Научный обзор доступной литературы от декабря 2018

А действительно ли неденатурированный белок предпочтительнее для роста мышц в спорте?

Сделан по заказу компании Stark Pharm

Этот вопрос регулярно поднимается на множестве популярных ресурсов, посвященных бодибилдингу. Ряд источников приписывают неденатурированному белку противораковую, иммуномодулирующую, антиоксидантную активность, улучшение показателей уровня сахара в крови и позитивное влияние на синтез белка в мышцах спортсмена [1,2,3], и конечно же, по всем этим показателям "обычный" денатурированный протеин показан в худшем свете. Неудивительно, что подобная информация активно обсуждается на форумах [4,5], а производители выпускают специальные серии протеина с соответствующей пометкой на упаковке [6].

Насколько обоснованы такие заявления? Давайте разбираться.

Белок и его структура

Белок, он же протеин, он же полипептид –  это цепочка из аминокислот, которые соединены между собой пептидными связями [7]. Это так называемая первичная структура белка.

Первичная структура белка (протеина)

Рис. 1 Первичная структура белка

Аполипопротеин С1, участвующий в обмене холестерина, состоит из 57 аминокислот [8], а вот титин, один из важных белков мышц человека, имеет длину около 35 000 аминокислот [9].

Следующем уровнем организации белковой молекулы является вторичная структура, которая стабилизирована другим типом связей – водородными [7]. В рамках вторичной структуры рассматриваются связи между близлежащими аминокислотами.

Переход от первичной к вторичной структуре белка

Рис. 2 Переход от первичной к вторичной структуре белка [10]

Когда же необходимо рассмотреть способ укладки всей белковой молекулы, в том числе и связи между относительно удаленными аминокислотами, то речь идет о третичной структуре. В поддержании такой структуры задействовано несколько видов химических связей – гидрофобные, водородные, электростатические и т.д. [11].

Третичная структура белка. Овальбумин, один из белков куриного яйца

Рис. 3 Третичная структура белка. Овальбумин, один из белков куриного яйца [12]

Некоторые протеины представляют собой комплекс из нескольких белковых цепей (в данном случае именуемых субъединицами), которые объединены вместе и в таком виде выполняют свои функции. Для описания таких комплексов используется понятие "четвертичная структура белка". Примером такого комплекса является гемоглобин, который переносит кислород в крови и состоит из 4 субъединиц 2 типов, по 2 субъединицы каждого типа.

Четвертичная структура гемоглобина. 4 субъединицы выделены разными цветами

Рис. 4 Четвертичная структура гемоглобина. 4 субъединицы выделены разными цветами [7]

Протеины становятся функциональными только после завершения формирования трехмерной структуры, когда все необходимые химические связи будут установлены и белок приобретет свой характерный вид.

Денатурация белка

В строгом биохимическом смысле денатурацией называют потерю белком своих функциональных свойств по причине нарушения трехмерной структуры. Денатурация не обязательно означает полное развертывание до цепочки и принятие неупорядоченной структуры, существует множество промежуточных состояний. Иногда критично нарушение буквально нескольких связей.

Денатурация белка [14 с изменениями]

Рис. 5 Денатурация белка [14 с изменениями]

Однако важно заметить, что при денатурации не меняется первичная структура белка, то есть пептидные связи остаются целыми и сам белок не расщепляется на фрагменты. Сохраняется длина молекулы, аминокислотный состав и т.д.

Денатурация может произойти под воздействием высоких температур, кислот, щелочей и т.д. [7]. Классическим примером денатурации является изменение внешнего вида белковой части куриного яйца после варки, и очевидно, что такая денатурация в домашних условиях необратима [13].

Однако в ряде случаев восстановление трехмерной структуры протеина все же возможно, и этот процесс называется ренатурацией. Свойство ренатурации используется в многих лабораторных методиках работы с белками.

Если же первичная структура белка все же нарушена, то произошла так называемая деструкция [15].

Таким образом, денатурация означает лишь изменение укладки белковой молекулы в пространстве.

Белки и пищеварение

Ок, спортсмен выпил протеиновый коктейль или съел кусок мяса. Теперь рассмотрим что происходит с белками из подобных продуктов в желудочно-кишечном тракте. Поступление пищи в желудок стимулирует секрецию гормона гастрина, который, в свою очередь, усиливает секрецию соляной кислоты (HCl) и пепсиногена – предшественника фермента пепсина, который и будет расщеплять белки из пищи [7]. Как видим, в желудке образовалась кислая среда (pH 1.0-2.5, такие значения соответствуют очень высокой кислотности), а именно такая среда является фактором, способствующим денатурации белковой молекулы.

Существуют ли белки, способные выстоять под таким кислотным воздействием? Да, существуют. К примеру, это некоторые белки клеток самого желудка [16]. Однако лактальбумин, казеин, овальбумин и другие распространенные белки из продуктов питания к кислотоустойчивым не относятся и их ждет денатурация. Собственно, после денатурации пептидные связи, спрятанные прежде в глубинах трехмерной структуры, становятся доступны для атаки различными ферментами, которые и будут эти связи разрушать. Среди таких ферментов уже упомянутый пепсин из желудочного сока. После такой обработки пища поступает в тонкий кишечник, где расщепление осуществляют уже другие ферменты – трипсин, химотрипсин, карбоксипептидазы, аминопептидазы. Разница между этими ферментами состоит в комбинациях аминокислот, связи между которыми данные ферменты разрушают.

Здесь же, в тонком кишечнике, идет всасывание продуктов пищеварения. Это одиночные аминокислоты или короткие пептиды (обычно длиной 2-4 аминокислоты) [17,18,7].

Как видим, всасывания целостной большой белковой молекулы, которая могла бы выполнять иммуномодулирующие и другие упомянутые в начале статьи функции, не происходит – белок расщепляется на короткие фрагменты.

Некоторые белки, к примеру, кератин (один из белков волос и ногтей) все же перевариваются не полностью [7], проходят по кишечнику далее и покидают организм. Какого-то особого их всасывания тоже нет.

Однако некоторая разница между пищеварением денатурированного и неденатурированного белка есть. Так, на лабораторных животных было показано [19], что переваривание сырого мяса, по сравнению с термически обработанным, занимало больше времени и требовало больше ресурсов организма. Объясняется это различие как раз денатурацией белка под воздействием высокой температуры, к примеру, во время варки.

Протеины из линеек спортивного питания, такие как казеин, сывороточный, яичный протеин и другие, быстрее усваиваются организмом человека после обработки путем гидролиза [20, 21, 22]. Гидролиз включает в себя и денатурацию, и деструкцию, то есть расщепление белка на более короткие фрагменты, но деструкция уже выходит за рамки данной статьи.

Таким образом, существует зависимость между степенью обработки белка и скоростью его усвоения [23]. Неденатурированный белок будет перевариваться дольше. Однако добиться постепенного всасывания аминокислот и коротких пептидов можно гораздо проще – подобрав соответствующий тип спортивного питания. Так, сывороточный протеин абсорбируется относительно быстро, а казеин – медленно [24]. При этом организму не придется тратить энергию на дополнительную обработку пищевого продукта. Эти же ресурсы можно направить на более важные цели – построение мышц спортсмена.

Какие-либо обоснованные преимущества неденатурированного протеина для бодибилдера в современной научной литературе не упоминаются.

Вместе с тем, денатурация протеинов происходит в рамках технологических процессов производства спортивного питания [25, 26] и, как видим, приносит пользу для последующего усвоения спортсменом таких белков.

Заключение сравнения денатурированного и неденатурировванного белка

Подводя итоги, денатурация протеина увеличивает скорость его расщепления и экономит энергию организма. Исходя из этого, в бодибилдинге определенно выгоднее использовать денатурированный белок, входящий в состав привычных продуктов спортивного питания. Ассортимент таких товаров очень широк, а стоимость ниже, по сравнению с специфическими продуктами с неденатурированным белком.

Литературные источники

  1. https://lifespa.com/benefits-undenatured-whey-protein-powder/
  2. https://renewingallthings.com/lifestyle/diet/protein-powder-causing-inflammation/
  3. https://dailyfit.ru/pitanie-i-dieta/syvorotochnyj-protein-vsya-pravda-o-nem/
  4. https://forum.bodybuilding.com/showthread.php?t=116059&page=1
  5. https://forum.bodybuilding.com/showthread.php?t=140124283&page=1
  6. https://medium.com/@wheyproteinpowderreviews/best-non-denatured-whey-protein-powders-from-grass-fed-cows-28168a04a655  
  7. Nelson D, Cox M. Lehninger principles of biochemistry. 7th ed. New York: W.H. Freeman; 2017.
  8. https://www.uniprot.org/uniprot/P02654
  9. https://www.uniprot.org/uniprot/Q8WZ42
  10. http://oasys2.confex.com/acs/228nm/techprogram/P773650.HTM
  11. Сиволоб А. Молекулярна біологія. Київ: Видавничо-поліграфічний центр “Київський університет”; 2008.
  12. http://www.rcsb.org/structure/1OVA
  13. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cbic.201402427
  14. http://www.biosciencenotes.com/denaturation-of-protein/
  15. Berg J, Tymoczko J, Stryer L. Biochemistry. Basingstoke: W.H. Freeman & Co Ltd; 2006.
  16. Thangarajah H, Wong A, Chow D. Gastric H-K-ATPase and acid-resistant surface proteins. American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology. 2002; 282(6):G953-G961.
  17. Digate Muth N. Sport Nutrition for Health Professionals. 1st ed. F.A. Davis Company; 2014.
  18. Spano M, Kruskall L, Thomas D. Nutrition for sport, exercise, and health. 1st ed. Human Kinetics; 2017.
  19. Boback S, Cox C, Ott B. et al. Cooking and grinding reduces the cost of meat digestion. Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology. 2007;148(3):651-656.
  20. Calbet J, Holst J. Gastric emptying, gastric secretion and enterogastrone response after administration of milk proteins or their peptide hydrolysates in humans. European Journal of Nutrition. 2004;43(3):127-139.
  21. Manninen A. Protein hydrolysates in sports nutrition. Nutrition & Metabolism. 2009;6(1):38.
  22. Lockwood C, Roberts M, Dalbo V. et al. Effects of Hydrolyzed Whey versus Other Whey Protein Supplements on the Physiological Response to 8 Weeks of Resistance Exercise in College-Aged Males. Journal of the American College of Nutrition. 2016;36(1):16-27.
  23. Jager R, Kerksick C, Campbell B. et al. International Society of Sports Nutrition Position Stand: protein and exercise. Journal of the International Society of Sports Nutrition. 2017;14(20).  
  24. Driskell J. Sports Nutrition: Fats and Proteins. CRC Press; 2007.
  25. https://patents.google.com/patent/US6495194B2/en
  26. https://patents.google.com/patent/US4421770A/en



Для размещения информации из данного обзора на своих ресурсах обязательно указать наш сайт proteininkiev.com в качестве источника. 

Все права защищены PROTEININKIEV TM 2018.