Изолевцинът заема специална функция в метаболизма на протеините. Есенциалната аминокиселина участва предимно в изграждането на нови тъкани и е много ефективна за подобрена биосинтеза на протеини в мускулите и черен дроб.Изолевцинът играе съществена роля в:
- Спортове за сила и издръжливост
- Стрес
- Болести и диета
Изолевцин като доставчик на енергия през сила намлява издръжливоста спорт Изолевцин навлиза в хепатоцитите (черен дроб клетки) след абсорбция чрез портала вена. Чрез отделяне амоняк (NH3), изолевцинът се превръща в алфа-кето киселини. Алфа-кето киселини може да се използва за производство на енергия. От друга страна, тъй като изолевцинът е едновременно глюкогенна и кетогенна аминокиселина, алфа-кето киселини може да се използва като предшественик за синтеза на сукцинил-коензим А, както и на ацетил-коензим А. Междинното съединение от цитратния цикъл сукцинил-КоА служи като субстрат за глюконеогенезата (ново гликоза формация) в черен дроб и мускулите. Ацетил-КоА е основен изходен продукт на липо- и кетогенезата (образуването на мастни киселини и кетонни тела). Глюкоза както и мастни киселини и кетонните тела представляват важни доставчици на енергия за тялото - особено по време на физическо натоварване. The еритроцити (червен кръв клетки) и бъбречната медула са напълно зависими от гликоза за енергия. The мозък само частично, тъй като при гладния метаболизъм той може да получи до 80% енергия от кетонните тела. Когато глюкозата и мастни киселини се разграждат в мускулите, АТФ (аденозин трифосфат), най-важният енергиен носител на клетката. Когато си фосфат връзките се разцепват хидролитично от ензими, ADP или AMP се формира. Енергията, освободена в този процес, позволява химическа, осмотична или механична работа, като мускулна контракции. Поради своята основна функция в производството на енергия, дефицитът на изолевцин се свързва с мускулна слабост, апатичност и умора, наред с други симптоми. След обработка в черния дроб, почти 70% от всички аминокиселини въвеждане на кръв са BCAA. Те се абсорбират бързо от мускулите. През първите три часа след високо протеиново хранене, изолевцин, левцин, а валинът представлява около 50-90% от общия прием на аминокиселини в мускулите. Изолевцинът е изключително важен за регенерацията и поддържането на мускулната тъкан. BCAA са компонент на около 35% от контрактила протеини - актин и миозин - в мускулите. Изолевцин стимулира освобождаването на инсулин от бета клетките на панкреаса (панкреаса). Високо инсулин концентрации в кръв ускоряват усвояването на аминокиселини в миоцитите (мускулните клетки). Повишеният транспорт на аминокиселини в миоцитите води до следните процеси:
- Повишено натрупване на протеини в мускулите
- Бързо намаляване на концентрацията на хормона на стреса кортизол, който насърчава разграждането на мускулите и инхибира усвояването на аминокиселини в мускулните клетки
- По-добро съхранение на гликоген в миоцитите, поддържане на мускулния гликоген.
И накрая, прием на храни, богати на изолевцин, левцин а валинът води до оптимален мускулен растеж и максимално ускорено възстановяване. В допълнение към изолевцин, аминокиселини аргинин и фенилаланин, левцин и валин също излагат инсулин-стимулиращи ефекти, като левцинът е най-мощният. Биотин, витамин В5 (пантотенова киселина) и витамин В6 (пиридоксин) са от съществено значение за разграждането и преобразуването на BCAA. Само в резултат на достатъчно количество от тях витамини може разклонената верига аминокиселини да бъдат оптимално метаболизирани и използвани. Няколко проучвания показват, че и двете издръжливоста спорт и съдържание за обучение изискват повишен прием на протеини. За поддържане на положително азот баланс - съответстващо на регенерацията на тъканите - дневната нужда от протеини е между 1.2 и 1.4 g на kg телесно тегло за издръжливоста спортисти и 1.7-1.8 g на kg телесно тегло за сила спортисти. По време на спорт за издръжливост, по-специално изолевцин, левцин и валин се използват за производство на енергия. Доставката на енергия от тези аминокиселини се увеличава, когато запасите от гликоген в черния дроб и мускулите се изчерпват все повече с напредване на спортната активност. сила спортистите също трябва да осигурят висок прием на аминокиселини с разклонена верига, особено преди тренировка. По този начин тялото не черпи самостоятелно BCAA от мускулите по време на физическо натоварване и се предотвратява катаболизма на протеините. Доставката на BCAA също се препоръчва след тренировка.Изолевцинът бързо повишава нивата на инсулин след края на тренировката, спира разграждането на протеини, причинено от предишно упражнение, и инициира обновяването на мускулния растеж. В допълнение, BCAA водят до по-голяма загуба на мазнини. За да извлечете максимума от BCAA по отношение на изграждането на мускулите, всички те трябва да се приемат заедно и заедно с други протеини. Изолираният прием на изолевцин или левцин или валин може временно да наруши биосинтезата на протеини за изграждане на мускули. Потреблението само на BCAA трябва да се разглежда критично, особено преди тренировка за издръжливост, поради окисляване под стрес намлява урея атака. Разграждането на 1 грам BCAA произвежда около 0.5 грама урея. Прекалено урея концентрации натоварват организма. Следователно, във връзка с приема на BCAA, увеличеният прием на течности е от решаващо значение. С помощта на много течности уреята може бързо да се елиминира чрез бъбреците. И накрая, повишен прием на изолевцин, левцин или валин трябва да се претегли по време на упражнения за издръжливост. Подобренията в производителността на спортиста за издръжливост се случват само когато BCAA се използват по време тренировка по височина или тренировка при висока температура. В резултат на висок прием на протеин или физически стрес, големи количества от азот под формата на амоняк (NH3) се произвеждат в резултат на разграждането на протеините. Това има невротоксичен ефект при по-високи концентрации и може да доведе например до чернодробна енцефалопатия, Това състояние е потенциално обратим мозък дисфункция, която е резултат от неадекватна детоксикация функция на черния дроб. Най-важното е, че изолевцинът и левцинът могат да увеличат разграждането на токсичните вещества амоняк в мускулите - значителна полза за спортиста. В черния дроб, аргинин и орнитин изпълняват тази задача. Научните изследвания показват, че администрация от 10-20 грама BCAA под стрес може да забави умственото умора. Все още обаче няма доказателства, че аминокиселини с разклонена верига олово до подобрена производителност. По подобен начин не е демонстрирана подобрена адаптация към упражненията.
Изолевцин в ситуации на упражнения, предизвикани от стрес
По време на повишен физически и физически стрес, като нараняване, заболяване и операция, тялото разгражда протеините с повишена скорост. Увеличеният прием на богати на изолевцин храни може да противодейства на това. Протеиновият катаболизъм се спира чрез изолевцин, който бързо повишава нивата на инсулин, насърчава поемането на аминокиселини в клетките и стимулира натрупването на протеин. Протеиновият анаболизъм е важен за образуването на нова телесна тъкан или за оздравяването на рани и за повишаване на устойчивостта към инфекции. И накрая, изолевцинът помага за регулиране на метаболизма и защитните сили на организма. По този начин важни мускулни функции могат да бъдат подкрепени по време на повишен физически стрес.
Изолевцин при заболявания и диети
Остро болните или реконвалесцентните пациенти имат повишена нужда от незаменими аминокиселини. Поради често неадекватния прием на висококачествени протеини и ограничения прием на храна, се препоръчва по-специално повишен прием на изолевцин, левцин и валин. BCAA могат да ускорят възстановяването - възстановяването. Специфични ползи от изолевцин се проявяват при следните състояния:
- Цироза на черния дроб
- Кома хепатикум
- Шизофрения
- Фенилкетонурия (PKU)
- Синдром на дистони
Coma hepaticum е най-тежката форма на чернодробна енцефалопатия - етап 4 - обратима мозъчна дисфункция в резултат на неадекватна детоксикационна функция на черния дроб. Увреждането на нервите в централната нервна система води, наред с други неща, до загуба на съзнание без реакция на болкови стимули (кома), изчезване на мускулни рефлекси и мускулна ригидност с флексия и екстензия. Чернодробната хипофункция води до излишък на инсулин, който осигурява повишен транспорт на аминокиселини, включително изолевцин, до мускулите. Следователно концентрацията на изолевцин в кръвта се понижава. Тъй като BCAA и основната аминокиселина триптофан използват една и съща транспортна система в кръвта, т.е. същите протеини-носители, триптофанът може да заема много свободни носители поради ниското серумно ниво на изолевцин и да се транспортира към кръвно-мозъчната бариера. L-триптофан се конкурира с 5 други аминокиселини в кръвно-мозъчната бариера за влизане в хранителната течност на мозъка - а именно с BCAA и ароматни аминокиселини фенилаланин и тирозин. Поради излишъка на триптофан в мозъка, фенилаланинът, предшественикът на катехоламини, като хормоните на стреса епинефрин и норепинефрин, също се измества в допълнение към тирозин и BCAA. И накрая, триптофанът може да премине безпрепятствено кръвно-мозъчната бариера. Поради изместването на фенилаланин, симпатиковата активация в мозъка отсъства, ограничавайки синтеза на катехоламин в надбъбречната медула. В централната нервна система триптофанът се превръща в серотонин, който функционира като тъканен хормон или невротрансмитер в централната нервна система, чревната нервна система, сърдечно-съдовата система и кръвта. Повишените нива на триптофан в крайна сметка водят до повишено производство на серотонин. В случаи на чернодробна дисфункция, прекомерните количества серотонин не могат да бъдат разградени, което от своя страна води до тежка умора и дори до загуба на съзнание. Повишеният прием на изолевцин предотвратява повишеното производство на серотонин чрез механизма на изместване на триптофан както в кръвта, така и в кръвно-мозъчната бариера и инхибиране на поглъщането на триптофан в хранителната течност на мозъка. По този начин изолевцинът противодейства на появата на кома хепатикум. Чрез намаляване на нивото на тирозин в кръвта, BCAA, изолевцин може да се използва в ортомолекулярната психиатрия, например при шизофрения. Тирозинът е предшественик на допамина, невротрансмитер в централната нервна система от групата на катехоламините. Прекомерно високата концентрация на допамин в определени мозъчни области води до свръхвъзбудимост на централната нервна система и е свързана със симптомите на шизофрения, като его разстройства, мисловни разстройства, заблуда, двигателно безпокойство, социално отдръпване, емоционално обедняване и слабост на волята. Изолевцин, левцин и валин също могат да осигурят специфични ползи при лечението на фенилкетонурия (PKU). PKU е вродено метаболитно нарушение, при което аминокиселината фенилаланин не може да бъде разградена. При засегнатите лица фенилаланинът се натрупва в организма, което може да доведе до увреждане на нервите и впоследствие до тежко психично разстройство с епилепсия - спонтанно възникващи гърчове. Високото серумно ниво на изолевцин намалява свързването на фенилаланин за транспортиране на протеини в кръвта и неговата концентрация в кръвно-мозъчната бариера, намалявайки поемането на фенилаланин в мозъка. По този начин, с помощта на BCAA, необичайно висока концентрация на фенилаланин може да се нормализира както в кръвта, така и в мозъка. Освен това, с помощта на аминокиселини с разклонена верига, има предимства за хората с така наречения дистоничен синдром (дискинезия тарда). Това разстройство се характеризира, наред с други неща, неволеви движения на лицевите мускули, например, спазматично стърчане на езика, спазми на хранопровода, спазматично накланяне на главата и хиперекстензия на багажника и крайниците, тортиколис, както и торсионни движения в областта на шията и раменния пояс, като същевременно се поддържа съзнание. Лицата, съобразени с диетата, които често имат недостатъчно количество протеини или консумират предимно храни с ниско съдържание на изолевцин, имат повишена нужда от BCAA. Приемът на изолевцин, левцин и валин в крайна сметка трябва да се увеличи, така че тялото да не използва собствените си протеинови резерви, като тези от черния дроб и мускулите, в дългосрочен план. Загубата на протеин в мускулите води до намаляване на метаболитно активната мускулна тъкан. Колкото повече човек на диета губи мускулна маса, толкова повече намалява основният метаболизъм и тялото консумира все по-малко и по-малко калории. В крайна сметка диетата трябва да има за цел да запази мускулната тъкан или дори да я увеличи чрез упражнения. В същото време трябва да се намали процентът на телесните мазнини. По време на диета BCAA помагат да се предотврати разграждането на протеините и по този начин спад в основния метаболизъм, както и да се увеличи разграждането на мазнините. Имунната защита до голяма степен се поддържа. Ново проучване в Държавния университет в Аризона предполага, че диетата с високо съдържание на аминокиселини с разклонена верига може да увеличи базалния метаболизъм с 90 килокалории дневно.
Изолевцин като изходен градивен елемент за синтеза на несъществени аминокиселини
Реакциите, чрез които новообразуваните аминокиселини се наричат трансаминации. В този процес аминогрупата (NH2) на аминокиселина, като изолевцин, аланин или аспарагинова киселина, се прехвърля в алфа-кето киселина, обикновено алфа-кетоглутарат. По този начин алфа-кетоглутаратът е акцепторна молекула. Продуктите на реакцията на трансаминиране са алфа-кето киселина, като например пируват или оксалоацетат, и несъществената аминокиселина глутаминова киселина или глутамат, съответно. За да се извършат трансаминации, специално ензими са необходими - така наречените трансаминази. Двете най-важни трансаминази включват аланин аминотрансфераза (ALAT), известен също като глутамат пируват трансаминаза (GPT) и аспартат аминотрансфераза (ASAT), известни също като глутамат оксалоацетат трансаминаза (GOT). Първият катализира преобразуването на аланин и алфа-кетоглутарат до пируват и глутамат. ASAT превръща аспартат и алфа-кетоглутарат в оксалоацетат и глутамат. Коензимът на всички трансаминази е производното на витамин В6 пиридоксал фосфат (PLP). PLP е слабо свързана с ензими и е от съществено значение за оптималната активност на трансаминазите. Реакциите на трансаминиране са локализирани в черния дроб и други органи. Трансферът на алфа-амино азот от изолевцин до алфа-кето киселина от трансаминази с образуването на глутамат се появява в мускулите. Глутаматът се счита за „център“ на метаболизма на амино азота. Играе ключова роля за образуването, превръщането и разграждането на аминокиселините. Глутаматът е изходният субстрат за синтеза на пролин, орнитин и глутамин. Последната е основна аминокиселина за транспорта на азот в кръвта, биосинтеза на протеини и за екскрецията на протони в бъбрек под формата на NH4. Глутаматът е основният възбудител невротрансмитер в централната нервната система. Той се свързва със специфични глутаматни рецептори и по този начин може да контролира йонните канали. По-специално, глутаматът увеличава пропускливостта на калций йони, важна предпоставка за мускулите контракции. Глутаматът се превръща в гама-аминомаслена киселина (GABA) чрез отделяне на карбоксилната група - декарбоксилиране. GABA принадлежи към биогенните амини и е най-важният инхибитор невротрансмитер в сивото вещество на централната нервната система. Той инхибира невроните в малък мозък.
