KARI SANELMA
Ravintovalmentaja
PROTEIINI JA KESTÄVYYSURHEILU
JOHDANTO
Proteiinit ovat pitkiä, tyypillisesti 100-1000 aminohappoyksiköstä, jotka liittyvät peptidisidoksin toisiinsa, koostuvia kuitumaisia tai pallomaisia rakenteita, peptidiketjuja. Ravinnon proteiinit ovat pääasiassa pallomaisia ja usein veteen liukenevia, joiden peptidiketjut ovat voimakkaasti poimuuntuneita. Proteiinit koostuvat 22 eri aminohaposta, joista välttämättömiä on aikuiselle 9 kpl eli arginiini, fenyylialaniini, lysiini, metioniini, threoniini ja tryptofaani sekä haaraketjuiset leusiini, isoleusiini ja valiini, lisäksi histidiini on välttämätön lapselle. Loput aminohapot elimistö, vilkkaimpana maksa, pystyy syntetisoimaan lähtöaineistaan, niitä ovat alaniini, asparagiini, aspartaatti, glutamaatti, glutamiini, glysiini, kysteiini, ornitiini, proliini, seriini, tyrosiini ja tauriini, joka oikeastaan on aminohapon aineenvaihduntatuote.
Parhaimpia proteiinilähteitä ovat eläinkunnan tuotteet kala, liha, munan valkuainen ja hera, joiden biologinen arvo BA on 0,8-1. Kasvilähteistä kaikkien välttämättömien aminohappojen saaminen onnistuu vain yhdistelemällä dieettiin riittävästi eri tuotteita kuten soijaa, papuja, pähkinöitä ja palkokasveja. Kasviproteiinien BA on alle 0,8 poikkeuksena soija-isolaatti. Myös imeytyminen kasviproteiineista ( 60-90%) on heikompaa kuin eläinproteiineista (yli 90%).
Proteiinien pääasiallinen tehtävä on toimia elimistön rakennusaineena kudoksissa sekä kemiallisia reaktioita kiihdyttävinä entsyymeinä, elintoimintoja säätelevinä hormoneina ja hermoston välittäjäaineina sekä puolustusmekanismeihin osallistuvina immunoglobuliineina. Suurin osa elimistön proteiineista on rakenteen, kestävyyden ja liikuntakyvyn antavana lihas-, side- ja luukudoksissa. Solujen proteiinisynteesi tapahtuu tuman dna:n ohjaamana ribosomien pinnalla, missä siirtäjä-rna lähetti-rna:n tuoman ohjeen mukaan liittää aina ko. aminohapon rakenteilla olevaan proteiiniketjuun. Niinpä kyseistä aminohappoa on oltava riittävästi saatavilla proteiinisynteesin onnistumiseksi ”kaikki tai ei mitään” - periaatteen mukaisesti.
NYKYTIETO
Elimistön käyttäessä energia-arvoltaan 17 kJ eli 4 kcal/g olevaa proteiineja energiaksi, on niiden aminohapot ensin pääasiassa muutettava maksassa glukoneogeneesissä glukoosiksi. Haaraketjuisia aminohappoja solut pystyvät suoraan käyttämään energiaksi ns. glukoosi-alaniinisyklin kautta. Leusiinin hiilivetyrunko voi hapettua ainoastaan mitokondrioissa. Lepotilan energiasta tuotetaankin leusiinista 3-4% ja rasituksessa sen hapetus lisääntyy 3-5-kertaiseksi, mutta energiatuotollinen arvo kasvaa vain vähän. Ruoan aminohapoista 5 % onkin leusiinia. Rasituksen aikana leusiini siirtyy verestä maksaan ja sieltä lihakseen, jonka energiantuotantoreaktiossa se ketohapon kautta taas vapauttaa glutamaatti-välivaiheen kautta alaniinia verenkiertoon, joka sitten vuorostaan taas glukoosin kautta osallistuu energiantuotantoon
Kestävyysharjoittelussa lisääntynyt energiankulutus hiilihydraateista ja rasvoista lisää myös proteiinien tarvetta lisääntyneen entsyymitarpeen ja kovassa harjoituksessa vioittuneen solumäärän uudelleen rakentamiseksi. Tarve voi nousta normaalista 0,8 g/kg jopa 1,5 - 2,o g/kg tasolle etenkin urheilijoilla, energiaprosenttina pysyy kuitenkin n. 15 E%:ssa. Urheilijalle tärkeitä aminohappoja ovat nimenomaan haaraketjuiset aminohapot sekä kestävyyslajeissa alaniini ja tauriini vireystilan säätelijänä. Tauriini myös suojaa solua rasituksen aikana.
Aminohappojen hajotessa sen aminoryhmä irtoaa deaminaatioreaktiossa ja se muuttuu pääasiassa ureaksi poistuakseen virtsassa tai muiksi typpipitoisiksi aineiksi, kuten puriinit, virtsahappo ja amiinit. Aminoryhmä voidaan käyttää myös muiden ei-välttämättömien aminohappojen synteesiin transaminaatiossa. Typetön, jäljelle jäänyt osa käytetään joko uusien aminohappojen muodostamiseen tai energiaksi, jolloin glukogeenisista aminohapoista muodostuu glukoosia ja glykogeenia sekä ketogeenisista aminohapoista rasvoja.
Vain pieni osa, n. 200g, elimistön aminohapoista on vapaina ns. aminohappoaltaassa eli –poolissa soluissa ja verenkierrossa. Jatkuvassa proteiinien synteesissä tarvittavat aminohapot otetaankin tästä aminohappoaltaasta, joka uusiutuukin arviolta kuudesti vuorokaudessa täydentyen hajotetuista
proteiineista vapautuneista ja ravinnosta saaduista aminohapoista. Vuorokautinen proteiinien hajoaminen on 400 gramman luokkaa ja vastaavasti proteiinitasapainossa myös uuden
rakentuminen sama 400 grammaa. Katabolisessa tilassa hajoaminen on suurempaa kuin rakentuminen ja vastaavasti suuresti hormonien ohjaamassa anabolisessa tilassa rakentaminen on suurempaa.
TUTKIMUSTIETOA MUUALTA
Mielenkiintoa on herättänyt mahdollisuus vaikuttaa aminohapoilla kasvuhormonipitoisuuteen. Suuri 0,5 g/kg suonensisäinen annos arginiinia lisää hieman kasvuhormonin määrää veressä. Italialaiset havaitsivat jo 80-luvulla, että suun kautta otettuna arginiini ei yksinään vaikuttanut, mutta yhdessä lysiinin kanssa 1,2 gramman vuorokausiannoksilla ne aiheuttivat pienen kasvuhormonipitoisuuden nousun nuorilla 15-20-vuotiailla miehillä 90 minuuttia nauttimisen jälkeen.
Haaraketjuisten aminohappojen mahdollinen kestävyyssuoritusta parantava vaikutus on ollut viime vuosina mielenkiinnon kohteena. Koska niitä voidaan käyttää energiaksi soluissa niiden pitoisuus veressä vähenee suorituksen aikana, mutta samalla esimerkiksi alaniinin pitoisuus lisääntyy veressä, joten se kuvaa fyysisen kuormituksen tehoa. Englantilaisen E. Newsholmen teoriassa esitetään väsymyksen pitkäkestoisessa suorituksessa olevan keskushermostoperäistä. Tämä johtuisi siitä, että haaraketjuisten aminohappojen vähentyessä veressä, samalla niiden kanssa samaa reittiä aivoihin kulkeutuvan tryptofaanin suhteellinen osuus taas lisääntyy, joten sen kilpailukyky aivoihin pääsyssä paranee ja siellä se osallistuu väsymystä aiheuttavan välittäjäaine serotoniinin muodostumiseen. Haaraketjuisten aminohappojen antaminen energiajuomissa niiden suhde tryptofaaniin tasoittuisi ja sen pääsy aivoihin vaikeutuisi vähentäen väsymisen tunnetta.
Päinvastaista tulosta haaraketjuisten aminohappojen ja väsymisen suhteesta edustaa taas hollantilaisen A. Wagenmakersin havainto, että esimerkiksi leusiini luovuttaa aminoryhmänsä sitruunahappokierron tärkeälle välituotteelle alfa-ketoglutaraatille. Normaalisti sitä riittää vastaanottajaksi, sillä sekä hiilihydraatit että rasvat käyttävät sitruunahappokiertoa aineenvaihdunnassaan. Pitkässä liikuntasuorituksessa glykogeenin vähentyessä ja loppuessa sitruunahappokierto hidastuu, samalla kun leusiiniaineenvaihdunta vain kiihtyy ja näin sitruunahappokierron ”tyhjentyminen” olisi syy uupumiseen.