Olika aminosyrors effekt på nybildningen av muskelprotein i samband med styrketräning

Bakgrund och syfte med projektet

Regelbunden styrketräning ger relativt snabbt en ökning i styrka och efter några månader ser man även en ökning i muskelmassa. Förutom intensitet och längd på träningspassen påverkas effekten även av näringsintag.

I samband med ett enstaka träningspass ökar både syntes och nedbrytning av muskelprotein och trots att nedbrytningen ökar i mindre grad förblir nettobalansen negativ om inte nutrition i form av protein eller aminosyror tillförs i anslutning till träningspasset.

Intressant är att endast de essentiella aminosyrorna (EAA) har en stimulerande effekt på proteinsyntesen, intag av även de icke-essentiella aminosyrorna har ingen ytterligare effekt. Av de EAA är leucin den aminosyra som tillskrivits störst effekt, men vilken roll övriga EAA spelar är fortfarande delvis oklart.

Den specifika målsättningen med projektet är att försöka klarlägga mekanismerna bakom olika aminosyrors stimulerande effekt på proteinsyntesen i samband med styrketräning. Syftet är att undersöka om aminosyran leucins anabola effekt förstärks i närvaro av 1) övriga essentiella aminosyror och vidare om 2) denna effekt kan hänföras till närvaro av övriga grenade aminosyror, isoleucin och valin.

Populärvetenskaplig sammanfattning av projektresultaten

Regelbunden styrketräning ger relativt snabbt en ökning i styrka och efter några månader ser man även en ökning i muskelmassa. Förutom intensitet och längd på träningspassen påverkas effekten även av näringsintag. I samband med ett enstaka träningspass ökar både syntes och nedbrytning av muskelprotein och trots att nedbrytningen ökar i mindre grad förblir nettobalansen negativ om inte nutrition i form av protein eller aminosyror tillförs i anslutning till träningspasset.

Intressant är att endast de essentiella aminosyrorna (EAA), dvs. de aminosyror som kroppen inte själv kan bilda, har en stimulerande effekt på proteinsyntesen, intag av även de icke-essentiella aminosyrorna har ingen ytterligare effekt. Av de EAA är leucin den aminosyra som tillskrivits störst effekt, men nyligen visades att leucins stimulerande effekt förstärks med ett samtida intag av övriga EAA.

Leucin tillhör en grupp av aminosyror, som baserat på sin struktur kallas för grenade aminosyror (branched-chain amino acid; BCAA), de övriga två är isoleucin och valin. I flera studier har man visat att intag eller infusion av enbart BCAA stimulerar anabola processer i muskeln i såväl vila som efter träning

Målsättningen med projektet är att försöka klarlägga mekanismerna bakom olika aminosyrors stimulerande effekt på proteinsyntesen i samband med styrketräning. Syftet är att undersöka om aminosyran leucins anabola effekt förstärks i närvaro av 1) övriga essentiella aminosyror och vidare om 2) denna effekt kan hänföras till närvaro av övriga grenade aminosyror, isoleucin och valin.

Åtta försökspersoner genomförde fyra träningspass i benpress med 1-2 veckors mellanrum. Träningen bestod av 10 set med 8-12 repetitioner på 65-80 % av 1 RM (repetition maximum).

I randomiserad ordning fick de följande tillskott i en smaksatt vattenlösning: EAA (290 mg/kg kroppsvikt), BCAA (110 mg/kg kroppsvikt), enbart leucin (50 mg/kg kroppsvikt) eller placebo (smaksatt vatten). Mängden leucin var densamma i alla supplement förutom placebo och mängd BCAA densamma i BCAA och EAA supplementen. Drycken (150 ml) intogs före uppvärmning, under träning (10, 25 och 40 min) samt 15, 30, 60, 90 och 120 min efter träning. Försöket genomfördes med s.k. dubbel-blind design.

Muskelbiopsier togs från den yttre lårmuskeln (vastus lateralis) före och efter träning samt 90 och 180 min efter träningen för analys av enzymer som reglerar proteinsyntes, koncentration av aminosyror och glykogen. Blodprover togs vid upprepade tillfällen under hela försöket för analys av glukos, insulin och aminosyror.

Utfört arbete (antal repetitioner och belastning) var exakt detsamma vid de fyra träningstillfällena hos 7 av de 8 försökspersonerna medan en försöksperson genomförde 1 repetition mindre vid två tillfällen. I genomsnitt genomfördes 103 repetitioner.

Vid intag av aminosyror ökade dessas koncentration i både plasma och muskel med den högsta nivån 60-90 min efter träning. Koncentrationen av EAA i plasma ökade med ca 100 % och i muskel var koncentrationen 35 % högre än före intag. Koncentrationen av leucin och BCAA förändrades på samma sätt i de tre respektive två situationer där dessa aminosyror intogs. Nivån av EAA sjönk när enbart leucin eller BCAA intogs vilket kan tyda på att leucin stimulerar muskelns proteinsyntes.

Träningen ledde till en 2.4-faldig ökning i aktivitet av enzymet S6K1 (anses reglera proteinsyntes) 90 min efter träning. Ökningen var emellertid kraftigare med leucin (4.5-falt), BCAA (5.7-falt) och EAA (8.8-falt). Aktiviteten var förhöjd även 180 min efter träning (3-, 3-, 6-, 6-falt i de fyra situationerna).

Nivån av muskelglykogen sjönk med 20-30 % under arbete, med påverkades inte av aminosyraintag. Under den 180 min långa viloperioden efter träning ökade glykogennivån ca 7 %, lika i alla situationerna, dvs. oberoende av aminosyraintag.

I studier på experimentdjur har en aktivering av proteinsyntes visat sig korrelera med förändringen i genuttryck av PGC-1alfa, en gen som anses ha en avgörande betydelse för reglering av mitokondrietillväxt.

PGC-1alfa förekommer emellertid i flera isoformer och relativt nyligen presenterades data som visar att isoformen PGC-1alfa1 reglerar nybildning av mitokondrier medan PGC-1alfa4 är relaterad till muskeltillväxt. I nuvarande studie fann vi att intag av BCAA och EAA hämmade den träningsinducerade ökningen i PGC-1alfa4 mRNA med 50 % (från en 10-faldig ökning till 5-faldig). Däremot fann vi ingen effekt på PGC-1alfa1 vars genuttryck ökade med 60 % oberoende av supplement.

Sammanfattningsvis, intag av leucin i samband med styrketräning förstärker den träningsinducerade aktiveringen av enzymet S6K1 i enlighet med tidigare studier. De nya fynden är att intag av BCAA stimulerar S6K1 ytterligare och intag av EAA har allra störst effekt. Tvärtemot vår hypotes fann vi emellertid att intag av både BCAA och EAA hämmade den träningsinducerade ökningen av uttrycket av PGC-1alfa4.

Läs mer

Projektansvarig:
Eva Blomstrand

Bakgrund och syfte med projektet

Regelbunden styrketräning ger relativt snabbt en ökning i styrka och efter några månader ser man även en ökning i muskelmassa. Förutom intensitet och längd på träningspassen påverkas effekten även av näringsintag.

I samband med ett enstaka träningspass ökar både syntes och nedbrytning av muskelprotein och trots att nedbrytningen ökar i mindre grad förblir nettobalansen negativ om inte nutrition i form av protein eller aminosyror tillförs i anslutning till träningspasset.

Intressant är att endast de essentiella aminosyrorna (EAA) har en stimulerande effekt på proteinsyntesen, intag av även de icke-essentiella aminosyrorna har ingen ytterligare effekt. Av de EAA är leucin den aminosyra som tillskrivits störst effekt, men vilken roll övriga EAA spelar är fortfarande delvis oklart.

Den specifika målsättningen med projektet är att försöka klarlägga mekanismerna bakom olika aminosyrors stimulerande effekt på proteinsyntesen i samband med styrketräning. Syftet är att undersöka om aminosyran leucins anabola effekt förstärks i närvaro av 1) övriga essentiella aminosyror och vidare om 2) denna effekt kan hänföras till närvaro av övriga grenade aminosyror, isoleucin och valin.

Populärvetenskaplig sammanfattning av projektresultaten

Regelbunden styrketräning ger relativt snabbt en ökning i styrka och efter några månader ser man även en ökning i muskelmassa. Förutom intensitet och längd på träningspassen påverkas effekten även av näringsintag. I samband med ett enstaka träningspass ökar både syntes och nedbrytning av muskelprotein och trots att nedbrytningen ökar i mindre grad förblir nettobalansen negativ om inte nutrition i form av protein eller aminosyror tillförs i anslutning till träningspasset.

Intressant är att endast de essentiella aminosyrorna (EAA), dvs. de aminosyror som kroppen inte själv kan bilda, har en stimulerande effekt på proteinsyntesen, intag av även de icke-essentiella aminosyrorna har ingen ytterligare effekt. Av de EAA är leucin den aminosyra som tillskrivits störst effekt, men nyligen visades att leucins stimulerande effekt förstärks med ett samtida intag av övriga EAA.

Leucin tillhör en grupp av aminosyror, som baserat på sin struktur kallas för grenade aminosyror (branched-chain amino acid; BCAA), de övriga två är isoleucin och valin. I flera studier har man visat att intag eller infusion av enbart BCAA stimulerar anabola processer i muskeln i såväl vila som efter träning

Målsättningen med projektet är att försöka klarlägga mekanismerna bakom olika aminosyrors stimulerande effekt på proteinsyntesen i samband med styrketräning. Syftet är att undersöka om aminosyran leucins anabola effekt förstärks i närvaro av 1) övriga essentiella aminosyror och vidare om 2) denna effekt kan hänföras till närvaro av övriga grenade aminosyror, isoleucin och valin.

Åtta försökspersoner genomförde fyra träningspass i benpress med 1-2 veckors mellanrum. Träningen bestod av 10 set med 8-12 repetitioner på 65-80 % av 1 RM (repetition maximum).

I randomiserad ordning fick de följande tillskott i en smaksatt vattenlösning: EAA (290 mg/kg kroppsvikt), BCAA (110 mg/kg kroppsvikt), enbart leucin (50 mg/kg kroppsvikt) eller placebo (smaksatt vatten). Mängden leucin var densamma i alla supplement förutom placebo och mängd BCAA densamma i BCAA och EAA supplementen. Drycken (150 ml) intogs före uppvärmning, under träning (10, 25 och 40 min) samt 15, 30, 60, 90 och 120 min efter träning. Försöket genomfördes med s.k. dubbel-blind design.

Muskelbiopsier togs från den yttre lårmuskeln (vastus lateralis) före och efter träning samt 90 och 180 min efter träningen för analys av enzymer som reglerar proteinsyntes, koncentration av aminosyror och glykogen. Blodprover togs vid upprepade tillfällen under hela försöket för analys av glukos, insulin och aminosyror.

Utfört arbete (antal repetitioner och belastning) var exakt detsamma vid de fyra träningstillfällena hos 7 av de 8 försökspersonerna medan en försöksperson genomförde 1 repetition mindre vid två tillfällen. I genomsnitt genomfördes 103 repetitioner.

Vid intag av aminosyror ökade dessas koncentration i både plasma och muskel med den högsta nivån 60-90 min efter träning. Koncentrationen av EAA i plasma ökade med ca 100 % och i muskel var koncentrationen 35 % högre än före intag. Koncentrationen av leucin och BCAA förändrades på samma sätt i de tre respektive två situationer där dessa aminosyror intogs. Nivån av EAA sjönk när enbart leucin eller BCAA intogs vilket kan tyda på att leucin stimulerar muskelns proteinsyntes.

Träningen ledde till en 2.4-faldig ökning i aktivitet av enzymet S6K1 (anses reglera proteinsyntes) 90 min efter träning. Ökningen var emellertid kraftigare med leucin (4.5-falt), BCAA (5.7-falt) och EAA (8.8-falt). Aktiviteten var förhöjd även 180 min efter träning (3-, 3-, 6-, 6-falt i de fyra situationerna).

Nivån av muskelglykogen sjönk med 20-30 % under arbete, med påverkades inte av aminosyraintag. Under den 180 min långa viloperioden efter träning ökade glykogennivån ca 7 %, lika i alla situationerna, dvs. oberoende av aminosyraintag.

I studier på experimentdjur har en aktivering av proteinsyntes visat sig korrelera med förändringen i genuttryck av PGC-1alfa, en gen som anses ha en avgörande betydelse för reglering av mitokondrietillväxt.

PGC-1alfa förekommer emellertid i flera isoformer och relativt nyligen presenterades data som visar att isoformen PGC-1alfa1 reglerar nybildning av mitokondrier medan PGC-1alfa4 är relaterad till muskeltillväxt. I nuvarande studie fann vi att intag av BCAA och EAA hämmade den träningsinducerade ökningen i PGC-1alfa4 mRNA med 50 % (från en 10-faldig ökning till 5-faldig). Däremot fann vi ingen effekt på PGC-1alfa1 vars genuttryck ökade med 60 % oberoende av supplement.

Sammanfattningsvis, intag av leucin i samband med styrketräning förstärker den träningsinducerade aktiveringen av enzymet S6K1 i enlighet med tidigare studier. De nya fynden är att intag av BCAA stimulerar S6K1 ytterligare och intag av EAA har allra störst effekt. Tvärtemot vår hypotes fann vi emellertid att intag av både BCAA och EAA hämmade den träningsinducerade ökningen av uttrycket av PGC-1alfa4.

Projektnummer:
P2014-0188
Forskare:
Eva Blomstrand
Lärosäte:
År:
2014
Nyckelord:

Feedback

All form av feedback är välkommen.

Var innehållet i artikeln det du sökte efter?
Skriv en kommentar
Ditt meddelande är skickat!