BCAA - Leucina

LEUCINA

Introdução

As proteínas, apesar de sua diversidade de funções são sintetizadas por apenas 20 aminoácidos, também designados aminoácidos-padrão. Estes se unem em diversas combinações através das ligações peptídicas para formar as proteínas corporais. As ligações peptídicas são do tipo covalente e envolvem a remoção de um hidrogênio do grupo amino de um aminoácido, e de uma hidroxila da carboxila de outro aminoácido, com formação.

Estruturalmente, os aminoácidos são compostos que possuem uma fórmula básica comum: em um carbono alfa estão ligados um grupo amino (-NH2), um grupo carboxila (-COOH), um hidrogênio (H) e um grupo radical R, variável.

Dentre os essenciais (dieta) estão três aminoácidos classificados como aminoácidos de cadeia ramificada (ACR): valina, isoleucina e leucina, que perfazem cerca de 35-40% das necessidades diárias de aminoácidos.

Em indivíduos adultos os ACR são relevantes para a manutenção da proteína corporal além de serem fonte de nitrogênio para a síntese de alanina e glutamina. Existem evidências demonstrando o papel fundamental dos ACR – especialmente a leucina – na regulação de processos anabólicos envolvendo tanto a síntese quanto a degradação protéica muscular. Além disso, ACR apresentam potenciais terapêuticos, uma vez que estes podem atenuar a perda de massa magra durante a redução de massa corporal, favorecer o processo de cicatrização, melhorar o balanço protéico muscular em indivíduos idosos e propiciar efeitos benéficos no tratamento de patologias hepáticas e renais.

Os ACR são três dos seis aminoácidos que podem ser oxidados por tecidos periféricos – além do aspartato, asparagina e glutamato. São oxidados preferencialmente na musculatura esquelética, devido às características relacionadas ao metabolismo dos mesmos, como a presença da enzima que é requerida para sua oxidação estar no tecido muscular, de modo que seja entendido que os ACR, diferentemente da maioria dos aminoácidos, que são oxidados no fígado, necessitam de enzimas extra-hepáticas para sua total degradação.

Assim, os ACR possuem uma rota similar para seu catabolismo, que pode ser descrita pelas seguintes etapas:

Transaminação: caracterizada pela remoção reversível dos agrupamentos amino (-NH3) dos aminoácidos, reação catalisada pela enzima aminotransferase de aminoácidos de cadeia ramificada (ATACR). O grupo amino é, então, transferido para o alfa-cetoglutarato, gerando glutamato e a cadeia carbônica remanescente é convertida ao respectivo alfa-cetoácido. Tais reações ocorrem principalmente na musculatura esquelética, coração e rins, locais de maior atividade da enzima ATCR.

Descarboxilação oxidativa: compreende a remoção do agrupamento carboxila dos alfa-cetoácidos resultantes da etapa anterior. Essa reação, irreversível, é catalisada pela enzima desidrogenase de alfa-cetoácido de cadeira ramificada (DCCR).

Pelos produtos finais gerados a partir da degradação de aminoácidos, pode-se classificar a valina como aminoácido glicogênico, devido ao fato de ser convertida em succinil-CoA (intermediário do ciclo de Krebs), a isoleucina como glicocetogênico, pois produz tanto acetil-CoA como succinil-CoA e a leucina como cetogênico, uma vez que sua oxidação produz acetil-CoA e acetoacetato. Esses corpos cetônicos obtidos a partir da degradação da leucina representam potencial fonte de energia para tecidos extra-hepáticos e têm efeito poupador de glicose.

Leucina

A leucina pode produzir acetil-CoA, β-hidroxibutirato e acetoacetato; doar nitrogênio para a formação de alanina, glutamato e glutamina, e fornecer esqueletos de carbono e outros intermediários do ciclo de Krebs no fígado. No entanto, as funções mais importantes da leucina são como aminoácido regulador crítico da iniciação da tradução da síntese protéica e modulador da secreção de insulina.

Em se tratando de atividade física, durante muito tempo, a proteína bem como seus precursores, os aminoácidos, tiveram papel relegado a um segundo plano. Porém, a partir dos anos 1970 e 1980, surgiu a tendência de que o exercício físico afeta o metabolismo de proteínas/aminoácidos, e que estes contribuiriam com uma parcela significativa no rendimento durante o exercício físico prolongado. O exercício físico provoca diversas alterações no metabolismo de aminoácidos e turnover de proteínas no músculo esquelético. Durante a atividade física, a fonte mais representativa de aminoácidos para o metabolismo energético é o pool de aminoácidos livres na musculatura esquelética, sendo este maior que o pool plasmático.

Apesar da aumentada oxidação aminoacídica durante exercício de resistência (endurance), esta não contribui significativamente para o aporte energético quando comparada às oxidações de lipídios e carboidratos, podendo fornecer de 2 a 3% do custo energético total durante a atividade.

Devido a esse acréscimo na oxidação de aminoácidos, tem sido sugerido que indivíduos que realizem exercício de endurance habitualmente devem ter uma necessidade também aumentada de proteínas. Diferentemente, indivíduos sedentários que iniciem uma atividade neste perfil não necessitam de tal aumento.

O crescimento muscular é referido como um conjunto de fenômenos relacionados ao tempo que resultam em hiperplasia (aumento do número de células) e/ou hipertrofia (crescimento do conteúdo celular). O crescimento ocorre por retenção de nitrogênio, sendo, por isso, essencial a síntese protéica e o adequado aporte de substratos energéticos e micronutrientes, além da presença de hormônios e fatores de crescimento que auxiliam nos fenômenos citados, regulando o crescimento.

A hipertrofia ocorre quando a taxa de síntese protéica na fibra muscular excede a taxa de degradação protéica (balanço protéico positivo). O balanço positivo pode ocorrer após uma única sessão de treinamento de força, mas para haver crescimento muscular deve-se seguir semanas ou meses de treinamento, para que a síntese protéica sofra elevações transitórias crônicas, superando a degradação.

Pode-se citar como fatores que têm influência sobre as mudanças induzidas pelo exercício físico no metabolismo protéico celular: tipo, intensidade e duração da atividade, fatores hormonais e extensão do período de recuperação, além da dieta do indivíduo.

Logo após os exercícios é recomendável ingerir carboidratos e aminoácidos, em parte, devido à ação da insulina sobre a síntese protéica e a captação de aminoácidos no tecido muscular. Pode-se dizer que a síntese protéica é sensível à disponibilidade de aminoácidos no sangue.

No que se concerne à nutrição esportiva, verifica-se que os aminoácidos são extensivamente utilizados por atletas baseado na premissa que estes possam promover anabolismo protéico muscular ao mesmo tempo em que diminuem o grau de lesão muscular induzido pelo exercício físico, mas não há evidência teórica que comprove benefícios desses suplementos e justifique a substituição de uma alimentação equilibrada por sua ingestão.

Resultados e discussão

Leucina e hipertrofia:

Numerosos estudos vêm indicando que a maioria, ou possivelmente todos, os efeitos da administração de mistura de ACR sobre a síntese protéica no músculo esquelético podem ser atribuídas à leucina isoladamente.

Estudo: Ratos 5 grupos: sedentários s/ comida (SF); exercitados s/ comida (EF); exercitados c/ refeição a base de carboidrato (EC); exercitados c/ refeição a base de leucina (EL); e exercitados c/ combinação CHO+Leu (ECL). Todas as refeições foram administradas via oral imediatamente após o exercício.

O exercício prolongado reduziu a síntese protéica no músculo esquelético do grupo EF em 18% comparado com os ratos do grupo controle (SF). A refeição a base de carboidrato (EC) não promoveu a recuperação da síntese de proteína no músculo. Em contraste, os grupos suplementados com refeição contendo leucina (EL e ECL) inverteram a depressão da síntese protéica, resultando em valores de síntese de proteína sem diferença significativa comparado com os ratos do grupo controle (SF) uma hora após o exercício.

Os autores concluíram que a recuperação da síntese protéica muscular foi estimulada pela suplementação de leucina e foi independente dos níveis de insulina plasmática.

Alguns estudos têm testado o quanto o consumo de grandes doses de aminoácidos isolados pode promover o anabolismo muscular.

A leucina estimula a secreção de insulina e, quando administrada em altas doses, como é o caso da maioria dos estudos desenvolvidos, gera transitório, mas significante aumento nas concentrações de insulina sérica. Os efeitos estimulatórios da insulina sobre a iniciação da tradução de RNAm no músculo esquelético têm sido bem documentada, no entanto, é difícil caracterizar a contribuição direta da leucina neste processo.

O mecanismo pelo qual a leucina estimula a tradução de proteínas está relacionado ao fato do aumento da concentração intracelular desse aminoácido promover a ativação da proteína quinase denominada alvo da rapamicina em mamíferos (mammalian Target of Rapamycin – mTOR). O mTOR estimula a síntese protéica por intermédio de três proteínas regulatórias chaves: p70S6K (proteína quinase ribossomal S6 de 70 kDA), eIF4G (fator de iniciação eucariótico 4G) e 4E-BP1 (inibidor do fator de iniciação da tradução protéica denominada eIF4E). Corroborando com esses fatos a administração de leucina para ratos induz a hiperfosforilação da 4E-BP1, promove a formação do complexo eIF4F, causa hiperfosforilação da p70S6K e estimula a síntese protéica.

Além disso, acredita-se que os efeitos estimulatórios da síntese protéica em músculo esquelético pela leucina parecem ser proporcionais à dose administrada (qto > a dose > o efeito).

Estudo: 3 grupos, um CHO, um CHO+PROT e um CHO+PROT+Leu, realizaram exercício de força e analisaram período de recuperação. A resposta de insulina plasmática foi maior no grupo CHO+PRO+Leu; o balanço de proteína foi negativo durante a recuperação no grupo CHO, mas positivo nos grupos CHO+PRO e CHO+PRO+Leu (maior q o outro).

Os autores concluíram que a coingestão de leucina em bebida contendo hidrolisado protéico e carboidratos estimula a síntese de proteína muscular e otimiza o balanço protéico corporal comparada à ingestão de hidrolisado protéico com carboidrato e carboidrato somente, provavelmente via aumento da insulina circulante e fosforilação de proteínas chave envolvidas na regulação da síntese protéica.

Tem sido sugerido que o metabólito da leucina β-hidroxi-β-metilbutirato (HMB) poderia ser o responsável por esse efeito inibitório sobre a proteólise. O HMB é produzido no fígado sob ação da enzima KIC oxigenase. Em seres humanos essa enzima é responsável por 5% da oxidação de leucina.

Estudo: suplementado HMB e placebo. O grupo suplementado com o HMB teve um ganho de força de membros superiores significativamente maior; grupo suplementado também teve um ganho de massa magra maior e uma menor porcentagem de gordura corporal ao final do treinamento.

Os autores concluem que a suplementação do HMB é capaz de melhorar o ganho de força e diminuir os danos à musculatura, evidenciados pela reduzida concentração de CK plasmática após a suplementação, quando combinada a um programa de exercícios, e seus efeitos independem de gênero e/ou nível de treinamento do sujeito.

Leucina e performance esportiva

Diversas pesquisas têm mostrado que os ACR, particularmente a leucina, podem ser oxidados durante exercício de endurance e promover síntese protéica durante a fase de recuperação.

Estudo: remadores suplementados leucina e placebo. Os resultados mostraram que não houve diferenças significativas sobre o VO2max, alterações em características antropométricas, trabalho total gerado pelos membros superiores nem sobre a ingestão de proteínas na dieta entre os grupos. No teste de remada, o grupo suplementado apresentou um aumento significativo no tempo até exaustão. A análise subjetiva de esforço foi menor nos suplementados

Os autores sugerem que o ganho de rendimento não está, provavelmente, ligado à redução da fadiga central, mas à virtual capacidade do aminoácido leucina aumentar a síntese e diminuir o dano muscular durante o treinamento.

Leucina e insulina

A leucina e a insulina estão intimamente relacionadas aos processos de síntese protéica. Segundo estudos, os efeitos da leucina são, em grande parte, modulados pelo hormônio insulina. Evidências apontam também para a capacidade da leucina aumentar as concentrações plasmáticas de insulina, e como a combinação destes dois componentes é responsável pela promoção de síntese protéica em níveis superiores aos observados na administração de cada um, isoladamente. As ações, tanto da insulina quanto dos aminoácidos, em geral são orientadas no sentido do anabolismo.

A insulina, após interação com o receptor de membrana, estimula os transportadores de glicose (GLUT-4, facilitando a entrada de glicose para a célula, e exerce ação anabólica sobre o metabolismo protéico através dos seguintes mecanismos: estimulando o transporte de aminoácidos para dentro da célula; aumentando, em nível ribossômico, a eficiência do processo de tradução e atuando na etapa de iniciação da síntese protéica. Além de sua ação em nível ribossômico, a insulina partilha com os chamados fatores de crescimento (IGF) a capacidade de estimular o crescimento celular e, portanto, a síntese protéica.

A insulina inibe a proteólise, suprime a liberação e inibe a oxidação dos aminoácidos essenciais

Considerações finais:

O aminoácido de cadeia ramificada leucina tem se mostrado como forma efetiva de suplementação na promoção do anabolismo protéico muscular pós-exercício de endurance e de força.

Porém, a administração de leucina em quantidades desproporcionais às dos outros ACR (isoleucina e valina) é tóxica, uma vez que esta causa a depleção dos outros ACR inibindo a síntese protéica.

Outro fator a ser considerado é o de que todos os estudos realizados foram transversais e, portanto, não se conhece os possíveis efeitos colaterais da suplementação de leucina e seus metabólitos cronicamente.

Não há comprovações científicas que justifiquem a substituição de uma alimentação equilibrada por qualquer tipo de suplementação.