Лейцин, изолейцин и валин — метаболизм и роль в метаболизме

Метаболизм лейцина, изолейцина и валина — аминокислот с разветвленым радикалом (BCAA)

Для метаболизма лейцина, изолейцина и валина (рис.) их необходимо транспортировать в клетки. Как глюкоза, так и аминокислоты (AA) транспортируется в клетки с помощью специального переносчика. Внутри клетки они подвергаются реакции трансаминирования — переносу аминогруппы. При трансаминировании лейцина, изолейцина и валина образуются кетокислоты, соответствующие каждой АА. Кетокислоты дальше подвергаются окислительному декарбоксилированию с образованием ацил-CoA производных и включаются в ЦТК (цикл трикарбоновых кислот). Ферменты, ответственные за метаболизм этих 3-х АА, находится в основном в скелетных мышцах, сердце, почках и в меньшей степени в печени.

В метаболизме мышц лейцин, изолейцин и валин выполняют функцию, как неспецифического источника энергии, так и предшественников построения белка скелетных мышц (СКМ). АА с разветвленной цепью более энергоэффективны, чем глюкоза. Например, полное окисление лейцина в СКМ дает больше энергии, в виде АТФ, чем полное окисление глюкозы. Окисление АА повышается при различных физиологических состояниях, требующих энергии, в том числе при голодании. Лейцин, изолейцин и валин, особенно лейцин, регулируют оборот протеина в СКМ путем ингибирования деградации белка и повышения образования. Несколько метаболических и клинических состояний, таких как голод, операции, травмы, сепсиса, болезни печени и рак, приводят к потере протеина, особенно белка СКМ дополнительное введение этой группы АА способствует созданию протеина и уменьшает его распад, улучшает клиническое состояния больных. Растущая потребность в аланине и глутамине при таких заболеваниях восполняется их образованием в СКМ из метаболитов окисления аминокислот с разветвленной цепью.

Лейцин, изолейцин, валин — синтез и оборот белка в скелетных мышцах

ВСАА играют уникальную роль в образовании протеинов, а также в их обороте. АА с разветвленным боковым радикалом ускоряют синтез и замедляют деградацию протеинов в СК мышцах. Известно, что инициация трансляции мРНК является одним из ключевых шагов в образовании белка. Аминокислоты могут стимулировать синтез протеина путем ускорения реакции трансляции: могут привести к образованию аминоацил-тРНК производных, которые повышают инициацию создания белка путем минимизации тормозящего действия. Другой возможный способ влияния аминокислот на производство белка — образование активных метаболитов при их окислении.

Лейцин, изолейцин, валин и сигнализация

Симптомы гипоальбуминемии и атрофии СКМ довольно часто встречаются у пациентов с циррозом печени. Пероральное введение таким людям АА с разветвленной цепью увеличивает содержание в плазме альбумина и предотвращает снижение мышечной массы. Предполагается, что ВСАА ускоряют образование белка в печени и других тканях с помощью mTOR сигнального пути. Этот сигнальный путь регулирует как трансляцию, так и транскрипцию белка, а также другие клеточные функции. Лейцин, изолейцин и валин, особенно лейцин, является мощными активаторами mTOR сигнализации и стимулируют инициацию и трансляцию синтеза белка, особенно в СКМ.

Метаболизм глюкозы и аминокислоты с разветвленным боковым радикалом

Больные циррозом печени страдают от нарушенной метаболизма глюкозы и у многих из них развивается сахарный диабет. Синтез гликогена происходит в печени и скелетных мышцах; они же являются основным резервуаром гликогена. Это запас гликогена очень важен в поддержании уровня глюкозы в крови. Больные циррозом имеют низкий уровень гликогена в печени и скелетных мышцах по сравнению со здоровыми лицами. ВСАА облегчают поглощение глюкозы печенью и СКМ а также повышают синтез гликогена путем активации фермента гликогенсинтазы.

BCAA и энергетический обмен

Существует обратная зависимость между физической активностью и ожирением. С другой стороны, ожирение связано с различными типами осложнений, в том числе заболеваниями обмена веществ. Регулярные физические нагрузки сокращают риски этих заболеваний. Окисление лейцина, изолейцина и валина полезно для нашего здоровья, так как их катаболизм увеличивает окисление жирных кислот, а также снижает риск ожирения. Добавки белка, обогащенного АА с разветвленным радикалом, полезны человеку при возрастающей физических нагрузках, улучшают толерантность к глюкозе, что связано с улучшением здоровья. Добавка BCAA повышает окисление липидов во время тренировок и помогает преодолеть состояние усталости. Улучшается метаболизм глюкозы. Существует обратная зависимость между потреблением аминокислот и ожирением. Таким образом, лейцин, изолейцин и валин имеют большое влияние на энергетический метаболизм, а также снижают риски ожирения.