Aminokyseliny - Glutamín

Aminokyseliny - Glutamín
Napriek tomu, že hrubé princípy rozvoja svalovej hmoty sú známe už desaťročia, až v poslednej dekáde veda prináša zásadné poznatky o molekulovej úrovni svalového rastu.
Tieto poznatky vyvracajú vžité mýty a prinášajú často zásadne zmenený pohľad na proces tréningom stimulovanej svalovej hypertrofie. Pozitívny prínos vedeckého výskumu pozorujeme najmä na poli suplementovej výživy, kde máme konečne v rukách doplnky, ktoré významne potencujú naše tréningové snaženie. Podobne ako sa v medicíne do terapeutickej praxe dostávajú len tzv. „evidence based“ poznatky, teda poznatky výchádzajúce z preukázateľných dôkazov, aj v oblasti suplementovej výživy nastáva výrazný posun v zmysle použitia látok, ktorých účinnosť je vedecky podložená. Tomuto vývoju vďačíme za to, že dnes, viac ako kedykoľvek predtým, máme možnosť správnej a skutočne účinnej voľby. Suplementácia doplnkami výživy sa v optimálnom prípade stáva precízne plánovaným procesom, ktorý vedie k významnému nárastu svalovej hmoty a špeciálnej výkonnosti.

V príprave na tento článok som preštudoval desiatky stránok o modernej doplnkovej výžive. Hľadal som informácie, ktoré by boli zásadné, nové, vedecky podložené, zároveň však okamžite v praxi použiteľné. Moja pozornosť sa stále viac obracala k metabolizmu aminokyselín, špeciálne glutamínu, ktorý, ako sa ukazuje, má kľúčovú a v porovnaní s predstavou predchádzajúcich rokov značne odlišnú úlohu v procese svalovej hypertrofie (1).

Nový pohľad na energetický metabolizmus (nielen) aminokyselín

Doterajšia predstava o energetickom metabolizme bola vo veľkej miere ovplyvnená didaktickými úvahami o separátnej funkcii jednotlivých energetických systémov. Riaditeľ sekcie výskumu spoločnosti AST Paul Cribb, vo svojom článku Precision Supplement Timing (1) predkladá revolučnú myšlienku energetického metabolizmu ako jednotného celku efektne kooperujúceho pri získavaní a obnove energetických substrátov. Cribbove myšlienky sú podložené serióznymi vedeckými materiálmi, preto nie je dôvod na skeptické zavrhnutie tejto koncepcie. Aký je praktický dosah tejto novej teórie?

Odborná verejnosť akceptovala dominantné postavenie metabolizmu sacharidov a tukov v procese získavania energie. Aminokyseliny boli chápané viac menej ako núdzový zdroj energie, po ktorom telo siahne len za výnimočných okolností. Za predpokladu dostatočnej koncentrácie zásobných energetických substrátov (glykogén) a ich rýchlej potréningovej obnovy sa nepredpokladal významnejší obrat aminokyselín. Z tejto predstavy vyplývalo, že obava z nadmerného katabolizovania svalových bielkovín počas a po tréningu je zbytočná, pokiaľ má telo dostatok energetických substrátov (predovšetkým sacharidov) a nie je nútené energetické substráty (glukózu) syntetizovať z aminokyselín. Dnešné poznatky ukazujú na to, že je to práve metabolizmus aminokyselín, ktorý podlieha najväčším zmenám počas a po intenzívnom tréningovom nasadení, bez ohľadu na prítomnosť a dostupnosť ostatných substrátov. Inými slovami, k významným zmenám koncentrácie aminokyselín dochádza aj vtedy, keď tieto nie sú priamo zapojené do energetického metabolizmu. Zdá sa, že v potréningovom období prebieha podstatne významnejší aminokyselinový obrat ako sa predpokladalo. Aminokyseliny sú pritom priamou súčasťou a významným aktérom nielen energetického metabolizmu, ale aj celého radu ďaľších procesov.

Či už sa potreba aminokyselín viaže na energetické procesy, alebo sú zapojené do syntetických prípadne regulačných procesov, dosiahnutie ich adekvátnej koncentrácie v krvi sa vo väčšine prípadov realizuje degradáciou svalových proteínov. Zmeny koncentrácie niektorých aminokyselín v plazme a intracelulárnom prostredí buniek sú také výrazné, že nie je možné prehliadať dopad týchto zmien na svalovú hypertrofiu. Ovplyvnením koncentrácie aminokyselín v krvi, zvýšením ich dostupnosti, pôsobíme antikatabolicky a proteoanabolicky (30).

Revolučná predstava o masívnej substrátovej odpovedi organizmu na tréningový stimul upriamuje našu pozornosť na potréningové obdobie. Úspešnú obnovu substrátov, ktorých metabolizmus je tréningom ovplyvnený (aminokyseliny, glukóza, glykogén, esenciálne mastné kyseliny, hormóny, intracelulárne mediátory, transportné mechanizmy) musíme chápať ako nevyhnutný predpoklad svalovej hypertrofie.


Aminokyselinové kompartmenty

Pre dôkladné pochopenie aminokyselinového metabolizmu je nutné vysvetliť pojem kompartmentov, resp. poolov aminokyselín. V zásadne rozlišujeme dva priestory, v ktorých sa udržiava regulovaná koncentrácia aminokyselín. Prvým priestorom (kompartmentom) je tzv. free pool, teda voľná zásoba aminokyselín, ktorý sa nachádza vo vnútri svalových buniek. Druhým kompartmentom sú svalové bielkoviny, ktoré sú zároveň najväčším zásobníkom aminokyselín, predstavujúcim až 95% podiel z obsahu aminokyselín. Voľný kompartment je pomerne prísne regulovaný a jeho zloženie a veľkosť sa menia len minimálne. Zloženie voľného kompartmentu je výsledkom neustáleho cyklovania aminokyselín medzi krvou a svalovými proteínmi. Tento poznatok je nový a nesmierne významný. Dopyt po aminokyselinách v organizme sa akútne kompenzuje prechodom aminokyselín nachádzajúcich sa vo voľnom kompartmente do krvi. Nakoľko sú zloženie a objem voľného kompartmentu prísne regulované, straty sú okamžite nahrádzané z druhého kompartmentu – zo svalových bielkovín.

Záujemcom o hlbšie štúdium tejto problematiky odporúčam sériu článkov Precision Supplement Timing 1-4, ktorú nájdete na tejto adrese: http://www.ast-ss.com/.

Glutamín

Metabolizmus aminokyselín ovplyvnený tréningovou záťažou môžeme sledovať globálne, môžeme však sledovať aj zmeny v koncentrácii a obrate jednotlivých aminokyselín. Pozornosť športovcov sa zameriava predovšetkým na tie aminokyseliny, ktorých suplementáciou je možné pozitívne ovplyvniť výkon a metabolické, prípadne syntetické procesy. Medzi najvýznamnejšie aminokyseliny, ovplyvnenie ktorých má podložený vplyv na viaceré aspekty športového výkonu patrí glutamín.

Postavenie glutamínu v metabolizme dusíka je kľúčové. Je aminokyselinou s najväčším zastúpením vo voľnom kompartmente (3,4,5) a je priamo zapojený do viacerých procesov v organizme. Medzi najvýznamnejšie funkcie glutamínu patrí (3):

- Účasť na proteosyntéze a ovplyvnenie proteosyntézy svalových bielkovín (3,9,10,11,12)
- Ovplyvnenie glykogénových zásob (3,6,7,8,9)
- Ovplyvnenie imúnneho systému (3,13,14)
- Preventívne pôsobenie proti pretrénovaniu (3,15)
- Antikatabolické pôsobenie (3,16,17)
- Ovplyvnenie koncentrácie rastového hormónu (3,5,18)
- Transport aminoskupiny po akceptácii aminodusíka z glutamátu (19)
- Podieľa sa na syntéze antioxidatívne pôsobiaceho glutatiónu

Hoci všetky menované funkcie glutamínu sú významné, pre ovplyvnenie športového výkonu a svalovej hypertrofie majú význam predovšetkým proteoanabolická, glykogenosyntetická a imunopreventívna funkcia.

Glutamín a proteosyntéza

Ovplyvnenie proteosyntézy glutamínom sa odohráva na viacerých úrovniach (3,9,10,11,12). Veda sa obracia na Na+/K+ dependentný Nm transportný systém (20). Tento transportný komplex je unikátnym prenášačom glutamínu, vyznačujúci sa zvýšenou rýchlosťou aminokyselinového transportu a úzkou špecializáciou na prenos glutamínu. Ostatné aminokyseliny sú prenášané polmalším systémom A. Unikátny spôsob prenosu glutamínu cez bunkovú membránu svedčí o tom, že glutamín má medzi ostatnými aminokyselinami výnimočné postavenie. Existencia špecializovaného transportného systému pre glutamín je perspektívne priestorom pre farmakologickú manipuláciu využiteľnú tak v humánnej medicíne, ako aj v príprave športovcov.

Zvýšený transport glutamínu do buniek je spojený so zväčšením objemu bunky (20). Zdá sa, že práve zvýšenie objemu bunky je mohutným spúšťačom proteosyntézy (20,21). Voluminizačný efekt glutamínovej suplementácie má tak s najväčšou pravdepodobnosťou nielen okamžitý morfologický efekt, ale ďaleko dôležitejší proteoanabolický efekt, ktorého podstatu je ešte potrebné detailnejšie preskúmať.

Glutamín a kreatín

Ako je známe, voluminizačný efekt je vlastný nielen glutamínu, ale aj podstatne známejšej molekule – kreatínu. Nie je asi náhoda, že aj kreatín má svoj vlastný transportný systém CRT-1 (20). Kombinácia glutamín-kreatín je perspektívnou suplementovou manipuláciou (20). Zostáva otvorenou záležitosťou, či je vhodnejšia súčasná suplementácia oboch molekúl, alebo ich separátne podávanie v samostatných cykloch (20).

Glutamín a glykogén

Vzťah medzi glutamínom a syntézou glykogénu je vedcami sledovaný už dlhší čas (3,6,7,8,9). Suplementácia samotného glutamínu vedie k akumulácii glykogénu prednostne v svalových bunkách (7). Kombinácia glukózy a glutamínu nemá aditívny charakter na syntézu svalového glykogénu, vedie však k zvýšenej tvorbe extramuskulárneho glykogénu, predovšetkým pečeňového (7). Manipulácia s glutamínom s cieľom zvýšenia glykogénových zásob je vhodná najmä v rysovacej fáze, kedy čistý glutamín doplní glykogénové straty prakticky rovnako účinne ako sacharidy (22, 29).

Glutamín a pretrénovanie

Koncentrácia glutamínu výrazne poklesne pri rôznych formách stresu. Telesná námaha, intenzívny tréning, úraz, ťažká operácia, to sú všetko stresové situácie, ktoré vedú k deplécii glutamínu (3,23,24,25,26). Zmeny koncentrácie glutamínu v periférnej krvi a intracelulárne poukazujú na intenzívny obrat glutamínu („glutamine turn over“) v organizme po intenzívnych stresových situáciách (9). Ako je uvedené vyššie, voľný kompartment aminokyselín sa mení len minimálne. Straty glutamínu z voľného kompartmentu sú nahrádzané odbúravaním svalových bielkovín. Týmto spôsobom dochádza na jednej strane k obnove koncentrácie glutamínu vo voľnom kompartmente, zároveň však dochádza k odbúravaniu aktívnej svalovej hmoty. Je preto nevyhnutné doplniť straty glutamínu exogénnym dodaním tejto aminokyseliny, pokiaľ možno okamžite po tréningu. Zvýšená dostupnosť glutamínu vedie k jeho zvýšenej absorbcii, integrácii do svalových bielkovín, nemení však koncentráciu glutamínu vo voľnom kompartmente. Pri použití glukózy v kombinácii s glutamínom dochádza dokonca k poklesu koncentrácie glutamínu vo voľnom kompartmente, čo sa vysvetľuje zníženou endogénnou syntézou glutamínu pri dostatočnom množstve energetických substrátov. Je zaujímavé, že pri zvýšenej dostupnosti glutamínu je proteosyntéza zvýšená napriek zníženej koncentrácii voľného glutamínu v bunke (9).

Dlhodobo nízka koncentrácia glutamínu je opísaná u ľudí s OVS (overtraining syndrome, syndróm pretrénovania) (3,15). Obnovenie koncentrácie glutamínu v organizme by malo byť prioritnou snahou nielen z pohľadu akcelerácie proteosyntézy, ale aj z pohľadu prevencie pretrénovania.

Glutamín a výkon

Podľa odborných štúdií, akútne, jednorázovo podaný glutamín neovplyvňuje výkon (27). Na vyťaženie maximálneho potenciálu glutamínu, je potrebná dlhodobá a pravidelná suplementácia (28).

Resume

Vo svetle moderných poznatkov nie je možné ignorovať potenciál glutamínu. Či už jeho suplementáciou sledujeme zvýšenie proteosyntézy, zabránenie katabolizmu, a teda inými slovami nárast svalovej hmoty, alebo sledujeme jeho imunoprotektívne, nepriamo antioxidatívne účinky, glutamín je dobrou voľbou. Perspektívy suplementácie glutamínom sú jednak v jeho kombinácii s kreatínom, jednak v striedaní glutamínových a kreatínových cyklov. Prijímaním viacerých dávok glutamínu počas dňa môžeme udržiavať permanentne zvýšenú hladinu aminokyselín v krvi, čím potencujeme a akcelerujeme anabolické procesy. Kľúčovým obdobím pre podanie glutamínu je potréningové obdobie. 8 gramov glutamínu podaného po tréningu vedie k resyntéze rovnakého množstva glykogénu ako podanie 61g glukózy (29). Pri dlhodobej suplementácii glutamínu treba myslieť na možnosť down regulácie prenášačového systému (20). Perspektívnou farmakologickou manipuláciou využiteľnou v humánnej medicíne a zvyšovaní športovej výkonnosti sa ukazuje manipulácia s transportným systémom pre glutamín, kreatín, prípadne ďaľšie látky s voluminizujúcicm efektom.

Záver

Význam aminokyselín pre svalový rast nebol nikdy spochybnený. Skutočný objem a rozmery aminokyselinového metabolizmu v peri- a posttréningovom období spoznávame až v posledných rokoch. Pochopenie hlbších súvislostí nám umožňuje efektívne ovplyvňovať svalovú hypertrofiu, potréningový katabolizmus a ďaľšie procesy, ktoré sú priamo alebo nepriamo spojené s obratom aminokyselín.

V tomto článku bola väčšsia pozornosť venovaná problematike suplementácie glutamínu. Zvýšenú pozornosť treba venovať aj vetveným aminokyselinám (BCAA), problematike efektívneho udržiavania pozitívnej bilancie aminokyselín v krvi (30) a zvýšenia transportu aminokyselín do buniek (20).

Bibliografia:

(1)Cribb P.: Precision Supplement Timing 1-4, www.ast-ss.com
(2)Ironmag: Glutamine, www.ironmag.com
(3)Riddington M.: The Power Of Glutamine, www.wannabebig.com
(4)Nutros: Glutamine, the full story, www.nutros.com
(5)AST Sport Science: GL3 L-Glutamine, www.ast-ss.com
(6)Varnier, M, et al. 1995. Stimulatory effect of glutamine on glycogen accumulation in human skeletal muscle. American Journal of Phsiology 269; E309-E315.
(7)J. L. Bowtell, K. Gelly, M. L. Jackman, A. Patel, M. Simeoni, and M. J. Rennie: Effect of oral glutamine on whole body carbohydrate storage during recovery from exhaustive exercise. J Appl Physiol Vol. 86, Issue 6, 1770-1777, June 1999
(8)Varnier M, Leese GP, Thompson J, Rennie MJ.: Stimulatory effect of glutamine on glycogen accumulation in human skeletal muscle. Am J Physiol 1995 Aug;269(2 Pt 1):E309-15
(9)Mittendorfer B, Volpi E, Wolfe RR.: Whole body and skeletal muscle glutamine metabolism in healthy subjects. Am J Physiol Endocrinol Metab 2001 Feb;280(2):E323-33
(10) MacLennan PA, Brown RA, Rennie MJ.: A positive relationship between protein synthetic rate and intracellular glutamine concentration in perfused rat skeletal muscle. FEBS Lett 1987 May 4;215(1):187-91
(11) Dorup I, Clausen T. Effects of potassium deficiency on growth and protein synthesis in skeletal muscle and the heart. Brit J Nutr 1970;24:205-212.
(12) Rennie MJ, Tadros L, Khogali S, Ahmed A, Taylor PM.: Glutamine transport and its metabolic effects.J Nutr 1994 Aug;124(8 Suppl):1503S-1508S
(13) Tuttle, D. 1997. Glutamine: athletic benefits times three. Let's Live, September, 71-73.
(14) Effect of glutamine supplementation on exercise-induced changes in lymphocyte function. Am J Physiol Cell Physiol. 2001 Oct;281(4):C1259-65.
(15) Rowbottom DG, Keast D, Morton AR.: The emerging role of glutamine as an indicator of exercise stress and overtraining. Sports Med 1996 Feb;21(2):80-97
(16) MacLennan PA, Smith K, Weryk B, Watt PW, Rennie MJ.: Inhibition of protein breakdown by glutamine in perfused rat skeletal muscle. FEBS Lett 1988 Sep 12;237(1-2):133-6
(17) Vinnars E, Hammarqvist F, von der Decken A, Wernerman J.: Role of glutamine and its analogs in posttraumatic muscle protein and amino acid metabolism. JPEN J Parenter Enteral Nutr 1990 Jul-Aug;14(4 Suppl):125S-129S
(18) Welbourne,T. 1995. Increased plasma bicarbonate and growth hormone after an oral glutamine load. American Journal of Clinical Nutrition 61: 1058-1061.
(19) Kolektív autorov: Lekárska biochémia I. UK Bratislava, 1998
(20) Cribb P.: Creatine and Glutamine - The Next Step, www.ast-ss.com
(21) Lang F., Busch L., Ritter M., Völkl H., Waldegger S., Gulbins E. and Häussinger D.: Functional Significance of Cell Volume Regulatory Mechanisms. Physiological Reviews, Vol. 78 No. 1 January 1998, pp. 247-306
(22) Cribb P.: Questions and Answers, www.ast-ss.com
(23) Roth E, et al. Glutamine: Anabolic effector? J Parent Ent Nutr 1990;14:1305-1365.
(24) Felig P, Wahren J. Amino acid metabolism in exercising man. J Clin Invest 1971;50:2703.
(25) Roth, E et al. " Metabolic Disorders in Severe Abdominal Sepsis, Glutamine Deficiency in Skeletal Muscle." Clin Nutr 1 (1982):25-41.
(26) Miller, A. L. 1999. Therapeutic considerations of l-glutamine: a review of the literature. Alternative Medicine Review 4:239-248; Antonio, J, et al. 1999. Glutamine: a potentially useful supplement for athletes. Canadian Journal of Applied Physiology 24: 1-14.
(27) Antonio J, Sanders MS, Kalman D, Woodgate D, Street C.: The effects of high-dose glutamine ingestion on weightlifting performance. J Strength Cond Res 2002 Feb;16(1):157-60
(28) Cribb P.: Consistent, daily glutamine supplementation is the key. www.ast-ss.com
(29) Cribb P.: Supplementing with glutamine enhances muscle glycogen synthesis. www.ast-ss.com
(30) Cribb P.: A secret to muscle growth revealed. www.ast-ss.com