Czym jest karnozyna?
Karnozyna (beta-alanyl-L-histydyna) jest powstającym wewnątrz organizmu dipeptydem, syntetyzowanym z β-alaniny i L-histydyny w reakcji katalizowanej przez syntetazę karnozynową z udziałem ATP. Związek ten znajduje się w całym organizmie, a szczególnie w miejscach, gdzie występuje duże zapotrzebowanie na energię, m.in.: w mózgu, sercu i mięśniach szkieletowych. U ludzi zawartość karnozyny wynosi przeciętnie 20−30 mmol/kg suchej masy ciała i może stanowić około 0,2-0,5% masy niektórych mięśni poprzecznie prążkowanych. Na stężenie tego związku w tkankach wpływają liczne czynniki, np. płeć (wyższy u mężczyzn), rodzaj włókien mięśniowych (wyższe we włóknach szybkokurczliwych), wiek (wyższy u młodych osób), a także zawartość karnozyny w dostarczanym pożywieniu [1, 2, 3, 4, 5, 6].
Karnozyna wchłania się po podaniu doustnym głównie z jelita cienkiego i w czasie absorpcji zachodzi częściowa hydroliza karnozyny do β-alaniny i L-histydyny. Warto zwrócić uwagę, że karnozyna przenika barierę krew-mózg, a jej stężenie w tkankach w znacznym stopniu zależy od diety. Beta-alanyl-L-histydyna jest substancją o szerokim spektrum działań biologicznych, m.in.: utrzymuje równowagę kwasowo-zasadową w tkankach pobudliwych zwierząt i człowieka, reguluje aktywność retikularnych kanałów wapniowych w kardiomiocytach i mięśniach szkieletowych, zmniejsza toksyczność jonów metali (m.in. miedzi, żelaza, cynku, kobaltu), chroni przed działaniem wolnych rodników oraz drobnocząsteczkowych aldehydów. Jest również potencjalnym czynnikiem terapeutycznym rozmaitych schorzeń, w których patogenezie kluczową rolę odgrywa stres oksydacyjny i stres karbonylowy, są to np. choroby sercowo-naczyniowe, neurodegeneracyjne, czy metaboliczne. Od dawna wykorzystywana jest również z powodzeniem przez sportowców jako suplement diety o działaniu wspomagającym regenerację mięśni szkieletowych, zmniejszającym gromadzenie się kwasu mlekowego oraz poprawiającym siłę skurczu mięśni. W tkance mięśniowej, karnozyna działa głównie jako bufor jonów wodorowych oraz jako antyoksydant, czyli zmiatacz reaktywnych form tlenu. Uważa się, że zdolności buforujące karnozyny w trakcie wysiłku fizycznego są znacznie większe niż dwuwęglanów czy nieorganicznych fosforanów [7, 8, 9].
Pomimo tak pożądanych przy wysiłku fizycznym właściwości, stosowanie doustne karnozyny jest mało efektywne ze względu na jej rozkład w przewodzie pokarmowym, zanim dotrze do mięśni. W celu zwiększenia poziomu zmagazynowania karnozyny stosuje się suplementację jednym z prekursorów jej syntezy, najczęściej beta-alaniną, która jest aminokwasem endogennym produkowanym w wątrobie. β-alanina poprawia zdolności wysiłkowe podczas ćwiczeń, w których dominują przemiany beztlenowe i zwiększa się ilość jonów wodorowych, a więc głównie wysiłek o wysokiej intensywności, trwający od 60 do 240 sekund. Może mieć zatem szczególne zastosowanie w następujących dyscyplinach sportowych: sporty walki, kulturystyka, wioślarstwo, bieg na krótkim dystansie, czy bieg z przeszkodami.
Beta-alanina przyjmowana długoterminowo prowadzi do zwiększenia wewnątrzmięśniowych zasobów karnozyny. Wiadomo też, że tylko 3-6% spożytej β-alaniny trafia do mięśni, a 1-2% jest wydalane razem z moczem. Aminokwas ten obok kofeiny, kreatyny, wodorowęglanu sodu, czy azotanów, bez wątpienia należy do grupy związków o bardzo dobrze potwierdzonej skuteczności w badaniach naukowych. Warto podkreślić, że korzystny wpływ stosowania β-alaniny na rozwój formy sportowej notowany jest po suplementacji wynoszącej około 4–10 tygodni, gdyż dopiero taki okres wiąże się z istotnym wysyceniem mięśni tym aminokwasem i optymalnym wzrostem poziomu karnozyny. Dawki 4-6g na dobę wykazały zwiększenie koncentracji karnozyny w mięśniach aż do 64% po czterech tygodniach stosowania i do 80% po dziesięciu tygodniach suplementacji.
Beta-alaninę, prekursor karonozyny znajdziesz w:
[products=1353,2616,2294]
Reakcja organizmu na podawane dawki β-alaniny zależy od wielu czynników, m.in.: wyjściowego poziomu karnozyny, różnic osobniczych, stopnia wytrenowania (nieco wyższa u osób wytrenowanych) czy spożycia karnozyny z dietą (znacznie wyższa u wegetarian. Dane naukowe wskazują także, że sportowcy dyscyplin wytrzymałościowych mają wyższą zawartość karnozyny w mięśniach [10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17].
Podsumowując warto zapamiętać, że karnozyna jest związkiem o szerokim wachlarzu działań biologicznych i odgrywa ona istotną rolę w utrzymywaniu homeostazy komórkowej. Ze względu na te rozmaite właściwości karnozyny, coraz większą popularnością wśród sportowców cieszy się jej prekursor - beta-alanina. Suplementacja β-alaniną podnosi poziom karnozyny w mięśniach i zwiększa zdolności buforujące, co zmniejsza poziom zakwaszenia mięśni i opóźnia odczucie zmęczenia. Dla sportowców zawodowych nawet niewielka poprawa wydolności staje się kluczowa w sytuacji, gdy różnice pomiędzy zdobyciem złotego i srebrnego medalu wynoszą niekiedy zaledwie setne części sekundy.
Literatura:
- Eric T. Trexler et al.. International society of sports nutrition position stand: Beta-alanine. Journal of the Internatinal Society of Sports Nutrition. 2015;12:30.
- Bellia F, Vecchio G, Cuzzocrea S. i wsp.: Neuroprotective features of carnosine in oxidative driven diseases. Mol Aspects Med. 2011 Aug; 32(4-6):258-66.
- Bakardijev A, Bauer K. Biosynthesis, release and uptake of carnosine in primary cultures. Biochemistry 2000; 65: 779–782.
- Mannion AF, Jakeman PM, Dunnett M i wsp.: Carnosine and anserine concentrations in the quadriceps femoris muscle of healthy humans. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1992;64(1):47–50.
- Abe H.: Role of histidine-related compounds as intracellular proton buffering constituents in vertebrate muscle. Biochemistry (Mosc). 2000;65(7):757–65.
- Everaert I, Mooyaart A, Baguet A. i wsp.: Vegetarianism, female gender and increasing age, but not CNDP1 genotype, are associated with reduced muscle carnosine levels in humans. Amino Acids. 2011;40(4):1221–9.
- Gardner ML, Illingworth KM, Kelleher J. i wsp.: Intestinal absorption of the intact peptide carnosine in man, and comparison with intestinal permeability to lactulose. J Physiol 1991; 439: 411–422.
- Tamaki N, Ikeda T, Fujimoto S. i wsp.: Carnosine as a histidine source: transport and hydrolysis of exogeneous carnosine by rat intestine. J Nutr Sci Vitaminol 1985; 31: 607–618.
- Zięba R.: Karnozyna – aktywność biologiczna i perspektywy zastosowania w farmakoterapii. Wiadomości Lekarskie, 2007, LX, 1-2.
- Harris RC, Tallon MJ, Dunnett M i wsp.:The absorption of orally supplied beta-alanine and its effect on muscle carnosine synthesis in human vastus lateralis. Amino Acids. 2006;30(3):279–89.
- Dunnett M, Harris RC.: Influence of oral beta-alanine and L-histidine supplementation on the carnosine content of the gluteus medius. Equine Vet J Suppl. 1999;30:499–504.
- Baguet A, Reyngoudt H, Pottier A i wsp.: Carnosine loading and washout in human skeletal muscles. J Appl Physiol. 2009;106(3):837–42.
- Hobson RM., Saunders B., Ball G. i wsp.: Effects of β-alanine supplementation on exercise performance: a meta-analysis. Amino Acids. 2012 Jul;43(1):25-37.
- Stegen S., Blancquaert L., Everaert I. i wsp.: Meal and beta-alanine coingestion enhances muscle carnosine loading. Med Sci Sports Exerc. 2013 Aug;45(8):1478-85.
- Blancquaert L., Everaert I., Derave W.: Beta-alanine supplementation, muscle carnosine and exercise performance. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2015, 18(1):63-70.
- Nutrition and Athletic Performance. Medicine & Science in Sports & Exercise: March 2016 - Volume 48 - Issue 3 - p 543–568.
- Saunders B., Elliott-Sale K., Artioli GG. i wsp.: β-alanine supplementation to improve exercise capacity and performance: a systematic review and meta-analysis. Br J Sports Med. 2017 Apr;51(8):658-669.
Mateusz Durbas
Dietetyk kliniczny, szkoleniowiec i prelegent na licznych konferencjach
Fundacja Godula-Hope, NZOZ GENOM
Strona oficjalna: www.mateuszdurbas.pl
Facebook: https://www.facebook.com/mateuszdurbasdietetyk/
Instagram: https://www.instagram.com/mateuszdurbasdietetyk/?hl=pl