Аминокислоты: что это такое, их польза для организма

Аминокислоты представляют собой соединения, которые участвуют в ряде физиологических процессов в организме человека. Их также называют строительными блоками белков (1). Благодаря данным соединениям происходит синтез белков и гормонов.

Содержатся в продуктах, богатых белком. При невозможности потребления этих продуктов в достаточных количествах, а также при необходимости быстрого повышения содержания в организме аминокислот, можно прибегнуть к приему специальных добавок (2). Прием препаратов позволяет быстро повысить спортивные результаты.

Аминокислоты делятся на заменимые и незаменимые. Заменимые могут синтезироваться в организме, а незаменимые поступают только с продуктами питания и не могут синтезироваться в теле человека. Выделяют 20 основных аминокислот, среди них незаменимых — 9.

Наибольшее содержание незаменимых аминокислот выявляется в продуктах, богатых белками животного происхождения (мясо, птица, яйца) (3). Ряд растительных продуктов содержит все 9 незаменимых соединений (соевые продукты).

После потребления белка в организме происходит его расщепление на структурные элементы — аминокислоты, которые затем используются для реализации ряда важных процессов (рост мышечной мускулатуры, иммунная защита организма).

Условно незаменимые аминокислоты

Несколько заменимых аминокислот классифицируются как условно незаменимые. Органические соединения становятся условно незаменимыми при таких состояниях организма, как болезнь, беременность, серьезная травма, онкология (4).

Аргинин становится условно незаменимым во время лечения травмы, злокачественной опухоли. В таких случаях пациенты могут принимать добавки, содержащие аргинин, для поддержания необходимого его количества в организме.

Глицин и аргинин переходят в разряд условно незаменимых у женщин в период беременности. 

Применение аминокислот

Триптофан используется организмом для синтеза серотонина, выступающего в роли нейротрансмиттера. Серотонин, в свою очередь, регулирует настроение, улучшает качество сна. Снижение уровня серотонина вызывает депрессию и расстройства сна (5). 

Некоторые исследования продемонстрировали положительный эффект от приема триптофана у людей с депрессией. Прием добавок с триптофаном у здоровых людей позволяет уменьшить тревогу и улучшить настроение.

Прием валина, лейцина и изолейцина в добавках позволяет устранять усталость, повышать выносливость, ускорять восстановление мускулатуры после занятий спортом, что положительно сказывается на результатах тренировок (6).

В ряде исследований определено, что прием спортсменами добавок с валином, лейцином и изолейцином демонстрирует снижение болезненности мышц в сравнении с группой, принимающей плацебо.

Добавки с условно незаменимыми веществами могут быть полезны также для заживления послеоперационных ран. В исследовании, где принимали участие пациенты с переломами костей таза, было определено, что группа, принимающая добавки с условно незаменимыми аминокислотами в течение 2 недель послеоперационного периода продемонстрировала более низкий уровень смертности и возникновения осложнений, нежели группа больных, получающих стандартное питание (7).

Кроме того, прием добавок у пациентов, перенесших операцию по поводу онкопатологии, демонстрирует снижение риска возникновения осложнений в виде инфекции и асцита (8).

Также лекарственные средства с валином, лейцином и изолейцином позволяют снизить потерю мышечной массы у пожилых людей, которые проходят реабилитацию после оперативного вмешательства по замене коленного сустава.

Прием препаратов позволяет повысить производительность (9). Данных эффект достигается благодаря увеличению синтеза анаболических гормонов, предупреждению возникновения нежелательных эффектов от чрезмерных тренировок.

Триптофан

Выступает предшественником серотонина. Предполагается, что серотонин как нейротрансмиттер головного мозга способен подавлять болевые ощущения. Польза аминокислоты триптофана определена как повышение синтеза серотонина для повышения толерантности к болевым ощущениям во время тренировок (10). Также в ходе наблюдений выявлено, что препараты, содержащие триптофан, способствовали увеличению времени до истощения у спортсменов, более легкому перенесению тренировки. Однако некоторые эксперименты свидетельствуют о том, что триптофан не является эффективным эргогенным средством (11).

Валин, лейцин, изолейцин

Считается, что повышение концентрации серотонина в организме вызывает усталость. Прием лекарственных средств с валином, лейцином и изолейцином позволяет отсрочить перенапряжение центральной нервной системы и повышает производительность длительных тренировок на выносливость, благодаря увеличению содержания валина, лейцина и изолейцина и уменьшению синтеза серотонина (12).

Также было детально изучено влияние этих веществ на различную физическую активность, оценку спортсменов выполняемой нагрузки во время занятий спортом. Выводы специалистов неоднозначны (13).

В одних исследованиях предполагается, что препараты, содержащие валин, лейцин и изолейцин способны снижать усталость после длительного выполнения различных упражнений, а также могут повышать работоспособность. В других исследованиях не было доказано предотвращение развития усталости после долгих занятий спортом. Не смотря на то, что на сегодняшний день эргогенный эффект препаратов не был подтвержден, рекомендуется проведение дополнительных исследований (14).

Глютамин

Предполагается, что глютамин обладает эргогенным свойством. Функции аминокислоты глютамина разнообразны. Он является топливом для лимфоцитов и макрофагов, содержание которых в крови может падать при долгих и интенсивных занятиях спортом (15). При снижении иммунной защиты у спортсменов могут возникать различные заболевания, ухудшающие эффективность тренировок.

Использование аминокислоты для тренировок может повышать синтез гликогена, необходимого для мускулатуры (16).

Тем не менее, результаты экспериментов неоднозначны: некоторые исследования демонстрируют снижение заболеваемости среди спортсменов при приеме добавок с глютамином, другие — отсутствие положительного эффекта на иммунный ответ организма.

Также определено, что прием аминокислоты для спорта не оказывает эргогенного действия на мускулатуру и силовые показатели (17).

Аспартаты калия и магния

Являются солями аспарагиновой кислоты. Имеют эргогенное действие благодаря улучшению метаболизма жирных кислот, снижению использования мышечного гликогена организмом, а также благодаря снижению накопления аммиака во время занятий спортом (18).

Выводы по поводу использования лекарственных средств, содержащих аспартат, неоднозначны. Некоторые исследования демонстрируют повышение производительности во время тренировок на выносливость (19). Однако необходимы дальнейшие исследования для определения эргогенности и эффективности механизмов приема аспартатов.

Аргинин

Препараты с аргинином могут оказывать эргогенное действие, поскольку вещество выступает в роли субстрата для продукции оксида азота. Он, в свою очередь, оказывает мощный эндогенный сосудорасширяющий эффект, который способен улучшить кровоток и повысить выносливость (20). В ходе наблюдений определено, что у пациентов с заболеваниями периферических сосудов, стабильной стенокардией, аргинин улучшает переносимость нагрузок во время физических нагрузок. Однако, положительных эффектов от использования медикаментов, содержащих аргинин, у здоровых спортсменов, не было выявлено (21).

Орнитин, лизин и аргинин

Предполагалось, что потребление орнитина, лизина и аргинина способно увеличить синтез соматотропина и, соответственно, увеличить мышечную массу и мышечную силу (22). Однако, в ходе наблюдений за спортсменами, принимающими данные медикаменты, не было выявлено увеличение синтеза соматотропина и улучшение показателей мышечной силы и мышечной массы.

В ходе исследований определено, что применение соединений, высвобождающих соматотропин, для достижения желаемого эффекта, должно проводить в высоких дозах. Однако, такая дозировка препаратов может вызвать побочные эффекты со стороны желудочно-кишечного тракта (23). Кроме того, ни одно исследование, изучающее эффективность приема орнитина, лизина и аргинина не доказало, что пероральный прием лекарственных средств перед физической нагрузкой способен увеличить массу мускулатуры и мышечную силу больше, нежели обычная тренировка. Таким образом, прием добавок с орнитином, лизином и аргинином с целью высвобождения соматотропина не рекомендован.

Тирозин

Выступает в роли предшественников катехоламинов (адреналин, норадреналин, дофамин). Чрезмерная продукция катехоламиновых гормонов может негативно влиять на физическую работоспособность (24). Предполагается, что прием тирозина как аминокислоты для спортсменов может оказывать эргогенное действие. Тем не менее, 

в ходе наблюдения выявлено, что прием тирозина за полчаса до выполнения тестов на работоспособность повышает концентрацию соединения в плазме крови, но не оказывает значительный эргогенный эффект на выносливость и повышение мышечной силы.

Таурин

Используется организмом в некоторых метаболических процессах, среди них: сокращение миокарда, антиоксидантная активность (25). Таурин входит в состав напитка Red Bull вместе с кофеином. В ходе эксперимента было выявлено, что Red Bull с таурином и кофеином, в сравнении с аналогичным напитком без таурина, продемонстрировал положительный эффект на увеличение ударного объема сердца, сокращение времени восстановления после выполнения нагрузок (26). Эргогенное действие таурина обусловлено его антиоксидантной активностью.

Вывод

Существует 9 незаменимых аминокислот, которые человек должен получать с продуктами питания. Они играют большую роль в процессах синтеза протеина, регенерации тканей и усвоении различных питательных веществ.

Данные соединения способны предотвращать снижение мышечной массы, ускорять восстановление пациентов в послеоперационном периоде, положительно влиять на настроение, сон.

Содержатся продуктах как животного, так и растительного происхождения. Практический каждый человек может удовлетворять ежедневную потребность в этих веществах при соблюдении сбалансированного питания. В случае необходимости, можно принимать специальные добавки.

Аминокислотные добавки являются безопасными для большинства людей. Не следует принимать их при достаточном потреблении белка с пищей. Однако, они могут быть эффективны и необходимы для спортсменов, повышая работоспособность и ускоряя процессы восстановления организма после тренировок.

Литература

1. Lopez MJ, Mohiuddin SS. Biochemistry, Essential Amino Acids. 2023 Mar 13. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023 Jan–. PMID: 32496725. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK557845/
2. Messina M. Soy and Health Update: Evaluation of the Clinical and Epidemiologic Literature. Nutrients. 2016 Nov 24;8(12):754. doi: 10.3390/nu8120754. PMID: 27886135; PMCID: PMC5188409. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5188409/
3. Gorissen SHM, Crombag JJR, Senden JMG, Waterval WAH, Bierau J, Verdijk LB, van Loon LJC. Protein content and amino acid composition of commercially available plant-based protein isolates. Amino Acids. 2018 Dec;50(12):1685-1695. doi: 10.1007/s00726-018-2640-5. Epub 2018 Aug 30. PMID: 30167963; PMCID: PMC6245118. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6245118/
4. Patel JJ, Miller KR, Rosenthal C, Rosenthal MD. When Is It Appropriate to Use Arginine in Critical Illness? Nutr Clin Pract. 2016 Aug;31(4):438-44. doi: 10.1177/0884533616652576. Epub 2016 Jun 1. PMID: 27252277. https://aspenjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1177/0884533616652576
5. Jenkins TA, Nguyen JC, Polglaze KE, Bertrand PP. Influence of Tryptophan and Serotonin on Mood and Cognition with a Possible Role of the Gut-Brain Axis. Nutrients. 2016 Jan 20;8(1):56. doi: 10.3390/nu8010056. PMID: 26805875; PMCID: PMC4728667. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4728667/
6. Kikuchi AM, Tanabe A, Iwahori Y. A systematic review of the effect of L-tryptophan supplementation on mood and emotional functioning. J Diet Suppl. 2021;18(3):316-333. doi: 10.1080/19390211.2020.1746725. Epub 2020 Apr 10. PMID: 32272859. https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/19390211.2020.1746725?journalCode=ijds20
7. Waldron M, Whelan K, Jeffries O, Burt D, Howe L, Patterson SD. The effects of acute branched-chain amino acid supplementation on recovery from a single bout of hypertrophy exercise in resistance-trained athletes. Appl Physiol Nutr Metab. 2017 Jun;42(6):630-636. doi: 10.1139/apnm-2016-0569. Epub 2017 Jan 27. PMID: 28177706. https://cdnsciencepub.com/doi/10.1139/apnm-2016-0569?url_ver=Z39.88-2003&rfr_id=ori:rid:crossref.org&rfr_dat=cr_pub%20%200pubmed
8. Rahimi MH, Shab-Bidar S, Mollahosseini M, Djafarian K. Branched-chain amino acid supplementation and exercise-induced muscle damage in exercise recovery: A meta-analysis of randomized clinical trials. Nutrition. 2017 Oct;42:30-36. doi: 10.1016/j.nut.2017.05.005. Epub 2017 May 18. Erratum in: Nutrition. 2017 Dec 22;: PMID: 28870476. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0899900717300953?via%3Dihub
9. Khemtong C, Kuo CH, Chen CY, Jaime SJ, Condello G. Does Branched-Chain Amino Acids (BCAAs) Supplementation Attenuate Muscle Damage Markers and Soreness after Resistance Exercise in Trained Males? A Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials. Nutrients. 2021 May 31;13(6):1880. doi: 10.3390/nu13061880. PMID: 34072718; PMCID: PMC8230327. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8230327/
10. Segura R, Ventura JL. Effect of L-tryptophan supplementation on exercise performance. Int J Sports Med. 1988 Oct;9(5):301-5. doi: 10.1055/s-2007-1025027. PMID: 3246461. https://www.thieme-connect.com/products/ejournals/abstract/10.1055/s-2007-1025027
11. Stensrud T, Ingjer F, Holm H, Strømme SB. L-tryptophan supplementation does not improve running performance. Int J Sports Med. 1992 Aug;13(6):481-5. doi: 10.1055/s-2007-1021302. PMID: 1428380. https://www.thieme-connect.de/products/ejournals/abstract/10.1055/s-2007-1021302
12. Newsholme EA, Blomstrand E, Ekblom B. Physical and mental fatigue: metabolic mechanisms and importance of plasma amino acids. Br Med Bull. 1992 Jul;48(3):477-95. doi: 10.1093/oxfordjournals.bmb.a072558. PMID: 1360309. https://academic.oup.com/bmb/article-abstract/48/3/477/297753?redirectedFrom=fulltext&login=false
13. Blomstrand E. Amino acids and central fatigue. Amino Acids. 2001;20(1):25-34. doi: 10.1007/s007260170063. PMID: 11310928. https://link.springer.com/article/10.1007/s007260170063
14. Watson, P., Shirreffs, S.M. & Maughan, R.J. The effect of acute branched-chain amino acid supplementation on prolonged exercise capacity in a warm environment. Eur J Appl Physiol 93, 306–314 (2004). https://doi.org/10.1007/s00421-004-1206-2
15. Castell L. Glutamine supplementation in vitro and in vivo, in exercise and in immunodepression. Sports Med. 2003;33(5):323-45. doi: 10.2165/00007256-200333050-00001. PMID: 12696982.
16. Rohde T, MacLean DA, Pedersen BK. Effect of glutamine supplementation on changes in the immune system induced by repeated exercise. Med Sci Sports Exerc. 1998 Jun;30(6):856-62. doi: 10.1097/00005768-199806000-00013. PMID: 9624643. https://journals.lww.com/acsm-msse/Fulltext/1998/06000/Effect_of_glutamine_supplementation_on_changes_in.13.aspx
17. Candow DG, Chilibeck PD, Burke DG, Davison KS, Smith-Palmer T. Effect of glutamine supplementation combined with resistance training in young adults. Eur J Appl Physiol. 2001 Dec;86(2):142-9. doi: 10.1007/s00421-001-0523-y. PMID: 11822473. https://link.springer.com/article/10.1007/s00421-001-0523-y
18. Cheng JW, Baldwin SN. L-arginine in the management of cardiovascular diseases. Ann Pharmacother. 2001 Jun;35(6):755-64. doi: 10.1345/aph.10216. Erratum in: Ann Pharmacother 2001 Jul-Aug;35(7-8):965. Balwin SN [corrected to Baldwin SN]. PMID: 11408995. https://journals.sagepub.com/doi/10.1345/aph.10216?url_ver=Z39.88-2003&rfr_id=ori:rid:crossref.org&rfr_dat=cr_pub%20%200pubmed
19. Fogelholm GM, Näveri HK, Kiilavuori KT, Härkönen MH. Low-dose amino acid supplementation: no effects on serum human growth hormone and insulin in male weightlifters. Int J Sport Nutr. 1993 Sep;3(3):290-7. doi: 10.1123/ijsn.3.3.290. PMID: 8220394. https://journals.humankinetics.com/view/journals/ijsnem/3/3/article-p290.xml
20. Lambert MI, Hefer JA, Millar RP, Macfarlane PW. Failure of commercial oral amino acid supplements to increase serum growth hormone concentrations in male body-builders. Int J Sport Nutr. 1993 Sep;3(3):298-305. doi: 10.1123/ijsn.3.3.298. PMID: 8220395. https://journals.humankinetics.com/view/journals/ijsnem/3/3/article-p298.xml
21. Suminski RR, Robertson RJ, Goss FL, Arslanian S, Kang J, DaSilva S, Utter AC, Metz KF. Acute effect of amino acid ingestion and resistance exercise on plasma growth hormone concentration in young men. Int J Sport Nutr. 1997 Mar;7(1):48-60. doi: 10.1123/ijsn.7.1.48. PMID: 9063764. https://journals.humankinetics.com/view/journals/ijsnem/7/1/article-p48.xml
22. Chromiak JA, Antonio J. Use of amino acids as growth hormone-releasing agents by athletes. Nutrition. 2002 Jul-Aug;18(7-8):657-61. doi: 10.1016/s0899-9007(02)00807-9. PMID: 12093449. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0899900702008079?via%3Dihub 
23. Sutton EE, Coill MR, Deuster PA. Ingestion of tyrosine: effects on endurance, muscle strength, and anaerobic performance. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2005 Apr;15(2):173-85. doi: 10.1123/ijsnem.15.2.173. PMID: 16089275. https://journals.humankinetics.com/view/journals/ijsnem/15/2/article-p173.xml
24. Baum M, Weiss M. The influence of a taurine containing drink on cardiac parameters before and after exercise measured by echocardiography. Amino Acids. 2001;20(1):75-82. doi: 10.1007/s007260170067. PMID: 11310932. https://link.springer.com/article/10.1007/s007260170067
25. Tipton KD, Wolfe RR. Exercise, protein metabolism, and muscle growth. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2001 Mar;11(1):109-32. doi: 10.1123/ijsnem.11.1.109. PMID: 11255140. https://journals.humankinetics.com/view/journals/ijsnem/11/1/article-p109.xml
26. Brinkworth G: Effect of bovine colostrum supplementation on the composition of resistance trained and untrained limbs in healthy young men. European Journal of Applied Physiology. 2004, 91: 53–60. 10.1007/s00421-003-0944-x. https://journals.humankinetics.com/view/journals/ijsnem/11/1/article-p109.xml