Determining the effect of plant-based proteins on muscle protein synthesis

Odpowiednio zaplanowana dieta roślinna jest uznawana za bezpieczną na każdym etapie życia, także dla sportowców. Nieprawidłowo prowadzona dieta roślinna może stwarzać duże ryzyko niedoborów mikroelementów, energii dostępnej, hormonów osoczowych oraz ilości i jakości białka, a także rozwoju zespołu RED-S wśród sportowców. Do potencjalnych wad diety roślinnej w sporcie można zaliczyć mniejszą podaż i gorszą jakość białek roślinnych w porównaniu do białek zwierzęcych, niższe spożycie kilokalorii oraz zwiększone ryzyko niedoborów pokarmowych.Cząsteczki białek buduje dwadzieścia aminokwasów białkowych. Szczególną grupą aminokwasów dla syntezy białek mięśniowych są aminokwasy rozgałęzione (BCAA). Są one wykorzystywane jako substrat do syntezy białek organizmu. Synteza białek mięśniowych to złożony proces, zależny od statusu odżywienia, stymulacji mechanicznej, programów naprawy, hormonów oraz czynników wzrostowych. Molekularne aspekty syntezy białek są skupione wokół kinazy ssaczego celu kompleksu rapamycyny 1 (mTORC1). Celem niniejszej pracy jest przeanalizowanie wpływu białek roślinnych w diecie na zwiększenie przyrostu siły i masy mięśniowej u sportowców, w porównaniu do wpływu białek pochodzenia zwierzęcego. Białka roślinne charakteryzują się niższą strawnością niż białka zwierzęce. Niższa dostępność białek roślinnych może wynikać z obecności składników antyodżywczych, struktury chemicznej (wysoka zawartość konformacji β-kartki i relatywnie niska zawartość α-helis), niższej zawartości leucyny i aminokwasów niezbędnych (EAA). Białka roślinne mogą dostarczyć takich samych ilości leucyny co białka zwierzęce, pod warunkiem zwiększenia ilości spożytego białka ogółem. W przypadku jednakowej podaży leucyny nie obserwuje się różnic pomiędzy grupami pod względem przyrostu masy mięśniowej oraz tempa syntezy białek. Wyniki badań wskazują, że zwiększenie podaży białka u osób na diecie roślinnej, w porównaniu do podaży białka u osób na diecie tradycyjnej, jest korzystne dla zniesienia różnic wynikających z niższej strawności białek roślinnych oraz niższej zawartości. Spośród EAA, szczególne istotne dla inicjacji syntezy białek mięśniowych są BCAA, ponieważ aktywują kinazę mTORC1. Dodatek BCAA może zwiększać maksymalną zdolność stymulacji syntezy białek mięśniowych w ciągu pierwszych 2 godzin po posiłku, natomiast utrzymanie tempa syntezy wymaga dostępności pozostałych EAA. Kluczowe dla zapewnienia odpowiedniej podaży aminokwasów niezbędnych jest spożywanie białka z różnorodnych źródeł. Rozważa się wzbogacanie diety człowieka w poszczególne EAA przez suplementację oraz zwiększanie zawartości EAA w produktach roślinnych przy zastosowaniu inżynierii genetycznej. Różnorodne tradycyjne i technologiczne metody obróbki żywności mogą być wykorzystane w celu zmniejszenia ilości składników antyodżywczych w pokarmach (mielenie, namaczanie i germinacja, fermentacja oraz autoklawowanie, przy czym największą skutecznością charakteryzują się germinacja i fermentacja). Niektóre z białek roślinnych spełniają normy WHO dla zawartości poszczególnych EAA. Dodatek białka zwierzęcego poprawia profil aminokwasowy pokarmu roślinnego, zmniejszając ilość pożywienia, którą trzeba spożyć, aby zapewnić odpowiednią podaż wszystkich aminokwasów niezbędnych do syntezy białek mięśniowych. Rezultaty badań nie wykazują istotnych statystycznie różnic między osobami na diecie wegańskiej w kontekście wzrostu siły mięśniowej i wyników siłowych w porównaniu do osób na diecie wszystkożernej, co wskazuje na brak wpływu źródła białka na adaptacje indukowane treningiem, pod warunkiem spożywania odpowiedniej ilości białka. Zdaniem badaczy wegetarianie i osoby na diecie tradycyjnej wykazują podobne możliwości siłowe i wytrzymałościowe.

A properly planned plant-based diet is considered safe at any stage of life, and may be introduced for athletes. An improperly managed plant-based diet can pose a high risk of deficiencies in micronutrients, available energy, plasma hormones and protein quantity and quality, as well as the development of relative energy deficiency syndrome in sports (RED-S) among athletes. Potential disadvantages of a plant-based diet in the context of sports include: lower supply and poorer quality of plant proteins compared to animal proteins, lower kilocalorie intake and an increased risk of nutritional deficiencies.Protein molecules are built up by twenty protein amino acids. A special group of amino acids for muscle protein synthesis are branched-chain amino acids (BCAAs). They are used as a substrate for the body's protein synthesis. Muscle protein synthesis is a complex process, dependent on nutritional status, mechanical stimulation, repair programs, hormones and growth factors. Molecular aspects of protein synthesis are centred around the mammalian target kinase of rapamycin complex 1 (mTORC1).The purpose of the following study is to analyse the effects of dietary plant proteins on increasing strength and muscle mass gain in athletes, compared to animal origin proteins. Plant proteins have a lower digestibility than animal proteins. The lower availability of plant proteins may be due to the presence of anti-nutrients, their chemical structure (high content of β-card conformation and a relatively low content of α-helix conformation), lower leucine and essential amino acid (EAA) content. Plant proteins can provide the same amounts of leucine as animal proteins, provided that the amount of total protein consumed is increased. When leucine supply is equal, no differences are observed between groups in terms of muscle mass gain and protein synthesis rate. The study results indicate, that increasing the protein supply of people on a plant-based diet, compared to those on a conventional diet, is beneficial in abolishing differences due to the lower plant proteins digestibility and lower leucine content. Of the EAAs, BCAAs are particularly important for the initiation of muscle protein synthesis, as they activate mTORC1 kinase. The addition of BCAAs may increase the maximum stimulatory capacity of muscle protein synthesis within the first 2 hours after a meal, while maintaining the rate of synthesis requires the availability of other EAAs. The key to ensuring an adequate essential amino acids supply is to consume protein from the varied sources. Enrichment of the human diet with individual EAAs through supplementation and increasing EAA content in plant products using genetic engineering are being considered. Consideration is being given to enriching the human diet with individual EAAs through supplementation and increasing the EAA content in plant products using genetic engineering. A variety of traditional and technological food processing methods can be used to reduce the amount of anti-nutrients in foods (such as milling, soaking and germination, fermentation and autoclaving, with germination and fermentation being the most effective). Some of the plant proteins met WHO standards for individual EAA content. The addition of animal protein improves the amino acid profile of plant foods, reducing the food amount that must be consumed to ensure an adequate supply of all the amino acids necessary for muscle protein synthesis. The results show no statistically significant differences between individuals on a vegan diet in terms of increases in muscle strength and power performance compared to those on an omnivorous diet, indicating that there is no effect of protein source on training-induced adaptations, provided an adequate amount of protein is consumed. According to the researchers, vegetarians and people on a traditional diet show similar strength and endurance capabilities.