BCAA, или branched-chain amino acids, - это аминокислоты с разветвленной цепью. Их ровно три: лейцин, валин и изолейцин. Все три являются незаменимыми и поступают к нам с пищей, главным образом из продуктов животного происхождения (подробнее об аминокислотах можно прочитать в рубрике Биохимия на пальцах, а конкретно здесь и здесь ). В животных белках от 15% до 20% составляют именно BCAA [2].

Итак, аминокислоты с разветвленной цепью, они же - BCAA. После того, как эти вещества оказываются внутри нас, они попадают в системный кровоток. При этом их концентрация в крови резко возрастает, причем чем больше BCAA было съедено, тем больше их оказывается в крови. Довольно большая часть BCAA не распадается в печени, а вместе с кровотоком попадает прямо в мозг и другие части центральной нервной системы, причем попадает не просто так, а через специальные транспортеры, переносящие их через гематоэнцефалический барьер [2].

А у транспортеров этих есть одна важная особенность: они переносят не только BCAA, но и другие крупные аминокислоты, в частности, триптофан, тирозин и фенилаланин*. И делают это по конкурентному признаку: чего больше привалило, то и переносят. А это означает, что чем больше BCAA ломится в мозг через барьер, тем меньше переносится всего остального.

* аминокислоты, образующие так называемую ароматическую группу. Их характерной особенностью является наличие в структуре бензольного кольца (кольцо из шести атомов углерода с присоединенными к ним атомами водорода, такие кольца называют еще ароматическими). Ароматические аминокислоты триптофан и фенилаланин являются незаменимыми и должны поступать с пищей, а тирозин либо поступает с пищей, либо может быть сделан из фенилаланина путем гидроксилирования (навешивания связанных между собой кислорода и водорода).

И вот что получается. В мозг поступает в большей степени то, чего в данный момент больше в крови, и в меньшей степени то, концентрация чего окажется меньше. А это означает, что и пропорция продуктов, получаемых из того, что поступило, будет соответственной. А продукты у нас такие:

• Из триптофана** мозг производит серотонин, из которого затем ночью делается мелатонин;

** Продаваемая в аптеках биодобавка 5-HTP - это не что иное, как 5-гидрокситриптофан, непосредственный прекурсор серотонина. На способности важных метаболитов проникать через барьер в тех случаях, когда это не может сделать исходное вещество, основано, например, лечение болезни Паркинсона [3]. А 5-HTP призван улучшать как настроение, так и сон.
Следует особо отметить тот факт, что на серотонин идет примерно 1%-2% всего поступающего с пищей триптофана, а 80%-90% оставшегося количества идет на образование так называемых кинуренинов. Кинуренин является иммуносуппрессантом и играет важную роль в поддержании иммунной привилегии отдельных органов, а также в развитии аутоиммунных заболеваний [4]. Кроме того, по этой же цепочке образуется NAD.

• Из фенилаланина (через тирозин) и тирозина производятся катехоламины: дофамин***, а из дофамина - норадреналин и адреналин.

*** Дофамин может также производиться почками (не нервными клетками), но он, во-первых, делается сразу из прекурсора, то есть леводопы, а во-вторых, этот дофамин сразу работает там же, где и был образован, и не трансформируется дальше, и роль у него совсем другая [5]. Кроме того, L-DOPA, получаемая из тирозина, служит первым шагом на пути синтеза меланина, но это совсем другая история.

• Катаболизм BCAA способствует накапливанию глутамата, поскольку первым шагом распада аминокислот всегда будет или дезаминирование, или трансаминирование [1] (в случае BCAA это трансаминирование без вариантов). А глутамат, как известно, - возбуждающий нейромедиатор [9], если он в ЦНС****, а в остальных случаях в том числе стимулирует трансаминирование, осуществляемое АлАТ [10].

**** Не только в нервных клетках, но и, например, в таком интересном образовании, как клетки Меркеля в эпидермисе (и в наружных слоях волосяного фолликула), которые работают как механорецепторы.

Таким образом, снижение концентраций триптофана и тирозина в мозге ведет к снижению концентраций соответствующих нейромедиаторов [2]. Повышение уровня BCAA в крови может наблюдаться не только при избыточном их потреблении (будь то спортивное питание, где BCAA преобладают, или слишком большое количество белковых продуктов в обычной еде), высокие концентрации BCAA в крови наблюдаются при таких метаболических расстройствах, как инсулинорезистентность [6], диабет, метаболический синдром [7]. Более того: уровень циркулирующих BCAA может служить прогностическим маркером будущей инсулинорезистентности и, возможно, диабета [6].

Самое сложное в этой ситуации заключается в том, что нельзя сходу сказать, будто BCAA однозначно вредны или однозначно полезны. Они, как и другие необходимые нам вещества, обладают двойственной природой: плохо, когда их не хватает, но так же плохо, когда их - избыток. Особенно осторожными надо быть в тех случаях, когда есть наследственные дефекты в метаболизме разветвленных аминокислот (например, полиморфизмы и/или мутации в генах, кодирующих соответствующие ферменты*****).

***** Один из крайних случаев таких дефектов известен под названием "болезнь кленового сиропа". Это очень тяжелая наследственная болезнь, приводящая к задержкам в развитии, слабоумию, а то и смерти в детском возрасте [1]. Однако может существовать множество относительно безопасных мутаций, которые жизни не угрожают, развитие не замедляют, к слабоумию не приводят, но способствуют, например, развитию метаболических нарушений.
И не будем забывать: помимо дефектов в самих ферментах есть еще их регуляция, то есть повышенная или пониженная активность в ответ на внешние факторы, то есть на нюансы метаболического окружения, и образ жизни, как и стиль питания и уровень физических нагрузок вместе с их регулярностью здесь играют не последнюю роль. И то, что условный Вася Пупкин считает нормальным вполне здоровым образом жизни, может в реальности таким и не быть.

Что мы вообще знаем о функциях, которые выполняют BCAA в нашем организме? Есть данные, что BCAA стимулируют секрецию инсулина. Хорошо это или плохо? А это когда как. Если инсулина и так выделяется слишком много, то стимулировать его дополнительно будет плохо. Кроме того, BCAA активно участвуют в распаде и синтезе жиров, поскольку конечным продуктом распада лейцина и изолейцина является ацетил-КоА, который нужен и для того, и для другого, а промежуточными продуктами являются ацилкарнитины, которые тоже играют свою неоднозначную роль [11]. А это хорошо или плохо? Тоже как посмотреть. Не факт, что именно у данного Васи Пупкина будет преобладать распад жиров: вполне может оказаться синтез. А зависеть это будет от конкретных метаболических условий [8].

Таким образом, BCAA - это медаль с двумя сторонами; какой именно стороной эта медаль повернется к данному конкретному человеку при данных конкретных обстоятельствах - вопрос, требующий вдумчивого подхода. Да, позитивные результаты могут быть и подтверждаются различными исследованиями, но надо всегда отдавать себе отчет: на ком эти исследования проводились, что в себя включали, были это отдельные срезы или долговременные наблюдения. Что касается приема добавок с BCAA, то лично я считаю так: если есть хоть малейшее отклонение в метаболическом здоровье (например, повышенный уровень глюкозы и/или холестерина), от самодеятельности лучше воздержаться. Более того, если есть хоть что-то из нижеперечисленных моментов, лучше не пожалеть денег и сделать анализ на аминокислотный профиль, многое можно будет увидеть уже из него. А мы подытожим теперь вкратце, к каким негативным последствиям****** может приводить хроническое повышение уровня BCAA в крови (неважно, какого именно происхождения, будь то диета или врожденные/приобретенные метаболические нарушения):

****** не факт, что все сразу

• Недосинтез серотонина; сниженное настроение вплоть до депрессий, агрессивность;
• Недосинтез мелатонина; плохой неглубокий сон или вообще бессонница;
• Недосинтез дофамина; мышечные глюки по типу паркинсонизма, избыток пролактина со всеми растекающимися, недостаток норадреналина/адреналина;
• Избыток глутамата как нейромедиатора; нервное перевозбуждение;
• Избыток глутамата в остальных тканях; избыточная активность АлАТ, глюконеогенез, избыток глюкозы;
• Избыточный распад жиров и их избыточный синтез, а также, возможно, излишний синтез холестерина -> дислипидемия;
• Избыточная секреция инсулина;
• Инсулинорезистентность;
• Метаболический синдром;
• Диабет;
• ...

Отдельного изучения требует вопрос, могут ли дефекты метаболизма BCAA приводить к ранней седине (через тирозин и леводопу). Для этого потребуется изучить нюансы меланогенеза в волосяном фолликуле и общие метаболические пути тирозина, но теоретически такая связь может существовать, поскольку уже установлено, что степень поседения, например, является независимым маркером сердечно-сосудистых осложнений, вызванных атеросклерозом.

Продолжение следует

Литература:

1. Д. Нельсон
   Основы биохимии Ленинджера, том 2 "Биоэнергетика и метаболизм"
   Издательство "Бином. Лаборатория знаний", 2014
2. Основная рекомендуемая статья:
   John D. Fernstrom
   Branched-Chain Amino Acids and Brain Function
   2005 г.
3. Yaqing Li, Lisa Li, Marilee J. Stephens, Dwight Zenner, Katherine C. Murray, Ian R. Winship, Romana Vavrek, Glen B. Baker, Karim Fouad, and David J. Bennett
   Synthesis, transport, and metabolism of serotonin formed from exogenously applied 5-HTP after spinal cord injury in rats
   2013 г.
4. Ilona Sadok, Andrzej Gamian, and Magdalena Maria Staniszewska
   Chromatographic analysis of tryptophan metabolites
   2017 г.
5. Chunyu Zeng and Pedro A. Jose
   Dopamine Receptors: Important Antihypertensive Counterbalance Against Hypertensive Factors
   2010 г.
6. Xue Zhao, Qing Han, Yujia Liu, Chenglin Sun, Xiaokun Gang, and Guixia Wang
   The Relationship between Branched-Chain Amino Acid Related Metabolomic Signature and Insulin Resistance: A Systematic Review
   2016 г.
7. Marta Siomkajło, Jacek Rybka, Magdalena Mierzchała-Pasierb, Andrzej Gamian, Joanna Stankiewicz-Olczyk, Marek Bolanowski, and Jacek Daroszewski
   Specific plasma amino acid disturbances associated with metabolic syndrome
   2017 г.
8. Shihai Zhang, Xiangfang Zeng, Man Ren, Xiangbing Mao, and Shiyan Qiao
   Novel metabolic and physiological functions of branched chain amino acids: a review
   2017 г.
9. Silvia Sookoian and Carlos J Pirola
   Alanine and aspartate aminotransferase and glutamine-cycling pathway: Their roles in pathogenesis of metabolic syndrome
   2012 г.
10. Daniella Lent-Schochet, Matthew McLaughlin, Neeraj Ramakrishnan, and Ishwarlal Jialal
    Exploratory metabolomics of metabolic syndrome: A status report
    2019 г.
11. Christopher B. Newgard
    Interplay between lipids and branched-chain amino acids in development of insulin resistance
    2012 г.