Анотація
Спортсмени та фізично активні люди приймають харчові добавки для покращення здоров’я, підтримки своїх фізичних якостей та оптимізації процесу відновлення. Водночас особливості їх використання та механізм дії при гострому дефіциті енергії і досі остаточно не досліджені, що робить вивчення впливу білків та амінокислот при гіпокалорійному стані людини актуальною проблемою. Метою дослідження було з’ясувати роль і механізм пластичного й регуляторного впливу білків та амінокислот із розгалуженим ланцюгом на організм спортсменів у гіпокалорійних умовах. Аналіз літератури здійснено за допомогою методів аналізу, синтезу, систематизації та узагальнення за методикою використання ключових слів в електронних базах даних «PubMed» та «SPORTDiscus». З’ясовано особливості гіпоенергетичного стану спортсмена та дієтичних білкових добавок для збереження м’язової маси спортсмена в умовах тривалих фізичних випробувань. Виявлено, що при обмеженому рівні калорій та низькому запасі жиру потреба в білку зростає майже вдвічі. Прийом протеїну впродовж 2 годин після тренування або перед сном стимулюють значне прискорення біосинтезу м’язового білка. Амінокислота лізин у складі протеїнів здійснює активацію центрального регулятора анаболізму скелетних м’язів – внутрішньоклітинного мультимолекулярного сигнального комплексу – мішені рапаміцину. Його регуляторні сигнали поширюються циклазною системою. Унаслідок дії відповідної протеїнкінази відбуваються реакції фосфорилювання білків хроматину, учасників процесингу, сплайсингу тощо. Зроблено припущення, що таким шляхом лізин стимулює швидкість синтезу різноманітних регуляторів та факторів анаболізму, ремодуляції та росту. Запропоновано гіпотетичний механізм впливу лейцину на анаболічні процеси м’язової тканини в графічному варіанті. Дослідження буде корисним фахівцям із біохімії, спортивної дієтології, спортивної та оздоровчої галузей
Ключові слова
протеїн; лізин; тренування; мішень рапаміцину; енергодефіцит
Використані джерела
- Abou Sawan, S., Mazzulla, M., Moore, D.R., & Hodson, N. (2020). More than just a garbage can: Emerging roles of the lysosome as an anabolic organelle in skeletal muscle. American Journal of Physiology-Cell Physiology, 319(3), 561-568. doi: 10.1152/ajpcell.00241.2020.
- Allard, C., Miralpeix, C., López-Gambero, A.J., & Cota, D. (2024). mTORC1 in energy expenditure: Consequences for obesity. Nature Reviews Endocrinology. doi: 10.1038/s41574-023-00934-0.
- Anderson, R.E., Casperson, S.L., Kho, H., & Flack, K.D. (2023). The role of dietary protein in body weight regulation among active-duty military personnel during energy deficit: A systematic review. Nutrients, 15(18), article number 3948. doi: 10.3390/nu15183948.
- Bagheri, R., Kargarfard, M., Sadeghi, R., Scott, D., & Camera, D.M. (2023). Effects of 16 weeks of two different high-protein diets with either resistance or concurrent training on body composition, muscular strength and performance, and markers of liver and kidney function in resistance-trained males. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 20(1), article number 2236053. doi: 10.1080/15502783.2023.2236053.
- Burke, L.M., Whitfield, J., Ross, M.L.R., Tee, N., Sharma, A.P., King, A.J., Heikura, I.A., Morabito, A., & McKay, A.K.A. (2023). Short severe energy restriction with refueling reduces body mass without altering training-associated performance improvement. Medicine and Science in Sports and Exercise, 55(8), 1487-1498. doi: 10.1249/MSS.0000000000003169.
- Campbell, N.W.C., Patel, S.H., Ferrandi, P., Couture, S., Farino, D.O., Stout, J., Sabbaghi, A., & Carroll, C.C. (2023). Impact of essential amino acid intake, resistance exercise, and aging on the concentration of Achilles peritendinous amino acids and procollagen Iα1 in humans. Amino Acids, 55, 777-787. doi: 10.1007/s00726-023-03268-3.
- Carey, C.C., Doyle, L., & Lucey, A. (2023). Nutritional priorities, practices and preferences of athletes and active individuals in the context of new product development in the sports nutrition sector. Frontiers in Sports and Active Living, 5, article number 1088979. doi: 10.3389/fspor.2023.1088979.
- Ferrando, A.A., et al. (2023). International Society of Sports Nutrition position stand: Effects of essential amino acid supplementation on exercise and performance. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 20(1), article number 2263409. doi: 10.1080/15502783.2023.2263409.
- Goldstein, E.R., Stout, J.R., Wells, A.J., Antonio, J., Vasenina, E., & Fukuda, D.H. (2023). Carbohydrate-protein drink is effective for restoring endurance capacity in masters class athletes after a two-hour recovery. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 20(1), article number 2178858. doi: 10.1080/15502783.2023.2178858.
- Helms, E.R., Zinn, C., Rowlands, D.S., & Brown, S.R. (2014). A systematic review of dietary protein during caloric restriction in resistance trained lean athletes: A case for higher intakes. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, 24(2), 127-138. doi: 10.1123/ijsnem.2013-0054.
- Hiroux, C., Schouten, M., de Glisczinski, I., Simon, C., Crampes, F., Hespel, P., & Koppo, K. (2023). Effect of increased protein intake and exogenous ketosis on body composition, energy expenditure and exercise capacity during a hypocaloric diet in recreational female athletes. Frontiers in Physiology, 13, article number 1063956. doi: 10.3389/fphys.2022.1063956.
- Hodson, N., Mazzulla, M., Holowaty, M.N.H., Kumbhare, D., & Moore, D.R. (2022). RPS6 phosphorylation occurs to a greater extent in the periphery of human skeletal muscle fibers, near focal adhesions, after anabolic stimuli. American Journal of Physiology-Cell Physiology, 322(1), 94-110. doi: 10.1152/ajpcell.00357.2021.
- Holeček, M. (2021). The role of skeletal muscle in the pathogenesis of altered concentrations of branched-chain amino acids (valine, leucine, and isoleucine) in liver cirrhosis, diabetes, and other diseases. Physiological Research, 70, 293-305. doi: 10.33549/physiolres.934648.
- Huang, Y., Zhou, M., Sun, H., & Wang, Y. (2011). Branched-chain amino acid metabolism in heart disease: An epiphenomenon or a real culprit? Cardiovascular Research, 90(2), 220-223. doi: 10.1093/cvr/cvr070.
- Kuibida, V.V., Kohanets, P.P., & Lopatynska, V.V. (2022a). Temperature, heat shock proteins and growth regulation of the bone tissue. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 13(1), 38-45. doi: 10.15421/022205.
- Kuibida, V.V., Kohanets, P.P., & Lopatynska, V.V. (2022b). Heat shock proteins in adaptation to physical activity. The Ukrainian Biochemical Journal, 94(2), 5-14 doi: 10.15407/ubj94.02.005.
- Kwon, J., Nishisaka, M.M., McGrath, A.F., Kristo, A.S., Sikalidis, A.K., & Reaves, S.K. (2023). Protein intake in NCAA division 1 soccer players: Assessment of daily amounts, distribution patterns, and leucine levels as a quality indicator. Sports, 11(2), article number 45. doi: 10.3390/sports11020045.
- Li, F., Hsueh, Y.-T., Hsu, Y.-J., Lee, M.-C., Chang, C.-H., Ho, C.-S., & Huang, C.-C. (2021). Effects of isolated soy protein supplementation combined with aerobic exercise training on improving body composition, anthropometric characteristics and cardiopulmonary endurance in women: A pilot study. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18(22), article number 11798. doi: 10.3390/ijerph182211798.
- Longland, T.M., Oikawa, S.Y., Mitchell, C.J., Devries, M.C., & Phillips, S.M. (2016). Higher compared with lower dietary protein during an energy deficit combined with intense exercise promotes greater lean mass gain and fat mass loss: A randomized trial. The American Journal of Clinical Nutrition, 103(3), 738-746. doi: 10.3945/ajcn.115.119339.
- Maughan, R.J., et al. (2018). IOC consensus statement: Dietary supplements and the high-performance athlete. British Journal of Sports Medicine, 52(7), 439-455. doi: 10.1136/bjsports-2018-099027.
- Mercer, D., Convit, L., Condo, D., Carr, A.J., Hamilton, D.L., Slater, G., & Snipe, R.M.J. (2020). Protein requirements of pre-menopausal female athletes: Systematic literature review. Nutrients, 12(11), article number 3527. doi: 10.3390/nu12113527.
- Muntis, F.R., Smith-Ryan, A.E., Crandell, J., Evenson, K.R., Maahs, D.M., Seid, M., Shaikh, S.R., & Mayer-Davis, E.J. (2023). A high protein diet is associated with improved glycemic control following exercise among adolescents with type 1 diabetes. Nutrients, 15(8), article number 1981. doi: 10.3390/nu15081981.
- Norouzi, Z., Zarezadeh, R., Mehdizadeh, A., Niafar, M., Germeyer, A., Fayyazpour, P., & Fayezi, S. (2023). Free fatty acids from type 2 diabetes mellitus serum remodel mesenchymal stem cell lipids, hindering differentiation into primordial germ cells. Applied Biochemistry and Biotechnology, 195, 3011-3026. doi: 10.1007/s12010-022-04204-z.
- O’Leary, T.J., Coombs, C.V., Edwards, V.C., Blacker, S.D., Knight, R.L., Koivula, F.N., Tang, J.C.Y., Fraser, W.D., Wardle, S.L., & Greeves, J.P. (2023). The effect of sex and protein supplementation on bone metabolism during a 36-h military field exercise in energy deficit. Journal of Applied Physiology, 134(6), 1481-1495. doi: 10.1152/japplphysiol.00106.2023.
- Papageorgiou, M., Elliott-Sale, K.J., Parsons, A., Tang, J.C.Y., Greeves, J.P., Fraser, W.D., & Sale, C. (2017). Effects of reduced energy availability on bone metabolism in women and men. Bone, 105, 191-199. doi: 10.1016/j.bone.2017.08.019.
- Parousis, A., Carter, H.N., Tran, C., Erlich, A.T., Mesbah Moosavi, Z.S., Pauly, M., & Hood, D.A. (2018). Contractile activity attenuates autophagy suppression and reverses mitochondrial defects in skeletal muscle cells. Autophagy, 14(11), 1886-1897. doi: 10.1080/15548627.2018.1491488.
- Rodriguez-Lopez, P., Rueda-Robles, A., Sánchez-Rodríguez, L., Blanca-Herrera, R.M., Quirantes-Piné, R.M., Borrás-Linares, I., Segura-Carretero, A., & Lozano-Sánchez, J. (2022). Analysis and screening of commercialized protein supplements for sports practice. Foods, 11(21), article number 3500. doi: 10.3390/foods11213500.
- Ruiz-Castellano, C., Espinar, S., Contreras, C., Mata, F., Aragon, A.A., & Martínez-Sanz, J.M. (2021). Achieving an optimal fat loss phase in resistance-trained athletes: A narrative review. Nutrients, 13(9), article number 3255. doi: 10.3390/nu13093255.
- Smith, J.A.B., Murach, K.A., Dyar, K.A., & Zierath, J.R. (2023). Exercise metabolism and adaptation in skeletal muscle. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 24, 607-632. doi: 10.1038/s41580-023-00606-x.
- Smith-Ryan, A.E., Hirsch, K.R., Saylor, H.E., Gould, L.M., & Blue, M.N.M. (2020). Nutritional considerations and strategies to facilitate injury recovery and rehabilitation. Journal of Athletic Training, 55(9), 918-930. doi: 10.4085/1062-6050-550-19.
- Sohel, M.M.H. (2020). Macronutrient modulation of mRNA and microRNA function in animals: A review. Animal Nutrition, 6(3), 258-268. doi: 10.1016/j.aninu.2020.06.002.
- Tinline-Goodfellow, C.T., Lees, M.J., & Hodson, N. (2023). The skeletal muscle fiber periphery: A nexus of mTOR-related anabolism. Sports Medicine and Health Science, 5(1), 10-19. doi: 10.1016/j.smhs.2022.11.004.
- Ummels, M., Janssen Duijghuijsen, L., Mes, J.J., van der Aa, C., Wehrens, R., & Esser, D. (2023). Evaluating brewers’ spent grain protein isolate postprandial amino acid uptake kinetics: A randomized, cross-over, double-blind controlled study. Nutrients, 15(14), article number 3196. doi: 10.3390/nu15143196.
- Verreijen, A.M., Engberink, M.F., Memelink, R.G., van der Plas, S.E., Visser, M., & Weijs, P.J. (2017). Effect of a high protein diet and/or resistance exercise on the preservation of fat free mass during weight loss in overweight and obese older adults: A randomized controlled trial. Nutrition Journal, 16, article number 10. doi: 10.1186/s12937-017-0229-6.
- Wilkinson, K., Koscien, C.P., Monteyne, A.J., Wall, B.T., & Stephens, F.B. (2023). Association of postprandial postexercise muscle protein synthesis rates with dietary leucine: A systematic review. Physiological Reports, 11(15), article number e15775. doi: 10.14814/phy2.15775.
- Yapici, H., Gülü, M., Yagin, F.H., Ugurlu, D., Comertpay, E., Eroglu, O., Kocoğlu, M., Aldhahi, M.I., Karayigit, R., & Badri Al-Mhanna, S. (2023). The effect of 8-weeks of combined resistance training and chocolate milk consumption on maximal strength, muscle thickness, peak power and lean mass, untrained, university-aged males.
- Frontiers in Physiology, 14, article number 1148494. doi: 10.3389/fphys.2023.1148494.
- Zhang, J., Chen, J., Sui, X., Drenowatz, C., & Wang, Q. (2023). Association between different types of exercise and intake of nutrients including carbohydrate, fat, protein, and B vitamins in young adults. Nutrients, 15(4), article number 806. doi: 10.3390/nu15040806.