Isoleucine: functies

Isoleucine heeft een speciale functie bij het eiwitmetabolisme. Het essentiële aminozuur is voornamelijk betrokken bij de opbouw van nieuwe weefsels en is zeer effectief voor verbeterde eiwitbiosynthese in spieren en leverIsoleucine speelt een essentiële rol bij:

Kracht- en duursporten
Spanning
Ziekten en voeding

Isoleucine als energieleverancier in sterkte en uithoudingsvermogen sport Isoleucine dringt de hepatocyten binnen (lever cellen) na absorptie via het portaal ader Door af te splitsen ammonia (NH3), wordt isoleucine omgezet in alfa-keto zuren Alpha-keto zuren kan worden gebruikt voor energieproductie. Aan de andere kant, aangezien isoleucine zowel een glucogeen als een ketogeen aminozuur is, alfa-keto zuren kan worden gebruikt als precursor voor de synthese van succinyl-co-enzym A en acetyl-co-enzym A.Het tussenproduct van de citraatcyclus succinyl-CoA dient als substraat voor gluconeogenese (nieuw glucose formatie) in lever en spieren. Acetyl-CoA is een essentieel uitgangsproduct van lipo- en ketogenese (vorming van vetzuren en ketonlichamen). Glucose net zoals vetzuren en ketonlichamen vertegenwoordigen belangrijke energieleveranciers voor het lichaam - vooral tijdens lichamelijke inspanning. De erytrocyten (rood bloed cellen) en het niermerg zijn volledig afhankelijk van glucose voor energie. De hersenen slechts gedeeltelijk, omdat het in het hongermetabolisme tot 80% van de energie uit ketonlichamen kan halen. Wanneer glucose and vetzuren worden afgebroken in de spieren, ATP (adenosine trifosfaat) wordt gevormd, de belangrijkste energiedrager van de cel. Wanneer het fosfaat bindingen worden hydrolytisch gesplitst door enzymenWordt ADP of AMP gevormd. De energie die daarbij vrijkomt, maakt chemisch, osmotisch of mechanisch werk mogelijk, zoals spieren contracties Vanwege zijn essentiële functie bij de energieproductie, wordt een tekort aan isoleucine geassocieerd met spierzwakte, lusteloosheid en 피로, naast andere symptomen. Na verwerking in de lever bijna 70% van alle aminozuren invoeren van de bloed zijn BCAA's. Ze worden snel door de spieren opgenomen. In de eerste drie uur na een eiwitrijke maaltijd, isoleucine, leucineen valine is verantwoordelijk voor ongeveer 50-90% van de totale aminozuuropname van de spieren. Isoleucine is uitermate belangrijk voor de regeneratie en het onderhoud van spierweefsel. BCAA's zijn een onderdeel van ongeveer 35% van het contractiele eiwitten - actine en myosine - in spieren. Isoleucine stimuleert de afgifte van insuline uit de bètacellen van de alvleesklier (pancreas). Hoog insuline concentraties in de bloed de opname van aminozuren in myocyten (spiercellen) versnellen. Verhoogd transport van aminozuren naar myocyten leidt tot de volgende processen:

Verhoogde eiwitopbouw in de spieren
Snelle afname van de concentratie van het stresshormoon cortisol, wat de spierafbraak bevordert en de opname van aminozuren in spiercellen remt
Betere opslag van glycogeen in de myocyten, behoud van spierglycogeen.

Ten slotte, een inname van voedsel dat rijk is aan isoleucine, leucine en valine resulteert in optimale spiergroei en maximaal versneld herstel. Naast isoleucine, de aminozuren arginine en fenylalanine, leucine en valine vertonen ook insuline-stimulerende effecten, waarbij leucine het krachtigst is. Biotine, vitamine B5 (pantotheenzuur) en vitamine B6 (pyridoxine) zijn essentieel voor de afbraak en omzetting van BCAA's. Alleen als gevolg van voldoende aanbod hiervan vitaminen kan de vertakte keten aminozuren optimaal worden gemetaboliseerd en gebruikt. Verschillende onderzoeken tonen aan dat beide uithoudingsvermogen sport en krachttraining een verhoogde eiwitinname nodig hebben. Om een positief te behouden stikstof evenwicht - komt overeen met weefselregeneratie - de dagelijkse eiwitbehoefte ligt tussen 1.2 en 1.4 g per kg lichaamsgewicht voor uithoudingsvermogen atleten en 1.7-1.8 g per kg lichaamsgewicht voor sterkte atleten. Gedurende duursportenVooral isoleucine, leucine en valine worden gebruikt voor de productie van energie. De toevoer van energie uit deze aminozuren neemt toe wanneer de glycogeenvoorraden in de lever en spieren steeds meer uitgeput raken naarmate de sportactiviteit vordert. Sterkte atleten moeten ook zorgen voor een hoge inname van aminozuren met vertakte ketens, vooral vóór de training. Op deze manier trekt het lichaam tijdens lichamelijke inspanning geen eigen BCAA's uit de spieren en wordt eiwitkatabolisme voorkomen. Het toedienen van BCAA's wordt ook aanbevolen na de training. Isoleucine verhoogt snel de insulinespiegel na het einde van de training, stopt de eiwitafbraak veroorzaakt door eerdere training en zet nieuwe spiergroei in gang. Bovendien zorgen BCAA's voor meer vetverlies. Om het meeste uit BCAA's te halen in termen van spieropbouw, moeten ze allemaal samen en in combinatie met andere eiwitten worden ingenomen. Een geïsoleerde inname van isoleucine of leucine of valine kan de biosynthese van eiwitten voor spieropbouw tijdelijk verstoren. De consumptie van alleen BCAA's moet kritisch worden bekeken, vooral voorafgaand aan duurtraining, als gevolg van oxidatie onder spanning en ureum aanval. De afbraak van 1 gram BCAA's levert ongeveer 0.5 gram ureum. Buitensporig ureum concentraties belasten het organisme. Daarom is in verband met de inname van BCAA's een verhoogde vochtinname cruciaal. Met behulp van veel vocht kan het ureum snel via de nieren worden uitgescheiden. Ten slotte moet een verhoogde inname van isoleucine, leucine of valine worden afgewogen tijdens duurtraining. Prestatieverbeteringen voor de duursporter treden alleen op als BCAA's worden gebruikt tijdens hoogte training of trainen op hoog vuur. Als gevolg van een hoge eiwitinname of lichamelijk spanning, grote hoeveelheden stikstof in de vorm van ammonia (NH3) worden geproduceerd als gevolg van eiwitafbraak. Dit heeft bij hogere concentraties een neurotoxisch effect en kan bijvoorbeeld leiden tot hepatische encefalopathie. Deze voorwaarde is potentieel omkeerbaar hersenen disfunctie die het gevolg is van onvoldoende ontgifting functie van de lever. Het belangrijkste is dat isoleucine en leucine de afbraak van giftige stoffen kunnen versnellen ammonia in de spieren - een aanzienlijk voordeel voor de atleet. In de lever, arginine en ornithine voeren deze taak uit. Wetenschappelijke studies hebben aangetoond dat de administratie van 10-20 gram BCAA's onder spanning kan mentaal vertragen 피로 Er is echter nog steeds geen bewijs dat aminozuren met vertakte ketens leiden tot verbeterde prestaties. Evenzo is een verbeterde aanpassing aan lichaamsbeweging niet aangetoond.

Isoleucine bij stressgeïnduceerde inspanning

Tijdens verhoogde fysieke en inspanningsstress, zoals letsel, ziekte en operaties, breekt het lichaam eiwitten in een verhoogd tempo af. Een verhoogde inname van isoleucinerijke voedingsmiddelen kan dit tegengaan. Eiwitkatabolisme wordt gestopt door isoleucine die de insulinespiegel snel verhoogt, de opname van aminozuren in cellen bevordert en de eiwitopbouw stimuleert. Eiwitanabolisme is belangrijk voor de vorming van nieuw lichaamsweefsel of voor de genezing daarvan wonden en om de weerstand tegen infecties te verhogen. Ten slotte helpt isoleucine het metabolisme en de afweer van het lichaam te reguleren. Op deze manier kunnen belangrijke spierfuncties ondersteund worden bij verhoogde fysieke belasting.

Isoleucine bij ziekten en diëten

Acuut zieke of herstellende patiënten hebben een verhoogde behoefte aan essentiële aminozuren Vanwege een vaak ontoereikende inname van hoogwaardige eiwitten en beperkte voedselinname, wordt een verhoogde inname van met name isoleucine, leucine en valine aanbevolen. BCAA's kunnen het herstel - herstel - versnellen. Specifieke voordelen van isoleucine treden op in de volgende omstandigheden:

Levercirrose
Coma lever
Schizofrenie
Fenylketonurie (PKU)
Dystones-syndroom

Coma hepaticum is de meest ernstige vorm van hepatische encefalopathie - stadium 4 - een omkeerbare hersenstoornis als gevolg van een onvoldoende ontgiftingsfunctie van de lever. Zenuwbeschadiging in het centrale zenuwstelsel resulteert onder meer in bewusteloosheid zonder reactie op pijnprikkels (coma), uitdoven van spierreflexen en spierstijfheid bij flexie- en extensiehouding. Hypofunctie van de lever leidt tot een teveel aan insuline, wat zorgt voor een verhoogd transport van aminozuren, waaronder isoleucine, naar de spieren. Hierdoor wordt de isoleucineconcentratie in het bloed verlaagd. Omdat BCAA's en het essentiële aminozuur tryptofaan hetzelfde transportsysteem in het bloed gebruiken, dwz dezelfde dragereiwitten, tryptofaan kan veel vrije dragers innemen vanwege het lage serum-isoleucine-niveau en naar de bloed-hersenbarrière worden getransporteerd. l-tryptofaan concurreert met 5 andere aminozuren bij de bloed-hersenbarrière om in de voedingsvloeistof van de hersenen - namelijk met de BCAA's en aromatische aminozuren fenylalanine en tyrosine. Door het teveel aan tryptofaan in de hersenen wordt naast tyrosine en de BCAA's ook fenylalanine, de voorloper van catecholamines, zoals de stresshormonen epinefrine en noradrenaline, verdrongen. Ten slotte kan tryptofaan ongehinderd de bloed-hersenbarrière passeren. Vanwege de verplaatsing van fenylalanine is sympathische activering in de hersenen afwezig, waardoor de catecholaminesynthese in het bijniermerg wordt beperkt. In het centrale zenuwstelsel wordt tryptofaan omgezet in serotonine, dat functioneert als een weefselhormoon of neurotransmitter in het centrale zenuwstelsel, het darmzenuwstelsel, het cardiovasculaire systeem en het bloed. Verhoogde niveaus van tryptofaan resulteren uiteindelijk in een verhoogde productie van serotonine. Bij een leverfunctiestoornis kunnen overmatige hoeveelheden serotonine niet worden afgebroken, wat op zijn beurt leidt tot ernstige vermoeidheid en zelfs bewusteloosheid. Verhoogde inname van isoleucine voorkomt een verhoogde productie van serotonine via het mechanisme van tryptofaanverplaatsing zowel in het bloed als bij de bloed-hersenbarrière en remt de opname van tryptofaan in de voedingsvloeistof van de hersenen. Op deze manier gaat isoleucine het ontstaan van coma hepaticum tegen. Door het tyrosinegehalte in het bloed te verlagen, kunnen BCAA's, isoleucine worden gebruikt in de orthomoleculaire psychiatrie, bijvoorbeeld bij schizofrenie. Tyrosine is de voorloper van dopamine, een neurotransmitter in het centrale zenuwstelsel uit de catecholaminegroep. Een te hoge concentratie dopamine in bepaalde hersengebieden leidt tot hyperexciteerbaarheid van het centrale zenuwstelsel en wordt in verband gebracht met de symptomen van schizofrenie, zoals egostoornissen, denkstoornissen, waanvoorstellingen, motorische rusteloosheid, sociale terugtrekking, emotionele verarming en wilszwakte. Isoleucine, leucine en valine kunnen ook specifieke voordelen bieden bij de behandeling van fenylketonurie (PKU). PKU is een aangeboren stofwisselingsziekte waarbij het aminozuur fenylalanine niet kan worden afgebroken. Bij getroffen personen hoopt fenylalanine zich op in het organisme, wat kan leiden tot zenuwbeschadiging en vervolgens tot een ernstige mentale ontwikkelingsstoornis met epilepsie - spontaan optredende aanvallen. Een hoog serum-isoleucinegehalte verlaagt de binding van fenylalanine aan transporteiwitten in het bloed en de concentratie ervan bij de bloed-hersenbarrière, waardoor de opname van fenylalanine in de hersenen wordt verminderd. Zo kan met behulp van BCAA's een abnormaal hoge fenylalanineconcentratie zowel in het bloed als in de hersenen worden genormaliseerd. Bovendien zijn er met behulp van aminozuren met vertakte ketens voordelen voor mensen met het zogenaamde dystonische syndroom (dyskinesia tarda). Deze aandoening wordt onder meer gekenmerkt door onvrijwillige bewegingen van de gezichtsspieren, bijvoorbeeld krampachtig uit de tong steken, slokdarmkrampen, krampachtig achterover leunen van het hoofd en hyperextensie van romp en ledematen, torticollis, evenals torsie-achtige bewegingen in het nek- en schoudergordelgebied met behoud van het bewustzijn. Dieetbewuste personen, die vaak onvoldoende eiwitten binnenkrijgen of voornamelijk voedsel consumeren dat weinig isoleucine bevat, hebben een grotere behoefte aan BCAA's. De inname van isoleucine, leucine en valine dient uiteindelijk te worden verhoogd, zodat het lichaam op lange termijn niet put uit zijn eigen eiwitreserves, zoals die uit de lever en spieren. Eiwitverlies in de spieren leidt tot een afname van metabolisch actief spierweefsel. Hoe meer een diëtist spiermassa verliest, hoe meer de basale stofwisseling afneemt en het lichaam steeds minder calorieën verbruikt. Uiteindelijk moet een dieet erop gericht zijn spierweefsel te behouden of zelfs te vergroten door middel van lichaamsbeweging. Tegelijkertijd moet het percentage lichaamsvet worden verlaagd. Tijdens een dieet helpen BCAA's om de afbraak van eiwitten en dus een daling van de basale stofwisseling te voorkomen, en om de vetafbraak te verhogen. De immuunafweer wordt grotendeels gehandhaafd. Een nieuwe studie aan de Arizona State University suggereert dat een dieet met veel aminozuren met vertakte ketens het basale metabolisme dagelijks met 90 kilocalorieën kan verhogen.

Isoleucine als bouwsteen voor de synthese van niet-essentiële aminozuren

Reacties waarbij aminozuren nieuw worden gevormd, worden transaminaties genoemd. In dit proces wordt de aminogroep (NH2) van een aminozuur, zoals isoleucine, alanineof asparaginezuur, wordt overgebracht naar een alfa-ketozuur, meestal alfa-ketoglutaraat. Alfa-ketoglutaraat is dus het acceptormolecuul. De producten van een transaminatiereactie zijn een alfa-ketozuur, zoals pyruvaat of oxaalacetaat, en het niet-essentiële aminozuur glutaminezuur of glutamaat, respectievelijk. Speciaal om transaminaties te laten plaatsvinden enzymen zijn vereist - de zogenaamde transaminasen. De twee belangrijkste transaminasen zijn onder meer alanine aminotransferase (ALAT), ook bekend als glutamaat pyruvaat transaminase (GPT) en aspartaataminotransferase (ASAT), ook wel bekend als glutamaat oxaalacetaattransaminase (GOT). De eerste katalyseert de conversie van alanine en alfa-ketoglutaraat naar pyruvaat en glutamaat. ASAT zet aspartaat en alfa-ketoglutaraat om in oxaalacetaat en glutamaat. Co-enzym van alle transaminasen is het vitamine B6-derivaat pyridoxal fosfaat (PLP). PLP is losjes gebonden aan de enzymen en is essentieel voor een optimale transaminase-activiteit. Transaminatiereacties zijn gelokaliseerd in de lever en andere organen. De overdracht van alfa-amino stikstof van isoleucine tot een alfa-ketozuur door transaminasen met de vorming van glutamaat in de spier. Glutamaat wordt beschouwd als de "hub" van het amino-stikstofmetabolisme. Het speelt een sleutelrol bij de vorming, omzetting en afbraak van aminozuren. Glutamaat is het uitgangssubstraat voor de synthese van proline, ornithine en glutamine Dit laatste is een essentieel aminozuur voor stikstoftransport in het bloed, eiwitbiosynthese en voor de uitscheiding van protonen in het bloed. nier in de vorm van NH4. Glutamaat is het belangrijkste exciterende middel neurotransmitter in het midden zenuwstelsel Het bindt zich aan specifieke glutamaatreceptoren en kan zo ionenkanalen controleren. In het bijzonder verhoogt glutamaat de doorlaatbaarheid van calcium ionen, een belangrijke voorwaarde voor spieren contracties Glutamaat wordt omgezet in gamma-aminoboterzuur (GABA) door de carboxylgroep af te splitsen - decarboxylering. GABA behoort tot het biogene aminen en is de belangrijkste remmende factor neurotransmitter in de grijze massa van de centrale zenuwstelsel Het remt neuronen in de cerebellum.