支链氨基酸(BCAA),健身界饱受争议的新星

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在过去很长时间里,支链氨基酸(branched-chain amino acids ,缩写为BCAA)常被视为抑制肌肉分解、增加肌肉合成、缓解运动疲劳的神奇补剂,但随着近年来相关研究的增多,其神话地位受到经常性的质疑。

BCAA即支链氨基酸包括异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸。这三种氨基酸被称为必需氨基酸,指人体需要但无法自己合成,只能通过外界摄取获得的氨基酸(图1)。

如果是冲动之下清空购物车的健身小白,一开始可能很难从名字上把BCAA和蛋白粉联系在一起。蛋白粉富含多种氨基酸,而BCAA则只由必需氨基酸组成,后者可以开启许多在正常饮食摄入量BCAA的情况下难以开启的代谢通路,从而在补充氨基酸作为营养物质摄入之外,还具有其它功能,这也是BCAA有很多魔法功效的原因所在。

支链氨基酸(BCAA),健身界饱受争议的新星  第1张图1. 支链氨基酸

与咖啡因、牛磺酸、肌酸等常见的健身补剂不同,BCAA可以从较为日常的饮食中也能获得。人们常常认为BCAA很神奇,甚至很神秘。实际上,在日常生活中,人们摄入肉、蛋、奶等富含蛋白质的食物的时,必然伴随着这三种必需氨基酸的摄入,只是不如直接摄入提纯好的BCAA粉末来得高效集中。

支链氨基酸(BCAA),健身界饱受争议的新星  第2张图2:BCAA可以从肉、蛋、奶等富含蛋白质的日常饮食中获得

在简要了解BCAA的组成成分和获得来源后,接下来让我们继续探讨其功能和作用机制。

肌肉的充电宝、脂肪的燃烧弹

自2002年美国医学学会首次公布建议每日BCAA的建议摄入量后,BCAA便成为营养界的大红人,关于它的科学研究也逐渐增多。在2019年的AIS纲要(澳大利亚体育学院权威的体育补剂使用指南)中,BCAA成功从C类“晋级”到了B类,成为了“新兴,值得进一步研究”的明星补剂。C类补剂属于“无清楚证明有效的补剂”。大多数运动补剂集中在这一组,这类补剂虽然被大众广泛使用,但是目前尚没有被证明有提高运动能力的作用。从AIS纲要这个业界导向标来看,BCAA已经获得了科学界较为一致的认可。

超能力一:促进肌肉合成

BCAA独特之处在于,它通过胰岛素途径独立刺激肌肉蛋白合成,可以产生许多对细胞代谢很重要的中间体。因此,BCAA能跳过肝脏代谢被骨骼肌快速吸收,其中亮氨酸通过激活mTOR信号系统中枢,促进肌肉蛋白的合成。此功能是BCAA的三个主要功能中最早被研究证实的,在其三个功能中最受学术界密切关注。

拥有如此强大功能、又是基本营养物质的BCAA是不是多吃无妨的呢?

支链氨基酸(BCAA),健身界饱受争议的新星  第3张

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图3:复旦大学的雷群英教授关于BCAA对小鼠糖脂代谢影响的研究

(图片来源:Nat. Metab.)

复旦大学的雷群英教授探讨了这个问题。雷教授通过研究发现,饮食中适量添加BCAA,能够降低食量并减少体重增加,也就是说能够帮助减肥。但是,长期高BCAA饮食则会导致肥胖。其机制为激活mTOR通路下游导致的胰岛素抵抗。

超能力二:对抗肌肉分解

有关研究表明,在静息状态下摄入BCAA,蛋白质降解速率下降,合成速率增加;

在有氧运动过程中摄入BCAA,净蛋白质降解速率有所下降。

这很好理解,当运动时间长、运动强度大时,蛋白质供能比例也会增加,尤其在耐力运动时,肌肉蛋白中的支链氨基酸会加大氧化。预防性地补充BCAA可以减少一些分解。

支链氨基酸(BCAA),健身界饱受争议的新星  第5张图4:运动后常见肌肉疲劳

超能力三:缓解运动疲劳

有关研究表明,血液中的BCAA浓度如果降低,会加速大脑神经递质血清素或5-羟色氨酸)的产生,这会引起过早的运动疲劳,感觉“累了困了、想睡觉”。色氨酸是血清素的前体,当血液中BCAA含量较高时,可以抢占色氨酸转运到大脑的“通道”,这样就可以把色氨酸“挤出去”,削弱它对中枢神经系统对应受体的抑制,从而缓解了肌肉疲劳。

英雄面具下的隐形肌肉杀手?

近期,健身圈内常常能看到某某专业运动员的营养师发现BCAA抑制肌肉生长的报道,人们对BCAA的盲目崇拜和追随的热情被浇了一点冷水,大家开始更为审慎地看待BCAA。

阅读相关研究之后可以发现,事实上,单靠BCAA是无法合成新的蛋白质的。人体一共有9种必需氨基酸,而BCAA之含有3种必需氨基酸。在运动员赛前准备的最后阶段,尤其是健美运动员,往往为了体脂率的控制会采取间歇性饮食甚至禁食的策略。如果此时再服用BCAA的话,亮氨酸的浓度会显著高于其它种类的氨基酸,下游相关的代谢通路被开启,但是因为没有足够的原材料,机体的应对方式就是分解更多的已有蛋白质。因此,本来用来增肌的BCAA此刻却成为了触发肌肉分解的信号灯。

但是,对于正常饮食的业余健身人群来说,服用BCAA导致肌肉分解的报道就是一则谣言。

由此可见,谣言往往不是空穴来风,而是对已有研究的断章取义。在面对此类报道时,更需要我们理性思考,不要被噱头完全抓住了眼球而丧失思辨能力。

巨额市场和“光明的未来”

截至2022年,BCAA在全球已经拥有2.56亿美元的市场,凭一己之力占据了健身补剂总市场的65%之多,不愧为一颗冉冉升起的医药界新星。值得关注的是,BCAA不止作为健身补剂在市场中出现,它在药物合成、动物饲养等多个领域。

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(图片来源:Business Research Insight)

图5~图6:BCAA的市场规模及其不同应用类型的销售量占比

跨界的无限潜力

除了在健身补剂的主业,BCAA在改善肿瘤晚期患者生存改善肝硬化等重大医疗热点问题上也展现出巨大的潜力。

恶液质是各种晚期恶性肿瘤的常见并发症,患者会发生代谢改变、体重减轻、厌食、系统性炎症等症状,约20%肿瘤患者死于恶液质。恶液质患者对蛋白质的消耗会大大高于常人,而在患癌症食欲降低的情况下又难以通过吃大鱼大肉,来补充足量的必需氨基酸。这个时候BCAA便可大展身手,用以改善癌症晚期患者的身体状况。

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(图片来源::Clinical Nutrition Espen

图7:支链氨基酸刺激的mTOR信号传导和肝癌发生的机制。PI3K-Akt,磷酸肌苷酸-3-激酶蛋白激酶B;p70S6K1,p70S6激酶1;IRS-1,胰岛素受体底物;mTOR,哺乳动物雷帕霉素靶标。

在前文中简单提到,BCAA能够激活mTOR代谢通路,这个通路与细胞增殖也是息息相关的。相关研究表明,BCAA能够抑制肝细胞凋亡,增强肝细胞再生力。

我国是全球肝病负担最重的国家,拥有乙肝病毒(HBV)携带者9000万人,丙肝病毒(HCV)携带者1000万人, 非酒精性肝病患者1.7-3.1亿人,肝硬化患者700万人,每年有四十万人因肝炎的并发症死亡。因此,改善肝硬化患者的生存状况是一件意义深远的工作。

中国肿瘤营养治疗指南中着重提到的营养相关意见涉及支链氨基酸(BCAA)的应用。指南指出支链氨基酸(BCAA)对肝癌合并肝硬化患者尤其适用,可以改善患者固有免疫状态;临床研究表明在放疗和用药期间口服补充支链氨基酸(BCAA)能够改善肝硬化病人的生化指标,同时防止肝硬化的复发,保护肝脏功能。

BCAA已被证明具有多种生物学效应,包括促进蛋白质合成和肝细胞增殖、调节免疫系统、改善胰岛素抵抗、抑制肝癌细胞增殖和新生血管形成,目前只有它的第一项生物学效应被用作大规模工业化的原理和抓手,其余的属于BCAA的“魔法”还有待开发。

BCAA在市场上主要作为健身补剂出现,具有抑制肌肉分解、增加肌肉合成、缓解运动疲劳等功能,其作用及安全性已获得营养学界的广泛认可,在正常的身体状态下适量服用BCAA对人体有多方面益处。同时,除去已经被广泛商业化的健身补剂功能,BCAA也被作为治疗肝癌和恶液质病的潜在辅助药剂开发,具有良好的药剂学开发潜力。

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