プロテインとかアミノ酸とか筋肥大とか
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BCAAは未だブームはあるけれど、近年は特に筋肥大のためのサプリメントとしては否定的な見解も多くなってきましたね(Wolfe, 2017; Kerksick et al., 2018)。
その代わりに(？)、必須アミノ酸を全て含んだアミノ酸遊離物であるいわゆる「EAA」が脚光を浴び、ちょうど少し前にEAAに関する推奨事項も出されています。
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ということで、今日はEAAとその周辺に関する話。
自分が栄養の専門家ではないので決して専門家向けではﾅｲﾃﾞｽ
筋タンパク質合成に関するアミノ酸の動態
ヒトの骨格筋はタンパク質(これが筋タンパク質)の塊であり、常に合成と分解のせめぎ合いが起きている。
これが分解に傾けば骨格筋は分解され(いわゆる「カタボる」状態)、合成に傾けば筋タンパク質が合成されて筋量が増大する(いわゆる「アナボる」こと)。
筋肥大の誘発においては、①筋への機械的ストレス、②筋への代謝ストレス、③筋への部分的なダメージの3つが重要になるとされる(Schoenfeld, 2010)。
mTORC1とアミノ酸
筋タンパク質合成においてはmTORC1(mammalian/mechanical target of rapamycin complex 1)と呼ばれる物質が重要な役割を果たす(Goodman, 2016; Yoon, 2017; Schiaffino et al., 2021など)。
そしてタンパク質の「もと」であるアミノ酸は、このmTORC1による筋タンパク質合成反応およびそれを誘発するまでの一連の反応の「連鎖」に関与する(Hulmi et al., 2010; Takahara et al., 2020)。
これらの刺激によってmTORC1が活性化されると、なんやかんやあって筋タンパク質が合成される。
図はSchiaffino et al. (2021)による。
図はTakahara et al. (2020)による。
「ドベネックの桶」理論とロイシン・トリガー仮説
筋タンパク質の合成にはアミノ酸が必須であるが、それは特に必須アミノ酸の全てが利用可能でない限り最大化されない。
これはしばしば「ドベネックの桶」(あるいはリービッヒの最小律)としてモデル化される。
これを鮮やかに指摘したのが、Mobergらによる研究である(Moberg et al., 2016)。
この研究では、mTORC1の活性化がロイシンによって引き起こされるものの、その活性化はBCAAを摂取したときよりもEAAを摂取したときの方が大きくなったことを示し、ここからはmTORC1の活性化の誘発には必須アミノ酸全てが必要であることが示唆される。
BCAAはEAA(必須アミノ酸)の一部であり、バリン・ロイシン・イソロイシンをまとめたグループ名と考えれば良い。
この事実は既に理解されていたことであるが、それでもBCAAの重要性が強調されていたことには、ひとつには飢餓状態などでは骨格筋を分解して得られるBCAAを用いてエネルギーを産生する代謝プロセスが働く、という理論的背景があっただろう。
つまり、運動などでいわゆる「カタボリックな」状態に陥った時に、骨格筋が分解され、使われることで「目減り」した分のBCAAのみを補充すれば良いのでは？ということである(多分)。
それに加えて、BCAAのひとつであるロイシンという物質の重要性もまた、BCAAの重要性に関する(誤った？)認識に寄与していると思われる。
ロイシンは、アミノ酸のファミリーとしてmTORC1の活性化に作用するのみでなく、筋タンパク質合成のプロセスを独立的に(！)アップレギュレーション(=上方制御、反応の増加)させることができるとされる(これに関する知見の代表的な文献として、Anthony et al. (2001)がある)。
この知見は、平たく言ってしまえば「血中のロイシン濃度の大きさが、その後の(食事などによる)筋タンパク質合成反応の大きさを調節する」という、いわゆる「ロイシン・トリガー仮説」を導くことになった。
しかし、近年のシステマティックレビューでは、特に若年者においてはロイシン・トリガー仮説を支持しない結果を示す研究が多いことが指摘されており(Zaromskyte et al., 2021)、ロイシンあるいはBCAA単独での筋タンパク質合成の効果は制限されている。
ここから考えるにおそらく、ロイシンはあくまで筋タンパク質合成の「引き金」(=トリガー)にはなるかもしれないが、実際に筋タンパク質を合成するためには全てのアミノ酸が必要であると考えるべきであろう(Zbinden et al., 2019)。
一方で、このようなロイシンによる筋タンパク質合成の誘発は、特に高齢者のような同化抵抗性(筋タンパク質合成が起きづらい状態)を有する人においては有効である可能性がある。
つまり、高齢者においては筋力トレーニングの実施や通常の食事に加えて、ロイシンをさらに摂取することが筋量の増大に重要である可能性がある。
図はZaromskyte et al. (2021)による。
摂取に関する考慮事項
EAA(とBCAA)の摂取について
BCAAに関するPlotkinらのレビューでは、同化反応(=筋タンパク質の合成反応)に対するタンパク質・アミノ酸の間には階層的な関係が存在すると説明されている(Plotkin et al., 2021)。
つまり、同化反応の誘発は、利用可能なロイシンが十分血中に存在しているという条件のもとで、
完全な形の(=intact*な)タンパク質 >EAA >BCAA > ロイシン単独
という順で変化するという可能性である。
*intactというのは、無傷な、無処置の、という意味で、特にこの文脈では特定のアミノ酸を分離したものではない、肉や魚、プロテインパウダーといったものを指している。
下位の成分は、上位の成分が不足している条件下で部分的に同化反応を補填する可能性がある。
ここから考えられるのは、逆に言えば、肉や魚、プロテインパウダーといったいわゆるintactなタンパク質によって必要なタンパク質量が十分摂取されている場合、それより下位の成分を追加で摂取することのメリットはそこまで大きくならないのではないか？ということである。
この意味で、特にBCAAについてはその効果の大きさは特に注意する必要がある。摂取カロリーが制限されている状況などではBCAAの摂取が除脂肪体重の減少を抑制する可能性はあるものの、それでもその状況で優先すべき戦略はプロテインパウダーなどで完全な形のタンパク質を取ることであり、その状況であえてBCAAを摂取する必要性を示すエビデンスは現段階では存在しない(Plotkin et al., 2021)。
一方で、EAAについては、通常のタンパク質の摂取(通常の食事や、いわゆる「プロテイン」としての摂取など)と組み合わせて摂取することで、筋タンパク質合成反応がさらに促進するという結果を示した研究が存在する(Park et al., 2020; Gwin et al., 2021)。
また、フリーフォームの(=遊離された形、いわゆる「EAA」として売られている形の)EAAは、同量のタンパク質を含むタンパク質食品を摂取したときに比べてより大きな筋タンパク質合成を誘発し、EAAによる筋タンパク質合成反応の増大はEAA15~18gの間でプラトー(頭打ち)に達する(Ferrando et al., 2023)。
したがって、通常のタンパク質摂取のルーチンに加えて遊離型のEAAを摂取することはおそらく有益であると考えられる。
例えば、ワークアウト前後のプロテイン摂取のルーチンに、必要に応じて(あるいはプロテインに含まれているEAAの不足分を補填するという形で)EAAを摂取することは有効かもしれない。
ちなみに、EAAを運動前に摂取することが効果的かどうかについては明らかでは無く、相反する結果が存在している(Tipton et al., 2001; Fujita et al., 2009)。
このような摂取スタイルは血中のアミノ酸濃度を高めることでトレーニング効果にポジティブな影響を与える可能性はあるが、それを直接的に示したエビデンスは現時点では見つからない。
タンパク質摂取に関する考慮事項(おまけ)
上述したように、体組成の改善のためにはまず第一に十分なタンパク質を摂取することが重要である。
筋力トレーニングに対する骨格筋の適応(筋量の増大など)を引き起こすためには十分なタンパク質の摂取が重要であることを示す強いエビデンスが存在する(Cermak et al., 2012; Pasiakos et al., 2015; Jäger et al., 2017; Kerksick et al., 2018)。
除脂肪体重(筋量)の増加を目的とする場合、おそらく食事摂取基準よりも多くのタンパク質を摂取することが必要になる。
これについて、例えばMortonらによる有名な研究では、メタ分析の結果、1.6g/kg/d(1日につき体重1kgあたり1.6g)が除脂肪体重に対するタンパク質摂取の効果を最大化する上で必要になることが指摘されている(Morton et al., 2018)。
図はMorton et al. (2018)による。
しかし実際にトレーニングなどに励む場合や、対象の患者の状態などによってはタンパク質がさらに必要になることもある。
Tagawaらは、タンパク質の摂取量と除脂肪体重の増加については幅広い範囲で用量反応関係があることを指摘した(Tagawa et al., 2020)。
これによれば、タンパク質の摂取量が0.5~3.5g/kg/d(1日につき体重1kgあたり0.5~3.5g)の間は、全体として正の用量反応関係(タンパク質摂取量を増やせばその分除脂肪体重の増加率も高くなる傾向)が見られることが示されている。
さらに興味深いのは、その関係は1.3g/kg/dを超えると急激に緩やかになるが、筋力トレーニングを実施するとその緩やかさが多少軽減される(摂取量と除脂肪体重の増加率の関係が元に戻る)ことも明らかになっている。
ボディビルダー(Ribeiro et al., 2019)、体重減少を目的とするアスリート(Murphy et al., 2015; Hector & Phillips, 2018)、リハビリテーション中のアスリート(Giraldo-Vallejo et al., 2023)といった対象においては、より多くの(~3.0g/kg/d)タンパク質摂取が有益になる可能性がある。
筋タンパク質合成に対するタンパク質摂取の効果は、単純に摂取量だけでなく摂取のタイミングや摂取する成分によっても左右される可能性がある。
特に筋力トレーニング後には、筋タンパク質合成は想像以上に広い時間域(24~72時間？)で生じる可能性があり、このタイミングで適切にタンパク質を摂取することが推奨される。
筋タンパク質合成はトレーニング24時間後にも高まっており、それは特にトレーニング経験の浅い人で特に顕著になるようである。
UT;トレーニング未経験者、T;トレーニング経験者
図はDamas et al. (2015)による。
摂取戦略としては次のような事項が推奨される(Jäger et al., 2017; Kerksick et al., 2018)。
トレーニング前後3〜4時間ごとに(睡眠中は除く)、
EAAをバランスよく含み、かつロイシンが700~3000mg含まれるようなタンパク質を、
1回につき0.25g/kg(体重1kgあたり0.25g)または絶対量として20~40g摂取する
タンパク質の種類などについて(おまけのおまけ)
タンパク質は様々な食品から摂取することができるし、いわゆる「プロテイン」に限ってもその種類は多くある(ホエイ、カゼイン、ソイ、etc…)。
これらの食品からのタンパク質摂取の効果については、それぞれ長所と短所があるため(Jäger et al., 2017)、一概に「このタンパク質だけ」という形で結論づけることは難しい。
少なくとも若年成人が除脂肪体重を増加させることを目的とする場合であれば、植物性よりも動物性タンパク質を摂取した方が有益な可能性がある(Gwin et al., 2020; Lim et al., 2021)。
特にホエイプロテインは、カゼインに比べて筋タンパク質合成の促進に有利であるとともに、ホエイに含まれるペプチドやα-ラクトアルブミンといった成分が健康(認知機能、免疫、睡眠の質の向上)やリカバリー(グリコーゲン貯蔵の促進など)に効果的である可能性がある(Jäger et al., 2017)。
したがって、プロテインパウダーのファーストチョイスとしては、特にベジタリアンなどでなければホエイプロテインが良いだろう。この種類は比較的飲みやすく、かつ安価で質の良い製品が多いと思われる。
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