AMINOÁCIDOS RAMIFICADOS doctor Villegas: BCAA + tirosina + taurina GENERALIDADES • El organismo no almacena proteínas, el lugar de donde obtiene aminoácidos en caso de no encontrarlos en la dieta es el músculo (almacén de proteína somática) y el hígado (almacén de proteína visceral). Lo ideal es ingerir la proteína diariamente que se necesita y no tener que recurrir a las almacenadas. • El hígado actúa como centro de distribución de los aminoácidos a los tejidos. Cerca de la tercera parte de los a.a. que penetran en el hígado por la vena porta son utilizados allí mismo en procesos de biosíntesis de proteínas, como material combustible para el metabolismo energético hepático o como precursores gluconeogénicos. El papel regulador del hígado sobre la concentración de a.a. en sangre es tan importante que, después de la ingestión de una dieta rica en proteínas, la concentración total de a.a. en plasma sólo se eleva un 20 %. • La concentración de los aminoácidos de cadena ramificada (AARR) aumenta mucho más significativamente que la del resto de aa. Tales aa. pueden llegar a constituir más del 70 % del total liberado por el hígado al resto del organismo (en comparación con, aproximadamente, el 20 % de los a.a. ingeridos) (Tarnopolsky M 2004). Esto se debe a que no existe en el hígado el enzima que oxida los AARR, ya que son metabolizados preferentemente en el músculo. • En deportistas, sin embargo, al margen de la acción sobre la fatiga, se han observado otros efectos tras suministrar AARR. Por ejemplo, Blomstrand y Saltin observaron una ligera disminución de la degradación de glucógeno muscular tras dar 100 mg/kg de AARR. En el mismo experimento, también descubrieron un efecto anabólico de dichos AARR sobre el metabolismo proteico muscular en el período post-ejercicio, no durante el propio esfuerzo (Blomstrand E and Saltin B, 2001). • Hay autores que refieren una mejoría de la síntesis proteica y una disminución de la producción de lactato para una carga dada cuando se suministra al deportista AARR de forma crónica (200 mg/kg durante varios meses) (De Palo EF et al 2001). Este efecto es de relevancia en los casos en que se observen síntomas similares a los de sobreentrenamiento (irritabilidad, anemia, fatiga, depresión, amenorrea), ya que pueden deberse a un aumento de la serotonina debido a una oferta excesiva de TRP (sobre todo en deportes de larga duración). Por otro lado, la ingesta continuada de aminoácidos ramificados se ha relacionado con una disminución de la lactacidemia y un aumento de GH en esfuerzos prolongados (De Palo EF 2001). • La activación del complejo BCKDH (branched-chain α-keto acid dehydrogenase) da como resultado el catabolismo de aminoácidos de cadena ramificada. Los metabolitos inmediatos de BCAA influyen positivamente en la actividad enzimática y fomentan su propio catabolismo, formando un bucle de autorregulación. El ejercicio se sabe que aumenta la oxidación de los BCAA activando este complejo enzimático Nivel de Efecto evidencia Ejercicio B aerobio B Lipolisis B Fatiga Cambio Consenso Comentarios científico 50% Puede existir un aumento del tiempo hasta el agotamiento, pero este efecto es mayor en deportistas poco entrenados 33% Parece que la ingesta de aminoácidos ramificados disminuye algo la utlización de glucógeno (por aumento de la lipolisis). 62% Relacionados con la fatiga central y particularmente en esfuerzos con alta carga de calor ambiental. Deportistas diana Deportistas que entrenan ejercicios aerobios, para mejorar la carga de glucógeno tras agotar depósitos. Dosis y modo de empleo 20 gramos distribuidos en dos tomas. Una inmediatamente antes y otra después del entrenamiento Evidencia científica B Seguridad La máxima ingesta tolerable en adultos jóvenes y sanos se fija en 35 g/d (Niveles mayores aumentan el amoníaco en suero). Características específicas del producto BCAA + tirosina + taurina Aminoácidos ramificados en la proporción óptima (máxima para la leucina). Una dosis de BCAA aislada, provoca disminución de otros aminoácidos importantes precursores de neurotransmisores. Añadimos tirosina a la formulación para mantener las dosis de dopamine. La taurina, cuyos efectos antioxidantes y antiinflamatorios a nivel muscular, se conocen, también ha demostrado disminuir el dolor muscular (agujetas) cuando se asocia a los aminoácidos ramificados. REVISIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA FÓRMULA LEUCINA Respecto a la leucina, se sabe que durante el ejercicio aerobio se produce un significativo descenso en plasma (11 al 30%), durante el ejercicio anaerobio también (5 al 8%) así como durante ejercicios de fuerza (30%). De hecho, en el músculo esquelético se produce una disminución de los niveles de leucina durante el ejercicio aerobio al mismo nivel que de glucógeno (Mero A 1999), y en ratas está demostrado el aumento de masa muscular. La evidencia de que la ingesta de aminoácidos juega un importante papel en el control de la translación (formación de las proteínas a partir de la información del ARN mensajero), surge de los estudios realizados con ratas en ayunas a las que se daban distintos tipos de alimentos. En este sentido, se ha comprobado que en el músculo esquelético de ratas en ayunas, la síntesis proteica está reprimida comparada con las alimentadas, y esto era debido, en parte, a la reducción de la señalización mediada por mTOR (Layne E et al., 2006) (La mTOR es una treonina-serina cinasa implicada en la progresión del ciclo celular). En los últimos años ha quedado claro que los aminoácidos pueden activar una vía sensible a los nutrientes (mediada por mTOR) en sinergia con la insulina (Nishitani S et al., 2004). En este sentido, la leucina ha demostrado ser el aminoácido más eficiente (Meijer AJ and Dubbelhuis PF 2004). Por otro lado, el efecto de tomar una comida rica en proteínas sobre la fosforilación de la 4E binding protein-1 (4E-BP1) ensamblando el factor de iniciación eukariota (eIF4F), lo consigue también la leucina sola (Anthony JC et al., 2005). También sabemos que cuando hay resistencia a la insulina y, por tanto, hay una hipoinsulinemia (observado en estudios en ratas obesas), la leucina aumenta la síntesis proteica a través de una señal independiente mTOR que no actúa activando la S6K1, mientras que cuando la insulinemia es normal, la leucina actúa activando ambas vías (dependiente e independiente mTOR) (Anthony JC et al., 2005). La conclusión es que la leucina es un aminoácido a tener en cuenta cuando queremos ingerir un alimento rico en proteína sin que lleve asociado el efecto potenciador del anabolismo proteico de la insulina. Koopman R et al en 2004 publicaron un estudio muy interesante sobre el efecto de una bebida de reposición en la síntesis proteica post-ejercicio. La bebida contenía carbohidrato (maltodextrina), proteína (suero de leche) y leucina y se demostró un efecto anabólico superior al de una bebida con carbohidratos solos, con proteína sola o con ambas (pero sin leucina). http://ajpendo.physiology.org/cgi/content/full/288/4/E645#T1 Otro estudio en el mismo sentido es el de Manninen AH en 2006 http://bjsm.bmj.com/cgi/content/full/40/11/900 Referencias Anthony JC et al., 2005 http://jn.nutrition.org/cgi/content/full/135/3/376 Layne E http://jn.nutrition.org/cgi/content/abstract/136/2/533S Nishitani S et al., 2004 ScienceDirect - Biochemical and Biophysical Research Communications : Pharmacological activities of branched-chain amino acids: specificity of tissue and signal transduction Meijer AJ et al., 2004 ScienceDirect - Biochemical and Biophysical Research Communications : Amino acid signalling and the integration of metabolism Mero A 1999 Leucine supplementation and intensive training. [Sports Med. 1999] - PubMed Result Sobre mTOR en inglés http://web.wi.mit.edu/sabatini/pub/research_MTORsignal.html Sobre 4E binding protein-1 (4E-BP1) en inglés http://www.hprd.org/protein/03746 Sobre el factor de iniciación eukariota (eIF4F) http://www.pdg.cnb.uam.es/UniPub/iHOP/gs/120772.html Taurina La Taurina es un aminoácido sulfurado no esencial. Es uno de los más abundantes en el organismo, se le encuentra en el sistema nervioso central, músculo esquelético (cuatro veces más en las fibras tipo I, corazón y cerebro. El organismo lo sintetiza a partir de la cisteína. Una de sus funciones es inhibir y modular neurotransimisores en el cerebro. Por otro lado, se encuentra incorporado a uno de los ácidos biliares más abundantes, el ácido quenodexosicólico, manteniendo la solubilidad del colesterol y la correcta composición de la bilis. Asimismo, tiene un efecto antioxidante y una actividad detoxificante, colaborando en el movimiento de potasio, sodio, calcio y magnesio en su movimiento a través de la membrana celular, ayudando a generar los impulsos nerviosos. Su interés en deportistas deriva de los estudios que concluyen que la taurina altera la utilización de la glucosa, de forma que altas concentraciones intravenosas (200 mg/kg) o intraperitoneales de taurina aumentan la actividad de la insulina plasmática y disminuyen los valores sanguíneos de glucosa, aumentando la reserva hepática de glucógeno. La taurina se une específicamente al receptor purificado de la insulina humana, de forma que se afirma que sus propiedades hipoglucémicas se deben a la interacción con el receptor insulínico (Maturo J et al 1988). Además, hay estudios que encuentran una alta eliminación de taurina en orina tras esfuerzos prolongados, lo que iría a favor de suministrar taurina durante la competición (Cuisinier C et al., 2001). También hay estudios que relacionan la ingesta de taurina con una disminución de la lesión muscular (Dawson R et al 2002) y la fatiga del esfuerzo físico (Yatabe Y et al., 2009). A la luz de lo que está demostrado, sabemos que la taurina es un aminoácido no esencial, que se encuentra libre en multitud de tejidos, siendo funciones comprobadas las relacionadas con la neurotransmisión, formación de conjugados con los ácidos biliares, función cardíaca, antiinflamatoria y antioxidante. La cuestión de si la síntesis endógena a partir de la cisteína es suficiente, o bien si un aporte exógeno podría incrementar sus propiedades, es lo que no se ha demostrado. Enlace de referencia http://www.biopsicologia.net/fichas/page_146.html Referencias Cuisinier C et al., 2002 Role of taurine in osmoregulation during endurance...[Eur J Appl Physiol. 2002] PubMed Result Dawson R et al 2002 The cytoprotective role of taurine in exercise-ind...[Amino Acids. 2002] - PubMed Result Maturo J et al 1987 Insulin-like activity of taurine. [Adv Exp Med Biol. 1987] - PubMed Result Yatabe Y et al., 2009 Effects of taurine administration on exercise. [Adv Exp Med Biol. 2009] - PubMed Result MANIPULACIÓN PROTEICA Y FATIGA La fatiga que se produce durante la realización de un esfuerzo de larga duración (tres ó más horas), se aleja de los factores periféricos relacionados con el metabolismo muscular y se centra más bien en factores complejos de origen central. Gibson SC et al., describen la fatiga como una sensación consciente, más que un evento fisiológico. En el modelo que propugnan, la fatiga es una emoción compleja basada en factores como la motivación y en la que intervienen de manera importante el coraje, el miedo y los recuerdos de actividades similares realizadas anteriormente, vendría a ser una construcción emocional realizada a partir de experiencias anteriores. De todas formas, seguimos sin conocer siquiera si hay una localización cerebral en alguna estructura en particular, o afecta al cerebro en su conjunto. No obstante, algunos neurotransmisores como la serotonina (5-HT), que tiene un papel regulador general, han sido estudiados dentro de un modelo de fatiga central (Newsholme EA y Blomstrand E, 1996). Debido a que la 5-HT no puede atravesar la barrera hematoencefálica y a que su precursor, el TRP, sí puede, la concentración de este neurotransmisor en el cerebro será muy dependiente de la concentración de TRP en sangre. La exposición al exterior de un medio tan controlado como nuestro cerebro es un hecho extremadamente raro y, probablemente tiene que ver con la circunstancia de que las neuronas serotoninérgicas puedan participar en circuitos cerebrales con influencia sobre mecanismos periféricos que se encarguen de regular la ingesta de determinados nutrientes. En ratas, cuando se le da a escoger al animal entre varias propuestas de alimentos de contenido proteico muy dispar, acaban ajustando su elección entre un mínimo proteico que les asegura un crecimiento rápido, y un máximo por encima del cual tendrían que forzar rutas metabólicas. Esta situación de elección instintiva de la dieta proteica que, necesariamente afecta al contenido en AA en plasma, nos lleva a considerar la posible relación entre los efectos que provocan a nivel cerebral algunos AA (TRP en particular), muy dependiente de su concentración en plasma, y la decisión de tomar un tipo de dieta en particular, más o menos hiperproteica (Peters JC 1984). En cualquier dieta habitual, el TRP es el menos abundante de todos los aminoácidos. Una dieta típica occidental solo proporciona de 1 a 1,5 g/día, y si es deficiente en niacina, una parte del TRP irá a sintetizar esta vitamina. Por otro lado, un déficit de vitamina B6 hará que el TRP se degrade rápidamente en metabolitos tóxicos como hidroxikinurenina, ácido xanturénico e hidroxiantranílico. Todo ello hace que el cerebro reciba menos del 1% del TRP ingerido (Young SN y Teff KL 1989). A esto hay que añadir que el paso a través de la barrera hematoencefálica del TRP depende de un transportador común para los aminoácidos tirosina, fenilalanina, valina, leucina e isoleucina, por lo que para conseguir una alta concentración de TRP en el cerebro hay que suministrarlo libre del resto de los aminoácidos competidores. Se asocia, por tanto, un bajo consumo de proteínas con un aumento de TRP y 5-HT, calma y relajación (debido al TRP) y obesidad (debido al alto consumo de carbohidratos, al tiempo que una dieta hiperproteica asociada al ejercicio físico provoca un aumento de las concentraciones plasmáticas de diversos AA, pero no de TRP. Finalmente, en un interesantísimo estudio Williams WA et al. demostraron que tras una disminución de TRP por manipulación dietética, predomina el almacenamiento vesicular de serotonina, lo que produce un declive en la concentración de 5-HIAA en líquido cefalorraquídeo que podría explicar las alteraciones en el humor en poblaciones vulnerables observadas tras la disminución de TRP mediante dietas deficitarias en este aminoácido, o ricas en aminoácidos competidores. De este modo, tenemos que: - Dietas con una ingesta proteica moderada no modifican el TRP en cerebro - Dietas con una ingesta alta de proteínas disminuyen el TRP en cerebro - Dietas con una ingesta alta de grasa aumenta el TRP libre y, por tanto, el TRP en cerebro - Dietas ricas en glúcidos simples (alto índice glucémico, como azúcares y bollería) producen por un lado un aumento de insulina con aumento de TRP en cerebro, pero por otro una disminución de ácidos grasos en suero, con disminución de TRP libre y disminución de TRP en cerebro, aunque en esta dicotomía parece ser más activa la acción sobre la insulina, provocando un ligero aumento de TRP. El ejercicio físico aerobio supone: Un aumento del cociente triptófano libre/aminoácidos ramificados, lo cual se puede deber a dos factores. En primer lugar al hecho de que los aminoácidos ramificados se utilizan para la contracción muscular como fuente energética complementaria. En segundo lugar, porque el aumento de las concentraciones de ácidos grasos en plasma (debido a la descarga adrenérgica), producen un incremento del TRP libre al desplazarlo de los lugares de unión la albúmina. Esto provocaría un aumento de la síntesis de 5-HT, y sabemos que un aumento de la relación 5-HT/dopamina disminuye la capacidad de esfuerzo. Una disminución de carbohidratos con la consiguiente disminución de insulina y subsiguiente aumento de TRP libre (aunque este efecto disminuye al aumentar la duración del ejercicio). Un efecto ansiolítico y antidepresivo ampliamente reconocido, y que puede ser debido a la acción sobre los receptores 5-HT2C. Un efecto estresante que puede provocar alteraciones conductuales en sujetos predispuestos. Esto se debe a que aunque el aumento de la síntesis de 5-HT en sí mismo no provoca un deterioro del humor ni fatiga central, pero pudiera ser el gatillo que deteriorara la neuromodulación afectando a la interacción de neurotransmisores centrales o neuropéptidos hipotalámicos y releasing factors. Esta podría ser la explicación de significativos desórdenes mentales observados en deportistas de alta competición. Los límites, cuando se realiza un esfuerzo de larga duración (más de tres horas), vienen dados por: a.- Factores de origen central. El aumento de 5-HT se ha comprobado que está relacionado directamente con la fatiga en ratas, en el ser humano se presume que también (Newsholme EA et al 1996). La disminución de aminoácidos glucogénicos, la disminución de dopamina y al aumento de hormonas como el cortisol y la prolactina también están involucrados en mayor o menor medida. La realización de ejercicios de larga duración en condiciones de fuerte calor ambiental, se han relacionado con hiperprolactinemia y fatiga serotoninérgica. Finalmente, en un trabajo muy interesante de Gibson AC et al. se lanza la teoría de la fatiga tras un esfuerzo de larga duración como una emoción más, lo cual integraría sensaciones, vivencias, motivación etc. Ello explica la gran diferencia que hay entre los resultados de los deportistas en pruebas en las que ya han competido anteriormente (experiencia emocional) y se realizan ante mucho público, y aquéllas otras de la misma intensidad pero sin experiencia previa o motivación competitiva. Para comprobar la intervención de neurotransmisores en la fatiga a largo plazo, se ha suministrado a los pacientes fármacos inhibidores de la recaptación de la 5-HT (ISSRI), como fluoxetina o paroxetina, los cuales, efectivamente provocan un aumento de la fatiga en esfuerzos realizados de más de dos horas de duración, porque en esfuerzos de alta intensidad, pero corta duración no existe ninguna modificación. En caballos de carreras, la infusión de TRP (100 mg/kg) antes del esfuerzo baja el rendimiento (Farris JW et al 1998). b.- Factores generales de sobrecarga (articular, osteo-muscular etc) c.- Factores relacionados con la termorregulación, de gran importancia cuando se realiza el ejercicio en condiciones de altas temperaturas, y que se ha demostrado que es un factor independiente de las modificaciones de dopamina y TRP. No obstante, hay que considerar que los estudios que se han hecho para tratar de encontrar un marcador de sobreentrenamiento utilizando las concentraciones de TRP libre en plasma y AARR, no han dado resultado (Tanaka H et al 1997), lo que indica que esta fatiga central es multifactorial y compleja, afectando a múltiples variables además de las citadas, como el estado de entrenamiento, motivación del deportista, nivel de competitividad etc. ¿Podemos, entonces, minimizar el efecto de los factores de origen central mediante manipulaciones dietéticas? Para disminuir la síntesis de 5-HT debemos reducir la cantidad de TRP libre en plasma. Para ello, sabemos que podemos recurrir a varias estrategias: a) Aumentar la ingesta de competidores en el transporte del TRP, como los AARR y ácidos grasos libres. b) Disminuir la ingesta de TRP Primera estrategia, actuar sobre la relación TRP/AARR Los AA ramificados son AA alifáticos con cadena lateral de carbono e hidrógeno. Tienen como característica que se degradan en tejidos extrahepáticos, fundamentalmente el músculo esquelético, ya que en el hígado la concentración de las enzimas responsables de su transaminación es muy baja. Está demostrada su eficacia ayudando al aumento de masa muscular inducido por el ejercicio en pacientes con enfermedades catabólicas. Estos AA pueden combinarse con el glutamato para dar lugar a glutamina. El glutamato es el precursor de la síntesis de GABA, y ambos tienen una importantísima función como neurotransmisores en particular en la regulación y transmisión de órdenes al aparato locomotor. Mittleman K et al. refirieron que la administración de AARR en el ejercicio en condiciones de fuerte calor mejoran el rendimiento, presumiblemente por reducir el cociente TRP libre/ AARR, aumentando el umbral de fatiga, lo que posteriormente ha sido corroborado por otros autores, pero la mayoría de los trabajos publicados sobre el efecto ergogénico de los AARR no encuentran base sólida (Blomstrand E y Saltin B 2001). Por otro lado, el ejercicio promueve la activación de la deshidrogenasa alfa-ceto-ácida de AARR, con lo que a la larga no aumentaría la concentración de AARR. Además, la administración de AARR (por encima de 100 mg/Kg), podría producir un aumento del amonio muscular y plasmático, con o sin la ingestión concomitante de CH, y dado que el amonio es un poderoso inductor de la fatiga central, no parece conveniente utilizar los suplementos durante el ejercicio, sobre todo, en los deportes en los que la coordinación neuromuscular desempeña una función importante. Sin embargo, el uso de CHO en las bebidas para deportistas está plenamente aceptado, no sólo por sus efectos en el rendimiento, sino porque mejoran la cognición y el humor, por lo que más bien da la impresión de que el problema es que la suplementación con la cantidad de AARR necesaria para provocar efectos en la prolongación de la sensación de fatiga en el deportista, está por encima de la capacidad de absorber, sin molestias, la bebida que contuviera dicha concentración. Esta hipótesis se manejó en un estudio a doble ciego con deportistas tomando 5 ml de agua placebo, otra con 6% de CHO, otra con un 12% de CHO por kilo de peso y por hora durante un pedaleo al 70% del VO 2max hasta la fatiga (Davis JM et al 1992). Cuando los deportistas tomaron el placebo, el TRP libre aumentó en 7 veces (en relación directa a la proporción de ácidos grasos plasmáticos), mientras la relación TRP y AARR apenas cambió. Cuando tomaron entre el 6 y 12% de CHO, el incremento de TRP libre se redujo y la fatiga se retrasó. La ingesta de CHO causó una pequeña reducción en plasma de AARR (19% y 31% en las bebidas del 6% y 12% de CHO respectivamente), pero esta disminución fue insustancial con respecto a la gran atenuación (de 7 a 5 veces) de TRP libre en plasma, En otros estudios, también se observa un aumento muy significativo en la relación TRP libre/AARR en plasma el deportistas que toman una bebida placebo, mientras que los que toman AARR mantienen la relación, pero sin embargo la percepción del esfuerzo no se modifica. Segunda estrategia, actuar sobre la ingesta de TRP Existen múltiples estudios que emplean la técnica de disminuir la ingesta de TRP durante un tiempo (habitualmente horas) para determinar efectos de la 5-HT sobre distintas cualidades fisiopatológicas; de hecho, en diferentes estudios se ha analizado la posibilidad de interferir en la función de algunos neurotransmisores mediante manipulaciones dietéticas. Sin embargo, las modificaciones en el turnover de la serotonina no significan necesariamente alteraciones de su función, ya que en individuos normales, la manipulación del TRP aunque provoca alteraciones en la síntesis de 5-HT, no se sigue de modificaciones del humor, o alteraciones cognitivas etc, si no median determinadas circunstancias, como puede ser la vulnerabilidad a trastornos del humor o de la conducta . Referencias Gibson SC et al., The conscious perception of the sensation of fatig...[Sports Med. 2003] - PubMed Result Peters JC et al., 1984 Influence of dietary protein level on protein self...[Physiol Behav. 1984] - PubMed Result Young SN and Teff KL 1989 Tryptophan availability, 5HT synthesis and 5HT fun...[Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 1989] - PubMed Result Williams WA et al., 1999 Effects of acute tryptophan depletion on plasma an...[J Neurochem. 1999] - PubMed Result Newsholme EA and Blomstrand E 1996 The plasma level of some amino acids and physical ...[Experientia. 1996] - PubMed Result Farris JW et al., 1998 Effect of tryptophan and of glucose on exercise ca...[J Appl Physiol. 1998] - PubMed Result Tanaka H et al., 1997 Changes in plasma tryptophan/branched chain amino ...[Int J Sports Med. 1997] PubMed Result Mitleman KD et al., 1998 Branched-chain amino acids prolong exercise during...[Med Sci Sports Exerc. 1998] PubMed Result Blomstrand E and Saltin B 2001 BCAA intake affects protein metabolism in muscle a...[Am J Physiol Endocrinol Metab. 2001] - PubMed Result Davis JM and Bailey SP 1997 Possible mechanisms of central nervous system fati...[Med Sci Sports Exerc. 1997] PubMed Result