|
|
[Definitie:] "An ergogenic aid is any substance or phenomenon that enhances performance."
(Wilmore and Costill) 
|
|
|
||
|
||
|
2 8 - 0 9 - 2 0 0 3 Anabolisme: Wat leucine opbouwt, breekt alcohol weer af
Voor spiercellen is het aminozuur leucine precies het tegenovergestelde van alcohol. Dat ontdekten Amerikaanse fysiologen die proeven deden met ratten. Alcohol remt anabole processen direct - in de spiercel zelf.
De Amerikaanse onderzoekers gaven ratten eerst alcohol, en 150 minuten later leucine te eten. Na twintig minuten slachtten ze de dieren en onderzochten wat er in de cellen van hun gastrocnemius was gebeurd. Ze vergeleken de cellen uit de kuitspier met cellen van ratten in een controlegroep die geen alcohol hadden gekregen, maar wel leucine.
Het sleutelbegrip in de publicatie is 'fosforyleren': een moeilijk woord voor het plakken van fosforgroepen aan moleculen. De moleculen krijgen daardoor meer energie. Ze worden actiever, reageren sneller, krijgen meer voor elkaar maar worden ook instabieler. Hier gaat het om moleculen in de spiercel.
Als er stoffen aan receptoren koppelen - bijvoorbeeld als IGF-1 koppelt aan zijn receptor - krijgen allerlei signaalmoleculen in de cel ineens fosforgroepen in het proces waardoor de spiercel gaat groeien. Als spiercellen aminozuren verwerken, gebeurt hetzelfde. Groeiprocessen zijn zonder fosforylering niet mogelijk.
Kort verhaal Om een lang verhaal kort te maken, alcohol blijkt het cellen knap moeilijk te maken om fosforgroepen aan moleculen te plakken en remt dus de spierontwikkeling - direct. Leucine werkt precies andersom en bevordert juist de fosforylering. Leucine is anabool, alcohol katabool.
Lang verhaal De moleculen waarop alcohol en leucine inwerken zijn betrokken bij het omzetten van de commando's van het DNA in eiwitten. De cel zet die instructies eerst over op ander molecuul, het boodschapper-RNA. Dat molecuul reist naar de fabrieken van de cel, de ribosomen, en die maken aan de hand van het RNA de eiwitten die het DNA wil hebben.
Dat proces heet 'translatie' of 'vertaling', en daar zijn een keur van signaaleiwitten voor nodig. Over die eiwitten gaat het.
1. De Groep Vier-eukaryote initiatiefactoren eIF4A en eIF4B zijn nodig om de instructies van het DNA - in de vorm van RNA - leesbaar te maken. RNA is opgerold en eIF4A en eIF4B vouwen het RNA uit, zodat de ribosomen het RNA kunnen aflezen.
eIF4E zorgt ervoor dat de ribosomen het juiste stukje van het RNA aflezen. Het is een soort moleculaire boekenlegger.
eIF4G zorgt er tenslotte dat het uitgerolde RNA contact maakt met de ribosomen en de productie kan beginnen.
Het eIF4E is soms gebonden aan het bindingseiwit 4E-BP1. Het complex eIF4E.4E-BP1 doet niks. Het bindingseiwit moet het eIF4E loslaten, en dat gebeurt als de cel het bindingseiwit fosforyleert. En nou zijn we er, want leucine stimuleert de fosforylering van het bindingseiwit, terwijl alcohol die remt. Leucine verhoogt verder de fosforylering van eIF4E, maar die bleef volkomen achterwege in de alcoholratten.
2. S6K1 Een ander eiwit dat nodig is voor de vertaling van RNA door de ribosomen is S6K1. Net als dat bij eIF4E gebeurde, verhoogde leucine de fosforylering van S6K1. Ook bij S6KI bleef de toename achterwege in ratten die alcohol hadden gekregen.
3. mTOR Actief mTOR betekent groei van de spiercel en de ontwikkeling van satellietcellen tot spiercellen. Als er IGF-1 koppelt aan de spiercel, komt het groeisignaal via mTOR bij het bindingseiwit 4E-BP1 en S6K1. mTOR reageert echter ook direct op samentrekking van spierweefsel, zonder dat er signalen van de receptoren komen.
Het verhaal wordt eentonig. Leucine verhoogt de fosforylering van mTOR, maar die toename bleef deels achterwege in de ratten die alcohol hadden gekregen.
Geen rol voor cortisol Alcohol verhoogt de aanmaak van het stresshormoon cortisol, dat in hoge concentraties spier afbreekt. De sabotage van de bovenstaande anabole processen door alcohol heeft niks met cortisol te maken, ontdekten de onderzoekers. Die vond ook plaats als de ratten de cortisol- en progesteronblokker RU486 kregen.
Leucine als anabool supplement Alcohol is slecht voor sporters. Dat is duidelijk. Dat leucine mogelijkheden heeft, is ook duidelijk. Joshua Anthony, de grote man van het leucine-onderzoek, heeft in ratten ontdekt dat leucine de aanmaak van eiwitten in spiercellen met meer dan honderdvijftig procent verhoogt.
Speculeren over wat leucine voor atleten kan betekenen is verleidelijk. Probleem is wel de dosering van het aminozuur die de onderzoekers gebruikten: 1.35 gram per kilo lichaamsgewicht. Ahum. Als mensen ook zulke doseringen nodig hebben, dan wordt het niets met leucine.
1. Lang CH, Frost RA, Deshpande N, Kumar V, Vary TC, Jefferson LS, Kimball SR.
Alcohol Impairs Leucine-Mediated Phosphorylation of 4E-BP1, S6K1, eIF4G and mTOR in Skeletal Muscle.
Am J Physiol Endocrinol Metab. 2003 Aug 26 [Epub ahead of print].
[PubMed]
Helemaal nieuw zijn de bevindingen niet. Dezelfde groep publiceerde bijvoorbeel al eerder studies waaruit bleek dat alcohol de anabole werking
van insuline en IGF-1 verminderde.
Kumar V, Frost RA, Lang CH. Alcohol impairs insulin and IGF-I stimulation of S6K1 but not 4E-BP1 in skeletal muscle.
Am J Physiol Endocrinol Metab. 2002 Nov;283(5):E917-28.
[PubMed] 0 1 - 0 7 - 2 0 0 4 Leucine is anabool voor spiereiwit en collageen
Ratten, die na een hongerperiode van zestig dagen extra leucine krijgen, lopen sneller hun groeiachterstand op goed gevoede ratten weer in. Dat gaat sneller dan bij ratten die geen extra leucine krijgen. Dat komt doordat het aminozuur de synthese van collageen en spiereiwit versnelt, ontdekten Braziliaanse onderzoekers.
De Brazilianen deden proeven met vier groepen ratten. Alle dieren waren nog maar vier weken oud waren. De eerste groep kreeg een normaal dieet, 120 dagen lang. Dat was de controlegroep. (C)
De tweede groep kreeg een dieet dat maar voor zes procent uit eiwit bestond. (M) De dieren werden dus ondervoed.
De derde groep werd eerst zestig dagen ondervoed, en kreeg daarna zestig dagen een standaarddieet. (CR) De vierde groep kreeg na een periode van ondervoeding normaal voer waaraan de onderzoekers extra leucine hadden toegevoegd. (LR)
Toen de Brazilianen de dieren na 120 dagen ontleedden ontdekten ze dat de ratten die leucine hadden gekregen een andere lichaamssamenstelling hadden dan de ratten die op een gewoon dieet waren hersteld. Het karkas van de leucineratten was wat lichter, het bevatte iets meer vet, maar hun spieren waren zwaarder. [Tabel]
Voor dat vet hebben de onderzoekers een verklaring.
Toen de Brazilianen de stikstof in het karkas onderzochten zagen ze dat het karkas van de leucineratten iets minder stikstof (zeg maar: eiwit) bevatte.
Dat verschil was nog iets duidelijker toen ze alleen naar niet-collageen stikstof keken.
Maar de aanmaak van collageen-stikstof was juist versneld.
De extra zware spieren waren waarschijnlijk het gevolg van een harder werkend gen voor het spiereiwit myosine. De tabel hieronder is een vertaling van wat de onderzoekers vonden toen ze in een monster van het karkas de concentratie van het myosine heavy chain maten met een antilichaam.
Het lijkt erop dat leucine de aanwas van spieren en het collageen versnelt, concluderen de Brazilianen. Ze werken aan aanvullend onderzoek naar het mechanisme van het aminozuur.
Ventrucci G, Ramos Silva LG, Roston Mello MA, Gomes Marcondes MC. Effects of a leucine-rich diet on body composition during nutritional recovery in rats. Nutrition. 2004 Feb;20(2):213-7. [PubMed] 1 0 - 0 4 - 2 0 0 6 Effects of leucine supplementation on the body composition and protein status of rats submitted to food restriction
Donato J Jr, Pedrosa RG, Cruzat VF, Pires IS, Tirapegui J. OBJECTIVE: Several mechanisms have been proposed to explain the effect of high protein intake in weight loss diets on body composition. Some investigators have suggested that part of the beneficial effects of these diets might be attributed to the higher ingestion of branched-chain amino acids (BCAAs). Thus, the objective of a higher protein intake would not be to increase substrate availability for protein synthesis but to stimulate the anabolic properties observed after increased ingestion of BCAAs (leucine, valine, and isoleucine), in particular leucine. Several lines of in vitro and in vivo evidence have indicated that leucine stimulates protein synthesis by activating the initiation of the translation process. Initiation is one of the main steps that regulate protein synthesis because it determines the efficiency with which the ribosomal apparatus is used during the translation of mRNA. Leucine acts on this process mainly by mediating the hyperphosphorylation of eukaryotic initiation factor binding protein-1, which ultimately increases the formation of the eukaryotic initiation factor-4F ribosomal complex that is responsible for the binding of mRNA to the 43S preinitiation complex. In addition, leucine may favor protein synthesis by increasing the cellular apparatus responsible for the translation process, resulting in a greater capacity of cellular protein synthesis. In this case, leucine stimulates the synthesis of ribosomal protein and RNA and elongation factors by increasing the phosphorylation state of the 70- kDa ribosomal protein S6 kinase-1. Several studies have suggested that leucine phosphorylates eukaryotic initiation factor binding protein-1 and protein S6 kinase-1 by activating the enzyme mammalian target of rapamycin. However, most of these studies only evaluated the acute effects of leucine administration. The effect of long-term supplementation has been investigated in a study conducted on rats supplemented with leucine for 12 d, which showed an increase of the protein synthesis rate in adipose tissue, gastrocnemius muscle, and liver. In addition, nitrogen retention was observed in carcasses of rats that were supplemented long term with leucine during the phase of nutritional recovery after a period of protein malnutrition. The effect of long-term leucine supplementation (with other BCAAs) in the condition of increased protein catabolism has been evaluated in a study that subjected wrestlers to 19 d of caloric restriction. The combination of caloric restriction and BCAA supplementation was more effective in the reduction of body fat than was caloric restriction alone. However, no significant changes were observed in the LM or body weight of these athletes, although body weight tended to be lower in the group supplemented with BCAA. In contrast, in another study BCAA supplementation did not alter weight loss or body composition in individuals with type 2 diabetes who underwent a physical training program for 2 mo. In view of the evidence indicating that leucine possesses an anabolic action in terms of protein metabolism and favorably affects body composition in catabolic situations, the present study tested the hypothesis that long-term low-dose leucine supplementation favorably alters the body composition and protein nutritional status of adult rats that are subjected to 50% food restriction. METHODS: Adult male Wistar rats were submitted to 50% food restriction for 6 weeks. The control group received the standard AIN-93M diet and the leucine group received the same diet supplemented with 5.91 g L-leucine/kg ration. We then determined carcass chemical composition, serum leptin, albumin and total protein concentrations, and protein, DNA and RNA concentrations in gastrocnemius muscle and liver. RESULTS: No difference in final body weight was observed between groups. However, the leucine group presented a lower amount of body fat (P < 0.05). [Tabel]
Leptin concentration showed a directly proportional correlation with the amount of body fat (r = 0.88, P < 0.05), but no significant difference in serum leptin concentration was observed between groups (P = 0.08). Regarding protein nutritional status, liver protein concentration was higher in the leucine group (P < 0.05). In the gastrocnemius muscle, a higher RNA concentration (P < 0.05) and a tendency towards higher DNA concentration (P = 0.06) were observed in the leucine group. CONCLUSION: The results indicate that low-dose leucine supplementation increases body fat loss and improves liver protein status and the capacity of muscle protein synthesis in rats submitted to FR. |
|
|
