Tloustneme po BCAA nebo SAA aminokyselinách? Nebo po čpavku?

V minulém postu jsem ukazoval výsledky studií diet omezujících některé konkrétní aminokyseliny. Celkově se ta „boží“ stavebnice skládá z dvaceti bílkovin, dvaceti kostek stavebnice, některé jsou přímé úseky, některé jsou ohnuté, některé dílky umožňují pohyblivost, některé umožňují rozvětvení, prostě klasická dětská stavebnice. V minulém postu jsme se tedy bavili o rozvětvených aminokyselinách (BCAA). Zdá se, že jejich omezení vyvolá snížení hmotnosti u myší, ale má to ještě nějaké „mouchy“. Například to nefunguje u samic myší. Samičky jsou prostě odolnější a my v podstatě nevíme, co se v těle děje. Naznačil jsem tam myšlenku, že jelikož samičky z principu mají větší procento tělesného tuku, jejich tuková tkáň lépe odolává přetížení např. při přejídání. A právě omezení rozvětvených aminokyselin ve stravě myší je spojené s větší konzumací jídla. Takže mým závěrem je to, že pozitivní výsledky samců jsou způsobeny aktivací buněčné senescence a inzulinové rezistence právě v tukových buňkách samečků přičemž v ostatních částech těla je inzulinová rezistence nízká vlivem zvýšení hladiny hormonu FGF21, takže se spaluje více energie na teplo.

Zbývá nám ovšem dalších 17 aminokyselin, nemohlo by fungovat i omezení jiných aminokyselin? Ano, funguje. Máme tu další studii na myších, která srovnávala omezení rozvětvených aminokyselin (BCAA) se stravou s omezením aminokyselin obsahujících síru (SAA). Jsou pouze dvě, cystein a methionin. Právě omezení těchto dvou aminokyselin ve stravě myší na jednu šestinu původních hodnot vedlo k velmi výraznému hubnutí jak u samečků, tak i u samic myší. Je to velice zajímavé, protože výzkumníci porovnávali výsledky s omezením BCAA, a dospěli k závěru, že omezení SAA je mnohem účinnější. Dokonce zkoušeli cyklování stravy, zkoušeli doplnit zpětně do stravy buď methionin nebo cystein a zjistili, že cyklování také funguje a že obě aminokyseliny musí být sníženy současně, jinak to nefunguje. Potom se snažili zjistit mechanizmus, jakým to funguje. Ale tam docela narazili na problém. Zdá se že samotná snížená hladina cysteinu omezuje tvorbu nových tuků (DNL) v buňkách, ale konkrétní mechanizmus nenalezli.

Porovnání výsledků stravy s omezením aminokyselin rozvětvených (BCAA) nebo omezením aminokyselin obsahujících síru (SAA). AA - obsahuje všechny aminokyseliny, 1/3 - omezení BCAA nebo SAA na jednu třetinu, 1/6 - omezení BCAA nebo SAA na jednu šestinu, male - samci, female - samice.

Pojďme si tedy trochu zaspekulovat na základě výsledků této studie. Když dáme dohromady informace z grafů a tabulek, zaujalo mne, že omezení SAA vede ke snížení hladin taurinu ve stavu po jídle i na lačno. Dochází tedy k omezení dráhy převodu cysteinu na taurin, a to hlavně ve stavu na lačno. Jako by se cystein více použil na tvorbu glutathionu. O něm už dlouho víme, že podporuje oxidativní fosforylaci. Zvýšený GSH vidíme v tukové tkáni i v játrech, to je dobrá stopa. Na lačno tedy pravděpodobně dochází ke zvýšenému metabolizmu cystathionu na cystein a glutathion a k omezení tvorby taurinu. 

Restrikce SAA zvyšuje produkci cyst(e)inu z cystathionu při půstu ale potlačuje tvorbu taurinu. Dochází k významnému zvýšení redukovaného glutathionu (GSH) v játrech což znamená posílení antioxidační ochrany. 

Restrikce SAA aktivuje tvorbu acetátu/acetyl-carnitinu, což pravděpodobně aktivuje SIRT1 a acetylaci/deacetylaci mnoha enzymů pro spalování tuků a glukózy pomocí oxidativní fosforylace.

Cesta k taurinu spotřebovává kyslík, ne mnoho, ale mohlo by to znamenat, že za normální situace, tedy s přebytkem cysteinu se může vyvolat třeba i krátkodobě nedostatek kyslíku. Nebo naopak klidová oxidativní fosforylace, při které se spotřebovává jen málo kyslíku a vzniká nejvíce peroxidu vodíku, pomáhá aktivovat tvorbu taurinu a spotřebovává kyslík. Zvýší se tak aktivita tvorby cysteinu z cystathionu, při které se uvolňuje ale i čpavek. My jsme tu na účinky čpavku na metabolizmus buňky už narazili.  Je to jedna z látek, které mohou vyvolat pseudohypoxii, aktivovat trankripční faktor HIF1A a buněčný metabolizmus přepnout z oxidativní fosforylace na fermentaci glukózy. buňka se zachraňuje před poškozením. Potenciální změna pH a oxidační stres způsobené čpavkem jsou tak omezeny. Čpavek mimo jiné omezuje aktivitu superoxid dismutázy (SOD) a vytváří situaci pro oxidativní poškození DNA. Stav buněčné senescence tak zachraňuje buňku před vážnějším poškozením.

Porovnání rozložení velikosti tukových buněk při omezení aminokyselin rozvětvených (BCAA) a obsahujících síru (SAA). Čím vyšší a širší v horní části je sloupec, tím více je velkých buněk, což je projevem senescence kmenových buněk a jejich nedostatečné diferenciace na funkční tukové buňky. Je vidět, že omezení BCAA produkuje mnoho velkých buněk a neřeší senescenci kmenových tukových buněk. Omezení SAA na šestinu toto řeší.

Omezení SAA zvyšuje aktivitu (fosforylaci) AMPK, to omezí lipogenezi (DNL). Je to pravděpodobně důsledek zvýšení produkce acetátu jako produktu zvýšeného metabolizmu tuků v důsledku podpory tvorby GSH a zvýšené hladiny produktů TCA cyklu. 

Tvorba tuku je záchranným mechanizmem, pokud nefunguje dobře spalování paliva pomocí kyslíku, pokud se při spalování tvoří příliš mnoho superoxidu a peroxidu vodíku. Takový stav lze vyvolat i deaminací spojenou s tvorbou čpavku. Ten omezuje hlavní antioxidační cestu převodu superoxidu na peroxid vodíku, enzym SOD. K převodu dále na vodu je nutná dostatečná hladina redukovaného glutathionu a dostatek molekul NADPH. Zdá se, že právě omezení rozvětvených aminokyselin (BCAA), ale ještě více omezení aminokyselin obsahujících síru (SAA), tento problém může řešit. Zřejmě se omezí deaminace a tvorba čpavku a naopak, v případě SAA, se navíc posílí i cesta k tvorbě GSH. To je asi zásadní rozdíl mezi dietou s omezením BCAA a dietou s omezením SAA. Restrikce BCAA neomezuje oxidační stres a vede k senescenci tukových kmenových buněk.

Nemyslím si ale, že by celý tento problém zvýšené tvorby tuku mohl vzniknout sám od sebe. Přebytek cysteinu je asi pouze relativní, a v určitých časových úsecích. Bude spojen s jinými problémy, například s nedostatkem NADPH pro antioxidační ochranu nebo s potřebou vyžít přebytečný kyslík ve stavu nízké spotřeby energie na „něco“, takže se cystein použije na tvorbu taurinu a ne na tvorbu GSH. To pak může vést k vyšší tvorbě tuku, protože antioxidační ochrana nebude dostatečná při náhlé potřebě využití kyslíku pro oxidativní fosforylaci a pro získání více energie. 

Předchozí

Následující

Zdroje:

Dietary sulfur amino acid restriction improves metabolic health by reducing fat mass