Eiwit inname na gecombineerd kracht- en cardiotraining: soja, wei en de rol van leucine
Welke rol speelt de eiwitbron en in het bijzonder het aminozuur leucine in de spieraanmaak?
Titel: Myofibrillar and Mitochondrial Protein Synthesis Rates Do Not Differ in Young Men Following the Ingestion of Carbohydrate with Whey, Soy, or Leucine-Enriched Soy Protein after Concurrent Resistance- and Endurance-Type Exercise
Auteurs: Churchward-Venne, T. A., Pinckaers, P. J. M., Smeets, J. S. J., Peeters, W. M., Zorenc, A. H., Schierbeek, H., Rollo, I., Verdijk, L. B., & van Loon, L. J. C.
Tijdschrift: The Journal of nutrition, 149(2), 210–220.
Jaar: 2019
In de vorige blog lieten we zien hoe melkeiwit de snelheid waarmee nieuwe eiwitstructuren worden gevormd in de spier na
concurrent
training versnelde. Binnen het onderzoeksgebied van spiereiwit-metabolisme bestaat een interessant concept: de leucine-drempel (1). Een eiwit bestaat uit kleinere bouwstenen, aminozuren genaamd. Er zijn in totaal 20 verschillende aminozuren die we in een eiwitstructuur vinden. Eén daarvan is het aminozuur leucine. En leucine is een bijzonder aminozuur, omdat het, onafhankelijk van de andere 19 aminozuren, de activeringsroute van spiereiwitsynthese kan aanzetten via de activering van de transcriptiefactor
mammalian target of rapamycin
(mTOR). Maar! Eén leucine molecuul activeert de route niet plotseling. Twee leucine moleculen doen dit evenmin. Nee, er is een bepaalde hoeveelheid en een bepaalde snelheid van vertering nodig voordat de sluizen daadwerkelijk opengaan: de leucine-drempel.
Activeringsroute wat?
In de biologie werken cellen op basis van signalen en stimuli en worden er op elk moment berichten binnenin de cel en tussen cellen doorgegeven. Een externe stimulus zoals lichaamsbeweging kan ervoor zorgen dat een cel reageert op deze verstoring van de status quo. Deze stimulus activeert vervolgens vele berichten. De reactie op een dergelijke boodschap is vaak de activering van een cellulair proces. Zo past een spier zich bijvoorbeeld aan aan training:
- Stimulus die verstoring veroorzaakt (lichaamsbeweging)
- Moleculaire routes (boodschappen bezorgers) worden geactiveerd om een signaal af te leveren bij de belangrijkste regulator van de cel: DNA in de celkern.
- De boodschap wordt gelezen en vertaald naar een actie.
- De cel begint nieuwe structuren te bouwen om zich aan te passen aan de verstoring. In dit geval spiereiwitsynthese, zodat in de toekomst de cel zich heeft aangepast om met dezelfde verstoring beter om te gaan: sterker worden.
Hieronder zie je een complex diagram dat laat zien hoe activatie van target of rapamycin (mTOR) door spiercontractie en leucine leidt tot het boosten van het proces van spiereiwitsynthese.
Afbeelding van: Drummond, M. J., Dreyer, H. C., Fry, C. S., Glynn, E. L., & Rasmussen, B. B. (2009). Nutritional and contractile regulation of human skeletal muscle protein synthesis and mTORC1 signaling. Journal of applied physiology (Bethesda, Md. : 1985), 106(4), 1374–1384. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.91397.2008
Achtergrond:
Alle eiwitten hebben een verschillende samenstelling en dus verschillende hoeveelheden leucine. Dierlijke eiwitten bevatten doorgaans hogere concentraties leucine dan plantaardige eiwitten (2). Hoe dit vertaalt naar de activatie van spiereiwitsynthese is aangetoond in enkele studies. Zo bleek dat de consumptie van plantaardige eiwitten (soja) resulteerde in een lagere stimulatie van MPS in vergelijking met wei (3). Ook werd in een studie aangetoond dat als je een lage hoeveelheid wei (6 gram) consumeert, maar je verrijkt (toevoegt) het met het aminozuur leucine tot de concentratie die aanwezig is in veel hogere doses wei (25 gram), het een vergelijkbare toename van spiereiwitsynthese induceert na krachttraining als enkel 25 gram wei (4). Omdat soja een "inferieur" voedingseiwit is om muscle protein synthesis (MPS) te stimuleren vanwege de lagere concentratie leucine, is de theorie dat als we leucine aan soja toevoegen om de hoeveelheid te matchen met de hoeveelheid in wei, dit zou resulteren in een vergelijkbare toename van MPS. Dat is dus wat we in deze studie hebben getest, maar dan opnieuw na een concurrent trainingssessie in plaats van alleen krachttraining.
Wat we deden: Hetzelfde protocol werd gebruikt als in de vorige blog, maar alleen de hersteldrankjes die de proefpersonen kregen, waren anders: wederom consumeerde iedereen 45 gram koolhydraten na de training. Daarnaast was er een groep die wei-eiwit (20 gram) innam (de groep uit de vorige studie). Een andere groep consumeerde soja-eiwit (20 gram) en de laatste groep consumeerde 20 gram soja maar we voegden een hoeveelheid vrije leucine toe aan deze drank die overeenkwam met de hoeveelheid leucine in 20 gram wei.
Wat we ontdekten: Ook hier maten we de snelheid van zowel myofibrillaire als mitochondriale eiwitsynthese, en ook de activering van mTOR. Bij vergelijking tussen de groepen werden geen verschillen gevonden in myofibrillaire en mitochondriale eiwitsynthese.
Wat betekent dit?
Deze bevindingen waren enigszins verrassend op basis van eerdere observaties en er was geen duidelijke verklaring voor de observatie dat soja zonder de verrijking met leucine vergelijkbare MPS-waarden opleverde als wei en soja met leucine verrijking. Het was "geruststellend" dat het activeringspad ook vergelijkbaar was, maar de hoeveelheid leucine in het bloed verschilde tussen de groepen met een hoog leucinegehalte en de groepen met een laag leucinegehalte. Misschien was de eiwitdosis of het verschil in leucine hoeveelheid niet hoog of groot genoeg om een effect waar te nemen? Misschien beïnvloedde het type training (concurrent training vergeleken met de eerdere experimenten met alleen krachttraining) de uitkomst? Misschien is de leucinedrempel-hypothese niet zo rigide als aanvankelijk gedacht? Wetenschap is eigenlijk heel leuk, vooral als de resultaten je eerdere hypothese niet ondersteunen en de uitkomst van een experiment meer vragen dan antwoorden oproept!
Persoonlijke reflecties: deze publicatie is ontstaan uit hetzelfde experiment als in de vorige blog. Om verder te gaan op mijn eerdere persoonlijke reflecties: dit masterproject heeft me geleerd om iets te doen dat enthousiasme en passie opwekt. Toen ik moest beslissen welk masterproject ik zou kiezen, was ik ook in gesprek met een professionele wielerploeg, wat voor mij heel belangrijk was, aangezien ik daar uiteindelijk wilde werken. Maar het team was realistisch in wat ze konden bieden, wat voornamelijk neerkwam op het doornemen van stapels Excel-sheets om data te analyseren. Destijds wekte dit geen enthousiasme, dus werd er voor het andere project gekozen. Het opende wel een grote wereld en wakkerde mijn passie voor sportvoeding aan, dus ik denk dat ik de juiste beslissing heb genomen en dat ik voor...
Referentielijst:
(1) Zaromskyte, G., Prokopidis, K., Ioannidis, T., Tipton, K. D., & Witard, O. C. (2021). Evaluating the Leucine Trigger Hypothesis to Explain the Post-prandial Regulation of Muscle Protein Synthesis in Young and Older Adults: A Systematic Review. Frontiers in nutrition, 8, 685165. https://doi.org/10.3389/fnut.2021.685165
(2) Gorissen, S. H. M., Crombag, J. J. R., Senden, J. M. G., Waterval, W. A. H., Bierau, J., Verdijk, L. B., & van Loon, L. J. C. (2018). Protein content and amino acid composition of commercially available plant-based protein isolates. Amino acids, 50(12), 1685–1695. https://doi.org/10.1007/s00726-018-2640-5
(3) Tang, J. E., Moore, D. R., Kujbida, G. W., Tarnopolsky, M. A., & Phillips, S. M. (2009). Ingestion of whey hydrolysate, casein, or soy protein isolate: effects on mixed muscle protein synthesis at rest and following resistance exercise in young men. Journal of applied physiology (Bethesda, Md. : 1985), 107(3), 987–992. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00076.2009
(4) Churchward-Venne, T. A., Burd, N. A., Mitchell, C. J., West, D. W., Philp, A., Marcotte, G. R., Baker, S. K., Baar, K., & Phillips, S. M. (2012). Supplementation of a suboptimal protein dose with leucine or essential amino acids: effects on myofibrillar protein synthesis at rest and following resistance exercise in men. The Journal of physiology, 590(11), 2751–2765. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2012.228833
Orginele publicate link:
