איזולאוצין: פונקציות

איזולאוצין תופס פונקציה מיוחדת בחילוף החומרים של החלבון. חומצת האמינו החיונית מעורבת בעיקר בבניית רקמות חדשות והיא יעילה מאוד לביוסינתזה משופרת של חלבונים בשרירים וב כבד.Isoleucine ממלא תפקיד מהותי ב:

• ספורט כוח וסיבולת
• לחץ
• מחלות ודיאטה

איזולאוצין כספק אנרגיה ב כוח ו סבולת sportsIsoleucine נכנס להפטוציטים (כבד תאים) לאחר קליטה דרך הפורטל וָרִיד. על ידי פיצול אַמוֹנִיָה (NH3), איזולאוצין הופך לאלפא-קטו חומצות. אלפא-קטו חומצות יכול לשמש לייצור אנרגיה. מצד שני, מכיוון שאיזולאוצין הוא גם חומצת אמינו גלוקוגנית וגם קטוגנית, אלפא-קטו חומצות יכול לשמש מבשר לסינתזה של סוקציניל-קואנזים A כמו גם אצטיל-קואנזים A. ביניים של מחזור ציטראט succinyl-CoA משמש מצע לגלוקונאוגנזה (חדש גלוקוז היווצרות) ב כבד ושרירים. Acetyl-CoA הוא תוצר התחלתי חיוני של ליפו וקטוגנזה (היווצרות חומצות שומן וגופי קטון). גלוקוז כמו גם חומצות שומן וגופי קטון מייצגים ספקי אנרגיה חשובים לגוף - במיוחד בזמן מאמץ גופני. ה אריתרוציטים (אָדוֹם דם תאים) ומדליית הכליה תלויה לחלוטין גלוקוז לאנרגיה. ה מוֹחַ רק באופן חלקי, מכיוון שבמטבוליזם הרעב הוא יכול להשיג עד 80% מהאנרגיה מגופי הקטון. כאשר גלוקוז ו חומצות שומן נשברים בשרירים, ATP (אדנוזין נוצר טריפוספט), נושא האנרגיה החשוב ביותר של התא. כשזה פוספט קשרים מבוקעים הידרוליטית על ידי אנזימיםנוצר ADP או AMP. האנרגיה המשתחררת בתהליך זה מאפשרת עבודה כימית, אוסמוטית או מכנית, כגון שרירים התכווצויות. בשל תפקידה החיוני בייצור אנרגיה, מחסור באיזולאוצין קשור לחולשת שרירים, חוסר אונים ו עייפות, בין יתר הסימפטומים. לאחר עיבוד בכבד, כמעט 70% מכלל חומצות אמינו הזנה דם הם BCAA. הם נספגים במהירות בשרירים. בשלוש השעות הראשונות לאחר ארוחה עתירת חלבונים, איזולאוצין, אוצין, והוואלין מהווים כ- 50-90% מסך צריכת חומצות האמינו של השרירים. איזולאוצין חשוב ביותר להתחדשות ותחזוקת רקמת השריר. BCAAs הם רכיב של כ- 35% מהכיווץ חלבונים - אקטין ומיוזין - בשריר. Isoleucine מגרה את שחרורו של אינסולין מתאי הבטא של הלבלב (לבלב). גָבוֹהַ אינסולין ריכוזים ב דם להאיץ את צריכת חומצות האמינו למיוציטים (תאי שריר). הובלה מוגברת של חומצות אמינו למיוציטים מובילה לתהליכים הבאים:

• הצטברות חלבונים מוגברת בשרירים
• ירידה מהירה בריכוז הורמון הלחץ קורטיזול, המקדם פירוק שרירים ומעכב את ספיגת חומצות האמינו לתאי השריר.
• אחסון טוב יותר של גליקוגן במיוציטים, שמירה על גליקוגן שרירים.

לבסוף, צריכת מזונות עשירים באיזולאוצין, אוצין והוואלין מביא לצמיחת שרירים מיטבית ולהחלמה מואצת מקסימאלית. בנוסף לאיזולאוצין, ה- חומצות אמינו ארגינין ופנילאלנין, אוצין וגם וליין מציגים אינסולין- השפעות מגרה, כאשר לאוצין הוא החזק ביותר. ביוטין, ויטמין B5 (חומצה פנטותנית) וויטמין B6 (פירידוקסין) חיוניים לפירוק והמרה של BCAA. רק כתוצאה מהיצע מספיק של אלה ויטמינים יכול השרשרת המסועפת חומצות אמינו להיות מטבוליזם ושימוש אופטימלי. מספר מחקרים מראים ששניהם סבולת ספורט ו אימון כוח דורשים צריכת חלבון מוגברת. כדי לשמור על חיובי חנקן לאזן - המתאים להתחדשות רקמות - דרישת החלבון היומית הינה בין 1.2 ל -1.4 גרם לק"ג משקל גוף סבולת ספורטאים ו- 1.7-1.8 גרם לק"ג משקל גוף ל כוח ספורטאים. בְּמַהֲלָך ספורט סיבולת, isoleucine, leucine ו- valine בפרט משמשים לייצור אנרגיה. אספקת האנרגיה מחומצות האמינו הללו גדלה כאשר מאגרי הגליקוגן בכבד והשרירים הולכים ומתרוקנים ככל שמתקדמת הפעילות הספורטיבית. כוח על הספורטאים להבטיח גם צריכה גבוהה של חומצות אמינו מסועפות, במיוחד לפני אימונים. בדרך זו, הגוף אינו שואב BCAA משלו מהשרירים במהלך מאמץ גופני ונמנע קטבוליזם בחלבונים. אספקת BCAA מומלצת גם לאחר אימון. איזולוצין מעלה במהירות את רמות האינסולין לאחר תום האימון, מפסיק את פירוק החלבון הנגרם כתוצאה מאימון קודם ויוזם צמיחת שרירים מחודשת. בנוסף, BCAA גורמים לאיבוד שומן גדול יותר. כדי להפיק את המרב מ- BCAA מבחינת בניית שרירים, יש ליטול את כולם יחד יחד עם חלבון אחר. צריכה מבודדת של איזולאוצין או לאוצין או ואלין עלולה לשבש זמנית את הביוסינתזה של החלבון לבניית שרירים. יש לראות ביקורתית על צריכת BCAA, במיוחד לפני אימון סיבולת, בגלל חמצון תחת לחץ ו אוריאה לִתְקוֹף. הפירוק של 1 גרם BCAA מייצר כ- 0.5 גרם אוריאה. מוּפרָז אוריאה ריכוזים מעמיסים על האורגניזם. לכן, בקשר לצריכת BCAA, צריכת נוזלים מוגברת היא מכריעה. בעזרת נוזלים רבים ניתן להוריד את האוריאה במהירות דרך הכליות. לבסוף, יש לשקול צריכה מוגברת של איזולאוצין, לאוצין או וואלין במהלך פעילות גופנית. שיפור ביצועים עבור אתלט הסיבולת מתרחש רק כאשר משתמשים ב- BCAA במהלך אימון לגובה או אימונים בחום גבוה. כתוצאה מצריכת חלבון גבוהה או פיזית לחץ, כמויות גבוהות של חנקן בצורה של אַמוֹנִיָה (NH3) מיוצרים כתוצאה מפירוק חלבונים. יש לכך השפעה נוירוטוקסית בריכוזים גבוהים יותר ויכול לגרום, למשל, ל אנצפלופתיה בכבד. זֶה מצב הוא פוטנציאלי הפיך מוֹחַ תפקוד לקוי הנובע מכך שאינו מספק דטוקסיפיקציה תפקוד הכבד. והכי חשוב, איזולאוצין ולאוצין יכולים להגביר את פירוק הרעילים אַמוֹנִיָה בשרירים - יתרון משמעותי עבור הספורטאי. בכבד, ארגינין ואורניטין מבצעים משימה זו. מחקרים מדעיים הראו כי מנהל של 10-20 גרם BCAA מתחת לחץ יכול לעכב נפשית עייפות. עם זאת, עדיין אין עדויות לחומצות אמינו מסועפות עוֹפֶרֶת לשיפור הביצועים. באופן דומה, לא הוכח הסתגלות משופרת לפעילות גופנית.

איזולאוצין במצבים של פעילות גופנית הנגרמת מלחץ

במהלך לחץ פיזי ופעילות גופנית מוגברת, כמו פציעות, מחלות וניתוחים, הגוף מפרק חלבון בקצב מוגבר. צריכה מוגברת של מזונות עשירים באיזולאוצין יכולה לנטרל זאת. קטבוליזם של חלבונים נעצר על ידי איזולאוצין המעלה במהירות את רמות האינסולין, מקדם את צריכת חומצות האמינו לתאים וממריץ את הצטברות החלבון. אנבוליזם של חלבונים חשוב ליצירת רקמת גוף חדשה או לריפוי של פצעים וכדי להגביר את העמידות לזיהומים. לבסוף, איזולאוצין מסייע לוויסות חילוף החומרים והגנות הגוף. באופן זה ניתן לתמוך בתפקודי שרירים חשובים במהלך לחץ גופני מוגבר.

איזולאוצין במחלות ודיאטות

לחולים חולים או להחלימים יש צורך מוגבר ב חומצות אמינו חיוניות. עקב צריכה בלתי מספקת של חלבון באיכות גבוהה וצריכת מזון מוגבלת, מומלץ להגדיל צריכה מוגברת של איזולאוצין, לאוצין, ואלין. BCAA יכולים להאיץ החלמה - התאוששות. היתרונות הספציפיים של איזולאוצין מתרחשים בתנאים הבאים:

• שחמת הכבד
• תרדמת הפטיקום
• סכיזופרניה
• פנילקטונוריה (PKU)
• תסמונת דיסטונס

תרדמת הפטקום היא הצורה החמורה ביותר של אנצפלופתיה בכבד - שלב 4 - הפרעה בתפקוד מוחי הפיך כתוצאה מתפקוד ניקוי רעלים לא מספק של הכבד. נזק עצבי במערכת העצבים המרכזית מביא, בין היתר, לחוסר הכרה ללא תגובה לגירויי כאב (תרדמת), הכחדה של רפלקסים שריריים ונוקשות שרירים עם כיפוף ותנוחת הארכה. תפקוד לקוי של הכבד מוביל לעודף אינסולין, המספק הובלה מוגברת של חומצות אמינו, כולל איזולאוצין, לשרירים. כתוצאה מכך, ריכוז האיזולאוצין בדם יורד. מכיוון ש- BCAA וחומצת האמינו החיונית טריפטופן משתמשים באותה מערכת הובלה בדם, כלומר אותם חלבונים נושאים, טריפטופן יכול לתפוס הרבה נושאים חופשיים בגלל רמת איזולאוצין בסרום הנמוכה ולהועבר לעבר מחסום הדם-מוח. טריפטופן מתחרה עם 5 חומצות אמינו אחרות במחסום הדם-מוח על כניסה לנוזל המזין של המוח - כלומר עם ה- BCAA וחומצות האמינו הארומטיות פנילאלנין וטירוזין. עקב עודף הטריפטופן במוח, נעקר פנילאלנין, מבשר הקטכולאמינים, כמו הורמוני הלחץ אפינפרין ונוראדרנלין, בנוסף לטירוזין ול- BCAA. לבסוף, טריפטופן יכול לעבור את מחסום הדם-מוח באין מפריע. בגלל עקירה של פנילאלנין, הפעלה סימפתטית במוח נעדרת, מה שמגביל את סינתזת הקטכולאמין במדולה של הכליה. במערכת העצבים המרכזית, טריפטופן הופך לסרוטונין, המתפקד כהורמון רקמות או כמוליך עצבי במערכת העצבים המרכזית, מערכת העצבים במעי, מערכת הלב וכלי הדם, ודם. רמות מוגברות של טריפטופן גורמות בסופו של דבר לייצור סרוטונין מוגבר. במקרים של הפרעה בתפקוד הכבד, לא ניתן לפרק כמויות מוגזמות של סרוטונין, מה שמוביל בתורו לעייפות קשה ואף לחוסר הכרה. צריכה מוגברת של איזולאוצין מונעת ייצור מוגבר של סרוטונין באמצעות מנגנון של עקירת טריפטופן הן בדם והן במחסום הדם-מוח ועיכוב ספיגת הטריפטופן לנוזל התזונתי של המוח. באופן זה, איזולאוצין נוגד את המופע של תרדמת הכבד. על ידי הפחתת רמת טירוזין בדם, BCAAs, ניתן להשתמש באיזולאוצין בפסיכיאטריה אורתומולקולרית, למשל בסכיזופרניה. טירוזין הוא מבשרו של דופמין, מעביר עצבי במערכת העצבים המרכזית מקבוצת הקטכולאמין. ריכוז גבוה מדי של דופמין באזורים מסוימים במוח מוביל ליתר רגישות עצבית מרכזית והוא קשור לסימפטומים של סכיזופרניה, כמו הפרעות באגו, הפרעות מחשבה, אשליה, אי שקט מוטורי, נסיגה חברתית, התרוששות רגשית וחולשת רצון. Isoleucine, leucine ו- valine יכולים גם לספק יתרונות ספציפיים בטיפול ב- phenylketonuria (PKU). PKU היא הפרעה מטבולית מולדת שבה לא ניתן לפרק את חומצת האמינו פנילאלנין. אצל אנשים מושפעים מצטבר באורגניזם פנילאלנין, מה שעלול להוביל לפגיעה עצבית ובהמשך להפרעה נפשית קשה עם אפילפסיה - התקפים המופיעים באופן ספונטני. רמת איזולאוצין בסרום גבוהה מקטינה את קשירת פנילאלנין להובלת חלבונים בדם ואת ריכוזו במחסום הדם-מוח, ומפחיתה את ספיגת הפנילאלנין למוח. לפיכך, בעזרת BCAA, ניתן לנרמל ריכוז פנילאלנין גבוה באופן חריג הן בדם והן במוח. יתר על כן, בעזרת חומצות אמינו מסועפות, ישנם יתרונות לאנשים הסובלים מתסמונת דיסטונית (dyskinesia tarda). הפרעה זו מאופיינת, בין היתר, בתנועות לא רצוניות של שרירי הפנים, לדוגמא, עוויתות עוויתית מהלשון, עוויתות של הגומה, שכיבה ראשית עוויתית ומתיחות יתר של הגזע והגפיים, טורטיקוליס, כמו גם תנועות דמויי פיתול באזור הצוואר וחגורת הכתפיים תוך שמירה על ההכרה. לאנשים המודעים לדיאטה, שלעתים קרובות יש להם אספקת חלבון מספקת או צורכים בעיקר מזונות דלים באיזולאוצין, יש צורך מוגבר ב- BCAA. בסופו של דבר יש להגדיל את צריכת האיזולאוצין, הלאוצין והוואלין, כך שהגוף לא ישאב את מאגרי החלבון שלו, כמו אלה מהכבד והשרירים, בטווח הארוך. אובדן חלבון בשרירים מוביל לירידה ברקמת השריר הפעילה מטבולית. ככל שאדם דיאטה מאבד מסת שריר, כך קצב חילוף החומרים הבסיסי יורד והגוף צורך פחות ופחות קלוריות. בסופו של דבר, דיאטה צריכה לשאוף לשמר רקמת שריר או אפילו להגדיל אותה באמצעות פעילות גופנית. יחד עם זאת, יש להפחית את אחוזי השומן בגוף. במהלך דיאטה, BCAA עוזרים במניעת פירוק חלבונים ובכך ירידה בקצב חילוף החומרים הבסיסי, וכן בהגברת פירוק השומן. ההגנה החיסונית נשמרת במידה רבה. מחקר חדש באוניברסיטת מדינת אריזונה מציע כי תזונה עשירה בחומצות אמינו מסועפות יכולה להגדיל את קצב חילוף החומרים הבסיסי ב -90 קילוקלוריות מדי יום.

איזולאוצין כאבן יסוד ראשונית לסינתזה של חומצות אמינו לא חשובות

תגובות לפיהן חומצות אמינו נוצרות לאחרונה מכונות transaminations. בתהליך זה, קבוצת האמינו (NH2) של חומצת אמינו, כגון איזולאוצין, אלנין, או חומצה אספרטית, מועבר לחומצה אלפא-קטו, בדרך כלל אלפא-קטוגלוטרט. אלפא-קטוגלוטרט הוא אפוא מולקולת הקבלה. התוצרים של תגובת טרנסמינציה הם חומצה אלפא-קטו, כגון פירובטה או אוקסאלו-אצטט, וחומצת האמינו הלא-חיונית גלוטמי או גלוטמט, בהתאמה. על מנת שקיימות בדיקות מוחלטות, מיוחד אנזימים נדרשים - מה שנקרא טרנסמינאזות. שני הטרנסמינזות החשובות ביותר כוללות אלנין aminotransferase (ALAT), הידוע גם בשם גלוטמט פירובטה טרנסמינאז (GPT), ואספרטט אמינו טרנספרז (ASAT), הידוע גם בשם גלוטמט טרנסמינאז של אוקסאלואסאט (GOT). הראשון מזרז את המרתו של אלנין ואלפא-קטוגלוטרט ל- פירובטה וגלוטמט. ASAT ממיר אספרטט ואלפא-קטוגלוטרט לאוקסאלואצטט וגלוטמט. קואנזים של כל הטרנסמינאזות הוא נגזרת של ויטמין B6 פירידוקסאל פוספט (PLP). PLP קשורה באופן רופף ל אנזימים והוא חיוני לפעילות טרנסמינאזית אופטימלית. תגובות הזרמה הן מקומיות בכבד ובאיברים אחרים. העברת אלפא-אמינו חנקן מאיזולאוצין לחומצה אלפא-קטו על ידי טרנסמינאזות עם היווצרות גלוטמט מתרחשת בשריר. גלוטמט נחשב ל"רכזת "של חילוף החומרים של חנקן אמינו. זה ממלא תפקיד מפתח בהיווצרות, המרה ופירוק של חומצות אמינו. גלוטמט הוא המצע ההתחלתי לסינתזה של פרולין, אורניטין ו גלוטמין. זו האחרונה היא חומצת אמינו חיונית להובלת חנקן בדם, לביוסינתזה של חלבונים ולהפרשת פרוטונים ב כליה בצורה של NH4. גלוטמט את התסיסה הגדולה נוירוטרנסמיטר במרכז מערכת העצבים. הוא נקשר לקולטנים ספציפיים לגלוטמט ובכך יכול לשלוט בערוצי היונים. בפרט, גלוטמט מגביר את החדירות של סידן יונים, תנאי חשוב לשרירים התכווצויות. גלוטמט הופך לחומצה גמא-אמינו-בוטורית (GABA) על ידי פיצול קבוצת הקרבוקסיל - דקארבוקסילציה. GABA שייך לביוגני אמינים והוא המעכב החשוב ביותר נוירוטרנסמיטר בחומר האפור של המרכז מערכת העצבים. זה מעכב נוירונים ב מוֹחַ מְאוּרָך.