Isoleucin har en spesiell funksjon i proteinmetabolisme. Den essensielle aminosyren er overveiende involvert i å bygge nytt vev og er veldig effektiv for forbedret proteinbiosyntese i muskler og leveren.Isoleucine spiller en viktig rolle i:
- Styrke og utholdenhetsidrett
- Stress
- Sykdommer og diett
Isoleucine som energileverandør i styrke og utholdenhet sportsIsoleucine kommer inn i hepatocyttene (leveren celler) etter absorpsjon via portalen blodåre. Ved å splitte av ammoniakk (NH3), blir isoleucin omdannet til alfa-keto syrer. Alfa-keto syrer kan brukes til energiproduksjon. På den annen side, siden isoleucin både er en glukogen og ketogen aminosyre, alfa-keto syrer kan brukes som en forløper for syntesen av suksinyl-koenzym A så vel som acetyl-koenzym A. Mellomproduktet til sitratsyklusen succinyl-CoA fungerer som et substrat for glukoneogenese (ny glukose formasjon) i leveren og muskler. Acetyl-CoA er et viktig utgangspunkt for lipo- og ketogenese (dannelse av fettsyrer og ketonlegemer). Glukose i tillegg til fettsyrer og ketonlegemer representerer viktige energileverandører for kroppen - spesielt under fysisk anstrengelse. De erytrocytter (rød blod celler) og nyremedulla er helt avhengig av glukose for energi. De hjerne bare delvis, fordi det i sultmetabolisme kan skaffe opptil 80% av energien fra ketonlegemer. Når glukose og fettsyrer er brutt ned i musklene, ATP (adenosin trifosfat) dannes, cellens viktigste energibærer. Når det er fosfat bindinger spaltes hydrolytisk av enzymer, ADP eller AMP dannes. Energien som frigjøres i denne prosessen muliggjør kjemisk, osmotisk eller mekanisk arbeid, for eksempel muskler sammentrekninger. På grunn av sin essensielle funksjon i energiproduksjon, er en mangel på isoleucin assosiert med muskelsvakhet, sløvhet og tretthet, blant andre symptomer. Etter bearbeiding i leveren, nesten 70% av alle aminosyrer inn i blod er BCAAer. De absorberes raskt av musklene. I løpet av de første tre timene etter et protein med høyt proteininnhold er isoleucin, leucineog valin utgjør ca 50-90% av musklenes totale inntak av aminosyrer. Isoleucin er ekstremt viktig for regenerering og vedlikehold av muskelvev. BCAA er en komponent på ca. 35% av kontraktilen proteiner - actin og myosin - i muskler. Isoleucin stimulerer frigjøringen av insulin fra betacellene i bukspyttkjertelen (bukspyttkjertelen). Høy insulin konsentrasjoner i blod akselerere opptak av aminosyrer i myocytter (muskelceller). Økt transport av aminosyrer til myocytter fører til følgende prosesser:
- Økt proteinoppbygging i musklene
- Rask reduksjon i konsentrasjonen av stresshormonet kortisol, som fremmer muskelnedbrytning og hemmer opptak av aminosyrer i muskelceller
- Bedre lagring av glykogen i myocyttene, vedlikehold av muskelglykogen.
Til slutt, et inntak av mat rik på isoleucin, leucine og valin resulterer i optimal muskelvekst og maksimal akselerert utvinning. I tillegg til isoleucin, er aminosyrer arginin og fenylalanin, leucine og valin utstiller også insulin-stimulerende effekter, med leucin som den mest potente. biotinvitamin B5 (pantotensyre) og vitamin B6 (pyridoksin) er avgjørende for sammenbrudd og konvertering av BCAA. Bare som et resultat av tilstrekkelig tilførsel av disse vitaminer kan den forgrenede kjeden aminosyrer metaboliseres og brukes optimalt. Flere studier viser at begge utholdenhet sport og styrke trening krever økt proteininntak. For å opprettholde et positivt nitrogen balansere - tilsvarer vevsregenerering - det daglige proteinbehovet er mellom 1.2 og 1.4 g per kg kroppsvekt for utholdenhet idrettsutøvere og 1.7-1.8 g per kg kroppsvekt for styrke idrettsutøvere. Under utholdenhetsidretterIsoleucin, leucin og valin brukes spesielt til energiproduksjon. Tilførselen av energi fra disse aminosyrene øker når glykogenlagrene i leveren og musklene blir stadig mer utarmet etter hvert som sportsaktiviteten utvikler seg. Styrke idrettsutøvere bør også sikre et høyt inntak av forgrenede aminosyrer, spesielt før trening. På denne måten trekker ikke kroppen sine egne BCAAer fra musklene under fysisk anstrengelse og proteinkatabolisme forhindres. Tilførsel av BCAA anbefales også etter trening.Isoleucine øker raskt insulinnivået etter avsluttet trening, stopper proteinnedbrytelse forårsaket av tidligere trening og setter i gang fornyet muskelvekst. I tillegg resulterer BCAA i større fett tap. For å få mest mulig ut av BCAA når det gjelder muskelbygging, bør de tas alle sammen og i forbindelse med annet protein. Isolert inntak av isoleucin eller leucin eller valin kan midlertidig forstyrre proteinbiosyntese for muskelbygging. Forbruk av BCAA alene bør sees kritisk, spesielt før utholdenhetstrening, på grunn av oksidasjon under stresset og urea angrep. Nedbrytningen av 1 gram BCAA produserer omtrent 0.5 gram urea. Overflødig urea konsentrasjoner setter en belastning på organismen. Derfor er økt væskeinntak avgjørende i forbindelse med inntak av BCAA. Ved hjelp av rikelig med væske kan urea raskt elimineres via nyrene. Til slutt bør et økt inntak av isoleucin, leucin eller valin veies under utholdenhetsøvelse. Ytelsesforbedringer for utholdenhetsutøveren skjer bare når BCAA brukes under høydetrening eller trening i høy varme. Som et resultat av et høyt proteininntak eller fysisk stresset, store mengder nitrogen i form av ammoniakk (NH3) produseres som et resultat av proteinnedbrytning. Dette har en nevrotoksisk effekt i høyere konsentrasjoner og kan for eksempel resultere i leverencefalopati. Dette tilstand er en potensielt reversibel hjerne dysfunksjon som skyldes utilstrekkelig avgiftning leverfunksjon. Viktigst, isoleucin og leucin kan øke nedbrytningen av giftige stoffer ammoniakk i musklene - en betydelig fordel for atleten. I leveren, arginin og ornitin utfører denne oppgaven. Vitenskapelige studier har vist at administrasjon på 10-20 gram BCAA under stresset kan forsinke mental tretthet. Imidlertid er det fremdeles ingen bevis for at forgrenede aminosyrer føre til forbedret ytelse. Tilsvarende er ikke forbedret tilpasning til trening demonstrert.
Isoleucin i situasjoner med stressindusert trening
Under økt fysisk og treningsstress, for eksempel skade, sykdom og kirurgi, bryter kroppen ned protein i økt hastighet. Økt inntak av isoleucinrike matvarer kan motvirke dette. Proteinkatabolisme stoppes ved at isoleucin raskt øker insulinnivået, fremmer aminosyreopptak i celler og stimulerer proteinoppbygging. Proteinanabolisme er viktig for dannelsen av nytt kroppsvev eller for helbredelsen av sår og for å øke motstanden mot infeksjoner. Til slutt hjelper isoleucin til å regulere stoffskiftet og kroppens forsvar. På denne måten kan viktige muskelfunksjoner støttes under økt fysisk stress.
Isoleucine i sykdommer og dietter
Akutt syke eller rekonvalesienter har et økt behov for essensielle aminosyrer. På grunn av et ofte utilstrekkelig inntak av protein av høy kvalitet og begrenset matinntak, anbefales spesielt økt inntak av isoleucin, leucin og valin. BCAA kan akselerere rekonvalesens - utvinning. Spesifikke fordeler med isoleucin oppstår under følgende forhold:
- Levercirrhose
- Coma hepaticum
- Schizofreni
- Fenylketonuri (PKU)
- Dystones syndrom
Coma hepaticum er den alvorligste formen for hepatisk encefalopati - trinn 4 - en reversibel hjernedysfunksjon som skyldes utilstrekkelig avgiftningsfunksjon i leveren. Nerveskader i sentralnervesystemet resulterer blant annet i bevisstløshet uten reaksjon på smertestimuli (koma), utryddelse av muskelreflekser og muskelstivhet med bøyning og forlengelsesstilling. Leverhypofunksjon fører til overskudd av insulin, som gir økt transport av aminosyrer, inkludert isoleucin, til musklene. Følgelig senkes isoleucinkonsentrasjonen i blodet. Siden BCAA og den essensielle aminosyren tryptofan bruker det samme transportsystemet i blodet, dvs. de samme bærerproteinene, kan tryptofan oppta mange gratis bærere på grunn av det lave serum-isoleucinnivået og transporteres mot blod-hjerne-barrieren. L-tryptofan konkurrerer med 5 andre aminosyrer ved blod-hjerne-barrieren for å komme inn i næringsvæsken til hjernen - nemlig med BCAA og aromatiske aminosyrer fenylalanin og tyrosin. På grunn av overskudd av tryptofan i hjernen, blir også fenylalanin, forløperen til katekolaminer, som stresshormonene adrenalin og noradrenalin, forskjøvet i tillegg til tyrosin og BCAAene. Endelig kan tryptofan krysse blod-hjerne-barrieren uhindret. På grunn av fenylalaninforskyvning er sympatisk aktivering i hjernen fraværende, noe som begrenser katekolaminsyntesen i binyrene. I sentralnervesystemet omdannes tryptofan til serotonin, som fungerer som et vevshormon eller nevrotransmitter i sentralnervesystemet, tarmens nervesystem, kardiovaskulære systemet og blod. Økte nivåer av tryptofan resulterer til slutt i økt serotoninproduksjon. I tilfeller av leverdysfunksjon kan ikke store mengder serotonin brytes ned, noe som igjen fører til alvorlig utmattelse og til og med bevisstløshet. Økt inntak av isoleucin forhindrer økt produksjon av serotonin via mekanismen for tryptofan-forskyvning både i blodet og ved blod-hjerne-barrieren og inhibering av tryptofanopptak i hjernens næringsvæske. På denne måten motvirker isoleucin forekomsten av coma hepaticum. Ved å redusere nivået av tyrosin i blodet, BCAA, kan isoleucin brukes i ortomolekylær psykiatri, for eksempel i schizofreni. Tyrosin er forløperen til dopamin, en nevrotransmitter i sentralnervesystemet fra katekolamin-gruppen. En for høy konsentrasjon av dopamin i visse hjerneområder fører til sentralnervøs hyperseksibilitet og er assosiert med symptomene på schizofreni, som ego-lidelser, tankesykdommer, vrangforestilling, motorisk rastløshet, sosial tilbaketrekning, følelsesmessig forverring og viljesvikt. Isoleucin, leucin og valin kan også gi spesifikke fordeler ved behandling av fenylketonuri (PKU). PKU er en medfødt metabolsk lidelse der aminosyren fenylalanin ikke kan brytes ned. Hos berørte individer akkumuleres fenylalanin i organismen, noe som kan føre til nerveskader og deretter til en alvorlig mental utviklingsforstyrrelse med epilepsi - spontant anfall. Et høyt isoleucinnivå i serum reduserer bindingen av fenylalanin til å transportere proteiner i blodet og dets konsentrasjon ved blod-hjerne-barrieren, og reduserer fenylalaninopptaket i hjernen. Ved hjelp av BCAA kan således en unormalt høy fenylalaninkonsentrasjon normaliseres både i blodet og i hjernen. Videre, ved hjelp av forgrenede aminosyrer, er det fordeler for personer med såkalt dystonisk syndrom (dyskinesia tarda). Denne lidelsen kjennetegnes blant annet av ufrivillige bevegelser i ansiktsmuskulaturen, for eksempel spasmodisk stikker ut av tungen, spasmer i spiserøret, krampaktig luting av hodet og hyperextensjon i kofferten og ekstremiteter, torticollis, samt torsjonslignende bevegelser i nakke- og skulderbelteområdet mens du opprettholder bevisstheten. Diettbevisste individer, som ofte har utilstrekkelig tilførsel av protein eller som først og fremst spiser mat med lite isoleucin, har et økt behov for BCAA. Inntaket av isoleucin, leucin og valin bør etter hvert økes slik at kroppen ikke trekker på seg egne proteinereserver, som de fra lever og muskler, på lang sikt. Proteintap i musklene fører til en reduksjon i metabolsk aktivt muskelvev. Jo mer en slankende person mister muskelmasse, jo mer reduseres den grunnleggende metabolske hastigheten og kroppen bruker færre og færre kalorier. Til slutt bør en diett ta sikte på å bevare muskelvev eller til og med øke den gjennom trening. Samtidig bør prosentandelen kroppsfett reduseres. Under en diett hjelper BCAA til å forhindre proteinnedbrytelse og dermed en nedgang i den basale metabolske hastigheten, samt å øke fettnedbrytningen. Immunforsvar opprettholdes stort sett. En ny studie ved Arizona State University antyder at et kosthold med høyt forgrenede aminosyrer kan øke basal metabolsk hastighet med 90 kilokalorier daglig.
Isoleucin som utgangsblokk for syntesen av ikke-essensielle aminosyrer
Reaksjoner som aminosyrene er nylig dannet på, kalles transaminasjoner. I denne prosessen er aminogruppen (NH2) i en aminosyre, slik som isoleucin, alanineeller asparaginsyre, overføres til en alfa-ketosyre, vanligvis alfa-ketoglutarat. Alfa-ketoglutarat er således akseptormolekylet. Produktene fra en transamineringsreaksjon er en alfa-ketosyre, slik som pyruvat eller oksaloacetat, og den ikke-essensielle aminosyren glutaminsyre eller glutamat, henholdsvis. Spesielt for at transamineringer skal finne sted enzymer kreves - såkalte transaminaser. De to viktigste transaminasene inkluderer alanine aminotransferase (ALAT), også kjent som glutamat pyruvat transaminase (GPT), og aspartataminotransferase (ASAT), også kjent som glutamat oksaloacetat-transaminase (GOT). Førstnevnte katalyserer konverteringen av alanine og alfa-ketoglutarat til pyruvat og glutamat. ASAT omdanner aspartat og alfa-ketoglutarat til oksaloacetat og glutamat. Koenzym av alle transaminaser er vitamin B6-derivatet pyridoksal fosfat (PLP). PLP er løst bundet til enzymer og er viktig for optimal transaminaseaktivitet. Transamineringsreaksjoner er lokalisert i leveren og andre organer. Overføring av alfa-amino nitrogen fra isoleucin til en alfa-ketosyre ved transaminaser med dannelse av glutamat forekommer i muskler. Glutamat regnes som “knutepunktet” for aminon-nitrogenmetabolismen. Det spiller en nøkkelrolle i dannelsen, omdannelsen og nedbrytningen av aminosyrer. Glutamat er startsubstratet for syntesen av prolin, ornitin og glutamin. Sistnevnte er en essensiell aminosyre for nitrogentransport i blodet, proteinbiosyntese og for utskillelse av protoner i nyre i form av NH4. Glutamat den største eksitatoriet nevrotransmitter i det sentrale nervesystemet. Den binder seg til spesifikke glutamatreseptorer og kan dermed kontrollere ionekanaler. Spesielt øker glutamat permeabiliteten til kalsium ioner, en viktig forutsetning for muskler sammentrekninger. Glutamat omdannes til gamma-aminosmørsyre (GABA) ved å dele av karboksylgruppen - dekarboksylering. GABA tilhører det biogene aminer og er den viktigste hemmende nevrotransmitter i det sorte gråmaterialet nervesystemet. Det hemmer nevroner i lillehjernen.
