Introducció
Només ens queda per veure la contribució de les proteïnes al metabolisme energètic per a tancar la unitat didàctica 2 de Fisiologia de l’exercici. La proteïna té “només” un petit rol en quant a funció energètica en comparació amb els carbohidrats i els greixos, sent de fet utilitzada en última instància.
El seu paper és principalment reparador i per tal de no obtenir-la dels nostres propis músculs és que, arribats a la necessitat d’emprar-la, convé que sigui de la ingerida a través de la dieta.
Lectures prèvies recomanades
- Apunts de bioquímica – Els Aminoàcids
- Apunts de bioquímica – Les proteïnes
- Apunts de bioquímica – Els Enzims
- Apunts de química alimentària – Les proteïnes (II)
- Apunts de química alimentària – Les proteïnes (III)
- Metabolisme energètic (I) – Introducció
- Metabolisme energètic (IV) – Glicòlisi Aeròbica i el Cicle de Krebs
Metabolisme de les proteïnes
La participació de les proteïnes com a substrat energètic ha estat un aspecte molt debatut, fins que algunes investigacions varen aconseguir demostrar la seva implicació durant l’exercici físic. En aquests estudis es va aclarir que alguns aminoàcids com la alanina participen del procés de la gluconeogènesi i altres aminoàcids ramificats com la leucina (aprèn més sobre la leucina al blog), la isoleucina i la valina poden ser degradats per a obtenir energia.
Les proteïnes poden arribar a aportar del 3 al 10% de l’energia total gastada i la seva contribució és major a mesura que avança el temps d’exercici.
Les proteïnes aporten poca energia en els esforços inferiors a 60 minuts. No obstant, quan l’esportista va esgotant les reserves de carbohidrats els aminoàcids van cobrant cada vegada més importància en el metabolisme energètic. Com a dada, l’aportació energètica procedent de l’oxidació de les proteïnes suposa un 10.4% del gast energètic total amb els dipòsits de glucogen buits, mentre que se situa al voltant del 4.4% quan les reserves estan plenes.
Els aminoàcids poden classificar-se en essencials i no essencials, en funció de si poden ser sintetitzats o per l’organisme. Així doncs, per als essencials, al no poder ser sintetitzats, cal aportar-los a través de la dieta.
Sobre tot això, ja verem veure bastant l’any passat als apunts de bioquímica i química alimentària dels aminoàcids i les proteïnes.
La combustió dels aminoàcids ramificats (BCAAs) suposa la fragmentació d’aquests compostos en dues parts: un grup amino i el conjunt d’àtoms de carboni. El radical amino ha de ser eliminat, quedant així un nou element desaminat que es coneix amb el nom d’àcid cetònic.
Aquest àcid serà el que entri al Cicle de Krebs per tal de generar energia. Per a això, l’àcid cetònic es converteix en àcid pirúvic i posteriorment en acetil-CoA, per a que continuï la mateixa ruta que el acetil-CoA generat en la resta de processos metabòlics que ja hem vist (glucòlisi i beta-oxidació).
El radical amino perdut durant la combustió de l’aminoàcid és el que s’uneix al àcid pirúvic per a aconseguir neo-alanina i poder fabricar glucosa a partir del procés de la gluconeogènesi. Al fetge, la neo-alanina torna a alliberar el radical amino per a transformar-se en amoníac.
Aquest compost es convertirà ràpidament en urea i serà avocat a la circulació per a poder ser finalment eliminat a través de la orina o la suor. Gràcies a aquest comportament ha estat possible calcular la contribució energètica de les proteïnes durant l’exercici. Com?
Determinació de la combustió de les proteïnes durant l’exercici
Els elements de rebuig associats a la combustió d’aminoàcids són el diòxid de carboni (CO2), l’aigua (H2O) i l’amoníac (NH3).
La component nitrogenada es transforma al fetge en urea a través del cicle de la Urea. Com acabem de comentar, s’avoca a la sang i acaba sent excretada a través de la orina i la suor. Controlant la quantitat d’urea expulsada per aquestes vies es pot conèixer la participació total de les proteïnes en l’exercici.
La major limitació, però, d’aquest mètode, és que no tot el nitrogen alliberat en el catabolisme de les proteïnes s’elimina en forma d’urea, ja que una petita proporció d’aquest compost s’utilitza per a la formació de nous aminoàcids.
A més, és difícil mesurar amb precisió la urea eliminada per la suor, ja que òbviament resulta complicat recollir la suor produïda durant l’esforç físic. Tot i que se subestimi la mesura, controlant la urea excretada per la orina es pot estimar aproximadament la participació de les proteïnes com a substrat.
Aprèn més
Amb aquesta excel·lent publicació a la Revista Española de Nutrición Humana y Dietética (Urdampilleta et al., 2012).
S’ha comprovat que diferents tipus d’exercici augmenten la taxa d’urea a la orina, suor i plasma. Quan es realitza un exercici incremental en un cicloergòmetre, es troben majors nivells d’amoni (NH4) que quan es realitza en un tapís rodant (cinta). Això sigui degut, possiblement, a les diferències en el patró de reclutament muscular. Això subratlla la importància de l’especificitat de l’entrenament.
A més, la presència de productes nitrogenats depèn d’una sèrie d’altres factors:
- Intensitat de l’exercici
El nivell d’amoni comença a incrementar de manera exponencial en aquelles càrregues superiors al 60-70% del VO2max. - Duració de l’exercici
Els nivells d’NH4 augmenten paral·lelament a l’increment del temps d’exercici. En activitats curtes prové de la desaminació del AMP en IMP i en les lalrgues dels BCAA. - Tipus de fibra muscular
Les fibres ST son una font de NH4 en els exercicis de resistència mentre que les FT ho són en les breus e intenses. - Tipus d’entrenament
L’entrenament de resistència produeix adaptacions relacionades amb la capacitat del múscul per a reciclar ADP lliure, disminuint els requeriments d’ATP. L’entrenament aeròbic millora l’equilibri entre la hidròlisi i re-síntesi d’ATP de manera que redueix l’acumulació de IMP i NH4. - Disponibilitat del substrat
La quantitat de glucogen muscular és un aspecte determinant per a la aparició de NH3, de manera que davant una duració d’exercici simular, com més petites siguin les reserves de glucogen, major serà la contribució de les proteïnes.
Metabolisme de les proteïnes durant l’exercici
Com dèiem anteriorment, la contribució estrictament energètica de les proteïnes al metabolisme energètic durant l’exercici és limitada i oscil·la entre el 1 i el 15%.
Sobre si cal aportar aminoàcids intra-exercici per a minimitzar la pèrdua muscular i suplementar proteïna peri-entrenament per a iniciar la recuperació i elevar la síntesi proteica hi ha força debat, amb certa evidència de que, per a màxims resultats, pot resultar necessari. Per a la persona mitja? Potser no calgui filar tant prim si la dieta està en ordre.
Cap als 40 minuts de realitzar un exercici lleuger (30% del VO2max) hi ha un augment en el contingut total d’aminoàcids al plasma sanguini, fonamentalment degut al augment de la alanina.
A partir del quart minut i fins al final de l’exercici (fins a 4 hores) disminueix la concentració plasmàtica de la majoria d’aminoàcids de cadena ramificada, tot i que algun d’ells augmenta la seva concentració, com és el cas de la leucina.
Els músculs que participen en l’activitat consumeixen doncs aminoàcids (menys alanina que segueix sent alliberada) mentre que quan no són emprats, alliberen els aminoàcids.
En resum
- Durant l’exercici augmenta l’oxidació en el múscul actiu de leucina i BCAAs (augmentant l’eliminació d’urea després de l’exercici)
- Els aminoàcids poden actuar com a precursors en la gluconeogènesi hepàtica (alanina)
- El percentatge d’energia que es pot obtenir per aquests mecanisme és petit
Material extra
Com de costum, la recopilació de vídeos de rigor:
- Catabolismo de los aminoácidos y ciclo de la urea part 1 (11:31) i part 2 (6:09)
- Catabolismo Proteico (6:12)
- Ciclo de la Urea per Dr. Luca Merlini (6:44)
- Protein 4 – Protein Metabolism (16:16)
- Overview of Aminoacid Metabolism by KhanAcademy (13:20)
- Nitrogen Cycle-Aminoacid Metabolism (9:37)
