Изолейцин и синтез гемоглобина

Фармакологическая группа: аминокислоты; незаменимые аминокислоты
Изолейцин – альфа-аминокислота с химической формулой HO2CCH (NH2) СН (СН3) СН2СН3. Эта аминокислота является незаменимой, то есть организм человека не может синтезировать ее самостоятельно, поэтому она должна поступать в организм извне. Ее кодоны AUU, AUC и AUA.
Изолейцин классифицируется как гидрофобная аминокислота, так как в ее боковой цепи присутствует углеводород. Наряду с треонином, изолейцин является одной из двух обычных аминокислот, имеющих хиральную боковую цепь. Существуют четыре вероятных стереоизомера изолейцина, в том числе два возможных диастереомера L-изолейцина. Тем не менее, изолейцин в природе существует в одной энантиомерной форме, (2S, 3S)-2-амино-3-метилпентановая кислота.

Изолейцин — одна из трех аминокислот с разветвленной цепью, способствующая потреблению и поглощению глюкозы. Изолейцин может играть роль анти-катаболического средства (без стимулирования синтеза), аналогично гидрометилбутирату.

Изолейцин – одна из трех аминокислот с разветвленной цепью, наряду с лейцином и валином. Относительно двух других аминокислот с разветвленной цепью (АРЦ или BCAA), изолейцин демонстрирует среднюю способность индуцировать синтез мышечного белка (сильнее, чем валин, но гораздо слабее, чем лейцин), и способен значительно увеличивать усвоение и расходование глюкозы во время физических упражнений. Однако, изолейцин не повышает синтеза гликогена.
Через механизмы PI3K/aPKC (которые примечательны тем, что не опосредованы AMPK-механизмами, наблюдаемыми после приема добавок типа берберина, ни усваиваются в процессе сокращения мышц), изолейцин может повысить усвоение глюкозы мышечными клетками. Лейцин также обладает этой способностью, но при этом стимулирует белок, известный как S6K (необходимый для синтеза белка), лейцин снижает собственную эффективность, препятствуя усвоению инсулина. Другими словами, изолейцин и лейцин стимулируют усвоение глюкозы, но лейцин сдерживает сам себя, в то время как изолейцин действует прямо и предсказуемо.

Хотя массовое тестирование на людях пока не проводилось, изолейцин можно рассматривать как BCAA, обусловливающий усвоение глюкозы (в клетках) и распад (в энергию) в большей степени, чем другие аминокислоты, а также выполняющий гипогликемическую роль (у диабетиков) или влияющий на рост производительности (если с него начинать усиленное потребление углеводов).

Что нужно знать:

• Изолейцин является аминокислотной добавкой.

• Хорошо сочетается с AMPK-активаторами (теоретически, из-за синергетического действия с mTOR-антагонистами, которые AMPK естественным образом подавляет. Так же, как изолейцин, AMPK-активаторы повышают усвоение глюкозы).

В качестве основного питательного вещества, изолейцин не синтезируется в организме, и, следовательно, должен поступать в организм в качестве компонента белков. У растений и микроорганизмов синтез изолейцина осуществляется в несколько этапов, начиная с пировиноградной кислоты и альфа-кетоглютарата. Ферменты, участвующие в биосинтезе изолейцина, включают:

• Ацетолактатсинтазу (также известную как ацетогидроксикислотную синтазу)

• Ацетогидроксикислотную изомероредуктазу

• Дигидроаксид дегидратазу

• Валин аминотрансферазу

Во время теста на переносимость глюкозы, лейцин и валин, из всех трех АРЦ, несколько подавляли усвоение глюкозы клетками. Изолейцин способствует усвоению глюкозы в клетках.
Влияние изолейцина на усвоение глюкозы зависит от активации PI3K и РКС, но не зависит от mTOR и AMPK-активации (исследования отмечают торможение α1 субъединицы и подавление α2 субъединицы); этим он отличается от передачи сигналов лейцином, хотя также зависит от PI3K / PKC, а не mTOR. Сам по себе лейцин активизирует mTOR, и, следовательно, подавляет AMPK-сигналы, которые уменьшают свое действие при повышенном потреблении глюкозы. Изолейцин является довольно слабым mTOR-активатором in vitro с EC50 около 8 мм (слабее, чем лейцин, но сильнее, чем валин), и, если рассматривать Akt / mTOR в естественных условиях, лейцин, подавленный другими аминокислотами, не эффективен.
Возможно, из-за небольшого подавляющего эффекта на AMPKα2, снижение AMP, не затрагивающее ATP или ADP, было отмечено в клетках печени (хотя сомнительно, что это имеет практическую ценность для физических упражнений).

Кроме того, в исследованиях, не выявивших влияния на Akt и mTOR, была отмечена активизация AS160 (Akt-субстрат 160kDa). Akt обычно фосфорилирует и инактивирует AS160, и этот процесс способствует вторичной мобилизации, освобождая RAB-сигналы белков GLUT4. Возможно, что это последствия усиления инсулиновых сигналов (что, по другим источникам, влечет увеличение фосфорилирования AS160), и в этом случае mTOR активируется по тому же принципу, когда его активируют рецепторы инсулина.

Изолейцин стимулирует поглощение глюкозы клеткой, и являет собой два независимых (не связанных) классических пути передачи сигналов через рецептор инсулина или через активацию AMPK. Изолейцин, как и лейцин, действует по одинаковому принципу и стимулирует поглощение глюкозы.

1мм изолейцина может увеличить потребление глюкозы клетками мышц на 16,8% (лейцин и валин неактивны), пик эффективности приходится на 2мм (35%). Прежняя концентрация в сыворотке крови (888+/-265 нмоль /мл или 0.89 мм) достигается инъекциями крысам доз ниже 0,3 г/кг; более низкие дозы (0,1 г/кг) были неэффективны при снижении глюкозы, но концентрация 0,3 г/кг была связана со снижением уровня глюкозы в плазме. Более позднее исследование при 0.3-1,35 г/кг обнаружило пик эффективности на 0,45 г/кг, что повышает концентрацию в сыворотке крови на 3мм, и снижение глюкозы в сыворотке крови достигало 20%, а усвоение глюкозы мышечной тканью увеличилось на 71% (73% отмечено в другом источнике при 1,35 г/кг), окисление глюкозы во всем теле увеличилось на 5.1-6.0% после 30-90 минут (эффективность увеличилась на 30 минут).

Интересно, что исследования, использовавшие 1,35 г/г (эффективность такая же, как при 0,45 г/кг), обнаружили, что концентрация сыворотки составляла 4352 +/- 160 мкмоль /L и была подобна (или немного выше) концентрации в сыворотке при 0,45 г / кг; это говорит о том, что предел скорости изолейцина возникает как при поглощении, так и при распределении в крови.

Увеличение усвоения глюкозы было подтверждено у крыс и появлялось при достижении максимальной эффективности в 450 мг/кг у крыс (эквивалент у человека 72мг/кг или для человека в 150 фунтов — 10,8 г).

Изолейцин не влияет позитивно на синтез гликогена в мышечных клетках, и, как уже было отмечено, подавляет уровень фосфорилированного гликогена синтазы (при добавлении других аминокислот в малых пропорциях).

Изолейцин, как и лейцин, стимулирует выработку инсулина поджелудочной железой (глюконеогенез изолейцина в глюкозу, происходит косвенно, при этом добавки изолейцина 0,45 г/кг, не увеличивают секрецию инсулина значительно).

В результате исследований, использовавших смеси аминокислот (98% изолейцина) и инсулина, было отмечено, что, хотя аминокислотная смесь (2.0334 мм) сравнима с субмаксимальной секрецией инсулина, она менее эффективна для усвоения глюкозы, чем максимальная секреция инсулина; однако смесь с высоким уровнем изолейцина повышает инсулин-индуцированное усвоение глюкозы как в субмаксимальной (26%), так и в максимальной (14%) концентрации.
Изолейцин не стимулирует ресинтез гликогена или секрецию инсулина (анаболический механизм метаболизма глюкозы), но может увеличить отложение глюкозы, простимулированное инсулином .

У крыс, получавших добавки из аминокислот (5.28 мг цистеина, 3.36 мг метионина, 6.68 мг валина, 944.8 мг изолейцина и 6,68 мг лейцина) наблюдался высокий уровень изолейцина, после перорального теста на переносимость глюкозы уровень глюкозы в плазме крови понизился. Удвоение концентрации лейцина привело к увеличению секреции инсулина (при низкой концентрации добавок лейцин не оказал значительного влияния), что позволило предположить опосредованную тенденцию к увеличению секреции инсулина.

Измерение поглощения глюкозы мышечной тканью в ходе нескольких исследований примечательно увеличением усвоения глюкозы или смеси аминокислот с высоким (78%) содержанием изолейцина или отдельно изолейцина, с пиком эффективности на 0,45 г/кг массы тела у крыс (10.8 гр. для человека в 150 фунтов).

Исследования на крысах выявили, что изолейцин либо самостоятельно, либо в составе основных аминокислот способствует усвоению глюкозы скелетной мышечной тканью, снижая площадь под кривой (AUC) в тесте на переносимость глюкозы, что, вероятно, является вторичной причиной увеличения поглощения глюкозы из крови в клетки.

В одном из исследований было отмечено, что если не использовать высокую дозу изолейцина (12.094 г) в сочетании с низкой дозой лейцина (0.084 г), валина (0.086 г), метионина (0.043 г) и цистеина (0.088 г) и в сочетании с 100 г. глюкозы у здоровых, активных взрослых особей, то аминокислоты могут снизить уровень глюкозы в плазме крови на всех измеряемых точках времени в периоде до 180 минут и общей ППК (площадью под кривой), не влияя на секрецию инсулина (увеличилась на 60 минут, но существенно не повлияла на содержание глюкагона).

Повышенное усвоение глюкозы наблюдается под влиянием изолейцина у животных и проявляется с максимальной эффективностью в концентрации около 0,45 г/кг, эквивалент этой дозы был протестирован на людях (хотя и наряду с очень низкими дозами других аминокислот), при этом был отмечен пик снижения глюкозы после еды.

Поглощение глюкозы в мышечные клетки по-видимому, возрастает с инкубацией рапамицина, mTOR — ингибитора, что может быть связано с тем, что mTOR выполняет роль регулятора поглощения глюкозы в клетках. Ингибитором mTOR потенциально может являться добавка изолейцина (возможно, это будет негативно сказываться на синтезе мышечного белка) и ресвератрол. Также важно отметить, что синергия лейцина достигается с помощью других механизмов, связанных с митохондриальным биогенезом.

Возможное взаимодействие изолейцина и mTOR-ингибиторов (вышеупомянутый ресвератрол) может быть позитивным или негативным и зависит от контекста ситуации. Так, оно может увеличивать поглощение глюкозы за счет синтеза мышечного белка, может пойти на пользу диабетикам, но неблагоприятно для лиц, желающих нарастить мышечную массу.