BCAA jako lek?

Wywodzę się ze środowiska neurobiologów, więc w krew wszedł mi już nawyk szukania potencjalnych środków, które działałyby korzystnie na układ nerwowy. Szczególnie wśród tych, które są w codziennym użyciu. Jak ogromne było moje zaskoczenie gdy przeglądając artykuły naukowe w poszukiwaniu związków oddziałujących na neurony, natknęłam się na takie, które opisują zdolności terapeutyczne chyba najpowszechniej przyjmowanego przez osoby aktywne suplementu. Mowa o znanym wszystkim BCAA. Ten znany, pochodzący z języka angielskiego skrót (ang. Branched-Chain Amino Acid) odnosi się do aminokwasów o budowie rozgałęzionej, czyli takich, które posiadają w swej cząsteczce rozgałęziony, alifatyczny łańcuch boczny. W skład mieszanki tego typu wchodzą trzy aminokwasy: leucyna, walina i izoleucyna. Są to aminokwasy w formie wolnej, więc ich wykorzystanie nie wymaga trawienia, a absorpcja przebiega bezpośrednio w dwunastnicy. Niezwykła popularność BCAA sprawia, że dla jednych jest to absolutny „must have“ w codziennej rutynie treningowej, drudzy zaś uważają go za całkowicie zbędny. Ostatnio w internecie pojawiło się z resztą kilka osądów na temat skuteczności BCAA w kontekście kształtowania sylwetki, niemniej nie na tym chciałabym się skupić w tym artykule. Wiadomo bowiem, że izoleucyna, leucyna i walina są przede wszystkim składnikami białek, ale regulują także wiele procesów fizjologicznych w organizmie człowieka. Mogą stanowić źródło energii, wpływać na samopoczucie czy redukować zmęczenie fizyczne. Stanowią substrat do syntezy innych aminokwasów oraz są ważnym czynnikiem w leczeniu niektórych chorób. Gwoli przypomnienia dodam tylko, że BCAA należą do grupy aminokwasów egzogennych co oznacza, że oragnizm ludzki nie jest w stanie ich wytwarzać i muszą być dostarczane z pożywieniem. Na szczęście matka natura hojnie obdarzyła nimi powszechnie występujące bogatobiałkowe surowce i produkty spożywcze, przez co niedobory w spożyciu BCAA notowane są dość rzadko. Miejscem występowania BCAA w organizmie człowieka są przede wszystkim mięśnie, stanowiąc 14-18% wszystkich aminokwasów budujących białka tkanki mięśniowej. Masa mięśniowa przeciętnego człowieka wynosi około 40% masy ciała, zatem mięśnie są znacznym rezerwuarem aminokwasów rozgałęzionych. Całkowita koncentracja aminokwasów rozgałęzionych we krwi ludzkiej wynosi 0,3–0,4 mM/dl i w porównaniu z innymi aminokwasami jest relatywnie wysoka. Wyjątek stanowi tu jedynie glutamina, której stężenie jest zdecydowanie większe [1]. Niedobory BCAA (owszem istnieją!) mogą pojawiać się jedynie u osób, które spożywają niedostateczne ilości białka lub cierpią na choroby zaburzające jego metabolizm. Co istotne, niedostateczna ilość BCAA w organizmie jest jednak dla niego bardzo szkodliwa, ponieważ biorą one  udział w szeregu przemian metabolicznych, a przede wszystkim stanowią budulec organizmu.

Skutki niedoboru i nadmiernego spożycia BCAA

Jak wspomniałam wcześniej, niedobory w spożyciu aminokwasów rozgałęzionych występują niezwykle rzadko. Powodem takiego stanu rzeczy może być dieta ale też choroby nerek oraz wątroby, które znacznie zaburzają metabolizm białek.  Jak organizm manifestuje niedobrór BCAA? Najczęściej obserwuje się zmęczenie, depresje, drażliwość oraz zawroty i bóle głowy. Natomiast chronicznie i długotrwałe niedobory aminokwasów rozgałęzionych w diecie mogą prowadzić do znacznie poważniejszych nieprawidłowości - katabolizmu białek mięśniowych, zatrzymania wzrostu oraz zahamowania odbudowy tkanek [2].  Sprawnie funkcjonujący organizm bez trudu jest w stanie poradzić sobie nawet z wysokimi dawkami aminokwasów rozgałęzionych. Wszystko za sprawą dość sporego zapasu w aktywności enzymów biorących udział w metabolizmie BCAA w tkankach całego ciała. Oczywiste jest, że tak jak w przypadku każdej substancji dostarczanej do organizmu, muszą istnieć pewne granice w jej  podaży, po przekroczeniu których ich metabolizm staje się niemożliwy – stoicyzm przede wszystkim!. W przypadku BCAA jednak, nie natrafiłam jeszcze na badania, które rzetelnie oceniłyby ich nadmiar w organizmie oraz spowodowane nim skutki uboczne.

 

Udział BCAA w przebiegu i profilaktyce niektórych chorób

1. Fenyloketonuria

Fenyloketonuria to dziedziczna chorobą metaboliczna, która polega na braku enzymu katalizującego przemianę fenyloalaniny w tyrozynę - hydroksylazy fenyloalaninowej. (z pewnościa kojarzycie informację na wielu produktach spożywczych – „źródło fenyloalaniny, nie podawać osobom chorym na fenyloketonurię...). W  wyniku tego defektu u chorych spożywających normobiałkową dietę (0,8 g/kg m.c./d.), która zawiera około 5% fenyloalaniny, obserwuje się znaczny wzrost poziomu tego aminokwasu we krwi – nawet powyżej 20 razy (!) w porównaniu do osób zdrowych. Konsekwencje niezdiagnozowania tej choroby i brak leczenia mogą być bardzo groźne, ponieważ prowadzą do nieodwracalnych zmian. Nadmiar fenyloalaniny oraz gromadzenie jej  metabolitów prowadzi do uszkodzenia układu nerwowego, a w konsekwencji do upośledzenia umysłowego, zaburzeń neurologicznych i znacznie gorszego rozwoju fizycznego [3]. Badania wykazały, że podawanie chorym na fenyloketonurię preparatów zawierających aminokwasy rozgałęzione podwyższa poziom BCAA we krwi,  powodując tym samym obniżenie stężenia fenyloalaniny w mózgu. Co więcej, niezależne wyniki innych badań wykazały ponadto, że wzrost poziomu fenyloalaniny w mózgu po spożyciu tego aminokwasu jest tłumiony przez jednoczesne spożycie BCAA [4]. 2. Dyskineza późna Podobny mechanizm działania BCAA obserwuje się w przypadku dyskinezy późnej. Choroba ta określana jest jako zespół objawów neurologicznych, w przebiegu którego dochodzi do nadmiernej wrażliwości na dopaminę – neuroprzekaźnika regulującego m. in. napęd ruchowy, koordynację ruchową oraz napięcie mięśni. W przebiegu tej choroby najczęściej obserwuje się mimowolne ruchy mięśni, głównie twarzy, ale także szybkie ruchy kończyn górnych i kończyn dolnych. W związku z tym, że stężenie fenyloalaniny we krwi osób chorych jest zwiększone, powodując większy jej wychwyt do mózgu i niekorzystne zmiany neurologiczne, podjęto próby leczenia tej choroby BCAA. Jak wspomniałam wcześniej, aminokwasy rozgałęzione znacznie obniżają stężenie fenyloalaniny w mózgu, dzieląc tę samą ścieżkę transportu oraz konkurując z innymi aminokwasami obojętnymi o przechodzenie przez barierę krew- mózg [5]. 3.Zaburzenie afektywne dwubiegunowe Mam wrażenie, że ta jednostka chorobowa  coraz częściej pojawia się w naszej codzienności, telewizji czy internecie. Tutaj także jako remedium pojawia się ukochany przez sportowców suplement. Choroba afektywna dwubiegunowa manifestuje się przeważnie pomiędzy 20. a 30. rokiem życia. Medycznie rzecz ujmując - jest to psychiczne zaburzenie maniakalno-depresyjne, które charakteryzuje się występowaniem cyklicznych, naprzemiennych epizodów depresji, hipomanii, manii, stanów mieszanych oraz stanu pozornego zdrowia psychicznego. Wykazano, że zwiększona podaż aminokwasów rozgałęzionych zmniejsza dostęp tyrozyny do mózgu, a to z kolei powinno spowalniać syntezę katecholamin (w największym stężeniu występuje tu znane powszechnie trio -  adrenalina, noradrenalina i dopamina), które odpowiedzialne są za rozwój choroby [6]. Wyniki badań wykazały, że aminokwasy rozgałęzione, podawane chorym pacjentom przez 7 dni w ilości 60 g/dobę powodowały znaczącą poprawę stanu osób chorych i redukcję objawów manii [6,7]. 4.Stwardnienie zanikowe boczne Znane może być także pod nazwą ALS (Amyotrophic Lateral Sclerosis), chorobą Charcota lub chorobą Lou Gehriga. Jest to przewlekła, postępującą chorobą neurologiczną, która charakteryzuje się osłabieniem i zanikiem mięśni oraz znacznym ograniczeniem ruchów spowodowanym niedowłądem kończyn [8]. Z biologicznego punktu widzenia najbardziej charakterystyczną cechą tej choroby jest zwyrodnienie komórek nerwowych. Mózg chorej osoby zawiera istotnie obniżony poziom dehydrogenazy GLU, enzymu odpowiedzialnego za katabolizm kwasu glutaminowego. Konsekwencją takiego stanu rzeczy jest jego kumulacja i pojawienie się wyjątkowo wysokich stężeń w płynach zewnątrzkomórkowych. W związku z tym, że kwas glutaminowy jest neuroprzekaźnikiem pobudzającym, jego nadmierna ilość powoduje zbyt silną stymulację neuronów, co w konsekwencji prowadzi do ich śmierci. Jak BCAA może tutaj pomóc? W przypadku tej choroby, badano wpływ aminokwasów rozgałęzionych na wzrost aktywności dehydrogenazy GLU, zwiększenie tempa usuwania kwasu glutaminowego z mózgu, a w konsekwencji - na obniżenie neurotoksycznego efektu nadmiaru neuroprzekaźnika w płynach zewnątrzkomórkowych. Wyniki badań były zaskakujące. Wykazano, że roczna suplementacja dawką 26,4 g BCAA dziennie pacjentowi choremu na stwardnienie zanikowe boczne znacznie obniża tempo postępowania zmian neurologicznych w porównaniu z próbą kontrolną, nie powodując przy tym żadnych efektów ubocznych [9]. Niestety muszę dodać, że heterogenność i zmienność reakcji organizmu człowieka na leczenie jest jak zawsze czynnikiem determinującym skuteczność terapii. Inne badania wykazały bowiem uboczne efekty suplementacji takie jak wzrastająca śmiertelność i przyspieszone powstawanie niewydolności oddechowej. Jak dotąd nie ustalono jednoznacznego poglądu dotyczącego wpływu suplementacji BCAA na zmniejszanie objawów stwardnienia zanikowego bocznego. 5.Choroby wątroby: marskość, encefalopatia, rak wątroby Wspólnym mianownikiem chorób wątroby jest nieprawidłowy metabolizm aminokwasów przejawiający się m. in.  niskim poziomem krążących we krwi aminokwasów rozgałęzionych, a podwyższonym aminokwasów aromatycznych (fenyloalaniny, tryptofanu i tyrozyny) oraz metioniny. Dziś wiadomo już, że zwiększona podaż aminokwasów aromatycznych do mózgu wzmacnia produkcję neurotransmiterów oraz amin biogennych. Związki te uważane są za czynnik powstawania niebezpiecznych powikłań marskości wątroby, a w szczególności encefalopatii wątrobowej. Najbardziej charakterystycznym objawem marskości wątroby jest postępujące włóknienie jej miąższu, co w konsekwencji prowadzi do niszczenia struktury tego narządu i całkowitego upośledzenia funkcji metabolicznych. Chorzy charakteryzują się podwyższonym tempem metabolizmu, przez co ich zapotrzebowanie na białko i aminokwasy jest również zwiększone. Jak wspomniałam na początku artykułu, metabolizm aminokwasów rozgałęzionych odbywa się w głównej mierze w mięśniach szkieletowych, podczas gdy pozostałe aminokwasy są metabolizowane przede wszystkim w wątrobie. I tu swoje miejsce znajduje wykorzystanie BCAA ! Udowodniono, że podczas gdy upośledzeniu uległy metaboliczne funkcje wątroby, suplementacja BCAA wywierała korzystny wpływ na utrzymanie bilansu azotu, a także nie prowadziła do encefalopatii wątrobowej, tak jak ma to miejsce w przypadku zwiększenia podaży azotu pochodzącego z większości białek pożywienia. Aminokwasy rozgałęzione, a w głównej mierze leucyna, aktywują ponadto syntezę czynnika wzrostu hepatocytów (HGF) – cytokiny, która bierze udział w regeneracji wątroby, a dodatkowo jest silnym miogenem (frakcja rozpuszczalnych w wodzie białek z komórek mięśniowych, które nie wchodząca w skład struktur filamentowych mięśnia). Suplementacja BCAA podczas marskości wątroby wydaje się być zatem zasadna, gdyż postępujące niszczenie hepatocytów może być częściowo hamowane przez zwiększenie tempa procesów odbudowy [10]. Korzystne działanie BCAA opisano także w kontekście hamowania rozwoju choroby nowtoworowej. Opublikowane w 2017 roku badanie obejmujące ponad 300 uczestników wykazało korzystny wpływ BCAA na hamowanie progresji nowotworu wątroby i lepsze rokowanie pacjentów [11]. Myślę, że przytoczone przeze mnie fakty wyraźnie wskazują, że warto spojrzeć na to „trio aminokwasów“ już nie tylko jako na element wspomagający trening (bądź, jak może się okazać w dalszej przyszłości, przeceniany w tym względzie suplement [12]...) ale bardzo istotny „terapeutyk“ w ciężkich nieprawidłowościach organizmu. PS. Ja ochoczo jem i będę jadła BCAA bez względu na to czy działa w kontekście sportowym czy też nie ! :)   Źródła:

1. Riazi R, Wykes LJ, Ball RO, Pencharz PB. The total branched-chaina mino acid requirement in young healthy adult men determined by indicator amino acid oxidation by use of L-[1–13C]phenylalanine. JNutr. 2003; 133: 1383–1389.
2. Harris RA, Joshi M, Jeoung NH, Obayashi M. Overview of the molecular and biochemical basis of branched-chain amino acid catabolism. J Nutr. 2005; 135: 1527–153
3. Makarewicz-Wujec M, Kozłowska-Wojciechowska M. Dieta w fenyloketonurii.2000.
4. Pietz J, Kreis R, Rupp A, Mayatepek E, Rating D, Boesch Ch, i wsp. Large neutral amino acids block phenylalanine transport into brain tissue in patients with phenylketonuria. J Clin Invest. 1999; 103: 1169–1178.
5. Richardson MA, Bevans ML, Read LL, Clelland JD, Suckow RF, MaherTJ, i wsp. Efficacy of the branched-chain amino acids in the treatmentof tardive dyskinesia in men. Am J Psychiat. 2003; 160: 1117–1124.
6. Montgomery AJ, McTavish SF, Cowen PJ, Grasby PM. Reduction of brain dopamine concentration with diet ary tyrosine plus phenylalanine depletion: an [11c]raclopride PET study. Am J Psychiat. 2003;160: 1887–1889.
7. Gijsman HJ, Scarna A, Harmer CJ, McTavish SB, Odontiadis J, Cowen PJ, i wsp. A dose-finding study on the effects of branch chain amino AIDS on sur rogate markers of brain dopamine function. Psychopharmacology. 2002; 160: 192–197
8. Adamek D, Tomik B. Stwardnienie boczne zanikowe. ZOZ Ośrodek UMEA Shinoda-Kuracejo, Wyd. I Kraków, 2005
9. Plaitakis A. Altered glutamate metabolism in amyotrophic lateral sclerosis and treatment with branched chain amino acids. Amino Acids pp 379-385
10. Marchesini G, Marzocchi R, Noia M, Bianchi G. branched-chain amino acid supplementation in patients with liver diseases. J Nutr. 2005; 135: 1596–1601.
11. Wolfie R.: Branched-chain amino acids and muscle protein synthesis in humans: myth or reality? ISSN 2017,14;30.
12. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5478300/