Isoleutsiinil on valkude ainevahetuses eriline funktsioon. Asendamatu aminohape osaleb valdavalt uute kudede ehitamisel ja on väga efektiivne valkude biosünteesi tugevdamiseks lihastes ja maksIsoleutsiinil on oluline roll:
- Jõu- ja vastupidavussport
- Stress
- Haigused ja dieet
Isoleutsiin kui energia tarnija aastal tugevus ja vastupidavus Isoleutsiin siseneb hepatotsüütidesse (maks rakud) pärast absorptsioon portaali kaudu vein. Lahku minnes ammoniaak (NH3), isoleutsiin muundatakse alfa-ketoks happed. Alfa-keto happed saab kasutada energia tootmiseks. Teiselt poolt, kuna isoleutsiin on nii glükogeenne kui ka ketogeenne aminohape, alfa-keto happed saab kasutada nii suktsinüül-koensüümi A kui ka atsetüül-koensüümi A sünteesi eelkäijana. Sitraaditsükli vaheühend suktsinüül-CoA on glükoneogeneesi substraat (uus glükoos moodustumine) sisse maks ja lihased. Atsetüül-CoA on oluline lipo- ja ketogeneesi lähteaine rasvhapped ja ketokehad). Glükoos sama hästi kui rasvhapped ja ketokehad esindavad keha olulisi energiavarustajaid - eriti füüsilise koormuse ajal. The erütrotsüüdid (punane veri rakud) ja neeru medulla sõltuvad täielikult glükoos energia saamiseks. The aju ainult osaliselt, sest nälga ainevahetuses võib see kuni 80% energiast saada ketokehadest. Kui glükoos ja rasvhapped lihastes, ATP (adenosiin moodustub raku kõige olulisem energiakandja. Kui see on fosfaat sidemed lõhustatakse hüdrolüütiliselt ensüümideMoodustub ADP või AMP. Selles protsessis vabanev energia võimaldab keemilist, osmootset või mehaanilist tööd, näiteks lihaseid kokkutõmbeid. Tänu energiatootmise olulisele funktsioonile on isoleutsiini defitsiit seotud lihaste nõrkuse, loiduse ja väsimusteiste sümptomite hulgas. Pärast maksa töötlemist peaaegu 70% kõigist aminohapped sisenemist veri on BCAA-d. Lihased imenduvad nad kiiresti. Esimese kolme tunni jooksul pärast kõrge valgusisaldusega sööki võis isoleutsiin, leutsiinja valiin moodustavad umbes 50–90% lihaste kogu aminohapete tarbimisest. Isoleutsiin on lihaskoe taastamiseks ja säilitamiseks äärmiselt oluline. BCAA-d moodustavad umbes 35% kontraktiilsest osast valgud - aktiin ja müosiin - lihastes. Isoleutsiin stimuleerib insuliin pankrease beeta-rakkudest (pankreas). Kõrge insuliin kontsentratsioonid veri kiirendada aminohapete omastamist müotsüütidesse (lihasrakkudesse). Aminohapete suurenenud transport müotsüütidesse viib järgmiste protsessideni:
- Suurenenud valkude kogunemine lihastes
- Stressihormooni kortisooli kontsentratsiooni kiire vähenemine, mis soodustab lihaste lagunemist ja pärsib aminohapete omastamist lihasrakkudesse
- Glükogeeni parem säilitamine müotsüütides, lihaste glükogeeni säilitamine.
Lõpuks, isoleutsiinirikka toidu tarbimine, leutsiin ja valiiniga saavutatakse lihaste optimaalne kasv ja maksimaalne kiirenenud taastumine. Lisaks isoleutsiinile on aminohapped arginiini ja fenüülalaniin, leutsiin ja valiin eksponeerivad ka insuliin- stimuleeriv toime, kusjuures leutsiin on kõige tugevam. Biotiin, vitamiin B5 (pantoteenhape) ja vitamiin B6 (püridoksiin) on BCAA-de lagundamise ja muundamise jaoks hädavajalikud. Ainult nende piisava varu tõttu vitamiinid saab hargnenud ahelaga aminohapped metaboliseeritakse ja kasutatakse optimaalselt. Mitmed uuringud näitavad, et mõlemad vastupidavus sport ja harjutamiseks vajavad suurema valgu tarbimist. Et säilitada positiivne lämmastik tasakaal - vastab kudede regenereerimisele - päevas on proteiinivajadus vahemikus 1.2–1.4 g kehakaalu kg kohta vastupidavus sportlaste jaoks ja 1.7-1.8 g kehakaalu kg kohta tugevus sportlased. Ajal vastupidavussport, energia tootmiseks kasutatakse eelkõige isoleutsiini, leutsiini ja valiini. Nendest aminohapetest saadav energiavarustus suureneb, kui glükogeenivarud maksas ja lihastes vähenevad sportliku tegevuse edenedes üha enam. tugevus sportlased peaksid tagama ka hargnenud ahelaga aminohapete rohke tarbimise, eriti enne treeningut. Nii ei võta keha füüsilise koormuse korral lihastest enda BCAA-sid ja valgu katabolism on välditud. BCAA-de pakkumine on soovitatav ka pärast treeningut. Isoleutsiin tõstab pärast treeningu lõppu kiiresti insuliini taset, peatab varasemast treeningust põhjustatud valkude lagundamise ja alustab lihaste kasvu uuenemist. Lisaks põhjustab BCAA rasvade suuremat kadu. BCAA-de lihasmassi suurendamiseks maksimaalseks kasutamiseks tuleks neid kõiki võtta koos teiste valkudega. Isoleutsiini, leutsiini või valiini eraldatud tarbimine võib ajutiselt häirida valkude biosünteesi lihaste ehitamiseks. Ainult BCAA-de tarbimist tuleks vaadata kriitiliselt, eriti enne vastupidavustreeningall oksüdeerumise tõttu stress ja uurea rünnak. 1 grammi BCAA lagundamisel tekib umbes 0.5 grammi BCAA-d uurea. Liigne uurea kontsentratsioonid koormavad organismi. Seetõttu on seoses BCAA tarbimisega ülitähtis vedeliku tarbimise suurenemine. Rohke vedeliku abil saab karbamiidi kiiresti neerude kaudu elimineerida. Lõpuks tuleks vastupidavustreeningu ajal kaaluda suurenenud isoleutsiini, leutsiini või valiini tarbimist. Kestvussportlase jõudluse paranemine toimub ainult siis, kui BCAA-d kasutatakse ajal kõrgustreening või treenimine suurel kuumusel. Suure valgu tarbimise või füüsilise tulemusena stress, suured kogused lämmastik kujul ammoniaak (NH3) tekivad valkude lagundamise tulemusena. Sellel on kõrgemates kontsentratsioonides neurotoksiline toime ja see võib näiteks tekkida maksa entsefalopaatia. see seisund on potentsiaalselt pöörduv aju düsfunktsioon, mis tuleneb ebapiisavast võõrutus maksafunktsioon. Kõige tähtsam on see, et isoleutsiin ja leutsiin võivad suurendada toksiliste ainete lagunemist ammoniaak lihastes - sportlasele märkimisväärne kasu. Maksas, arginiini ja ornitiin täidavad seda ülesannet. Teaduslikud uuringud on näidanud, et haldamine alla 10-20 grammi BCAA-sid stress võib vaimseid viivitada väsimus. Siiski pole veel tõendeid hargnenud ahelaga aminohapete kohta viima parema jõudluse saavutamiseks. Samamoodi ei ole tõestatud paremat kohanemist treeninguga.
Isoleutsiin stressist tingitud füüsilise koormuse korral
Suurenenud füüsilise ja füüsilise koormuse, näiteks vigastuste, haiguste ja operatsioonide ajal lagundab keha valke suurema kiirusega. Suurem isoleutsiinirikka toidu tarbimine võib sellele vastu tulla. Valkude katabolismi peatab isoleutsiin, tõstes kiiresti insuliini taset, soodustades aminohapete omastamist rakkudesse ja stimuleerides valkude kogunemist. Valkude anabolism on oluline uue kehakoe moodustamiseks või selle tervendamiseks haavad ja suurendada vastupanuvõimet nakkustele. Lõpuks aitab isoleutsiin reguleerida ainevahetust ja keha kaitsevõimet. Nii saab suurenenud füüsilise stressi korral toetada olulisi lihasfunktsioone.
Isoleutsiin haiguste ja dieetide korral
Ägeda haige või paranemisega patsientidel on suurenenud vajadus selle järele asendamatuid aminohappeid. Kvaliteetse valgu sageli ebapiisava tarbimise ja piiratud toidu tarbimise tõttu on soovitatav eriti suurendada isoleutsiini, leutsiini ja valiini tarbimist. BCAA-d võivad kiirendada taastumist - taastumist. Isoleutsiini spetsiifilised eelised ilmnevad järgmistel tingimustel:
- Maksa tsirroos
- Maksa kooma
- Skisofreenia
- Fenüülketonuuria (PKU)
- Düstoonide sündroom
Coma hepaticum on maksa entsefalopaatia kõige raskem vorm - 4. etapp - pöörduv aju düsfunktsioon, mis tuleneb maksa ebapiisavast võõrutusfunktsioonist. Närvikahjustused kesknärvisüsteemis põhjustavad muu hulgas teadvusetust ilma valu stiimulitele reageerimiseta (kooma), lihasreflekside väljasuremist ja lihase jäikust koos painde ja pikendusasendiga. Maksa hüpofunktsioon põhjustab insuliini liigse sisalduse, mis tagab aminohapete, sealhulgas isoleutsiini suurema transpordi lihastesse. Järelikult väheneb isoleutsiini kontsentratsioon veres. Kuna BCAA-d ja asendamatu aminohape trüptofaan kasutavad veres sama transpordisüsteemi, st samade kandevalkudega võib trüptofaan hõivata madala seerumi isoleutsiinitaseme tõttu paljusid vabu kandjaid ja transportida vere-aju barjääri poole. L-trüptofaan konkureerib vere-aju barjääris 5 muu aminohappega aju - nimelt koos BCAA-de ning aromaatsete aminohapete fenüülalaniini ja türosiiniga. Trüptofaani liigse sisalduse tõttu ajus nihutatakse lisaks türosiinile ja BCAA-dele ka katehhoolamiinide eelkäija fenüülalaniin, näiteks stressihormoonid epinefriin ja norepinefriin. Lõpuks võib trüptofaan takistamatult ületada vere-aju barjääri. Fenüülalaniini nihke tõttu puudub sümpaatiline aktivatsioon ajus, mis piirab katehhoolamiini sünteesi neerupealise medulla. Kesknärvisüsteemis muundatakse trüptofaan serotoniiniks, mis toimib koehormooni või neurotransmitterina kesknärvisüsteemis, soole närvisüsteemis, kardiovaskulaarsüsteemis ja veres. Trüptofaani taseme tõus põhjustab lõpuks serotoniini tootmise suurenemist. Maksa talitlushäire korral ei saa serotoniini liigses koguses lõhustada, mis omakorda põhjustab tugevat väsimust ja isegi teadvusetust. Suurenenud isoleutsiini tarbimine takistab serotoniini suurenenud tootmist trüptofaani nihkumise mehhanismi kaudu nii veres kui ka vere-aju barjääris ja pärssides trüptofaani omastamist aju toitevedelikku. Sel viisil neutraliseerib isoleutsiin kooma hepaticumi esinemist. Vähendades türosiini taset veres, võib BCAA-sid kasutada isoleutsiini ortomolekulaarses psühhiaatrias, näiteks skisofreenia korral. Türosiin on katehhoolamiini rühma kesknärvisüsteemi neurotransmitteri dopamiini eelkäija. Dopamiini liiga kõrge kontsentratsioon teatud ajupiirkondades põhjustab kesknärvisüsteemi ülierutuvust ja on seotud skisofreenia sümptomitega, nagu ego häired, mõtlemishäired, pettekujutelmad, motoorne rahutus, sotsiaalne eemaldumine, emotsionaalne vaesumine ja tahte nõrkus. Isoleutsiin, leutsiin ja valiin võivad fenüülketonuuria (PKU) ravis pakkuda ka konkreetseid eeliseid. PKU on kaasasündinud ainevahetushäire, mille korral aminohapet fenüülalaniini ei saa lagundada. Mõjutatud isikutel akumuleerub fenüülalaniin organismi, mis võib põhjustada närvikahjustusi ja seejärel tõsise vaimse arengu häire koos epilepsiaga - spontaanselt esinevad krambid. Kõrge isoleutsiini sisaldus seerumis vähendab fenüülalaniini seostumist valkude transportimisega veres ja selle kontsentratsiooni vere-aju barjääris, vähendades fenüülalaniini imendumist ajus. Seega saab BCAA-de abil normaliseerida ebanormaalselt kõrge fenüülalaniini kontsentratsiooni nii veres kui ka ajus. Lisaks on hargnenud ahelaga aminohapete abil eeliseid nn düstoonilise sündroomiga (düskineesia tarda) inimestele. Seda häiret iseloomustavad muuhulgas tahtmatud näolihaste liigutused, näiteks krampide keelest väljapistmine, söögitoru spasmid, pea spasmiline lamamine ning pagasiruumi ja jäsemete hüperekstensioon, tortikollid, samuti torsioonilaadsed liigutused kaela ja õlavöötme piirkonnas, säilitades teadvuse. Dieediteadlikel inimestel, kellel on sageli ebapiisav valkude varu või kes tarbivad peamiselt madala isoleutsiinisisaldusega toite, on suurenenud vajadus BCAA järele. Isoleutsiini, leutsiini ja valiini tarbimist tuleks lõpuks suurendada, et keha ei saaks pikas perspektiivis kasutada omaenda, näiteks maksa ja lihaste varu. Valkude kadu lihastes viib metaboolselt aktiivse lihaskoe vähenemiseni. Mida rohkem dieediga tegelev inimene lihasmassi kaotab, seda enam väheneb põhiainevahetus ja keha tarbib järjest vähem kaloreid. Lõppkokkuvõttes peaks dieedi eesmärk olema lihaskoe säilitamine või isegi selle suurendamine treeningu abil. Samal ajal tuleks vähendada keha rasvaprotsenti. Dieedi ajal aitavad BCAAd ära hoida valkude lagunemist ja seeläbi põhiainevahetuse langust, samuti suurendada rasvade lagunemist. Immuunkaitse on suures osas säilinud. Arizona osariigi ülikooli uus uuring näitab, et kõrge hargnenud ahelaga aminohapetega dieet võib suurendada ainevahetuse kiirust 90 kilokalori võrra päevas.
Isoleutsiin oluliste aminohapete sünteesi algmaterjalina
Reaktsioone, mille abil aminohapped äsja moodustuvad, nimetatakse transaminatsioonideks. Selles protsessis on aminohappe, näiteks isoleutsiini, aminorühm (NH2), alaniinivõi asparagiinhape, viiakse alfa-ketohappesse, tavaliselt alfa-ketoglutaraati. Alfa-ketoglutaraat on seega aktseptorimolekul. Transaminatsioonireaktsiooni saadused on alfa-ketohape, näiteks püruvaat või oksaloatsetaat ja mitteoluline aminohape glutamiinhape või glutamaatvastavalt. Transaminatsioonide toimumiseks tuleb erilist ensüümide on vajalikud - nn transaminaasid. Kaks kõige olulisemat transaminaasi hõlmavad järgmist alaniini aminotransferaas (ALAT), tuntud ka kui glutamaat püruvaat transaminaas (GPT) ja aspartaataminotransferaas (ASAT), tuntud ka kui glutamaat oksaloatsetaattransaminaas (GOT). Esimene neist katalüüsib alaniini ja alfa-ketoglutaraat kuni püruvaat ja glutamaat. ASAT muudab aspartaadi ja alfa-ketoglutaraadi oksaloatsetaadiks ja glutamaadiks. Kõigi transaminaaside koensüüm on B6-vitamiini derivaat püridoksaal fosfaat (PLP). PLP on lõdvalt seotud ensüümide ja on ülitähtis optimaalse transaminaaside aktiivsuse saavutamiseks. Transaminatsioonireaktsioonid lokaliseeruvad maksas ja teistes elundites. Alfa-amino ülekandmine lämmastik isoleutsiinist alfa-ketohappeks transaminaaside toimel koos glutamaadi moodustumisega lihastes. Glutamaati peetakse aminolämmastiku metabolismi „sõlmpunktiks“. See mängib võtmerolli aminohapete moodustumisel, muundamisel ja lagundamisel. Glutamaat on lähtesubstraat proliini, ornitiini ja glutamiini. Viimane on asendamatu aminohape lämmastiku transportimiseks veres, valkude biosünteesis ja prootonite neer NH4 kujul. Glutamaat peamine ergastaja neurotransmitter keskel närvisüsteem. See seondub spetsiifiliste glutamaadi retseptoritega ja suudab seega kontrollida ioonkanaleid. Eelkõige suurendab glutamaat kaltsium ioonid, mis on lihase oluline eeldus kokkutõmbeid. Glutamaat muundatakse gamma-aminovõihappeks (GABA) karboksüülrühma eraldamise teel - dekarboksüülimine. GABA kuulub biogeensesse organismi amiinid ja on kõige olulisem pärssiv toime neurotransmitter halli keskosas närvisüsteem. See pärsib neuroneid väikepea.
