) ili prisustvo fizičke aktivnosti neophodni za održavanje MPS-a i anaboličke signalizacije (p-p70S6K1) tokom 4 sata [5]. Suplementacija sa 10 g slobodnog leucina dnevno (5 g dva puta dnevno) tokom treninga sa 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 svesno obogaćivanje obroka leucinom ili komplementarnim mešavinama od ključnog je značaja za očuvanje čiste mišićne mase [9, 20].