Аминокислоты: какие бывают и зачем нужны

Почти каждому новорождённому в первые дни жизни берут несколько капель крови из пятки. Среди прочего так ищут фенилкетонурию, самое распространённое врождённое заболевание обмена аминокислот: из-за мутации в гене фермента фенилаланингидроксилазы организм не может перерабатывать фенилаланин. Без лечения его избыток вызывает глубокое и необратимое поражение интеллекта. Если же диету с ограничением фенилаланина начинают сразу после рождения, большинства осложнений удаётся избежать^[1]. Для остальных людей фенилаланин является обычной составляющей белковой пищи, а для этих детей именно он решает, как будет развиваться мозг.

Что такое аминокислоты

Аминокислоты являются небольшими органическими молекулами, из которых строятся белки. У каждой есть аминогруппа (NH2), карбоксильная группа (COOH), атом водорода и боковая R-группа. Именно R-группа определяет химические свойства аминокислоты и то, какое место она займёт в структуре белка.

В организме аминокислоты соединяются в длинные цепи, полипептиды. Эти цепи сворачиваются в спирали, складки и более сложные трёхмерные формы, и от формы зависит работа белка. Последовательность аминокислот в каждом белке уникальна и задана генами.

Когда мы едим мясо, яйца или бобовые, пищеварительный тракт расщепляет белки на отдельные аминокислоты. Из них организм собирает собственные белки: для роста и восстановления тканей, синтеза гормонов, работы иммунной системы и многих других процессов.

Какие бывают типы аминокислот?

Организм строит белки из 20 стандартных аминокислот. Кроме них, в активном центре некоторых ферментов человека, в частности глутатионпероксидазы, есть селеноцистеин, который часто называют 21-й аминокислотой^[2]. Основное деление касается того, может ли организм синтезировать аминокислоту сам: различают незаменимые, заменимые и условно незаменимые аминокислоты^[3].

Незаменимые аминокислоты

Организм не способен самостоятельно вырабатывать 9 аминокислот, поэтому их необходимо получать с пищей^[3]. Вот их основные функции:

• Гистидин: из него образуется гистамин, который работает и как нейромедиатор, и как посредник иммунных и аллергических реакций, а также участвует в пищеварении и регуляции сна. Во время роста, беременности или восстановления после травмы собственного гистидина может не хватать^[2].
• Изолейцин: важен для обмена веществ в мышцах и работы иммунной системы, участвует в энергетическом обмене и образовании гемоглобина.
• Лейцин: главный «сигнальный» среди аминокислот для синтеза мышечного белка, поэтому спортивные рекомендации отдельно указывают, сколько лейцина должно быть в порции белка^[4]. Также участвует в заживлении ран и регуляции уровня сахара в крови.
• Лизин: нужен для образования гормонов, ферментов и коллагена, способствует усвоению кальция и поддерживает иммунную функцию.
• Метионин: в активной форме, S-аденозилметионине, передаёт метильные группы в многочисленных реакциях обмена веществ^[2]. Из метионина организм также образует цистеин.
• Фенилаланин: из него образуется тирозин, а затем нейромедиаторы дофамин, адреналин и норадреналин.
• Треонин: входит в состав коллагена и эластина, которые формируют кожу и соединительную ткань, участвует в обмене жиров и работе иммунитета.
• Триптофан: предшественник серотонина, который влияет на настроение, аппетит и сон, а также мелатонина и витамина B3 (ниацина).
• Валин: нужен для роста и восстановления мышц и может использоваться ими как источник энергии.

Заменимые аминокислоты

Организм может синтезировать 11 аминокислот, которые называются заменимыми^[3]. К ним относятся:

• Аланин: переносит азот из мышц в печень, где из него образуется глюкоза.
• Аргинин: помогает регулировать кровоток, заживление ран и работу иммунной системы.
• Аспарагин: участвует в синтезе белков и обмене веществ.
• Аспарагиновая кислота: помогает вырабатывать энергию и участвует в синтезе ДНК.
• Цистеин: богат серой, поэтому важен для кератина волос и ногтей, а также для синтеза антиоксиданта глутатиона.
• Глутаминовая кислота: самый распространённый возбуждающий нейромедиатор мозга, участвует в энергетическом обмене.
• Глутамин: главное топливо для клеток кишечника и иммунных клеток.
• Глицин: каждая третья аминокислота в цепи коллагена, также работает как тормозной нейромедиатор в центральной нервной системе.
• Пролин: важен для образования коллагена и здоровья кожи.
• Серин: участвует в обмене жиров и синтезе белков.
• Тирозин: необходим для синтеза дофамина, адреналина и гормонов щитовидной железы.

Условно незаменимые аминокислоты

Некоторые заменимые аминокислоты становятся незаменимыми во время болезни, сильного стресса или травмы, когда собственный синтез не успевает за потребностью^[3]. К ним относятся:

• Аргинин
• Цистеин
• Глутамин
• Тирозин
• Глицин
• Орнитин (не входит в 20 аминокислот, из которых строятся белки, и в современном перечне MedlinePlus среди условно незаменимых не значится)
• Пролин
• Серин

Роль аминокислот в обеспечении жизнедеятельности

И незаменимые, и заменимые аминокислоты нужны для нескольких базовых процессов, без которых организм не может работать.

Строительство и восстановление тканей

Из аминокислот строятся мышцы, кожа и внутренние органы, и они же нужны для их восстановления после повреждений. Когда белка в рационе долго не хватает, слабеют мышцы, хуже заживают раны, кожа теряет упругость.

Синтез гормонов и нейромедиаторов

Из аминокислот образуются гормоны и нейромедиаторы. Например, из тирозина, который организм получает из фенилаланина, образуется дофамин, связанный с мотивацией и ощущением вознаграждения. Инсулин и гормон роста тоже являются белками, то есть цепями аминокислот.

Поддержка иммунной системы

Антитела и большинство компонентов иммунной системы являются белками. Быстро делящиеся иммунные клетки активно используют глутамин как источник энергии: он нужен для размножения лимфоцитов^[5].

Транспорт питательных веществ

Некоторые аминокислоты работают как переносчики. Глутамин является главной формой, в которой азот переносится между органами, аланин доставляет его из мышц в печень, а белки крови (альбумин, трансферрин) переносят жирные кислоты, гормоны, железо и лекарства.

Источник энергии

Когда углеводов и жиров не хватает, аминокислоты могут использоваться как «топливо». Это происходит во время длительных физических нагрузок и голодания, и тогда организм расщепляет белки собственных мышц.

Пищевые источники аминокислот

Девять незаменимых аминокислот поступают только с пищей, и проще всего получить их из продуктов, содержащих все девять в достаточном количестве.

Продукты с полноценным белком

• Мясо и птица. Говядина, курица и индейка содержат все незаменимые аминокислоты, а также железо, цинк и витамины группы B.
• Рыба и морепродукты. Лосось, тунец, креветки дают высококачественный белок, а жирная рыба ещё и омега-3 жирные кислоты.
• Яйца. Аминокислотный состав яичного белка очень близок к потребностям человека. Яйца также содержат витамины A, D и холин.
• Молочные продукты. Молоко, сыр и йогурт содержат полноценный белок и кальций.
• Соевые продукты. Тофу, темпе и соевое молоко являются исключением среди растительных продуктов, так как содержат все девять незаменимых аминокислот в достаточном количестве.

Комбинирование растительных источников

Вегетарианцы и веганы получают все незаменимые аминокислоты, если в течение дня едят разные растительные белковые продукты.

Миф: растительный белок «неполноценный», поэтому без мяса аминокислот не хватит. На самом деле: в отдельных растительных продуктах некоторых аминокислот меньше (в зерновых лизина, в бобовых метионина), но обзор данных о взрослых вегетарианцах показал, что бобовые, орехи и семена полностью обеспечивают потребность в белке, а риск дефицита отдельных аминокислот существенно преувеличен^[6]. Правильно спланированный вегетарианский и веганский рацион подходит для всех этапов жизни, в том числе для беременных и спортсменов^[7].

• Бобовые. Фасоль, чечевица, горох богаты белком и лизином, но содержат мало метионина.
• Зерновые. Пшеница, рис и кукуруза дополняют бобовые: в них больше метионина, но меньше лизина. Классический пример такого сочетания: рис с чечевицей.
• Орехи и семена. Подсолнечные, тыквенные и льняные семена и орехи дают белок и полезные жиры.
• Псевдозерновые. Киноа, гречка и амарант содержат все незаменимые аминокислоты и могут быть основой многих блюд.

Советы для получения всех аминокислот

Сочетать белковые продукты в одной тарелке не обязательно: важен баланс аминокислот за весь день^[3].

Рацион, в котором есть и зерновые, и бобовые, или псевдозерновые вроде киноа, может покрыть потребность в аминокислотах без продуктов животного происхождения.

Аминокислоты и физическая активность

Во время силовых тренировок и бега на выносливость в мышечных волокнах возникают микроповреждения. Чтобы восстановиться и нарастить мышечную массу, мышцам нужен белок, то есть все незаменимые аминокислоты.

• BCAA (лейцин, изолейцин, валин), три незаменимые аминокислоты с разветвлённой цепью. Миф: добавки BCAA нужны для роста мышц. На самом деле: для синтеза нового мышечного белка нужны все девять незаменимых аминокислот, и обзор Роберта Вулфа не нашёл ни одного исследования, где BCAA, принятые внутрь отдельно от других аминокислот, увеличивали бы синтез мышечного белка у людей; в двух исследованиях с внутривенным введением BCAA синтез даже снизился^[8]. Метаанализ 9 исследований у тренированных мужчин показал, что BCAA могут немного уменьшать маркер повреждения мышц и боль в первые сутки после тренировки^[9], а у пожилых людей с силовыми тренировками улучшился лишь один показатель мышечной массы из многих изученных^[10].
• Аргинин и орнитин рекламируют для лучшего кровоснабжения мышц и выносливости. Самый убедительный эффект аргинина другой: в метаанализе 22 рандомизированных исследований его добавки снижали систолическое артериальное давление в среднем на 6,4 мм рт. ст., а диастолическое на 2,6 мм рт. ст.^[11].
• Глутамин популярен среди спортсменов как защита иммунитета и средство против распада мышц, но в контролируемых исследованиях у здоровых людей с полноценным питанием эти эффекты не подтвердились: добавка поддерживала уровень глутамина в крови, однако не предотвращала изменения иммунитета после нагрузки^[5].

Коротко: для мышц работает полноценный белок: 20–40 г качественного белка за приём, что даёт 0,7–3 г лейцина, и такие порции каждые 3–4 часа^[4].

Читайте:

8 мифов о белке: что на самом деле говорят исследования

Действительно ли большинству людей не хватает белка, сколько его нужно для мышц и обязательны ли протеиновые...

Условно незаменимые аминокислоты и состояния организма

Некоторые аминокислоты в обычных условиях организм вырабатывает сам, но иногда их может не хватать:

• Аргинин. У взрослых обычно синтезируется в достаточном количестве, однако при тяжёлой болезни или травме потребность растёт. В систематическом обзоре 15 исследований (1085 участников) добавки аргинина, отдельно или с глутамином, имели тенденцию ускорять заживление пролежней, хотя результаты непоследовательны^[12].
• Цистеин. Образуется из метионина, поэтому при нехватке метионина уровень цистеина может падать.
• Тирозин. Организм получает его из фенилаланина, но при фенилкетонурии этот путь не работает, и тирозин становится незаменимым. Основой лечения остаётся диета с контролем уровня фенилаланина в крови^[13].
• Глутамин. Важен для иммунной системы и клеток кишечника. После операций и тяжёлых травм потребность в нём может превышать собственный синтез.

Если есть симптомы, которые могут указывать на нехватку белка (частые инфекции, хроническая усталость, медленное восстановление), лучше обратиться к врачу или диетологу.

Аминокислотные добавки: да или нет

Добавки с аминокислотами могут быть уместны, когда:

• Человек придерживается диеты с очень низким содержанием белка.
• Есть подтверждённый дефицит или врождённое нарушение обмена аминокислот (например, при фенилкетонурии назначают специальные аминокислотные смеси без фенилаланина).
• Спортсмен не может покрыть потребность в белке обычной едой.
• Человек восстанавливается после хирургического вмешательства или тяжёлой травмы.

В большинстве других случаев полноценного питания достаточно. Перед приёмом добавок стоит посоветоваться с врачом: отдельные аминокислоты в больших дозах действуют как фармакологические вещества, например аргинин снижает давление, а людям с болезнями почек или печени избыток белка и аминокислот может вредить.

Советы по рациону и сбалансированному питанию

Несколько советов помогут составить рацион, содержащий все необходимые аминокислоты, в рамках сбалансированного питания:

• Разнообразие. Включайте разные источники белка, чтобы охватить более широкий спектр аминокислот.
• Продукты животного происхождения. Мясо, рыба, яйца и молочные продукты обеспечивают все девять незаменимых аминокислот.
• Комбинации для растительной диеты. Вегетарианцам и веганам стоит в течение дня сочетать бобовые, зерновые, орехи и семена.
• Оптимальное количество. Базовая норма того, сколько белка нужно потреблять ежедневно взрослому, составляет 0,8 г белка на килограмм массы тела в сутки, и она достаточна, чтобы избежать дефицита, хотя многим людям, особенно пожилым и во время болезни, полезно немного больше^[14]. Тем, кто регулярно тренируется, обычно хватает 1,4–2,0 г/кг^[4].
• Равномерное распределение. Распределяйте белок между несколькими приёмами пищи в течение дня, чтобы организм регулярно получал аминокислоты.
• Следите за самочувствием. Слабость, выпадение волос, ломкость ногтей и частые простуды могут быть признаками нехватки белка; в таком случае стоит проконсультироваться с врачом или диетологом.