עמוד הבית > אחר > חינוך גופני וספורטעמוד הבית > מדעים > רפואה וקידום הבריאות > תזונהעמוד הבית > מדעים > ביולוגיה > גוף האדם > מערכת העיכול ותזונה
גליליאו : כתב עת למדע ומחשבה


תקציר
תוספי תזונה מעוררים עניין משום שמייחסים להם סגולה מיוחדת בהגברת יכולתם של הספורטאים. מבין התוספים מעמידות אתגר מיוחד חומצות האמינו המסועפות ונגזרותיהן. על האפשרויות הגלומות בתרכובות אלו לשיפור הפעילות הספורטיבית הרגילה והתחרותית ועל משמעותן בשיפור ההישגים בספורט. המאמר סוקר את תוסף המזון HMB שהפך לאחרונה ללהיט.



חומצות אמינו מסועפות ונגזרותיהן כתוסף תזונתי בספורט
מחבר: הרברט פרוינד


תוספי תזונה מעוררים עניין מיוחד בענפי הספורט השונים משום שמייחסים להם סגולה מיוחדת בהגברת יכולתם של הספורטאים. מבין התוספים מעמידות אתגר מיוחד חומצות האמינו המסועפות ונגזרותיהן. כדי להבין את האפשרויות הגלומות בתרכובות אלו לשיפור הפעילות הספורטיבית הרגילה והתחרותית נבחן את מנגנוני הפעולה שלהן, את השפעתן על מצבי מחלה חמורים, את משמעותן בשיפור ההישגים בספורט ולבסוף את השימוש היישומי בלאוצין וב-HMB לשם שיפור היכולת הגופנית.

לאחר ספיגה ועיכול של ארוחה מכילת חלבונים, מגיעות חומצות האמינו לווריד השער ומשם מוסעות לכבד. הכבד מהווה את האיבר העיקרי בגוף העוסק בפירוק חומצות אמינו. אלא שהאנזים המתאים לפירוק חומצות האמינו המסועפות (חא"מ) נעדר מהכבד; וכך חומצות האמינו המסועפות (לאוצין, איזולאוצין וכן ואלין) עוברות את הכבד מבלי להתפרק ומגיעות עם זרם הדם לשרירים. בשריר, רק חלק קטן מחא"מ (חומצות אמינו מסועפות; ראו מילון מונחים) משמש לסינתזת החלבון והשאר מתפרק ומשמש מקור אנרגיה הן במנוחה וגם במצבי חוסר ודחק. השארית החנקנית שנותרת לאחר ניצול חומצות האמינו לאנרגיה, משמשת ליצירת חומצות אמינו לא-חיוניות (חומצות חיוניות לגוף, אך שאין הכרח לספקן במזון. וראו מילון מונחים) כמו אנלין ובעיקר גלוטמין. האנלין המשתחרר מהשריר מנוצל על ידי הכבד, והגלוטמין מנוצל על ידי המעי והכליה לאנרגיה ולסינתזת חלבון. בפעילות גופנית מואצת מתרחש פירוק מואץ של חא"מ בשריר ומשתחרר גלוטמין.

פרט לכך שחומצות אמינו מסועפות מהוות אבני בניין לחלבוני השריר ומקור אנרגיה, ללאוצין ונגזרותיה תפקיד מיוחד בבקרת שיחלוף החלבונים של שרירי השלד ושריר הלב וביכולת להקטין את פירוק חלבון השריר ולעודד את סינתוזו. מגוון תפקודיהן החשובים של חא"מ וביחוד פעולת הלאוצין בשריר, הניבו מחקר ענף בשימוש בחא"מ לשם תמיכה מטבולית במצבים פיזיולוגים ופתולוגיים רבים כמו באי ספיקת כבד (מצב פתולוגי חמור בו תפקוד הכבד לקוי ביותר), תרדמת כבדית (אי ספיקת כבד חמורה המשפיעה באורח שלילי על המוח) ובמצבי חבלה ואילוח (ספסיס).

לתערובות תזונתיות המעושרות בחומצות אמינו מסועפות (חא"מ) השפעה חיובית בטיפול בתרדמת הכבד עצמה וביציאת החולים מתרדמת כבדית. תפקודים אלה של חא"מ מביאים להעלאת שעורי הוותרות בחיים של החולים במצבים חמורים אלה.

לתוספת חא"מ תפקיד כפול במצבי אי-ספיקת כבד ותרדמת כבדית. האחד, בתחרות של חא"מ עם חומצות האמינו הארומטיות על אותו מנגנון ההובלה במחסום הדם-מוח, והשני – הקטנת פירוק חלבוני השריר כמקור אנרגיה במצב של תת-פעילות מטבולית בגוף ובדרך זאת יצירת מאזן חנקן (חלבון) חיובי. הצלחת הטיפול בתמיסות מסחריות של חומצות אמינו מסועפות באי ספיקת הכבד ובתרדמת כבדית הביאה לבחינת ההזנה בתמיסות חלבון מועשרות בחא"מ או בלאוצין בלבד גם לחולים אחרים, כאלה שנגרמה להם חבלה חמורה או אילוח חריף. עירוי של תערובות מאוזנות מעושרות בחא"מ או עירוי של חא"מ בלבד לחולים אלו, הביאו להקטנת פירוק חלבוני השריר וכתוצאה מכך להקטנה משמעותית בשליליות מאזן החנקן, הקטנת הפרשת 3-מתיל היסטדין בשתן (תוצר פירוק השרירים), שיפור בהרכב חומצות האמינו בדם שנפגם בגלל חבלה או האילוח, הגברת סינתזת חלבון הכבד וכלל החלבון בגוף ושיפור המצב החיסוני. למרות שחומצות אמינו מסועפות גרמו לשיפור הפעילויות המטבוליות, לא קטנה התמותה בחולי החבלה החמורה והאילוח.

ההשפעות החיוביות שנמצאו במצבי מחלה קשים הביאו לבדיקת השפעת חא"מ על העייפות הפיזית בספורט, המתבטאת בשני אופנים: האחד נובע מפועלת השרירים ומוגדר כעייפות היקפית או פריפרית (muscle fatigue), והשני הוא תוצאת פעילות מערכת העצבים המרכזית ומוגדר כעייפות מרכזית (central fatigus).

גורמי העייפות המרכזית וכיצד ניתן לצמצמה

בתרדמת הכבד יש חוסר איזון בין חומצות האמינו הארומטיות לחומצות האמינו המסועפות, חסר המביא ליצירת נוירוטרנסמיטרים מדכאים כמו למשל נגזרות של טריפטופן. מצב דומה קיים גם בתהליך העייפות המרכזית. בעייפות מרכזית נמצאו בדם ריכוזים גבוהים של סרטונין (5 – הידרוקסי טריפטאמין או HT -5), הנוצר מחומצת האמינו טריפטופן. במוח מעורב סרטונין בבקרת העירנות, השינה ומצב הרוח. במאמץ גופני נמרץ משתחרר סרטונין מתאי עצב באזורי מוח מסוימים, ריכוזיו עולים וכתוצאה מכף פוחת הכושר הגופני במאמץ. גם הזרקת תרכובות הפועלות בד בבד (אגוניסטים) עם סרטונין לבני אדם ולבעלי חיים פגמה בכושר הגופני ואילו הזרקת אנטגוניסט לסרוטונין (תרכובת הנוגדת פעולת סרוטנין) שיפרה משמעותית את הכושר הגופני.

בין נימי הדם לרקמת המוח קיים מחסום מיוחד שאינו מאפשר מעבר חופשי של תרכובות שונות מהדם למוח (מחסום דם-מוח). התרכובות ההכרחיות לפעילות המוח מועברות באמצעות מערכות הובלה או מערכות העברה ייחודיות לכל תרכובת או קבוצת תרכובות. מערכת הובלה מורכבת מחלבון או קבוצת חלבונים הטבועה בקרומית התא ומאפשרת את המעבר. בין שאר מערכות ההובלה קיימת במוח מערכת הובלה – L המעבירה את חומצות האמינו הנייטרליות מהדם למוח. עם החומצות הנייטרליות נמנית גם הטריפטופן המהווה כאמור חומר גלם לסרוטונין. במערכת זאת קיימת אפוא תחרות בין הטריפטופן לבין חומצות נייטרליות אחרות כמו חומצות האמינו הארומטיות (פנילאלנין וטירוזין) וחומצות אמינו מסועפות, תחרות המקטינה את מעבר הטריפטופן למוח.

מאמץ גופני גורם לשינוי בהרכב חומצות האמינו בדם. הקף השינוי תלוי בסוג המאמץ הגופני, דרגתו ומשכו שלו. מאמץ קצר גורם לעלייה בריכוזי כל חומצות האמינו בדם. במאמץ ממושך חלה ירידה בכמעט כל חומצות האמינו בדם. הטריפטופן לא זו בלבד שהיא מתחרה עם חומצות אמינו אחרות על המעבר למוח, אלא היא בת תחרות לחומצות השומן בדם על חלבון האלבומין כמוביל. לאחר מאמץ גופני עולים ריכוזי חומצות שומן בדם ולכן נדחק הטריפטופן מהאלבומין וריכוזו החופשי בדם עולה. עליית ריכוז הטריפטופן החופשית בדם (טריפטופן שאינה קשורה לאלבומין) גורמת לאחר מאמץ ממושך לעלייה ביחס בין הטריפטופן החופשית וחא"מ בדם: השינוי מקורו בירידה בריכוז חא"מ בגלל חמצונן בשריר בעת מאמץ, ובשחרור הטריפטופן מהאלבומין. במצב זה מועדפת הטריפטופן במנגנון ההובלה של חומצות האמינו הנייטרליות למוח, גוברת העברת הטריפטופן למוח, גובר ייצור סרטונין וגוברת העייפות המרכזית. יחס גבוה בין טריפטופן חופשית לבין חומצות אמינו מסועפות בדם נמצא באנשים לאחר ריצת מרתון, משחק כדורגל וסקי ממושך.

בחיות מעבדה חלה עלייה משמעותית בטריפטופן חופשי בדם לאחר מאמץ גופני המלווה בעלייה בריכוז הידרוקסי אינדול חומצה אצטית, תוצר פירוק הסרוטנין, במוח ובנוזל השדרה. במקביל, חלה ירידה בריכוז הדופאמין, נוירוטרנסמיטר הפועל במוח, נוצר מחומצת האמינו טירוזין ומהווה תרכובת מוצא לאדרנלין (אפינפרין) ונו-אדרנלין (נוראפינפרין), וגם חלה ירידה בנגזרות הדופאמין בחלקי מוח שונים. מכאן, שיחס גבוה של סרטונין לדופאמין כרוך בעייפות מרכזית ומביא להקטנת הפעילות הגופנית. הזרקה של טריפטופן לסוסים לפני אימון במאמץ מבוקר קיצרה באורח משמעותי את משך הזמן עד לתשישות; במילים אחרות – הזרקת טריפטופן הקטינה את העמידות לתשישות.

עקב התחרות על מנגנון ההובלה למוח מתבקשת העשרת המזון בחומצות אמינו מסועפות עבור ספורטאים. הזנת תמיסה מועשרת בחא"מ, 6 עד 8 גרם ליום (לעומת תמיסת אניבו – תמיסת "דמה" שאינה מכילה חא"מ; וראו מילון מונחים), לספורטאים שביצעו מאמץ נמרץ הפחית עייפות וגרמה ביצועים מנטליים טובים, הן בטמפרטורת נוחות והן בתנאי חום כבד; ואולם בחיות לא נמצאו ממצאים דומים. שילוב של הזנה בסוכר וחא"מ הביאו לדחיית העייפות בספורטאים על ידי שמירה על רמות הסוכר בדם ואספקת אנרגיה זמינה כאשר ריכוז הגליקוגן נמוך. ההזנה בסוכר מקטינה את ניצול השומנים ומורידה את ריכוז חומצות השומן בדם. הסוכר מגרה את הפרשת האינסולין בעל הפעילות האנטי-ליפוליטית (הקטנת פירוק השומן) ומביא לירידה בריכוז חומצות השומן בדם ולהקטנה בריכוז הטריפטופן. אפקט זה אינו קיים במאמץ ממושך (מעל שעתיים-שלוש).

הזנה בסוכר בתוספת חא"מ (לעומת סוכר) שיפרה באורח משמעותי את המצב הנפשי ועירנות הנבדקים אבל לא השפיעה על הכושר הגופני לבד מאשר הגברתו בעת ריצת מרתון (ריצה איטית יחסית). לאספקת חא"מ בעודף קיים פן שלילי, יצירה עודפת של אמוניה, תרכובת רעילה.

עייפות השרירים (עייפות פריפרית)

לעייפות השרירים (עייפות פריפרית) הוצעו הסברים רבים וביניהם יצירה מוגברת של אמוניה במצבים של דלדול בגליקוגן, דלדול בפוספוקריאטין בשריר, הצטברות חומציות (חומצת חלב), דלדול בגליקוגן והפרעה בהולכה העצבית לשריר.

הצורך בחלבונים במאמץ גופני מסוג סיבולת

מאמץ סיבולת (endurance activity) מוגדר כמאמץ בו כמעט כל האנרגיה הדרושה לביצוע המאמץ מופקת באמצעות חמצן (זירחון מחומצן) ולא נוצרים תוצרי ביניים שאינם מחומצנים – הכוונה מאמץ ברמה נמוכה יחסית וממושך.

מאמץ סיבולת בדרגה קלה או בינונית אינו משנה את הצורך בחלבון כדי להביא לתיפקוד באורח מיטבי. עבור ספורטאי מקצועי, המתאמן משך שעה, ארבע עד חמש פעמים בשבוע הצורך בחלבון עולה בשיעור של 20% - 25%. בקרב אתלטים מקצועיים המבצעים מאמץ נמרץ, קיים צורך של 1.6 עד 1.7 גרם חלבון ליום לק"ג משקל הגוף. כמות חלבון זאת מהווה כ-15% מצריכת האנרגיה. ערכים אלה תואמים את המלצות האיגוד האמריקאי לרפואת ספורט ואיגוד הדיאטנים האמריקאי והקנדי. בהתאם להמלצות אלה, במצב הידע הקיים, לא נדרשת תזונה מיוחדת השונה בהרכבה (כולל החלבון) מהתזונה המומלצת לאוכלוסיה הרגילה. על קביעה זו יש עוררין ובנושא זה נעסוק בהמשך.

הצורך בחלבון במאמץ-כוח: מדוע אין הסכמה על תוספת החלבון הדרושה?

במאמץ כוח (strength exercise, resistance exercise) גדלה בניית החלבון המביאה לשינוי בסיבי השרירים ולעיבויים (היפרטרופיה של השריר). גדילה זאת מחייבת מאזן חנקן (חלבון) חיובי, ואולם מאמץ נמרץ במיוחד במשך זמן ממושך גורם להרס תאים ויוצר עומס מטבולי המדכא את בניית החלבונים. דיכוי בניית החלבון חולף מספר שעות לאחר הפסקת המאמץ הנמרץ. נראה כי ספורטאי הצורך חלבון ופחמימות מוקדם ובסמוך לסיום המאמץ (תרגול) יוצר תנאים נוחים לבניית שריר. כמות החלבון הדרושה לספורטאי המבצע פעילות נמרצת גדולה משמעותית מכמות חלבון של 1.3 גרם ליום לק"ג משקל גוף הדרושה לאנשים ללא פעילות נמרצת. האיגוד האמריקני לרפואת ספורט וארגון הדיאטנים האמריקני והקנדי אינם שותפים להערכה המחייבת תוספת חלבון לספורטאים. לאור חילוקי הדעות בנושא, מתבקשת השאלה, האם רק כמות החלבון חשובה או שמא חשוב גם הרכבו, ובמיוחד: מה תפקידן וערכן של חומצות אמינו מסועפות בבניית חלבוני השריר במאמץ גופני?

לחא"מ וביחוד ללאוצין מספר תיפקודים מטבולים בשריר: חא"מ משמשות כחומר גלם לבניית חלבונים; חא"מ משמשות כמקור אנרגיה ישיר בשריר וכאמור גם לאספקת קבוצות אמינו ליצירת אלנין וגלוטמין; חא"מ ובעיקר לאוצין מקטינות את פירוק החלבון ומעודדות סינתזת חלבון מאחר שהן מעוררות הפרשה של אינסולין. אלא שבניית החלבון בשריר לאחר מאמץ ארוך ונמרץ מתעכבת מספר שעות ניכר מתום המאמץ. בניסוי בבעלי חיים נמצא שלאחר מאמץ ממושך ונמרץ, כאשר בעל החיים נותר ללא מזון אבל חופשי לשתות, סינתזת החלבון בשריר מדוכאת לפחות למשך שמונה שעות. בבני-אדם לא ניתן היה להסיק מסקנות ברורות. שימוש באיזוטופים יציבים מחייב יצירת מצב של שיווי משקל מטבולי בין היסוד המסמן לכלל כמות היסוד בגוף. שיווי משקל זה מושג לאחר פרק זמן ארוך ולכן לא ניתן לערוך מדידות במאמץ על ידי יסודות יציבים. שימוש ביסודות רדיואקטיבים, אשר רגישות מדידתם גדולה לאין ערוך מזאת של איזוטופים היציבים, אינו מחייב מצב של שיווי משקל אבל השימוש בהם אסור בבני אדם אלא לצורכי ריפוי או איבחון רפואי.

ניסיון להאכיל חיות בארוחה מאוזנת לפני המאמץ לא הביא לשיפור בניית החלבון לאחר מאמץ. בארוחה דומה שהוגשה 10 דקות מתום המאמץ הביאה לחזרה שלמה של בניית החלבון תוך שעה. לארוחת פחמימות בלבד לא היתה השפעה מיטיבה כזו.

השפעה חיובית דומה נמצאה גם בניסויים שנערכו באנשים. את ההשפעה החיובית של הארוחה המאוזנת בחומצות אמינו ניתן להשיג גם באמצעות תמיסה המכילה את חומצות האמינו החיוניות (אלו שאינן מותמרות; ראו מילון מונחים) בלבד מיד בתום המאמץ.

סינתזת החלבון, כידוע, כוללת שני שלבים עיקריים. הראשון שיעתוק דנ"א לרנ"א-שליח והשני תרגום רנ"א-שליח באמצעות הריבוזום לשרשרות חלבון. לאור זאת נמצא כי הלואצין מפעיל את תרגום יצירת חלבון ייחודי שהינו סינרגיסטי (פועל בד בבד) עם האינסולין וכי הזנה בלאוצין בלבד עשויה לחקות את ההשפעה הבונה (אנאבולית) של יצירת חלבון על ידי תערובת מאוזנת של חומצות אמינו.

מה אפוא השפעתה של הארוחה המיידית שלאחר סיום מאמץ נמרץ? בחיות שהוזנו בארוחה מאוזנת או בלאוצין בלבד הושגה חזרה כמעט מיידית (תוך שעה אחת) לכושר תקין של סינתזת חלבון לאחר מאמץ, כאשר הלאוצין גרם לגירוי של בניית החלבון ללא עלייה בריכוז האינסולין בדם. לפיכך נראה כי ההשפעה מעוררת-הבנייה של ארוחה מאוזנת תלוי כולו בעלייה בריכוז הלאוצין בשריר ובהשפעתו על המנגנון המולקולרי של בניית החלבון בשריר. בבני אדם הממצאים פחות משמעותיים.

בקרב רצי מרתון אשר הוזנו בשתייה ב-16 גרם חא"מ, שופרו הביצועים בקבוצת הרצים האיטיים בלבד ואילו עירוי של 300 מ"ג חא"מ לק"ג משקל גוף לפני מאמץ עד להתשה, לא הביא שיפור משמעותי בכמות העבודה הגופנית הכוללת שהרצים ביצעו. בניסוי דומה ברוכבי אופניים, קטנה הירידה בריכוז גליקוגן השרירברוכבים שקיבלו חא"מ לפני ותוך כדי הניסוי. החיסכון בגליקוגן השריר מקורו כנראה בניצול אלנין להפקת אנרגיה. בניסויים דומים במאמץ קצר ומרוכז, כמו ריצות קצרות, לא נמצאה השפעה של חא"מ על כושר הביצוע. לאור ממצאים אלה נתבקשה בחינת השפעת נגזרות הלאוצין על מאסת השריר וביצועיו.

התפקיד התזונתי של הידרוקסי מתיל חומצה בוטירית (HMB)

לאוצין ונגזרותיה מקטינות פירוק חלבון השריר. החומצה הידרוקסי מתיל בוטירית (HMB) היא נגזרת של לאוצין ושל החומצה קטו איזוקפרואית (KIC) שהיא נגזרת של לאוצין וגם נגזרת של החומצה הבוטירית (חומצת החמאה). בתהליך הרגיל של חמצון הלאוצין בשריר, הופכים 10%-2% מהלואצין ל-HMB. HMB מהווה כנראה את הגורם לפעילות המטבולית המיוחדת של הלאוצין ושל KIC. נראה ש-HMB משמש בחלק מהרקמות כמקור הפחמן העיקרי לבניית הכולסטרול המהווה מרכיב חיוני של קרומית התא.

חלק מהלאוצין הופך בשריר, בדרך פירוק חלקי ל-KIC וכמות קטנה של KIC הופכת בכבד ל-HMB. לאור זאת נבחנה האפשרות של-HMB סגולות מיוחדות.

סגולותיה המיוחדות של HMB

HMB הוא תוסף מזון שהפך לאחרונה ללהיט בינלאומי כמגביר כוח ובונה מאסת שריר במאמץ כוח (resistance training). בניגוד להורמונים אנאבולים הגורמים לעיבוי השריר על ידי עידוד בניית חלבוני השריר, פועל HMB בדרך שונה: הוא מקטין את פירוק החלבון ומפחית את הנזקים לתאים (המכונים גם "סיבים") של שרירי השלד הנגרמים על ידי הפעילות האינטנסיבית של מאמץ כוח.

כיום מדורג HMB במקום השישי בין תוספי המזון בהם נעשה שימוש בשחקני פוטבול אמריקאי. בניסויים בהם הודגרו רקמות שריר חולדות בנוכחות HMB, דיכא HMB את פירוק החלבון בשיעור של 80% וגרם לעלייה של 20% בבניית החלבון. במקביל נמצאה פעילות חיסונית (אימונולוגית) מוגברת, השפעה שלא נמצאה על ידי לאוצין או KIC. החזקת לימפוציטים של בני אדם בנוכחות HMB גרמה לפעילות החיסונית המוגברת. על ידי תוספת HMB למזון בעלי חיים מושגת פעילות מירבית של המערכות החיסוניות ותכולה מירבית של שומן בחלב הנקה.

בבני אדם במאמץ כוח נמרץ הקרוב לגבול היכולת, חלות פגיעות בקרומיות תאי השריר ומשתחררים אנזימים הייחודיים לתאי השריר אל מחוץ לתאים. כתוצאה מכך, עולה בדם ריכוזיהם של האנזימים קריאטין קינז (CK) ולקטט דהידרוגנז, LDH. מתן HMB במינון של 3 גרם ליום, באותם תנאי מאמץ, הביא לירידה של 60%-20% בריכוזי שני האנזימים בדם ולהשגת תגובת שריר מירבית למאמץ הכוח (resistance execise).

גם מתן HMB למתנדבים לא מאומנים שהתאמנו במשך שלושה שבועות בהרמת משקולות, בכמות של 3 גרם ליום, הקטין את ריכוזי CK, וכן LDH בדם וגם הקטין ב-20% את הפרשת 3-מתיל היסטידין. תרכובת זאת נמצאת בריכוז גבוה בחלבון השריר ובריכוזים נמוכים מאוד בחלבון התאים האחרים. הפרשת גדולה של מתיל היסטדין בשתן, מעידה על קצב נמרץ של פירוק חלבוני השריר. ככל שעלה מינון HMB, כן עלה כוח השריר ומאסתו מבלי שחל שינוי משמעותי במשקל הגוף – דבר המעיד על בניית שריר במקום צבירת שומן. במתנדבים שהתאמנו והוזנו ב-HMB גדל כוח השריר בכ-20% ביחס לאלה שלא ניזונו ב-HMB. ה-HMB גם מקטין את כאב השרירים לאחר מאמץ. ירידה זו בעוצמת הכאב, מאפשרת לספורטאי שיגרת אימונים אינטנסיבית ותכופה ובדרך זאת משפרת משמעותית את ביצועיו. הזנת HMB בכמות גדולה מאשר 3 גרם ליום לא הביאה לשיפור הבצועים.

לאור זאת נראה ש-HMB לכשעצמו אינו משפיע על כוח השריר והרכב הגוף ללא הגירוי המופעל תוך תהליך האימון במאמץ כוח. HMB מגביר את מאסת השרירים ואת כוח השרירים הן בגברים והן בנשים, ללא תלות במצב הבסיסי של אימון או היעדר אימון קודמים של הנבדקים. ממצאים דומים נמצאו גם באנשים מבוגרים.

ניסויים בספורטאים מאומנים

לא רק בספורטאים מאומנים נמצאה השפעה מיטיבה של HMB; גם בקרב ספורטאים מנוסים ומאומנים מאוד התגלה שיפור משמעותי בתפקוד השרירים. השפעה של ה-HMB משפרת את תפקוד השרירים. אספקה של 3 גרם ליום, גם בספורטאים מאומנים ובהם ספורטאי אמריקאי, אשר כוחם התעצם, עלה ריכוז החלבון וירד ריכוז שומן הגוף. השפעה מיוחדת הייתה ל-HMB על שרירי פלג הגוף העליון. ניסויים אלה, למרות שלא היו נקיים משגיאות בתכנונם ולמרות מחקרים אחרים שלא הראו אפקטים חיוביים, התפרסמו בהרחבה בעיתונות הספורט, דבר שנתן ל-HMB דחיפה מסחרית ניכרת נוספת כתוסף תזונתי מעודד כוח.

בטיחות השמוש ב-HMB

לאור ההשפעות החיוביות של HMB נבחנה בטיחות שימושו כדי לבדוק אם לא קיימות תופעות לוואי שליליות הכרוכות בצריכתו. בהזנת בעלי חיים בכמויות גדולות לא אובחנה רעילות או תופעות לוואי. גם בבני אדם השימוש ב-HMB היה בטוח ולא נמצאו תופעות לוואי או פגיעה כלשהי באיברים. המנגנון המדוייק בו לאוצין או אחד מתוצריו מגבירים את מאסת השריר ואת כוח השריר טרם הובהר.

מנגנון הפעולה של HMB

חלבון השריר, כמו כל חלבוני היצורים החיים, נמצא באופן מתמיד בתהליך של פירוק (דגרדציה – וראו מאמרים של גונן וצ'חנובר השב ומתפרסם בגיליון זה) ובנייה, כשתכולת החלבון ברקמה היא תוצאה של היחס בין קצב הבנייה לקצב הפירוק.

כל גדילה של שריר (וכל רקמה אחרת) כרוכה בהכרח הן בבנייה והן בפירוק חלבון. מכאן שהיפרטרופיה- התעבות – רקמת השריר נובעת מעלייה בבנייה, ירידה בפירוק או שילוב של שני גורמים אלה. בבעלי חיים נמצא כי עיכוב של פירוק החלבון (תהליך אקטיבי הפועל באמצעות מערכות יחודיות בתא), מבלי שחלה עלייה בבנייה, מביא להיפרטרופיה של השריר. כך שאם HMB אכן מקטין את פירוק חלבוני השריר, פעילות זאת מביאה לעיבוי (היפרטרופיה) השריר, עליית כוח השריר ועלייה ב-LBM.

בהתאם לתצפיות שנערכו על דרך הפעולה של HMB, נמצא כי חומר זה גורם להפעלה ולהסתגלות עצבית בשבועיים עד ארבעת השבועות הראשונים של תקופת האימון ובהמשך – להיפרטרופיה שרירית מתקדמת. אשר לגבי מנגנון הפעולה הבסיסי הועלו כמה השערות:

א. עידוד פעולת הקולטנים להורמונים כמו קולטנים להורמונים כמו קולטני הקורטיזול, הטסטוסטרון, הורמון גדילה, IGF-1 והאינסולין.

ב. עיכוב פעולתם של אנזימים מפרקי חלבונים (פרוטאזות) ומנגנוני פירוק אחרים של חלבון השריר.

ג. יצירה מוגברת של הידרוקסי מתיל-גלוטריל קואנזים A (HMG-CoA) המהווה תרכובת מוצא לבניית כולסטרול, דבר המאפשר שיחזור מהיר של קרומיות תאים, צמיחת ופעילות תאים מרבית, ובמיוחד תאי המערכת החיסונית, תאי בלוטות החלב ותאי השריר. ייצור מוגבר של הכוסטרול חשוב במיוחד בשריר משום שכל מקור הכולסטרול לפעולת השריר בייצור תוך תאי של תא השריר.

ד. עידוד חימצון של חומצות השומן בשריר ויצירת אנרגיה זמינה לבניית החלבונים.

אלא שכל אחת מההשערות נותרה בעינה ועדיין לא הובהר לאשורו מנגנון הפעולה של HMB.

ישום

HMB אושר על ידי הוועדה האולימפית הבינלאומית כתוסף מזון חוקי, בלתי רעיל, נטול תופעות לוואי ושאינו גורם לשינויים הורמונלים או נזק לכליות, לכבד או למערכות החיסוניות. אין HMB יכול למלא את הצורך בחומצות האמינו החיונית לאוצין, אבל הוא יכול להוות תוספת משפרת ביצועים. מכיוון שלחומצות אמינו מסועפות, ובעיקר ללאוצין, תפקיד מרכזי במטבוליזם השריר, קיימת המלצה להעלות את כמות הלאוצין היומית במזונם של אנשים העוסקים בפעילות ספורטיבית רגילה ל-45 מ"ג ליום לק"ג משקל גוף (כיום מקובל מינון של 14 מ"ג) ולאנשים פעילים, ובמיוחד לאתלטים תחרותיים, בעיקר בתקופה המיידית לאחר אימון גופני. תוספת חא"מ ובהן 35%-30% לאוצין עשויה להקטין את פירוק חלבוני השריר, לשפר את מאזן החנקן (חלבון) לשפר את הביצועים האתלטיים, להקטין את הכאב שלאחר מאמץ ולהביא לצמצום העייפות המנטלית, וכתוצאה מכך לביצועים טובים ולהישגים משופרים. תוספת של 1.5 עד 3 גרם ליום של HMB לספורטאי העוסק במאמץ כוח מגבירה את מאסת השריר ומביאה להתחזקות כוח השריר תוך הקטנת פירוק חלבון השריר, הן באנשים בלתי מאומנים והן באתלטים מאומנים ותחרותיים.

לקריאה נוספת:

h.Slater GJ, Jenkins D. beta-hydroxy-beta-methylbutyrate (HMB) supplementation and the promotion of muscle growth and strength Sports Med 2000;30:105-16.

Blomstrand E. Amino acids and central fatigue. Amino Acids 2001;20:25-34

Freund HR, Hanani M. The metabolic role of branched chain amino acids. Nutrition 2002;18:287-8

מילון מונחים

איזוטופים יציבים שימוש באיזוטופים יציבים שכיח במיוחד בלימוד תהליכים ביוכימיים בגוף האדם משום האיסור על שימוש באיזוטיפים רדיואקטיביים, אלא לשם טיפול איבחון רפואי. בין הנפוצים בשימוש: מימן 2 (דאוטריום), פחמן 13, חנקן 15, חמצן 18.

מאזן חנקן חיובי/שלילי ההפרש בין צריכת החנקן לבין הפרשתו מהגוף. מאזן חיובי מעיד על בניית שרירים ושלילי – על פירוקו.

אילוח (sepsis) נוכחות חיידקים או פטריות פתוגניים או הרעלנים (טוכסינים) הנוצרים על ידם ברקמות או בדם.

עייפות היקפית או עייפות השרירים נובעת או מאמץ גופני בתחום התת-מירבי הכרוך בדלדול מאגר הגליקוגן בשריר או ממאמץ גופני מירבי המביא למחסור בחמצן ולהצטברות חומצת החלב (לקטית) והגברת החומציות.

עייפות מרכזית עייפות הכרוכה בפעולת מערכת העצבים המרכזית (המוח).

מאמץ סיבולת מאמץ גופני אשר במהלכו צריכת החמצן מתקרבת לערך המירבי שמערכת הלב-ריאות מסוגלת לספק.

מאמץ כוח מאמץ גופני אשר לשם ביצועו חלק משמעותי מהאנרגיה מופק תוך יצירת חוב חמצן הנוצר מירידה בריכוז החמצן ברקמות ובדם ומעלייה בריכוז חומצות החלב, תוך יצירת חמצת מטבולית.

מאסת גוף כחוש (lean body mass, LBM) משקל הגוף בניכוי מאסת שומן הגוף.

היפרטרופיה של השריר גדילת השריר מבלי שחלה עלייה במספר התאים.

Steady state בפיזיולוגיה, מצב שבו אין שינוי בקצבי הפעילויות הביוכימיות השונות.

ליפוליזה תהליך פירוק השומן לחומצות שומן חופשיות וגליצרול.

מחסום דם-מוח (blood brain barrier) תאי אנדוטל מיוחדים (תאי מעטפת) המחוברים ביניהם באורח הדוק ולא מחורר ומהווים מחסום בין נימי הדם במוח לבין תאי המוח. מעבר תרכובות מתאפשר על ידי מנגנוני העברה הבנויים חלבונים מיוחדים והטבועים בשכבת תאי המחסום.

אינבו (פלצבו) טיפול סרק (טיפול דמה) רפואי, כולל הספקת סרק של תרופות כדי ליצור קבוצת ביקורת ניסויית ראויה לטיפול העיקרי.

וריד השער (portal vein), וריד עבה וקצר המוביל דם מהקיבה, המעי והטחול אל הכבד, ומתפצל בכבד לרשת נימים.

לימפוציט תא דם לבן הנוצר מהרקמה הלימפואידית. רוב הלימפוציטים מסווגים לתאי T ולתאי B. קיימות תת קבוצות.

ציטוזול רכיבי התא החי ללא אברוניו. הכוונה בדרך כלל לנוזל התא שבין קרומיו הפנימיים אבל גם למרחב התוך תאי הכלוא בין קרומי התא הפנימיים. מונחים דומים: ציטופלזמה ופרוטופלזמה.

מיטוכונדריון (בלשון רבים: מיטוכונדריה או מיטוכונדריונים) אחד מאברוני התא. נמצא כמעט בכל התאים ופעילותו העיקרית: יצירת ATP בתהליך הזירחון המחומצן. מייצר חלק מחלבוניו על פי דנ"א פנימי עצמאי (דנ"א מיטוכונדרי).

mRNA רנ"א-שליח מעקובת נוקליאוטידים המסונתזת בגרעין התא בהתאם לתבנית ה-דנ"א. לאחר שילוח מהגרעין לציטוזול, מהווה רנ"א-שליח תבנית לבניית החלבון על ידי הריבוזום.

פרוטיאז אנזים המבקע את שרשרת החלבון ויוצר פוליפפטיד הקטן מהחלבון המובקע או שמפרק פוליפפטידים שונים עד לחומצות אמינו בודדות. קיימות משפחות רבות של פרוטיאזות שונות ובכל משפחה שורה של פרוטיאזות שונות – עוד על פרוטיאזות ראו בגיליון זה, בעניין פרס נובל בכימיה.

אמוניה תרכובת בעלת תגובה בסיסית הנוצרת בגוף מפירוק חומצות אמינו והופכת במצב רגיל לשתנן (אוריאה). ריכוז גבוה בדם הוא רעיל.

חומצות אמינו לא חיוניות (מותמרות) חומצות האמינו שהאדם מסוגל לבנות בגופו מתרכובות אחרות ובהן חומצות אמינו אחרות.

חומצות אמינו נייטרליות: אספרגין, גלוטימין, מתיאונין, סרין, ציסטאין, תריאונין.

טריפטופן הגדולה מכל חומצות האמינו, בלתי מותמרת, מכילה שתי טבעות פחמניות.

טירוזין חומצת אמינו מותמרת מפנילאלנין. מכילה טבעת פחמנית.

חא"מ – חומצות אמינו מסועפות (branched chain amino acids – BCAA): לאוצין, איזולאצין, ואלין.

3-מתיל היסטידין נגזרת של חומצת האמינו היסטידין. לאחר שחלבון השריר נבנה, חלה מתילציה (קשירת קבוצה מתילית) בחלק משיירי חומצת האמינו היסטידין במעקובות החלבון, ונוצר 3-מתיל היסטידין. כאשר חלבון השריר מתפרק, מופרש 3-מתיל היסטידין בשתן וכמות ההפרשה מעידה על קצב פירוק חלבוני השריר. 3-מתיל היסטידין אינו משמש לבנייה מחודשת של חלבון (ראו נוסחה).

אלבומין החלבון העיקרי בפלסמת הדם. חשוב לשמירת הערך האוסמוטי של הדם ומהווה תרכובת שונות כמו למשל, חומצות שומניות, חומצות אמינו חופשיות, סידן, פרוגסטרון. מיוצר בכבד.

כולסטרול הסטרול העיקרי של בעלי החיים. אינו קיים בצמחים. מהווה מרכיב הכרחי בכל קרומיות התאים בבעלי חיים, התאים בבעלי חיים, וריכוזיו גבוהים במוח, במוח השדרה, ובמזונות שומניים שמקורם בעלי חיים.

חומצה בוטירית (חומצת החמאה) חומצה אורגנית המכילה 4 פחמנים. נמצאת בריכוז גבוה בשומן החמאה (ראו נוסחה).

KIC אלפא-קטו-איזו-חומצה קפרואית תוסף מגביר כוח (ראו נוסחה).

HMG תרכובת מוצא לסינתוז הכולסטרול (ראו נוסחה).

מערכת הובלה – (L (amino acid transport system מערכת חלבונים השוכנת בקרומיות התאים ומעבירה את חומצות האמינו הגדולות והנייטרליות מהדם למוח.

אגוניסט חומר המגביר פעילות ביולוגית של חומר אחר, לדוגמה חומר המגביר פעולת הורמון.

אנטגוניסט חומר שלו פעולה מנוגדת לפעולת האגוניסט, מקטין השפעת החומר האחר.

סרוטונין (serotonin) שליח עצבי וחומר בקרה המסונתז מחומצת האמינו טריפטופן. נמצא באדם בעיקר במוח, במערכת העיכול וכן בטסיות הדם.

אגוניסטים לסרוטונין (serotonin agonists) תרכובות בעלות זיקה לקולטני הסרטונין ומסוגלות לדמות את פעולת הסרוטונין בתאי המטרה. תרכובות אלו משמשות ברפואה כנוגדי דיכאון, מונעי עקה, ובטיפול במיגרנה (צדעת, צילחה).

דופאמין (dopamine – DA) אחד מהקטכולאמינים ומהווה נאורוטרנסמיטר הפועל במוח. מיוצרטירוזין ומהווה תרכובת מוצאלייצור אפינפרין (אדרנלין) ונוראפינפרין (נוראדרנלין). לדופאמין חשיבות בבקרת התנועות הרצוניות ובמסלולי הגמל במוח (ראו נוסחה).

טסטוסטרון סטרואיד אנדרוגני (הורמון זכרי) והתוצר העיקרי של תאי ליידיג (Leydig) באשך. בעל השפעה אנבולית (בונה) על השרירים).

קריאטין קינז (creatine kinase – CK) אנזים המזרז יצירת התרכובת עתירת האנרגיה פוספוקריאטין מקראטין ו-ATP. לאנזים מספר צורות דומות (איזואנזימים) באיברי הגוף השונים. אפיון האיזואנזים הנמצא בריכוז גבוה בדם מלמד על האיבר ממנו השתחרר האנזים בעקבות פגיעה באיבר.



אל האסופה תזונה ואנרגיה3

ביבליוגרפיה:
כותר: חומצות אמינו מסועפות ונגזרותיהן כתוסף תזונתי בספורט
מחבר: פרוינד, הרברט
תאריך: נובמבר 2004 , גליון 75
שם כתב העת: גליליאו : כתב עת למדע ומחשבה
הוצאה לאור: SBC לבית מוטו תקשורת ולאתר IFEEL
הערות לפריט זה:

1. המשך כותר: תוסף תזונתי, מאושר על ידי הוועד האולימפי, לשיפור ההשגים בספורט.
2. הרברט פרוינד הוא פרופסור בבית הספר לרפואה של האוניברסיטה העברית והדסה, ירושלים.
3. בעריכת ד"ר יוסף דרור.


הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית