Роль альфа-липоевой кислоты в гомеостазе глюкозы и здоровье спортсмена

Бен Есгро, бакалавр наук, дипломированный специалист по спортивному питанию международного общества спортивного питания, дипломированный специалист по подготовке и улучшению результативности спортсменов.

Альфа-липоевая кислота (АЛК) представляет собой органическое производное соединение серы, которое формируется в новом синтезе октановой кислоты. (Чичилло и другие, 2004) Обычно организм производит необходимые ему для метаболических целей вещества, в то время как прием пищи лишь слегка участвует в этом. Главная роль внутреннего производства АЛК в организме соответствует антиоксиданту и кофактору в многочисленных ферментных комплексах внутри митохондрий, таких как пируватдегидрогеназа, альфа-кетоглутарат дегидрогеназа, разветвленная кетокислотная дегидрогеназа, а также система расщепления глицина (Шей, Моро, Смит и Хаген, 2009). Интересно, что одним из ключевых факторов возникновения идеи использовать АЛК как добавку является тот факт, что пациенты с хроническими заболеваниями обычно обладают пониженным уровнем содержания данного состава в тканях. (Шей и другие, 2009)

Наиболее высоко содержащими АЛК продуктами являются мясо или органы животных, однако овощи, такие как шпинат и брокколи, также содержат АЛК, но в меньшем количестве. (Дж. Хигдон, 2002)  В продуктах питания АЛК связана с аминокислотой лизин, тогда как в добавках она содержится в свободной форме. (Дж. Хигдон, 2002) Обычно АЛК применяют в виде добавки, так как с пищей невозможно получить достаточного количества АЛК, необходимого для получения нужных эффектов. В добавках обычно присутствуют все изомеры АЛК (R-,S- и d,l-), которые также представляют собой смесь, используемую в большинстве экспериментов, однако R-АЛК является биологически наиболее активным изомером. (Дж. Хигдон, 2002)  К тому же, только R изомер производится внутри организма. (Дж. Хигдон, 2002)

Фармакологические применения

Главным фармакологическим свойством АЛК является ее роль в лечении или улучшении состояния диабета или осложнений, связанных с диабетом. Преимущественно она действует как миметик инсулина, однако АЛК может обладать различными свойствами, которые мы сейчас рассмотрим.

Относительно распределения глюкозы АЛК активирует множество внутриклеточных киназ и фосфатаз, таких как p38 митоген-активируемая белковая киназа (MAPK), киназа P13 и Akt. (Шей и другие, 2009) Большинство их действий являются непрямыми с помощью окислительно-восстановительного статуса, что вызывает конформационные изменения молекул. Исключением может быть субстрат инсулинового рецептора 1 (СИР1), который вызывается АЛК. (Шей и другие, 2009)  Подобно мышечным сокращениям данные сигналы ведут к последующей активации AMP-активированной белковой киназы (АМРК), что увеличивает перемещение ГЛЮТ-4 к цитоплазматической мембране (или к сарколемме в мышцах). В отличие от инсулина, который действует быстро и обладает максимальным эффектом на прием глюкозы в течение 30 минут, АЛК требуется примерно в два раза больше времени, чтобы осуществить свое действие. (Шей и другие, 2009)

Это представляет интерес, так как принятая внутрь доза АЛК вызывает быстрое и кратковременное повышение уровня в плазме и тканях, перед тем как она быстро распадется и выведется из организма. (Шей и другие, 2009) Таким образом, это вновь подчеркивает непрямое действие АЛК. При сравнении эффектов R- и S- изомеров на метаболизм глюкозы у крыс оба показали улучшение размещения глюкозы, однако эффективность S-изомера была в два раза ниже чем у R-. Более того, только R-АЛК увеличивала синтез гликогена и окисление глюкозы, в то время как S-АЛК фактически уменьшала ГЛЮТ-4 до небольшого уровня (Шей и другие, 2009).

У животных, подверженных физическим нагрузкам, АЛК также показала положительный эффект на перемещение ГЛЮТ-4 вдобавок от эффекта стимуляции физическими упражнениями. (Шей и другие, 2009) Максимальной эффективной дозировкой АЛК относительно использования глюкозы в настоящий момент считают 600 мг в день. (Дж. Хигдон, 2002)

Сосудистые заболевания

Благодаря своим антиоксидантным свойствам, АЛК в виде добавки была предложена для предотвращения прогрессирования сосудистых заболеваний.  Окись азота в сосудистом эндотелии (слой клеток, выстилающий внутреннюю поверхность сосудов) посредством своих сосудорасширяющих свойств является главным регулятором диаметра кровеносного сосуда. Фермент эндотелиальная синтаза окиси азота (эСОА) производит и высвобождает данный газ внутрь стенок кровеносного сосуда на фосфорилирование, однако на него может негативно подействовать чрезмерный окислительный стресс. А это приведет к уменьшению расширения сосудов и увеличению риска образования тромбов.

Предполагается, что АЛК посредством увеличения окислительно-восстановительного потенциала крови может сохранять необходимое функционирование эСОА, благодаря своей более прямой роли в акциях данного энзима. (Сена, 2007) Было установлено, что активация фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K) также играет важную роль в активации эСОА. (Монтаньяни, Равичандран, Чен, Эспозито и Квон, 2002) Данные, полученные естественным путем на крысах, животных, а также небольшие исследования на людях подтвердили данное предположение, - малые дозы в 150-300 мг в день расширяют сосуды. (Сола и другие, 2005)

Гипертензия

АЛК обладает прямым воздействием на главный внутриклеточный антиоксидант глютатион, ограничивая лимитирующий его энзим гамма-глютамил цистеин лигаза (Дж. Хигдон, 2002). 

Глютатион является внутренним антиоксидантом, производительность которого с возрастом ухудшается, что ведет к усилению окислительного стресса. Данная ситуация относится к гипертензии потому, что увеличенный окислительный стресс ведет к изменениям кальциевых каналов мембран и в конечном счете к увеличению цитоплазмотического кальция, а также повышению кровяного давления. (Васдев, Энн Форд, Параи, Лонгерич и Гадаг, 2000) К тому же АЛК ограничивает избыточное производство эндотелиального сосудосуживателя называемого эндотелин-1. Данное действие вместе с ранее упомянутым сохранением эСОА ведет к увеличению просвета сосудов и таким образом уменьшает сосудистое напряжение. (Шей и другие, 2009) В настоящее время результаты исследований, проводимых на человеке, противоречат друг другу, но это может происходить из-за недостаточной дозировки (большинство исследований используют дозу 300 мг в день для людей с избыточным весом).

Воспалительные заболевания

Хронические воспалительные состояния часто совпадают с высоким уровнем окислительного стресса. В свете ранее описанных механизмов не удивительно, что АЛК может иметь положительный терапевтический эффект и здесь. Исследований проводимых на людях на сегодняшний день существует совсем немного, однако те, что были проведены, дали положительные результаты. Одно особенное испытание, где людям выдавали по 300 мг в день в течение 4-х недель, показало уменьшение на 15% интерлейкина-6, главного показателя воспалительного процесса. (Сола и другие, 2005) На данный момент требуется больше исследований в данной области, чтобы оценить перспективу использования АЛК при хронических воспалениях.

Предупреждение болезней

Подобно своей фармакологической роли, АЛК обладает профилактическими свойствами в качестве антиоксиданта, сохраняя клеточную целостность и целостность ДНК.  В отличие от многих других антиоксидантов, АЛК обладает способностью к нейтрализации свободных радикалов без процесса превращения в одного из них, поскольку окисленная (АЛК) и обедненная (дигидролипоевая кислота; ДГЛК) формы тоже обладают антиоксидантной активностью. (Шей и другие, 2009) ДГЛК показала способности регенерации других известных антиоксидантов, (Шей и другие, 2009) таких как витамины С, Е, глютатион и другие... Окисленная и обедненная версии липоевой кислоты также формируют хелаты с ионами металлов (особенно ДГЛК), что может быть использовано для профилактики различных заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания и болезнь Альцгеймера. (Дж. Хигдон, 2002; Шей и другие, 2009) Посредством хелатизации этих ионов предотвращается их реакция с катализируемыми металлами свободными радикалами в различных волокнах, таких как мозг и сосуды. Важно отметить, что антиоксидативные способности АЛК выражаются скорее ее способностью поддерживать пониженный статус других эндогенных антиоксидантов, чем собственными акциями. И это подтверждается тем фактом, что АЛК быстро катаболизируется в организме. Для здоровых людей рекомендованная дозировка обычно составляет 300 мг в день R-АЛК. (Дж. Хигдон, 2002)

Эргогенные свойства

Инсулин является очень мощным анаболическим гормоном, который усиливает усвоение тканями важных для спортсменов соединений, таких как аминокислоты, глюкоза и креатин.  В связи с этим инсулиногенный эффект АЛК представляет особый интерес для спортсменов, особенно в период после тренировки. Было доказано, что добавление одного грамма АЛК в напиток, принимаемый после тренировки и содержащий креатин моногидрат и углеводы, вызывает увеличение креатинфосфата в мышцах гораздо значительнее, чем прием одного креатина или креатина вместе с углеводами. (Бёрк, 2003) Хотя и в меньшей степени, но АЛК может увеличить производительность длительных аэробных тренировок посредством эффекта экономии глютатиона. (Сен и Пакер, 2000) В литературе спортсменам предлагается принимать по 300-600 мг АЛК в после тренировки. Силовым спортсменам, стремящимся максимизировать свои запасы креатинфосфота, следует нацелиться на высший предел данной рекомендации (Локвуд, 2008).

Безопасность

На данный момент не существует верхнего предела приема АЛК, однако исследования на животных установили дозу, приводящую к смерти 50% особей. У семейства псовых это в 400-500 мг на килограмм веса тела (Пакер, Уитт и Тритшлер, 1995), а у крыс, которые имеют более высокую переносимость, доза, приводящая к смерти 50% особей, составляет более 2 граммов на килограмм веса тела. (Кремер, Рабелер, Робертс и Линч, 2006) Клинические испытания, проводимые на человеке, дошли до дозы в 2,4 грамма в день без наблюдаемых негативных эффектов (Зиглер и другие, 1999), а продолжительный прием составил 1,8 граммов в день в течение шести месяцев без появления значительных проблем. (Зиглер и другие, 1999) Наиболее широко распространенными побочными эффектами являются крапивница, быстропроходящая сыпь и зуд кожи, желудочно-кишечные расстройства/диарея и неприятный запах урины. (Дж. Хигдон, 2002) 

Следует отметить, что все эти эффекты вероятнее всего появляются при превышении дозировки примерно в два раза от максимально эффективного количества, предлагаемого литературой. (600 мг в день) (Дж. Хигдон, 2002)

В заключение можно сказать, что АЛК выглядит многообещающим продуктом практически для любого человека.  Как правило, она хорошо переносится с небольшими побочными эффектами. Дальнейшие исследования должны сосредоточиться на получении большего количества данных о человеке, чтобы четко объяснить активность АЛК в естественных условиях, а также на поисках оптимальных протоколов дозировки. Кроме того, дальнейшего исследования требует связь АЛК с болезненными состояниями, особенно с болезнью Альцгеймера и сердечнососудистыми заболеваниями.

Первоисточники:
Burke DG, C. P., Parise G, Tarnopolsky MA, Candow DG. (2003). Effect of alpha-lipoic acid combined with creatine monohydrate on human skeletal muscle creatine and phosphagen concentration. Int J Sport Nutr Exerc Metab., 13(3), 294-302.

C.M. Sena, E. N., T. Louro, T. Proenca, R. Fernandes, M.R. Boarder, R.M. Seica. (2007).
Effects of alpha-lipoic acid on endothelial function in aged diabetic and high-fat fed rats. British Journal of Pharmacology, 153(5).

Cicchillo, R. M., Iwig, D. F., Jones, A. D., Nesbitt, N. M., Baleanu-Gogonea, C., Souder, M. G., et al. (2004). Lipoyl Synthase Requires  Two  Equivalents  of  S-Adenosyl-lmethionine To Synthesize One Equivalent of Lipoic Acid.
Biochemistry, 43(21), 6378-6386.

Cremer, D. R., Rabeler, R., Roberts, A., &  Lynch,  B.  (2006).  Safety  evaluation  of  [alpha]-lipoic acid (ALA). Regulatory Toxicology and Pharmacology, 46(1), 29-41.

Higdon J. (2002). Lipoic Acid.   Retrieved 04/05/2010, 2010, from
http://lpi.oregonstate.edu/infocenter/othernuts/la/#intro

Lockwood, C. (2008). An Overview of Sports Supplements. In K. D. Antonio J., Stout J.,

Greenwood M., Willoughby D., Haff G. (Ed.),  Essentials of Sports Nutrition and Supplements (pp. 465). Totowa, NJ: Humana Press.

Montagnani, M., Ravichandran, L. V., Chen, H., Esposito, D. L., &  Quon,  M.  J.  (2002).
Insulin Receptor Substrate-1 and Phosphoinositide-Dependent Kinase-1 Are Required for Insulin-Stimulated Production of Nitric Oxide in Endothelial Cells. Mol Endocrinol, 16(8), 1931-1942.

Packer, L., Witt, E. H., & Tritschler, H. J. (1995). Alpha-lipoic acid as a biological antioxidant. [doi: DOI: 10.1016/0891-5849(95)00017-R].  Free Radical Biology and Medicine, 19(2), 227-250.

Sen, C. K., & Packer, L. (2000). Thiol homeostasis and supplements in physical exercise. Am J Clin Nutr, 72(2), 653S-669.

Shay, K. P., Moreau, R. F., Smith, E. J., Smith, A. R., & Hagen, T. M. (2009). Alpha-lipoic acid as a dietary supplement: Molecular mechanisms and therapeutic potential. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General
Subjects, 1790(10), 1149-1160.

Sola, S., Mir, M. Q. S., Cheema, F. A., Khan-Merchant, N., Menon, R. G., Parthasarathy, S., et al. (2005). Irbesartan and Lipoic Acid Improve Endothelial Function and Reduce Markers of Inflammation in the Metabolic Syndrome: Results of the Irbesartan and Lipoic Acid in Endothelial Dysfunction (ISLAND) Study. Circulation, 111(3), 343-348.

Vasdev, S., Ann Ford, C., Parai, S., Longerich, L., & Gadag, V. (2000). Dietary [alpha]-lipoic acid supplementation lowers blood pressure in spontaneously hypertensive rats. Journal of Hypertension, 18(5), 567-573.

Ziegler, D., Hanefeld, M., Ruhnau, K. J., Hasche, H., Lobisch, M., Schutte, K., et al. (1999).
Treatment of symptomatic diabetic polyneuropathy with the antioxidant alpha-lipoic acid: a 7-month multicenter randomized controlled trial (ALADIN III Study). ALADIN

III Study Group. Alpha-Lipoic Acid in Diabetic Neuropathy.  Diabetes Care, 22(8), 1296-1301.