BCAA (Branched Chain Amino Acids)

De groep van Branched Chain Amino Acids (BCAA), ook wel vertakte keten aminozuren genoemd, bestaat uit de aminozuren L-leucine, L-isoleucine en L-valine. Het zijn essentiële aminozuren, dus het lichaam kan ze niet zelf aanmaken en is daardoor afhankelijk van het aanbod via de voeding. Door hun bijzondere ruimtelijke structuur (een vertakking in de restgroep) beschikken BCAA over unieke eigenschappen. In tegenstelling tot de andere aminozuren worden BCAA niet in de lever maar in de skeletspieren gemetaboliseerd. Bovendien worden deze aminozuren door hun vertakking zeer goed in spierweefsel opgenomen. De lichaamsvoorraad essentiële aminozuren bestaat voor 35-40% uit BCAA en ze zijn in hoge concentraties (14-18%) in spierweefsel aanwezig.
BCAA zijn met name populair bij sporters omdat uit diverse onderzoeken naar voren komt dat suppletie met deze aminozuren gunstige effecten heeft op prestaties, spierstofwisseling, spierschade en herstel na inspanning. BCAA-suppletie kort voor en direct na inspanning heeft een spieropbouwende werking doordat het de proteïnesynthese verhoogt en de proteïneafbraak remt.

Herstel van (sport)inspanning
In een Australisch onderzoek naar de effecten van BCAA-suppletie op spierschade na langdurige inspanning kregen zestien mannen gedurende twee weken naast hun normale voeding dagelijks 12 g BCAA of geen suppletie. De voeding voorzag in de aanbevolen dagelijkse hoeveelheid BCAA van 640 mg/kg lichaamsgewicht. De serumwaarden van de enzymen creatine kinase (CK) en lactaat dehydrogenase (LDH) fungeerden als indicatoren van de mate van spierschade. Op dag zeven moesten de deelnemers twee uur fietsen op een ergometer op circa 70% van het maximale zuurstofopnamevermogen (VO2max; het maximale volume zuurstofgas dat het menselijk lichaam per tijdseenheid kan transporteren en metaboliseren bij lichamelijke inspanning, indicatie van iemands fysieke conditie). Uit de vooraf en op meerdere tijdstippen na de inspanning afgenomen bloedmonsters bleek dat de toename van CK en LDH na het fietsen significant lager was in de groep die BCAA had gekregen. Volgens de onderzoekers kan BCAA-suppletie, zelfs als de voeding voldoende van deze aminozuren levert, spierschade als gevolg van duurinspanning verminderen.

In een Zuid-Koreaans onderzoek met 26 studenten (gemiddelde leeftijd 23 jaar) werd tevens naar de effecten van BCAA op vermoeidheid (indicatoren: serotonine, ammonia en melkzuur (lactaat)) en op het energiemetabolisme (indicatoren: vrije vetzuren, glucose) gekeken. De studenten kregen eerst een drank met 6 g BCAA of een placebodrank. 50 minuten later moesten ze fietsen (70% VO2max) tot ze uitgeput waren. Voor, tijdens en na de inspanning werden bloedmonsters genomen. Uit deze monsters bleek niet alleen dat BCAA spierschade verminderen, maar tevens vermoeidheid verminderen en daardoor prestaties kunnen verbeteren.
In een vergelijkbaar onderzoek kregen acht getrainde studenten zes dagen lang driemaal daags een drankje met 2 g BCAA of met een placebo. Op dag zeven moesten ze na twee drankjes fietsen op een ergometer tot ze uitgeput waren. Hierbij werden de lactaatdrempel (de trainingsintensiteit waarbij melkzuur zich begint op te hopen in de bloedbaan; bij overschrijding van deze drempel gaat de vermoeidheid sneller toenemen), de VO2 en de respiratoire gaswisselingsratio (RER; verhouding tussen uitgeademd CO2 en ingeademd O2, stijgt naarmate de inspanning toeneemt) gemeten. BCAA-suppletie zorgde voor een lagere RER tijdens de inspanning in vergelijking met de placebogroep. Verder waren de VO2 en de inspanningsbelasting bij het bereiken van de lactaatdrempel en de VO2max in de BCAA-groep hoger dan in de placebogroep. De onderzoekers constateren dat BCAA-suppletie het uithoudingsvermogen bij inspanning kan vergroten.
In een lagere dosering blijken BCAA ook een gunstig effect te hebben op het eiwitmetabolisme in de spieren tijdens matige inspanning. Acht vrijwilligers (vier mannen, vier vrouwen, gemiddelde leeftijd 26 jaar) kregen de opdracht om driemaal 20 minuten te fietsen op 50% van hun maximale inspanningsbelasting. Tussen elke periode van 20 minuten fietsen mochten ze 5 minuten uitrusten. 10 minuten na de start van deze matige inspanning kregen de deelnemers eenmalig een drankje met 2 g BCAA en 500 mg L-arginine. Tijdens het fietsen werd elke 10 minuten een bloedmonster uit het been afgenomen om de opname en uitscheiding van aminozuren en daarmee de mate van eiwitafbraak (en dus spierschade) in de beenspieren vast te stellen. Na een washout-periode van ten minste twee weken werd het onderzoek herhaald, maar nu met een placebodrankje. Uit de metingen maken de onderzoekers op dat matige duurinspanning de eiwitafbraak in werkende spieren verhoogt en dat een eenmalige inname van BCAA plus L-arginine in de beginfase van de inspanning deze afbraak effectief kan tegengaan.
Uit een Japans onderzoek blijkt dat inname van BCAA (100 mg/kg lichaamsgewicht, ca. 7,5 g) voorafgaand aan inspanning (kniebuigingen) spierschade en een spierkater (verlate spierpijn) aanzienlijk kan verminderen.

Sportprestaties
Er zijn meerdere studies gedaan naar het effect van BCAA-suppletie op trainings- en sportprestaties. In een Pools onderzoek kregen tien voetballers 1 uur voorafgaand aan een inspanningsoefening in een tredmolen met wisselende intensiteit (tweemaal 45 minuten met tussendoor 15 minuten rust, als simulatie van de bewegingsactiviteit tijdens een voetbalwedstrijd) 7 g BCAA of een placebo. BCAA bleek de psychomotoriek te verbeteren; de reactietijd was significant korter (-10%) dan bij gebruik van een placebo. De combinatie van 170 mg/kg lichaamsgewicht BCAA en 40 mg/kg L-arginine (ca. 12 g BCAA en 3 g L-arginine) zorgde in een Taiwanees onderzoek bij handballers voor snellere korte sprints door vermindering van algehele vermoeidheid. Daarmee lijkt BCAA-suppletie zinvol bij sportactiviteiten met wisselende intensiteit die een snel reactievermogen vragen, bijvoorbeeld voetbal, handbal en andere teamsporten.

Verder is van BCAA-suppletie ook een gunstige invloed op de immuunrespons van lange afstand atleten vastgesteld. Intensieve duursport inspanningen, zoals het lopen van een marathon of deelname aan een triatlon, worden in verband gebracht met een verhoogd risico op infecties aan de bovenste luchtwegen en overtraining. Aan de immuunsuppressie die bij dergelijke atleten is vastgesteld ligt  hoogstwaarschijnlijk een complex van factoren ten grondslag, waaronder veranderingen in stresshormonen, de cytokineproductie, de activiteit van NK-cellen en een daling van de hoeveelheid circulerend glutamine in plasma.
Wetenschappers van de universiteit van São Paulo (Brazilië) hebben het mogelijke effect van BCAA op de immuunrespons onderzocht bij twaalf mannelijke triatleten, in leeftijd variërend van 21 tot 30 jaar. Twee jaar achtereen deden zij mee aan de São Paulo International Triathlon (1,5 km zwemmen, 40 km fietsen en 10 km hardlopen). Zes van hen kregen in de dertig dagen voorafgaand aan de triatlons tweemaal daags 6 g BCAA, op de dag van de triatlon een dosis van 3 g BCAA en gedurende de eerste week na de triatlons eenmaal daags 3 g BCAA in de ochtend. De andere triatleten kregen een placebo. Voor en na de triatlon werden bloedmonsters afgenomen en gedurende het hele onderzoek vulden de triatleten enquêtes in met vragen over hun gezondheid.
BCAA-suppletie resulteerde in minder (-33,8%) ontstekingssymptomen vergeleken met de placebogroep. In de placebogroep daalde de plasmawaarde glutamine met bijna 23%, maar in de BCAA-groep was deze waarde voor en na de triatlons hetzelfde. Het uitblijven van deze bij een intensieve inspanning gebruikelijke daling resulteerde in een veel grotere respons van lymfocyten op mitogenen (concanavaline a en lipopolysaccharide) en een verhoogde productie van cytokinen (IL-1, IL-2, TNF-α en INF-γ).
In een tweede studie onderzochten de wetenschappers ook de effecten van BCAA-suppletie bij marathonlopers. In totaal 24 marathonlopers moesten 30 km lopen in 2 uur tijd. De helft van hen kreeg gedurende 15 dagen voorafgaand aan de inspanning dagelijks 6 g BCAA en op de dag van de loop 3 g BCAA, de andere helft een placebo. Ook in deze studie werd een duidelijk betere immuunrespons waargenomen in de BCAA-groep, vergeleken met de placebogroep.
Japanse onderzoekers lieten 12 lange afstand lopers (6 mannen en 6 vrouwen; gemiddelde leeftijd 20 jaar) een driedaags intensief trainingsprogramma (afwisselend joggen en hardlopen; 86 km voor de mannen, 64 km voor de vrouwen) afwerken waarbij ze dagelijks een hoge dosering BCAA (20 g) kregen. Na drie weken werd het programma herhaald, maar nu kregen de atleten een placebo. Bij gebruik van BCAA was er sprake van minder spierpijn en vermoeidheid, waarschijnlijk als gevolg van verminderde spierschade en ontsteking.

Overige
Een goede voorziening met BCAA kan ook een gunstig effect hebben op diverse cardiometabole risicofactoren, zo blijkt uit een Braziliaanse cross-sectionele studie met 296 mannen van middelbare leeftijd. Van de deelnemers werden antroprometrische kenmerken (lengte, gewicht, buikomvang etc.), bloedsamenstelling en leefstijlkenmerken vastgesteld. Aan de hand van een voedselfrequentievragenlijst werd de inname van BCAA in kaart gebracht. Vergeleken met de groep mannen met de laagste BCAA-inname kwam in de groep mannen met de hoogste inname (> 170 mg/kg lichaamsgewicht per dag) minder centrale obesitas (36% vs. 72,4%), minder hypertriglyceridemie (17% vs. 30,6%) en minder metabool syndroom (19% vs. 34,7%) voor.
Tevens zijn er aanwijzingen dat BCAA-suppletie nuttig kan zijn bij levercirrose. In een recente kleinschalige studie kregen zes patiënten met een vroeg stadium van levercirrose (gecompenseerde cirrose) een jaar lang BCAA-suppletie en de opdracht om thuis step-oefeningen tot de lactaatdrempel te doen. De combinatie van BCAA en matige inspanning resulteerde in een verbeterde aerobe capaciteit en glycemische controle (insulineresistentie, HbA1c, geglyceerd albumine).
Wetenschappers van de universiteit van Bologna (Italië) hebben gekeken naar het effect van BCAA-suppletie bij levercirrose in een vergevorderd stadium. Daartoe kregen 174 patiënten een jaar lang dagelijks 14,4 g BCAA of een controlesupplement (lactalbumine of maltodextrine). Na een jaar bleek in de BCAA-groep verslechtering van het ziektebeeld en overlijden aanzienlijk minder voor te komen dan in de controlegroepen, evenals het aantal gevallen van ziekenhuisopname. Daarnaast was er sprake van een gunstig effect op de leverfunctie (bleef gelijk of verbeterde) en de kwaliteit van leven.In zeer hoge doseringen (16-60 g/dag) blijkt BCAA-suppletie ook een gunstig effect te hebben bij tardieve dyskinesie en manies.

Uit enkele onderzoeken komt naar voren dat BCAA de insulineafgifte kunnen bevorderen. Bij gebruik van antidiabetesmedicijnen kunnen BCAA een aanvullend hypoglycemisch effect hebben. Daarom is voorzichtigheid geboden bij het gelijktijdig gebruik van deze middelen.

(WD)

Bronnen

  • Platell C et al.: Branched-chain amino acids; Journal of Gastroenterology and Hepatology 15(7):706-717, 2000.
  • Coombes JS, McNaughton LR: Effects of branched-chain amino acid supplementation on serum creatine kinase and lactate dehydrogenase after prolonged exercise; Journal of Sports Medicine and Physical Fitness 40(3):240-246, 2000.
  • Matsumoto K et al.: Branched-chain amino acid supplementation increases the lactate threshold during an incremental exercise test in trained individuals; Journal of Nutritional Science and Vitaminology 55(1):52-58, 2009.
  • Kim DH et al.: Effect of BCAA intake during endurance exercises on fatigue substances, muscle damage substances, and energy metabolism substances; Journal of Exercise Nutrition & Biochemistry 17(4):169-180, 2013.
  • Richardson MA et al.: Efficacy of the branched-chain amino acids in the treatment of tardive dyskinesia in men; American Journal of Psychiatry 160(6):1117-1124, 2003.
  • Scarna A et al.: Effects of a branched-chain amino acid drink in mania; British Journal of Psychiatry 182:210-213, 2003.
  • Matsumoto K et al.: Branched-chain amino acids and arginine supplementation attenuates skeletal muscle proteolysis induced by moderate exercise in young individuals; International Journal of Sports Medicine 28(6):531-538, 2007.
  • Shimomura Y et al.: Branched-chain amino acid supplementation before squat exercise and delayed-onset muscle soreness; International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism 20(3):236-244, 2010.
  • Wiśnik P et al.: The effect of branched chain amino acids on psychomotor performance during treadmill exercise of changing intensity simulating a soccer game; Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism 36(6):856-862, 2011.
  • Chang CK et al.: Branched-chain amino acids and arginine improve performance in two consecutive days of simulated handball games in male and female athletes: a randomized trial; PLoS One 10(3):e0121866, 2015.
  • Bassit RA et al.: The effect of BCAA supplementation upon the immune response of triathletes; Medicine and Science in Sports and Exercise 32(7):1214-1219, 2000.
  • Bassit RA et al.: Branched-chain amino acid supplementation and the immune response of long-distance athletes; Nutrition 18(5):376-379, 2002.
  • Matsumoto K et al.: Branched-chain amino acid supplementation attenuates muscle soreness, muscle damage and inflammation during an intensive training program; Journal of Sports Medicine and Physical Fitness 49(4):424-431, 2009.
  • Cogate PG et al.: Consumption of Branched-Chain Amino Acids Is Inversely Associated with Central Obesity and Cardiometabolic Features in a Population of Brazilian Middle-Aged Men: Potential Role of Leucine Intake; Journal of Nutrition, Health and Aging 19(7):771-777, 2015.
  • Marchesini G et al.: Nutritional supplementation with branched-chain amino acids in advanced cirrhosis: a double-blind, randomized trial; Gastroenterology 124(7):1792-1801, 2003.
  • Nishida Y et al.: Effects of home-based exercise and branched-chain amino acid supplementation on aerobic capacity and glycemic control in patients with cirrhosis; Hepatology Research doi: 10.1111/hepr.12748, 2016 [Epub ahead of print].
  • Branched-chain Amino Acids; website Natural Medicines. Geraadpleegd 9-2016.

< Terug