โปรตีนจากพืช vs โปรตีนจากนมต่อการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อ

โปรตีนจากพืชและโปรตีนพืชสูตรผสมหลายชนิดสามารถกระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อ (muscle protein synthesis หรือ MPS) และสนับสนุนการเพิ่มความแข็งแรงรวมถึงการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อได้ในระดับที่เทียบเคียงกับโปรตีนจากนมอย่างเวย์และนมวัว หากปริมาณโปรตีนรวมต่อวันเพียงพอ หรือแหล่งโปรตีนจากพืชนั้นให้กรดอะมิโนจำเป็นและลิวซีนในสัดส่วนที่เหมาะสม [4, 10, 14, 16, 21] อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกรัมต่อกรัม แหล่งโปรตีนจากพืชเดี่ยวๆ ที่ไม่ได้เสริมสารอาหารมักมีปริมาณกรดอะมิโนจำเป็น (EAA) และลิวซีนต่ำกว่าโปรตีนจากนม ซึ่งอาจส่งผลให้อัตราการกระตุ้น MPS ในระยะสั้นต่ำกว่า เว้นแต่จะเพิ่มขนาดรับประทาน ผสมผสานแหล่งพืชที่เสริมกรดอะมิโนซึ่งกันและกัน หรือเสริมด้วยลิวซีนอิสระ [10, 12, 13, 18]

The Amino Acid Profile of Plant vs. Dairy Proteins

ปัจจัยหลักทางสรีรวิทยาที่ขับเคลื่อน MPS คือความพร้อมของกรดอะมิโนจำเป็น โดยเฉพาะลิวซีน [5, 14] โปรตีนไอโซเลทจากพืชแต่ละชนิดมีความแตกต่างอย่างชัดเจนในโครงสร้างกรดอะมิโนเมื่อเทียบกับโปรตีนจากสัตว์ [12, 13] ขณะที่โปรตีนจากนมอย่างเวย์ (EAA 43%, ลิวซีน 11.0%) และนมวัว (EAA 39%, ลิวซีน 9.0%) อุดมไปด้วยกรดอะมิโนจำเป็นครบถ้วน แต่โปรตีนไอโซเลทจากพืช เช่น ข้าวโอ๊ต (EAA 21%), ลูพิน (EAA 21%) และข้าวสาลี (EAA 22%) กลับมีสัดส่วน EAA รวมต่ำกว่าเมื่อเทียบกับกล้ามเนื้อลายของมนุษย์ (EAA 38%, ลิวซีน 7.6%) [13]

ปริมาณลิวซีนยังมีความหลากหลายอย่างมากในบรรดาแหล่งพืชต่างๆ: กัญชง (5.1%) และลูพิน (5.2%) มีค่าต่ำกว่าเกณฑ์ความต้องการ 5.9% ของ WHO/FAO/UNU ในขณะที่ถั่วเหลือง (6.9%), คาโนลา (6.9%), ถั่วลันเตา (7.2%), ข้าวกล้อง (7.4%), มันฝรั่ง (8.3%) และข้าวโพด (13.5%) มีค่าสูงกว่าเกณฑ์ดังกล่าว [12, 13] นอกจากนี้ แหล่งพืชมักมีความเข้มข้นของไลซีนต่ำกว่า (1.4% ถึง 6.0% เทียบกับ 5.3% ถึง 9.0% ในโปรตีนสัตว์) และเมไทโอนีนต่ำกว่า (0.2% ถึง 2.5% เทียบกับ 2.2% ถึง 2.8% ในโปรตีนสัตว์) [12, 13] การแปรรูปแหล่งพืชเป็นคอนเซนเทรตหรือไอโซเลทจะช่วยกำจัดสารต้านโภชนาการและฟื้นฟูความสามารถในการดูดซึมกรดอะมิโน แต่การขาดกรดอะมิโนเฉพาะบางชนิดก็อาจยังคงอยู่ [12]

Acute Muscle Protein Synthesis: Single Sources and Blends

เมื่อประเมินอัตราการสังเคราะห์โปรตีนของกล้ามเนื้อในระยะสั้น โปรตีนจากสัตว์แสดงความได้เปรียบโดยรวมเล็กน้อยตลอดช่วงวัยของผู้ใหญ่ แม้ว่าข้อมูลการวิเคราะห์อภิมาน (meta-analysis) จะแสดงให้เห็นว่าความแตกต่างนี้มีขนาดของผล (effect size) ต่ำมากจนแทบไม่มีนัยสำคัญ (ES พืช:สัตว์ = 0.004) และมีความเชื่อมั่นของหลักฐานอยู่ในระดับต่ำ [2] การวิเคราะห์อภิมานจาก 12 การศึกษาพบว่า ความแตกต่างโดยรวมในการตอบสนองระยะสั้นระหว่างโปรตีนจากพืชและสัตว์อยู่ที่เปอร์เซ็นไทล์ที่ 0.35 ของความแปรปรวนทางชีวภาพ โดยปริมาณลิวซีนต่อมื้อทำหน้าที่เป็นปัจจัยกำหนดหลักมากกว่าแหล่งที่มาของโปรตีน [14]

ในการเปรียบเทียบแบบตรงตัว:

• แหล่งโปรตีนเดี่ยว: โปรตีนเวย์กระตุ้นการตอบสนองของ MPS ในระยะสั้นได้ดีกว่าโปรตีนถั่วเหลืองและไมเซลลาร์เคซีน ทั้งในขณะพักและหลังออกกำลังกายในผู้ชายสูงอายุ [9] ในทำนองเดียวกัน โปรตีนข้าวสาลีกระตุ้น MPS ได้ต่ำกว่าเวย์ เว้นแต่จะได้รับการเสริมด้วยลิวซีน [17]
• โปรตีนพืชสูตรผสม: การรวมโปรตีนจากพืชที่ช่วยเสริมกรดอะมิโนซึ่งกันและกันจะช่วยแก้ปัญหาข้อจำกัดของกรดอะมิโนเฉพาะชนิดได้ ตัวอย่างเช่น โปรตีนไอโซเลทจากคาโนลาอุดมไปด้วยกรดอะมิโนที่มีกำมะถัน (เมไทโอนีนและซิสเทอีน ≥3 กรัม/100 กรัม) ซึ่งช่วยชดเชยการขาดเมไทโอนีนตามธรรมชาติในโปรตีนถั่วลันเตา [10] ในกลุ่มผู้ใหญ่วัยหนุ่มสาวที่ฝึกแรงต้าน การรับประทานโปรตีนพืชสูตรผสม 32 กรัม (ถั่วลันเตา 39.5%, ข้าวกล้อง 39.5%, คาโนลา 21.0% ซึ่งให้ลิวซีน 2.5 กรัม) สามารถกระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีนไมโอไฟบริลลา (MyoPS) หลังออกกำลังกายได้เทียบเท่ากับการรับประทานเวย์ 32 กรัมที่มีไนโตรเจนเท่ากัน ทั้งในช่วง 0–2 ชั่วโมง และ 2–4 ชั่วโมง แม้ว่าเวย์จะทำให้ความเข้มข้นของ EAA ในพลาสมาสูงกว่าประมาณ 44% ก็ตาม [4] ในทำนองเดียวกัน โปรตีนผสม 30 กรัมจากข้าวสาลี ข้าวโพด และถั่วลันเตา (ในอัตราส่วน 2:1:1 ซึ่งให้ลิวซีนประมาณ 2.4 กรัม) ให้การตอบสนองของ MPS ระยะสั้นเทียบเท่ากับโปรตีนจากนม [10, 14]

Strategies to Match Dairy Anabolism

งานวิจัยระบุแนวทางหลัก 3 ประการในการยกระดับการตอบสนองต่อการสร้างกล้ามเนื้อของโปรตีนจากพืชให้ทัดเทียมกับโปรตีนจากนม:

1. การเสริมลิวซีน (Leucine Fortification): ในผู้ใหญ่วัยหนุ่มสาวที่มีสุขภาพดี การบริโภคโปรตีนผสมถั่วลันเตาและคาโนลาขนาด 20 กรัมให้ค่า MPS โดยรวมต่ำกว่าเวย์ไอโซเลทอย่างมีนัยสำคัญ เว้นแต่จะเสริมด้วยลิวซีนอิสระ (PBP + Leu) ซึ่งจะทำให้เกิดการตอบสนองของ MPS เทียบเท่ากับเวย์ (P = 0.052) [10] ในแบบจำลองสัตว์ทดลองที่มีอายุ การเติมลิวซีนอิสระ 12% ลงในโปรตีนผสมถั่วลันเตา/ถั่วเหลืองช่วยฟื้นฟู MPS และการกระตุ้นวิถีสัญญาณ mTOR (4EBP1 phosphorylation) ให้ขึ้นมาอยู่ในระดับเดียวกับโปรตีนเวย์ไอโซเลท [18]
2. การผสมผสานเชิงกลยุทธ์ (Strategic Blending): การนำธัญพืช (ซึ่งมีเมไทโอนีนสูงกว่า แต่ไลซีนต่ำกว่า) มาผสมกับพืชตระกูลถั่ว (ซึ่งมีไลซีนสูงกว่า แต่เมไทโอนีนต่ำกว่า) หรือพืชตระกูลกะหล่ำ จะช่วยสร้างสัดส่วนกรดอะมิโนที่สามารถกระตุ้น MPS หลังมื้ออาหารได้อย่างเต็มที่ [4, 10, 14]
3. การเพิ่มขนาดรับประทาน (Increasing the Dose): เนื่องจากเกณฑ์สัมบูรณ์ของลิวซีนและ EAA เป็นตัวกำหนดการกระตุ้น MPS การบริโภคโปรตีนจากพืชชนิดเดี่ยวในปริมาณต่อมื้อที่มากขึ้นจึงสามารถส่งมอบกรดอะมิโนจำเป็นได้เท่ากัน ตัวอย่างเช่น การบริโภคโปรตีนถั่วเหลืองไอโซเลท 26 กรัม จะให้ลิวซีน 2.0 กรัม ซึ่งเทียบเท่ากับการรับประทานโปรตีนเวย์ไอโซเลท 19 กรัม [21]

Long-Term Hypertrophy and Strength Outcomes

การทดลองฝึกออกกำลังกายระยะยาวชี้ให้เห็นว่า กลยุทธ์ทางสรีรวิทยาระยะสั้นเหล่านี้สามารถแปลงเป็นการปรับตัวของร่างกายในระยะยาวได้อย่างมีประสิทธิภาพ [14, 16, 21] การวิเคราะห์อภิมานของการทดลองแบบสุ่มและมีกลุ่มควบคุม (RCT) จำนวน 16 การศึกษาพบว่า แหล่งที่มาของโปรตีนไม่ส่งผลต่อมวลไร้ไขมันสัมบูรณ์หรือความแข็งแรงของกล้ามเนื้อโดยรวม เมื่อปริมาณโปรตีนรวมที่ได้รับสูงกว่าค่า RDA [1] อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์กลุ่มย่อยแสดงให้เห็นว่า โปรตีนจากสัตว์ให้ผลดีกว่าต่อสัดส่วนเปอร์เซ็นต์มวลไร้ไขมัน และทำให้มวลไร้ไขมันสัมบูรณ์เพิ่มขึ้นเล็กน้อย (ผลต่างค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนัก: 0.41 กก.) รวมถึงเปอร์เซ็นต์มวลไร้ไขมัน (0.50%) ในผู้ใหญ่อายุน้อย (<50 ปี) ขณะที่การฝึกออกกำลังกายแบบมีแรงต้านไม่ได้เปลี่ยนแปลงผลลัพธ์เชิงเปรียบเทียบนี้ [1]

เมื่อมีการใช้สูตรโปรตีนจากพืชที่เฉพาะเจาะจงหรือมีการบริโภคต่อวันอย่างเพียงพอ:

• การทดลอง 12 สัปดาห์ในชายหนุ่มที่ยังไม่เคยฝึกมาก่อน ซึ่งได้รับโปรตีน 45 กรัม/วัน จากโปรตีนพืชผสมถั่วลันเตา/ถั่วเหลืองที่ปรับระดับลิวซีนให้เท่ากัน หรือโปรตีนเวย์ ควบคู่ไปกับการฝึกแรงต้าน พบว่ามวลไร้ไขมันทั้งร่างกายเพิ่มขึ้นเท่ากันในทางสถิติ (พืช 2.4 กก. เทียบกับ สัตว์ 2.5 กก.), มวลไร้ไขมันส่วนระยางค์ (1.2 กก. เทียบกับ 1.8 กก.), พื้นที่หน้าตัดของกล้ามเนื้อ vastus lateralis (0.9 ซม.² เทียบกับ 1.3 ซม.²) และความแข็งแรงสูงสุดแบบ 1RM ท่า leg-press (64 กก. เทียบกับ 63 กก.) [16, 17]
• การเสริมโปรตีนที่ปรับระดับลิวซีนให้ได้ 2 กรัมทุกวัน โดยใช้โปรตีนถั่วเหลืองไอโซเลท 26 กรัม หรือโปรตีนเวย์ไอโซเลท 19 กรัม เป็นเวลา 12 สัปดาห์ของการฝึก ส่งผลให้มวลกล้ามเนื้อไร้ไขมันเพิ่มขึ้นเท่ากัน (1.54 กก. ในทุกกลุ่ม) รวมถึงแรงบิดของกล้ามเนื้อเหยียด/งอขา [21]
• การบริโภคโปรตีนถั่วลันเตา 25 กรัม วันละ 2 ครั้ง เป็นเวลา 12 สัปดาห์ ช่วยเพิ่มความหนาของกล้ามเนื้อส่วนบนได้เทียบเท่ากับโปรตีนเวย์ และเหนือกว่ากลุ่มควบคุมที่ได้ยาหลอกอย่างมีนัยสำคัญในกลุ่มผู้เข้าร่วมที่มีความแข็งแรงน้อยกว่า [7]
• ในกลุ่มผู้รับประทานวีแกนที่ได้รับโปรตีน 1.6 กรัม/กก./วัน จากแหล่งพืชที่เสริมกรดอะมิโนซึ่งกันและกันร่วมกับการฝึกแรงต้าน พบว่ามวลไร้ไขมันของขา พื้นที่หน้าตัดของเส้นใยกล้ามเนื้อ และการปรับตัวด้านความแข็งแรงสามารถเทียบเคียงได้กับกลุ่มที่รับประทานทั้งพืชและสัตว์อย่างสมบูรณ์ [14]

Age-Related Considerations and Anabolic Resistance

อายุเป็นตัวแปรสำคัญที่ส่งผลต่อการตอบสนองระหว่างโปรตีนจากพืชกับโปรตีนจากนม [2, 9, 20] มวลกล้ามเนื้อลายจะลดลงในอัตราเฉลี่ย 1–2% ต่อปีหลังจากอายุ 50 ปี โดยภาวะสูญเสียมวลกล้ามเนื้อรุนแรงจะส่งผลกระทบต่อผู้ใหญ่อายุ 60–80 ปีราว 5%–13% และ 11%–50% ในผู้ที่มีอายุเกิน 80 ปี [9] ผู้สูงอายุจะเผชิญกับภาวะดื้อต่อการสร้างกล้ามเนื้อ (anabolic resistance) ซึ่งต้องการลิวซีนมากกว่า 2 กรัมต่อมื้อเพื่อกระตุ้น MPS ให้ได้ระดับเดียวกับที่คนหนุ่มสาวทำได้โดยใช้เพียง 1 กรัมร่วมกับการออกกำลังกาย [20]

การวิเคราะห์อภิมานในกลุ่มย่อยระบุว่า โปรตีนจากสัตว์แสดงความได้เปรียบในการกระตุ้นที่ชัดเจนกว่าโปรตีนจากพืชในกลุ่มผู้สูงอายุเมื่อเทียบกับกลุ่มวัยรุ่นหรือคนหนุ่มสาว [2] ในผู้หญิงสูงอายุขณะพัก การได้รับ EAA เสริมลิวซีนในปริมาณน้อย (LEAA 1.5 กรัม) และโปรตีนเวย์สามารถกระตุ้น MPS ในช่วงแรกได้ (0–2 ชม.) แต่จำเป็นต้องใช้ปริมาณโปรตีนสมบูรณ์ที่สูงขึ้น (LEAA 6 กรัม หรือเวย์ 40 กรัม) หรือร่วมกับการออกกำลังกาย เพื่อรักษาอัตรา MPS และสัญญาณการสร้างกล้ามเนื้อ (p-p70S6K1) ตลอดระยะเวลา 4 ชั่วโมง [5] การเสริมลิวซีนอิสระ 10 กรัมต่อวัน (5 กรัม วันละ 2 ครั้ง) ระหว่างการฝึกแรงต้านช่วยปรับปรุงการทดสอบการทำงานของร่างกายและความแข็งแรงของขาในผู้ใหญ่อายุมากกว่า 70 ปีได้อย่างมีนัยสำคัญ [20] สำหรับกลุ่มผู้สูงอายุที่ใช้โปรตีนจากพืช การตั้งเป้าหมายปริมาณโปรตีนรวมให้อยู่ในช่วง 1.0–1.2 กรัม/กก./วัน และการตั้งใจเสริมมื้ออาหารด้วยลิวซีนหรือสูตรผสมพืชที่เสริมกัน จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษามวลไร้ไขมัน [9, 20]