Các axit amin chuỗi nhánh (BCAA), bao gồm leucine, isoleucine và valine chiếm 1/3 protein cơ bắp. Tuy nhiên, trong số ba loại này, leucine được quan tâm nhiều nhất do vai trò của chúng trong quá trình trao đổi chất, cân bằng nội môi, phục hồi sau luyện tập và hoạt động của insulin. Leucine có khả năng chuyển hóa thành a-ketoisocaproate (KIC) hoặc beta-hydroxy-beta-methylbutyrate (HMB), chất sau này được cho là có tác dụng chống dị hóa, đồng hóa và phân giải mỡ.
1. HMB là gì?
HMB (tên khoa học là beta-Hydroxy Methylbutyrate) là một chất chuyển hóa của acid amin Leucine – một trong acid amin chuỗi nhánh cần thiết.
HMB có trong một số thực phẩm như thịt bò, trứng, bông cải, bơ. Cơ thể con người cũng có khả năng tổng hợp HMB trong cơ và gan, sau đó nó được chuyển đổi thành HMG-CoA, một tiền chất của cholesterol cần thiết cho việc tạo ra hoặc sửa chữa màng tế bào. Vì HMB được báo cáo là có liên quan đến quá trình tổng hợp protein cơ bắp, nhiều vận động viên và người tập thể hình sử dụng HMB như một thực phẩm bổ sung để tăng cường hiệu suất và tập luyện.
2. Quá trình tổng hợp và chuyển hóa HMB
HMB là một chất chuyển hóa của leucine, là một trong ba acid amin chuỗi nhánh thiết yếu (BCAA; leucine, valine và isoleucine). Các acid amin này có con đường chuyển hóa tương tự. Leucine được biết đến nhiều với vai trò đồng hóa trong cơ bắp bằng cách hoạt động như một phân tử tín hiệu kích thích tổng hợp protein.
Phản ứng đầu tiên trong quá trình tổng hợp HMB trong cơ thể là quá trình chuyển hóa thuận nghịch của leucine thành acid alpha-ketoisocaproic (KIC) bởi BCAA aminotransferase. Phản ứng này chủ yếu xảy ra ở cơ xương. Do hoạt động của các enzym tiếp theo trong quá trình dị hóa leucine [alpha-keto acid dehydrogenase chuỗi nhánh (BCKD) và KIC dioxygenase] thấp trong cơ xương nên hầu hết KIC được giải phóng từ cơ vào máu và được chuyển hóa tiếp trong các mô khác nhau.
Phần lớn KIC được khử carboxyl bởi BCKD thành isovaleryl-CoA trong ty thể của gan, sau đó dần dần được chuyển đổi thành các thể acetyl-CoA và ketone. Người ta ước tính rằng chỉ có 5–10% KIC được chuyển hóa bởi enzyme KIC dioxygenase màng tế bào để tạo ra HMB. Biểu hiện của KIC dioxygenase cũng cao ở thận nhưng thấp ở não và cơ xương.
Trên cơ sở các hoạt động của KIC dioxygenase được ước tính rằng một người nặng 70 kg sẽ sản xuất từ 0,2 đến 0,4 g HMB/ngày tùy thuộc vào mức độ leucine trong chế độ ăn uống. Các ước tính gần đây đã được xác nhận ở người bằng cách tiêm nhanh HMB được đánh dấu đồng vị. Tỷ lệ xuất hiện của HMB là 0,66 μmol/kg khối lượng không chứa chất béo/giờ, chiếm 0,66% lượng leucine luân chuyển. Nồng độ HMB trong huyết tương là 2–5 μM cả trước và sau khi ăn một bữa ăn hỗn hợp (mixed meal), và mức độ này tăng lên sau khi ăn một bữa ăn có chứa leucine.
Dữ liệu đồng vị cho thấy kết quả chính của quá trình dị hóa HMB là chuyển đổi thành 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-CoA (HMG-CoA), là tiền chất trực tiếp của cholesterol. Một lượng nhỏ HMB được bài tiết qua nước tiểu. Sự bài tiết qua thận có thể giải thích cho thời gian bán hủy tương đối ngắn của HMB, được phát hiện là khoảng 1 giờ ở chuột, 2 giờ ở lợn và 1–3 giờ ở người.
3. Cơ chế hoạt động của HMB
Các tài liệu hiện có cho thấy cơ chế hoạt động của HMB trong cơ thể chủ yếu dựa vào khả năng tăng tính toàn vẹn của màng tế bào cơ (sarcolemma), và giảm hiệu quả của các con đường phân giải protein nội bào. Đó là kết quả của tác động đối kháng trên con đường phân hủy protein bằng cách ghép chúng với một loại protein cụ thể (protein ubiquitin-proteasome).
Nghiên cứu gần đây cũng đề cập đến hai cơ chế bổ sung mà qua đó HMB có thể có tác dụng tích cực đến quá trình đồng hóa protein cơ bắp. Đây là sự kích hoạt của con đường mTOR kinase cũng như sự gia tăng mức độ phiên mã của gen yếu tố tăng trưởng giống Insulin-1 (IGF-1). Bên cạnh đó, các nghiên cứu in vivo chỉ ra rằng HMB cải thiện sự tăng sinh của các tế bào gốc cơ trong các sợi cơ nhanh (fast twitch fibers). Tăng sinh tế bào vệ tinh tăng cường sẽ làm tăng sự thay đổi phì đại cơ và thay đổi chức năng.
Tài liệu tham khảo
- Kaczka P, Michalczyk MM, Jastrząb R, Gawelczyk M, Kubicka K. Mechanism of Action and the Effect of Beta-Hydroxy-Beta-Methylbutyrate (HMB) Supplementation on Different Types of Physical Performance – A Systematic Review. J Hum Kinet. 2019 Aug 21;68:211–22.
- Holeček M. Beta‐hydroxy‐beta‐methylbutyrate supplementation and skeletal muscle in healthy and muscle‐wasting conditions. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2017 Aug;8(4):529–41.
Website: https://inrd.vn/
Fanpage: https://www.facebook.com/inrd2022
