EAA Aminokwasy egzogenne – działanie, dawkowanie

Wzmożona aktywność ruchowa zwiększa zapotrzebowanie organizmu osoby aktywnej fizycznie na rozmaite składniki pokarmowe, m.in. na aminokwasy. Aminokwasy są w pierwszej kolejności niezbędne do regeneracji przeciążonych wysiłkiem fizycznym mięśni. Przy czym niektóre z nich posiadają zdolność aktywacji anabolicznych szlaków sygnalizacyjnych, kontrolujących proces hipertrofii (przerostu) mięśni szkieletowych w odpowiedzi na ich przeciążenia mechaniczne, związane z aktywnością ruchową.

1. Co to są aminokwasy egzogenne?
2. Jakie są niezbędne aminokwasy EAA?
3. Źródła aminokwasów EAA
4. Jak działają EAA?
5. Nie tylko mięśnie
6. EAA – dawkowanie
7. Jaka jest różnica między BCAA a EAA?
8. Z czym warto łączyć EAA?

Dlatego też sportowcy wyczynowi i osoby aktywne fizycznie chętnie korzystają z oferowanych przez rynek suplementów diety opartych o różne aminokwasy, m.in. o tzw. aminokwasy egzogenne, w skrócie EAA (essential amino acids).

Co to są aminokwasy egzogenne?

Ogólnie aminokwasy to grupa organicznych związków chemicznych, których cząsteczki zaopatrzone są równocześnie w jakąś funkcyjną grupę kwasową (najczęściej karboksylową, ale nieraz również inną, np. sulfonową) oraz zasadową grupę aminową. Chemiczna grupa aminokwasów dzielona jest zwyczajowo na dwie zasadnicze podgrupy – aminokwasy białkowe i aminokwasy niebiałkowe.

Aminokwasy białkowe to związki wchodzące w skład białek, które są fundamentalnym budulcem materii ożywionej oraz katalizatorem prowadzonych przez nią procesów życiowych. Wprawdzie aminokwasy niebiałkowe nie wchodzą w skład białek, to jednak wiele z nich pełni w organizmach żywych inne niż budulcowe, ważne funkcje życiowe. Spośród 300-u poznanych, występujących w przyrodzie aminokwasów, tylko 20 to aminokwasy białkowe. Chociaż niektórzy autorzy zaliczają do tej grupy jeszcze 6 dodatkowych aminokwasów, które albo występują jedynie w specyficznych białkach, albo powstają na drodze przekształcenia innych aminokwasów białkowych w zbudowanej już wcześniej cząsteczce białkowej.

Z kolei aminokwasy białkowe dzielone są na dwie dalsze podgrupy – aminokwasy endogenne i aminokwasy egzogenne.

Aminokwasy endogenne mogą być wytwarzane przez nasz organizm, który jest w stanie całkowicie pokrywać swoje zapotrzebowanie na nie, na drodze wewnątrzustrojowej syntezy, w związku z czym nie muszą być bezwzględnie dostarczane do organizmu wraz z pożywieniem.

Natomiast aminokwasy egzogenne to te aminokwasy tworzące białka naszego ciała, w tym białka mięśniowe, które nie mogą powstawać w naszym organizmie, względnie mogą, ale ich synteza wewnątrzustrojowa nie jest w stanie pokryć w pełni podstawowego zapotrzebowania na nie. Aminokwasy egzogenne są więc absolutnie niezbędnymi składnikami naszego pożywienia, w związku z czym nazywane są wymiennie aminokwasami niezbędnymi.

Jakie są niezbędne aminokwasy EAA?

Do grupy niezbędnych aminokwasów egzogennych zaliczane są więc następujące aminokwasy białkowe:

• leucyna
• lizyna
• treonina
• walina
• izoleucyna
• arginina
• metionina
• fenyloalanina
• histydyna 
• tryptofan

Przy czym arginina i histydyna to tzw. aminokwasy względnie egzogenne lub warunkowo niezbędne, czyli takie, które są wytwarzane w ilościach wystarczających do zaopatrzenia zapotrzebowania na nie organizmu nieaktywnego człowieka dorosłego, ale zbyt małych w przypadku organizmu rozwijającego się lub obarczonego ciężkim wysiłkiem fizycznym.

Codzienny dowóz tych aminokwasów jest więc warunkiem podtrzymania prawidłowych czynności życiowych organizmu, a przede wszystkim regeneracji i rozbudowy muskulatury. Jednocześnie żywienie z niskim udziałem niezbędnych aminokwasów egzogennych, szczególnie w sytuacji wzmożonego zapotrzebowania na nie, może prowadzić do poważnych problemów zdrowotnych, które w skrajnych przypadkach objawiają się chorobą określaną nazwą kwashiorkor.

Źródła aminokwasów EAA

Najbogatszym źródłem aminokwasów egzogennych są pokarmy wysokobiałkowe pochodzenia zwierzęcego, z wyłączeniem żelatyny, czyli mięso, ryby, jaja i sery. To właśnie aminokwasy egzogenne wyznaczają tzw. wartość biologiczną białka pokarmowego. Białka wchodzące w skład wyżej wymienionych środków spożywczych to białka pełnowartościowe. Białko jaja kurzego jest nawet tzw. białkiem wzorcowym, czyli o składzie aminokwasowym najbardziej zbliżonym do białek ustrojowych ludzkiego organizmu.

Ponieważ proces syntezy białek może przebiegać w organizmie jedynie przy obecności pełnego kompletu aminokwasów egzogennych, dlatego spożyte dane białko pokarmowe na tyle ulegnie przekształceniu w nasze własne białka ustrojowe, na ile pozwoli na to najniższa zawartość występującego w nim aminokwasu egzogennego. Taki deficytowy dla niepełnowartościowego białka aminokwas egzogenny nazywany jest aminokwasem ograniczającym, albowiem jego niedobór ogranicza możliwość przebudowy danego białka pokarmowego na białka ustrojowe naszego organizmu, szczególnie na białka mięśniowe.

Dlatego też żelatyna, której głównie brakuje tryptofanu jako aminokwasu ograniczającego, białka zbóż ubogie głównie w lizynę oraz białka roślin strączkowych ubogie głównie w metioninę jako aminokwasy ograniczające, to właśnie białka niepełnowartościowe. Można jednak poprawić wartość biologiczną tego typu białek, zestawiając je ze sobą w odpowiednich proporcjach, który to zabieg wyrównuje pulę zawartych w nich aminokwasów egzogennych.

Jak działają EAA?

Wzmożona aktywność ruchowa prowadzi do dużych strat aminokwasów egzogennych, zgromadzonych w tkance mięśniowej. Z jednej strony są one bowiem zużywane przez pracujące mięśnie na cele energetyczne (leucyna, izoleucyna, walina), z drugiej zaś na produkcję molekuł zapewniających optymalną wydajność pracy mięśniowej, takich jak karnityna, kreatyna, karnozyna, czy tlenek azotu (lizyna, metionina, arginina, histydyna). A niedobór, chociażby tylko jednego aminokwasu egzogennego we włóknach mięśniowych, jak pamiętamy, ogranicza proces syntezy białek mięśniowych, a więc tym samym procesy powysiłkowej regeneracji i rozbudowy mięśni.

Tak więc suplementy EAA, szczególnie przyjmowane w okresie okołotreningowym, dostarczają niezbędnego do sprawnego przebiegu procesu syntezy białek, pełnego kompleksu aminokwasów egzogennych, przez co wspomagają powysiłkową regenerację mięśni oraz ich rozbudowę z przyrostem siły jako odpowiedź adaptacyjną tkanki mięśniowej na przeciążenia mechaniczne włókien mięśniowych.

Niezależnie od wieku i płci, jak dowiodły badania, trening oporowy lub dostarczanie odpowiedniej ilości niezbędnych aminokwasów egzogennych aktywuje proces syntezy białek mięśniowych u zdrowych osób dorosłych. Jednakże, co również dowiedziono badaniami, spożywanie EAA w okresie okołotreningowym przy treningu oporowym wzmacnia powysiłkową odpowiedź mięśni w postaci aktywacji procesu syntezy białek mięśniowych i wywołuje silniejszy, anaboliczny efekt wzrostowy na mięśnie niż same ćwiczenia lub potreningowa suplementacja samych węglowodanów.

Jak jednak wynika z badań, funkcja aminokwasów egzogennych w procesie syntezy białek mięśniowych i przerostu mięśni szkieletowych nie ogranicza się tylko do roli składników budulcowych białka. Jak bowiem się okazuje, aminokwasy egzogenne działają w tych procesach podobnie do hormonów, aktywując szlaki sygnalizacyjne takich hormonów anabolicznych, czyli rozbudowujących muskulaturę, jak insulina i insulinopodobny czynnik wzrostu typu 1 (IGF-1), biegnące poprzez ścieżkę kluczowego dla tych procesów enzymu – kinazy mTOR. Jednocześnie hamują też produkcję miostatyny, czyli najsilniejszego hormonu stopującego, a pobudzają produkcję folistatyny, czyli jednego z hormonów promujących rozwój umięśnienia.

Wymienione wyżej kierunki działania EAA wynikają zarówno z badań prowadzonych na pełnych kompleksach, jak i też na poszczególnych aminokwasach egzogennych. Oczywiście wszystkie aminokwasy egzogenne, jak już wiemy, mają fundamentalne znaczenie dla optymalnego przebiegu procesów związanych z przyrostem masy i siły mięśni w odpowiedzi na bodźce treningowe, ale w przypadku niektórych z nich znaczenie to jest szczególnie wyjątkowe. I tak przykładowo…

Arginina

Arginina służy organizmowi nie tylko do odbudowy własnych białek, ale przetwarzana jest też na tlenek azotu (NO) w reakcji katalizowanej przez wyspecjalizowany enzym – syntazę tlenku azotu (NOS). Jak dowiedziono badaniami, podawanie argininy zwiększa produkcję tlenku azotu w tkankach, w tym w tkance mięśniowej, zwierząt i ludzi.

A jak ustalono w efekcie prowadzonych badań, powstający na skutek przeciążenia mechanicznego błony komórkowej włókien mięśniowych tlenek azotu przekształca się błyskawicznie w nadtlenoazotyn, pobudzający siateczkę śródplazmatyczną (element komórkowy, magazynujący przede wszystkim wapń) komórek mięśniowych do pompowania jonów wapniowych w kierunku cytoplazmy włókien mięśniowych. Jony wapniowe aktywują tu kinazę mTOR – enzym o kluczowym znaczeniu dla przerostu muskułów, stymulujący proces produkcji białek mięśniowych na strategicznym etapie tego procesu, nazywanym translacją. Przy czym arginina, tlenek azotu i nadlenoazotyn okazały się tutaj podstawą całego procesu, gdyż mięśnie myszy, pozbawionych poprzez manipulację genetyczną syntazy tlenku azotu produkującej NO z argininy, nie odpowiadały przerostem na bodźce przeciążeniowe.

Leucyna

Leucynę znają dobrze z reguły wszyscy sportowcy, szczególnie z dyscyplin siłowych i sylwetkowych. Jest ona badana od ponad 30 lat, często opisywana w rozmaitych mediach sportowych i powszechnie dostępna, czy to w postaci kompleksów z innymi aminokwasami egzogennymi (EAA, BCAA), czy też w formie monopreparatów i suplementów przedtreningowych (tzw. przedtreningówek), czy w postaci swojego metabolitu – HMB.

Na podstawie wyników wykonanych badań, leucyna uznawana jest przez specjalistów za aminokwas egzogenny, najsilniej aktywujący kinazę mTOR i proces syntezy białek mięśniowych w odpowiedzi na przeciążenia mechaniczne włókien mięśniowych.

Lizyna

W badaniach na zwierzętach dowiedziono, że lizyna – relatywnie do zastosowanej dawki – zwiększa produkcję anabolicznego hormonu IGF-1 w wątrobie i w mięśniach, a jednocześnie hamuje w mięśniach syntezę katabolicznej miostatyny, co może leżeć u podstaw obserwowanego w tych badaniach, wyraźnego wpływu jej suplementacji ma przyrost masy mięśniowej.

Obserwacje te znalazły potwierdzenie również w badaniu z udziałem czterdziestu zdrowych mężczyzn, w którym ochotnicy spożywający pokarm z wysokim udziałem lizyny poprawili w okresie ośmiu tygodni, w porównaniu z panami pozostającymi na diecie o niskiej koncentracji tego aminokwasu, siłę swoich mięśni o 7,5%, a przyrost siły mięśni korelował tutaj wyraźnie z przyrostem ich masy.

Tryptofan

Jak wykazano w badaniu prowadzonym na gryzoniach i izolowanych komórkach mięśniowych, w mięśniach wysoką aktywność wykazuje enzym przekształcający tryptofan w serotoninę – hydroksylaza tryptofanowa. Serotonina okazała się natomiast w tym badaniu nie tylko neuroprzekaźnikiem mózgu, ale jednocześnie niezwykle silnym hormonem anabolicznym, wszechobecnym w mięśniach, stymulującym wzrost włókien mięśniowych i promującym przyrost masy mięśniowej.

Co niezwykle ciekawe, naukowcy zaobserwowali w swoich badaniach, że blokowanie aktywności znanej nam już, katabolicznej miostatyny prowadzi do hipertrofii (przerostu) mięśni w pierwszej kolejności na drodze wzrostu produkcji hydroksylazy tryptofanowej i przemiany tryptofanu w serotoninę.

Treonina

W badaniach prowadzonych na zwierzętach wykazano, że suplementacja treoniny podwyższa poziom hormonu wzrostu (GH) i insulinopodobnego czynnika wzrostu typu 1 (IGF-1), czynników aktywujących miogenezę (proces produkcji nowych włókien mięśniowych z macierzystych komórek mięśniowych, znanych jako komórki satelitarne) oraz matrycowego RNA białek kurczliwych włókien mięśniowych. Zwiększa przy tym zawartość białka w mięśniach poprzez aktywację szlaku sygnalizacyjnego kinazy mTOR, wydajność wzrostową białka pokarmowego oraz procentowy przyrost masy mięśni.

Zdaniem autorów badania, wyniki te sugerują, że treonina ma potencjalny wpływ na poprawę przyrostu mięśni i procesu syntezy białek, co może być powodowane regulacją w górę anabolicznego układu hormonalnego GH/IGF-1, ekspresji genów związanych ze wzrostem mięśni oraz specyficznych szlaków sygnalizacyjnych, związanych z produkcją włókien i syntezą białek mięśniowych.

Nie tylko mięśnie

Badania udowodniły ponadto, że suplementacja EAA nie tylko sprzyja mięśniom, ale ogólnie też zdrowiu, regulując metabolizm cukru i tłuszczu oraz bilans energetyczny, a także zwiększając biogenezę mitochondriów (centrów energetycznych wszystkich komórek naszego ciała) oraz wzmacniając układ odpornościowy i sercowo-naczyniowy.

EAA – dawkowanie

Suplementy aminokwasów egzogennych są szczególnie korzystną formą wspomagania wysiłku dla osób aktywnych fizycznie i sportowców wyczynowych, podejmujących aktywność ruchową z myślą o rozwoju masy i siły mięśni. Aminokwasy egzogenne zalecane są zazwyczaj osobom aktywnym fizycznie i sportowcom wyczynowym w dobowej, podzielonej na dwie dzienne porcje dawce 20-22 g.

Ponieważ aminokwasy egzogenne aktywują anaboliczne szlaki sygnalizacyjne, biegnące we włóknach mięśniowych poprzez kinazę mTOR, w połączeniu z przenoszącymi je do komórek transporterami aminokwasów, których ilość wymiernie wzrasta w organizmie jako skutek wykonywanej aktualnie pracy mięśniowej, dlatego najkorzystniej jest przyjmować jedną ich porcję przed a drugą po treningu siłowym.

Jaka jest różnica między BCAA a EAA?

Aminokwasy o rozgałęzionych łańcuchach węglowych, czyli popularne BCAA (branched-chain amino acids), to również aminokwasy egzogenne, ale jedynie trzy z pełnego ich kompletu – leucyna, izoleucyna i walina. Aminokwasy rozgałęzione tworzą łącznie największą, bo 35-40-procentową, pulę aminokwasów naszego organizmu. Są również obficie reprezentowane w tkance mięśniowej mięśni szkieletowych, tworząc 14-18-procentową pulę aminokwasową w składzie białek tej tkanki.

Aminokwasy o rozgałęzionych łańcuchach węglowych są preferencyjnie przyswajane przez tkankę mięśniową i mają wyjątkowe znaczenie dla mięśni szkieletowych, albowiem są dla nich nie tylko budulcem, ale jednocześnie składnikiem energetycznym, podobnie jak tłuszcze i cukry. I chociaż organizm może pozyskiwać energię teoretycznie ze wszystkich aminokwasów białkowych, szczególnie kiedy brakuje mu tłuszczów i cukrów, to jednak konkretnie mięśnie szkieletowe, jeżeli chodzi o aminokwasy, pobierają ją praktycznie jedynie z BCAA – i to nawet przy wystarczających zasobach tłuszczów i cukrów. Zasada ta tyczy się w szczególności grup mięśniowych, zaangażowanych aktualnie w wysiłek fizyczny. Ostatecznie więc ciężki wysiłek fizyczny prowadzić może do niedoboru aminokwasów o rozgałęzionych łańcuchach węglowych w tkance mięśniowej, gdzie pozostają niezbędne do budowania nowych białek mięśniowych w powysiłkowym procesie regeneracji i rozbudowy mięśni.

Spalanie aminokwasów o rozgałęzionych łańcuchach węglowych przez pracujące mięśnie szkieletowe, prowadzące do ich ogólnoustrojowego deficytu, jest też jednym z mechanizmów narastania zmęczenia w miarę kontynuowania wysiłku fizycznego, albowiem na spadek poziomu BCAA mózg reaguje wzmożeniem produkcji neuroprzekaźników o charakterze wytłumiającym.

Dowody pochodzące z badań naukowych sugerują, że suplementy BCAA stymulują syntezę białek mięśniowych po wysiłku fizycznym, szczególnie po oporowym treningu siłowym. Jednak przy braku pozostałych aminokwasów egzogennych, same BCAA nie są w stanie długo utrzymywać maksymalnej odpowiedzi mięśni na przeciążenia mechaniczne w postaci wzmożonej syntezy białek mięśniowych. Z tego powodu suplement samych BCAA nie będzie w stanie zapewnić długotrwałego zwiększenia tempa syntezy białek mięśniowych, albowiem ograniczeniem na dalszych odcinkach czasowych tego procesu stanie się niska dostępność pozostałych EAA. Dlatego coraz więcej specjalistów zauważa, że suplementacja samych aminokwasów o rozgałęzionych łańcuchach węglowych nie zwiększa ogólnego tempa powysiłkowej syntezy białek mięśniowych bardziej, niż suplementacja pełnego kompleksu aminokwasów egzogennych.

Niemniej suplementacja samych BCAA nabiera szczególnego znaczenia w sytuacji łączenia treningu siłowego z wysiłkiem aerobowym, co bywa częstą praktyką sportowców z dyscyplin sylwetkowych, dążących do maksymalnej rozbudowy muskulatury, przy jednocześnie maksymalnej redukcji tłuszczu.

Z czym warto łączyć EAA?

Ponieważ w niedawno przeprowadzonym badaniu zaobserwowano szczególną interakcję pomiędzy aminokwasami egzogennymi a białkiem serwatkowym, w której połączenie obu tych suplementów okazało się szczególnie wysoce anaboliczne, dlatego potreningową porcję EAA najkorzystniej byłoby przyjmować w połączeniu z porcją odżywki wysokobiałkowej, opartej o koncentrat lub izolat białek serwatkowych.

Wprawdzie nie przeprowadzono pod tym kątem odpowiednich badań, niemniej panuje pośród specjalistów powszechne przekonanie, że EAA powinny być łączone w jednym programie suplementacyjnym z kreatyną. Zarówno bowiem EAA, jak też kreatyna, aktywują podobnie anaboliczne szlaki sygnalizacyjne w tkance mięśniowej, w związku z czym mogą potencjalnie współdziałać ze sobą synergistycznie. Opinię tę wydają się potwierdzać badania, w których podawanie EAA lub kreatyny w okresie okołotreningowym skutkowało podobnymi rezultatami we wspomaganiu przyrostu wydolności beztlenowej i wytrzymałości siłowej mięśni biorących udział w tych badaniach sportowców.

Sławomir Ambroziak