Synteza białek mięśniowych

Czym jest bilans syntezy i rozpadu białek mięśniowych?

Białka mięśnia stale się wymieniają. Synteza dostarcza nowych białek, a rozpad białek mięśniowych (ang. muscle protein breakdown, MPB) usuwa stare, co pozwala zastępować uszkodzone białka i zmieniać skład mięśnia². Bilans netto to różnica między syntezą a rozpadem: dodatni oznacza przyrost białek mięśnia, ujemny ich ubytek. Synteza waha się w szerszym zakresie niż rozpad, dlatego przyjmuje się, że bilans po posiłku zależy głównie od zmian syntezy. W ciągu doby po posiłkach białek przybywa, a w okresach bez jedzenia ubywa³. Jak długotrwała przewaga syntezy prowadzi do przerostu włókien, opisuje hasło Hipertrofia mięśni.

Jak mierzy się syntezę białek mięśniowych?

Syntezę białek mięśniowych mierzy się stabilnymi izotopami, czyli aminokwasami znakowanymi cięższą odmianą pierwiastka, na przykład węglem 13C⁴. Za metodę wzorcową uważa się podejście „prekursor–produkt”. Badany dostaje znakowany aminokwas we wlewie dożylnym, a z kolejnych biopsji mięśnia oblicza się, ile znacznika wbudowało się w białko w danym czasie. Wynikiem jest frakcyjne tempo syntezy (ang. fractional synthesis rate, FSR) w procentach na godzinę. Wlew poprzedzony dawką wstępną skraca pomiar do około 2–3 godzin, więc nadaje się do oceny doraźnego wpływu posiłku.

Woda ciężka (tlenek deuteru, D2O) przyjmowana doustnie nie wymaga wlewu i ma okres półtrwania około 11 dni. Pozwala więc mierzyć syntezę białek przez tygodnie lub miesiące, także w warunkach codziennego życia. Rozpad białek w mięśniu mierzy się znacznie trudniej. Według Wilkinsona i wsp. przekonanie, że zaburzenia metabolizmu białek wynikają głównie ze zmian syntezy, opiera się w dużej części właśnie na tej trudności.

Ile białka w posiłku najsilniej pobudza syntezę białek mięśniowych?

Synteza białek mięśniowych rośnie wraz z porcją białka, a krótkie badania wskazywały granicę tego wzrostu. W badaniu Moore’a i wsp. synteza po treningu oporowym nóg osiągała maksimum przy 20 g białka jaja, a po 20 i 40 g rosło utlenianie leucyny⁵. Sześciu młodych mężczyzn wypijało w nim napój z 0, 5, 10, 20 lub 40 g białka jaja. Witard i wsp. podali 48 młodym mężczyznom trenującym oporowo 0, 10, 20 lub 40 g białka serwatkowego po treningu jednej nogi, 3 godziny po śniadaniu z 0,54 g białka/kg masy ciała⁶. Synteza białek miofibrylarnych, czyli kurczliwych białek mięśnia, wzrosła względem 0 g o 49% po 20 g i o 56% po 40 g. Dawka 40 g zwiększała utlenianie aminokwasów i wytwarzanie mocznika. Autorzy uznali 20 g za wystarczające u trenujących mężczyzn ważących około 80 kg.

Inny wynik dał trening całego ciała. W badaniu Macnaughton i wsp. 30 mężczyzn trenujących oporowo dostało obie dawki, 20 i 40 g białka serwatkowego⁷. Po 40 g synteza białek miofibrylarnych była o około 20% większa niż po 20 g, bez różnicy między osobami o beztłuszczowej masie ciała do 65 kg i od 70 kg. Wcześniejsze badania z treningiem samych nóg takiej różnicy nie wykazały, a autorzy tłumaczą rozbieżność ilością mięśni zaangażowanych w wysiłek.

Trommelen i wsp. przydzielili losowo 36 zdrowych, rekreacyjnie aktywnych młodych mężczyzn do placebo, 25 g albo 100 g białka mleka po treningu oporowym całego ciała i mierzyli odpowiedź przez 12 godzin. Synteza białek mięśniowych rosła z dawką. Synteza białek miofibrylarnych po 100 g była większa niż po 25 g o około 20% w pierwszych 4 godzinach i o około 40% w godzinach 4–12, a wzrost utleniania aminokwasów był znikomy wobec wzrostu syntezy białek całego ciała. Część odpowiedzi po 100 g nie wróciła do wartości wyjściowych do końca pomiaru. Wcześniejsze badania dawki obejmowały według autorów do 45 g białka i do 6 godzin pomiaru.

Międzynarodowy Komitet Olimpijski (MKOl) zaleca jeść produkty z białkiem dobrej jakości regularnie w ciągu dnia, zwłaszcza wkrótce po wysiłku, a po każdym treningu 15–25 g takiego białka⁸. Grupa ekspertów Unii Europejskich Związków Piłkarskich (UEFA) zaleca piłkarzom 3–4 posiłki z białkiem dziennie, po co najmniej około 0,4 g/kg masy ciała; u zawodnika o masie 70 kg to około 28 g na posiłek⁹. Optymalna porcja zależy też od wieku i niedawnego treningu. Dobową ilość białka omawia hasło Białko w sporcie, znaczenie leucyny hasło Leucyna i próg leucynowy, a syntezę w nocy hasło Białko przed snem.

Jak długo synteza białek mięśniowych rośnie po treningu?

Trening oporowy podnosi syntezę białek mięśniowych na wiele godzin. W badaniu Phillipsa i wsp. z 1997 roku synteza przewyższała spoczynkową o 112% po 3 godzinach, o 65% po 24 i o 34% po 48 godzinach¹⁰. Badano 8 nietrenujących osób, 4 mężczyzn i 4 kobiety, na czczo, po 8 seriach po 8 powtórzeń z ciężarem 80% maksymalnego. Rozpad wzrósł o 31% po 3 i o 18% po 24 godzinach, a po 48 godzinach wrócił do poziomu spoczynkowego. Bilans netto poprawił się w każdym punkcie pomiaru, lecz bez jedzenia pozostawał ujemny. Dodatni bilans daje dopiero połączenie treningu z aminokwasami z posiłku, które hamują wzrost rozpadu.

Wrażliwość mięśnia na białko też pozostaje zwiększona. U 15 młodych mężczyzn 15 g białka serwatkowego, spożyte 24 godziny po treningu oporowym do upadku mięśniowego, silniej pobudzało syntezę białek miofibrylarnych niż w spoczynku¹¹. Działanie anaboliczne wysiłku trwa co najmniej 24 godziny, choć prawdopodobnie słabnie z czasem. Porę posiłku po treningu omawia hasło Posiłek potreningowy i „okno anaboliczne”.

Czym jest oporność anaboliczna u osób starszych?

Oporność anaboliczna to słabsza odpowiedź syntezy białek mięśniowych na aminokwasy i białko. Według Phillipsa starzenie się i bezczynność podnoszą ilość leucyny potrzebną do pobudzenia syntezy, a wysiłek ją obniża. W pracy Cuthbertsona i wsp. u 44 zdrowych młodych i starszych mężczyzn o podobnej budowie ciała spoczynkowa synteza nie różniła się między grupami, ale u starszych słabiej reagowała na aminokwasy egzogenne¹². W retrospektywnej analizie danych zespołu Moore’a synteza przestawała rosnąć po 0,24 g białka/kg masy ciała u mężczyzn w wieku około 22 lat i na 0,40 g/kg u mężczyzn w wieku około 71 lat. Różnica w przeliczeniu na masę ciała nie była statystycznie znamienna (p=0,055), a na beztłuszczową masę ciała była: 0,60 wobec 0,25 g/kg¹³. Obie prace objęły wyłącznie mężczyzn, a streszczenie pracy Cuthbertsona i wsp. nie podaje wieku grup^{12, 13}. Wyników nie przenosi się wprost na trenujących po pięćdziesiątce.

Jak niedobór energii wpływa na syntezę białek mięśniowych?

W badaniu Areta i wsp. spoczynkowa synteza białek miofibrylarnych na czczo była po 5 dniach niedoboru energii, z podażą 30 kcal/kg beztłuszczowej masy ciała na dobę, o 27% niższa niż przy podaży odpowiadającej bilansowi, 45 kcal/kg¹⁴. Badanie objęło 8 młodych mężczyzn i 7 młodych kobiet. Trening oporowy przywracał ją do poziomu z bilansu, a 15 i 30 g białka serwatkowego po treningu podnosiło ją o około 16 i 34% ponad spoczynkową wartość z bilansu. Badanie dotyczyło krótkiego niedoboru. Pojęcie niedoboru energii względem beztłuszczowej masy ciała opisuje hasło Dostępność energii.

Czy synteza po jednym treningu przewiduje przyrost mięśni?

Pomiar syntezy po jednym treningu lub posiłku nie przewiduje wprost przyrostu mięśni w ciągu tygodni. U 23 nietrenujących młodych mężczyzn, którzy potem trenowali oporowo przez 16 tygodni, Mitchell i wsp. zmierzyli syntezę białek miofibrylarnych po pierwszym treningu¹⁵. Synteza wzrosła o 235% w godzinach 1–3 po wysiłku, a objętość mięśnia czworogłowego uda zwiększyła się średnio o 7,9%, w zakresie od –1,9 do 24,7%. Obie wielkości nie były ze sobą skorelowane. Damas i wsp. powiązali to z uszkodzeniem mięśni: synteza mierzona przez kolejne dni korelowała z przerostem po 3 i 10 tygodniach treningu, a w pierwszym tygodniu nie¹⁶.

Opisane badania dawki białka mierzyły syntezę od 4 do 12 godzin, nie przyrost masy mięśni, i objęły wyłącznie mężczyzn^{2, 5, 6, 7}. Długoterminowy wpływ białka na masę mięśni opisują hasła Budowanie masy mięśniowej i Hipertrofia mięśni.

Najczęstsze pytania

Ile białka po treningu zaleca MKOl?

15–25 g białka dobrej jakości po każdym treningu. MKOl zaleca też jeść produkty z takim białkiem regularnie w ciągu dnia.

Czy mięsień reaguje silniej na białko jeszcze dzień po treningu?

Tak, w badaniu 15 młodych mężczyzn. Porcja 15 g białka serwatkowego podana dobę po treningu oporowym do upadku mięśniowego dała większy wzrost syntezy białek miofibrylarnych niż w spoczynku.

Czy sam trening bez jedzenia daje dodatni bilans białek mięśnia?

Nie. W badaniu Phillipsa i wsp. bilans netto po treningu się poprawiał, ale na czczo pozostawał ujemny. Dodatni bilans wymaga połączenia treningu z aminokwasami z posiłku.

Co oznacza frakcyjne tempo syntezy (FSR)?

To wynik pomiaru syntezy białek mięśniowych w procentach na godzinę. Oblicza się go z kolejnych biopsji mięśnia, sprawdzając, ile znakowanego aminokwasu wbudowało się w białko.

Zobacz też: Hipertrofia mięśni.

Artykuły: Ile białka dziennie bez odżywek.