5 条评论 /氧化介绍/ Brad Marshall / 2023 年 5 月 14 日

下面是按支链氨基酸提供的热量百分比排序的食物清单。一般来说，支链氨基酸与蛋白质的热量百分比成正比。大多数蛋白质的支链氨基酸含量在 16-23% 之间，植物性食物和动物性食物都是如此。

支链氨基酸很受关注，因为在肥胖症中升高，并与胰岛素抵抗有关。（Zhou，2019）另一方面，支链氨基酸被一种叫做 α-酮酸脱氢酶的酶分解，是一种产生 ROS 的酶（Quinlan，2014）。这使支链氨基酸具有高度产热的潜力。

在麻木状态下，动物会下调分解支链氨基酸的酶 (Nelson 2009) 和低水平的称为α-酮戊二酸 (AKG) 的 TCA 循环中间体。补充 AKG 有助于分解支链氨基酸，降低胰岛素抵抗并激活生热作用。（Tekwe，2019）

解决高支链氨基酸问题的另一种方法是限制蛋白质饮食。冬眠动物在冬眠期间不吃蛋白质。只要处于躺平状态，也许应该尽量减少支链氨基酸。支链氨基酸和色氨酸等氨基酸（通过其代谢物犬尿氨酸激活芳基烃受体 AhR）似乎是保持代谢迟缓的重要因素。小鼠 (Cummings, 2017) 和人类 (Fontana, 2016) 的支链氨基酸限制导致脂肪快速减少。在人类中，约占热量 1%的支链氨基酸已被证明是有益的。

支链氨基酸占蛋白质 16-23% 这一规则的明显例外是明胶和水果。明胶是纯蛋白质，但只有约 7% 的支链氨基酸。水果蛋白质的支链氨基酸含量低，这使比如植蕉成为一种有趣的支链氨基酸含量低的淀粉来源。

Cummings, N. E., Williams, E. M., Kasza, I., Konon, E. N., Schaid, M. D., Schmidt, B. A., Poudel, C., Sherman, D. S., Yu, D., Arriola Apelo, S. I., Cottrell, S. E., Geiger, G., Barnes, M. E., Wisinski, J. A., Fenske, R. J., Matkowskyj, K. A., Kimple, M. E., Alexander, C. M., Merrins, M. J., & Lamming, D. W. (2017). Restoration of metabolic health by decreased consumption of branched-chain amino acids. In The Journal of Physiology (Vol. 596, Issue 4, pp. 623–645). Wiley. https://doi.org/10.1113/jp275075

Fontana, L., Cummings, N. E., Arriola Apelo, S. I., Neuman, J. C., Kasza, I., Schmidt, B. A., Cava, E., Spelta, F., Tosti, V., Syed, F. A., Baar, E. L., Veronese, N., Cottrell, S. E., Fenske, R. J., Bertozzi, B., Brar, H. K., Pietka, T., Bullock, A. D., Figenshau, R. S., … Lamming, D. W. (2016). Decreased Consumption of Branched-Chain Amino Acids Improves Metabolic Health. In Cell Reports (Vol. 16, Issue 2, pp. 520–530). Elsevier BV. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2016.05.092

Nelson, C. J., Otis, J. P., Martin, S. L., & Carey, H. V. (2009). Analysis of the hibernation cycle using LC-MS-based metabolomics in ground squirrel liver. In Physiological Genomics (Vol. 37, Issue 1, pp. 43–51). American Physiological Society. https://doi.org/10.1152/physiolgenomics.90323.2008

Tekwe, C. D., Yao, K., Lei, J., Li, X., Gupta, A., Luan, Y., Meininger, C. J., Bazer, F. W., & Wu, G. (2019). Oral administration of α-ketoglutarate enhances nitric oxide synthesis by endothelial cells and whole-body insulin sensitivity in diet-induced obese rats. In Experimental Biology and Medicine (Vol. 244, Issue 13, pp. 1081–1088). SAGE Publications. https://doi.org/10.1177/1535370219865229

Quinlan, C. L., Goncalves, R. L. S., Hey-Mogensen, M., Yadava, N., Bunik, V. I., & Brand, M. D. (2014). The 2-Oxoacid Dehydrogenase Complexes in Mitochondria Can Produce Superoxide/Hydrogen Peroxide at Much Higher Rates Than Complex I. In Journal of Biological Chemistry (Vol. 289, Issue 12, pp. 8312–8325). Elsevier BV. https://doi.org/10.1074/jbc.m113.545301

Zhou, M., Shao, J., Wu, C.-Y., Shu, L., Dong, W., Liu, Y., Chen, M., Wynn, R. M., Wang, J., Wang, J., Gui, W.-J., Qi, X., Lusis, A. J., Li, Z., Wang, W., Ning, G., Yang, X., Chuang, D. T., Wang, Y., & Sun, H. (2019). Targeting BCAA Catabolism to Treat Obesity-Associated Insulin Resistance. In Diabetes (Vol. 68, Issue 9, pp. 1730–1746). American Diabetes Association. https://doi.org/10.2337/db18-0927

https://fireinabottle.net/list-of-branched-chain-amino-acids-as-percent-of-calories/

• 蛋白质限制 (PR) 和支链氨基酸 (BCAA) 限制饮食可改善代谢健康
• 减少膳食支链氨基酸概括了蛋白质限制饮食的许多好处
• 低支链氨基酸饮食可独立于能量平衡的变化改善代谢健康
• 膳食蛋白质质量独立于蛋白质数量调节代谢健康

限制蛋白质 (PR) 的高碳水化合物饮食可改善啮齿动物的代谢健康，但尚未确定造成这些影响的确切饮食成分。此外，这些研究对人类的适用性尚不清楚。我们在一项随机对照试验中证明，适度的限制蛋白质饮食也可以改善人类代谢健康的指标。有趣的是，我们发现给小鼠喂食支链氨基酸 (BCAAs) 含量特别少的饮食足以改善葡萄糖耐量和身体成分，这与通过不同代谢途径的限制蛋白质饮食相当。我们的结果强调了氨基酸水平的饮食质量在维持代谢健康方面的关键作用，特别表明饮食中减少支链氨基酸含量，或对该途径进行药物干预，

热量限制 (CR) 饮食，其中总热量摄入减少，同时保持足够的营养，促进无脊椎动物模型生物和从小鼠到人类的哺乳动物物种的代谢健康和长寿。（科尔曼等人，2014 年,丰塔纳等人，2010,莱明和安德森，2014 年,默肯等人，2012 年). 包括人类在内的哺乳动物采用热量限制饮食后，体重和腹部脂肪明显减少，血糖控制和胰岛素敏感性明显改善（Barzilai 等人，1998 年,福斯特等人，2003 年,Weiss 等人，2006 年). 热量限制饮食通常涉及减少所有宏量营养素的摄入，尤其是蛋白质减少的作用受到了极大的关注（丰塔纳和帕特里奇，2015 年,温德鲁赫和沃尔福德，1988 年). 最近，蛋白质限制（PR）饮食已被证明可以明显改善啮齿动物的代谢健康和长寿（Ables 等人，2014 年,丰塔纳和帕特里奇，2015 年,Solon-Biet 等人，2014 年,Solon-Biet 等人，2015 年).

尽管在人类中，高蛋白、低碳水饮食最近因减肥而流行，但流行病学研究表明，高蛋白摄入量与死亡率增加相关，而较低的蛋白质摄入量与死亡率降低相关（Lagiou 等人，2007 年,莱文等人，2014 年). 事实上，食用高蛋白饮食的人患代谢性疾病的风险增加，包括肥胖和 2 型糖尿病（Halkjær 等人，2011 年,Sluijs 等人，2010 年,Vergnaud 等人，2013 年). 关于蛋白质限制调节代谢健康的分子机制知之甚少。此外，迄今为止进行的许多研究都使用了极其严格的蛋白质饮食，远低于人类成年人的估计平均需求量，因此可能是不可持续和不健康的（奥顿等人，2006 年). 没有考虑适度蛋白质限制饮食对人类代谢健康的影响。

在过去的十年中，越来越多的证据表明某些氨基酸是蛋白质的组成部分，对代谢具有明显的影响（Brown-Borg 等人，2014 年,爱德华兹等人，2015 年,格兰迪森等人，2009 年,米勒等人，2005 年). 特别是，几项研究观察到胰岛素抵抗人群中三种支链氨基酸 (BCAAs)（亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸）的血清水平升高，而且 支链氨基酸水平确实可以预测 2 型糖尿病的发展（林奇和亚当斯，2014 年). 支链氨基酸 在 2 型糖尿病发病机制中的可能因果作用已被提出，在高脂肪饮食的背景下补充支链氨基酸促进大鼠胰岛素抵抗的发展（Newgard 等人，2009 年). 使用排除饮食（完全从饮食中排除某种氨基酸）的研究发现，排除饮食中的亮氨酸 1 周可改善小鼠的血糖控制（肖等, 2011,肖等, 2014).

在本项研究中，我们确定了适度的蛋白质限制饮食如何影响人类和小鼠的代谢健康，检验了这些影响是由 支链氨基酸摄入减少介导的假设。我们确定适度蛋白质限制 改善了人类和小鼠代谢健康的多项指标，包括所有三种支链氨基酸的特定饮食限制，不仅仅是亮氨酸，改善了代谢健康，提高了葡萄糖耐量，并减少了脂肪堆积。出乎意料的是，我们观察到单独限制饮食亮氨酸对皮肤和内脏脂肪的负面影响。我们的数据表明膳食支链氨基酸在调节代谢健康中起着关键作用，表明蛋白质质量（饮食中的特定氨基酸组成）在调节代谢健康中起着重要作用。

了解饮食选择如何影响代谢健康是一个重要的研究领域，但直到最近，这主要集中在个人食物选择上，例如，食物的热量摄入，或在蔬菜、鱼肉和红肉之间进行选择作为蛋白质来源。最近，改变宏量营养素比例的饮食作为对抗肥胖的潜在手段受到了公众的极大关注，同时越来越多的证据表明，较低的蛋白质摄入量与健康、生存和胰岛素敏感性的增加呈正相关（莱文等人，2014 年,Solon-Biet 等人，2014 年,Solon-Biet 等人，2015 年)。然而，人们一直缺乏对低蛋白饮食中促进代谢健康的特定饮食成分的了解，是否会立即从代谢健康中获益尚不清楚。

我们在此证明适度减少总膳食蛋白质或特定氨基酸可以快速改善人类和小鼠的代谢健康。减少膳食蛋白质或总氨基酸可在不到六周的时间内降低空腹血糖水平，提高两个物种的葡萄糖耐量，同时还降低人体 BMI 和脂肪量，减少年轻小鼠的体重和脂肪量增加。适度减少总膳食蛋白质/氨基酸会增加两个物种的循环 FGF21，这与更严格形式的蛋白质限制一样有效（Laeger 等人，2014a).

重要的是，我们现在发现改变饮食质量——饮食中特定的氨基酸组成——可以调节代谢健康。具体而言，将三种支链氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸）减少到与低蛋白饮食相同的水平足以改善代谢健康的许多方面，包括葡萄糖耐量和身体成分，与膳食氨基酸的总摄入量减少三分之二。三种支链氨基酸对限制饮食蛋白质对葡萄糖耐量的总体影响有独特的贡献，因为其他六种必需氨基酸减少三分之二不足以改善葡萄糖耐量（图2C）。这也清楚地表明，支链氨基酸对葡萄糖稳态的影响与身体成分的变化无关，因为饮食中三种支链氨基酸或其他六种必需氨基酸的减少对身体成分具有类似的影响（图 S4 ）。然而，并非低蛋白饮食的所有影响都归因于支链氨基酸的减少；饮食中支链氨基酸的特定减少不会诱导肝脏Ppargc1a、增加循环 FGF21 和脂联素、增加能量消耗或减少肝脏Gck，我们仅在喂食低氨基酸饮食的小鼠中观察到这些效果（图 2和图 5）). 这些其他影响是否归因于总氨基酸的减少、低氨基酸饮食对身体成分的更大影响，或者是否是其他特定氨基酸造成的，仍有待确定；例如，最近的研究表明限制蛋氨酸足以诱导 FGF21（Lees 等人，2014 年).

值得注意的是，虽然最近的一些研究表明低蛋白饮食由于高碳水与低蛋白质的比例而改善了代谢健康（Solon-Biet 等人，2014 年,Solon-Biet 等人，2015 年)，我们已经确定，即使饮食碳水化合物：蛋白质比例没有明显改变，减少饮食中的支链氨基酸也会改善代谢健康。我们的研究没有回答一个有趣的问题，即低支链氨基酸如低蛋白饮食）是否在伴随高碳水饮食的情况下最有效地促进代谢健康。其他重要的未解问题也仍然存在，包括其他必需氨基酸在对适度蛋白质限制饮食反应中的作用，以及了解减少饮食支链氨基酸对肝脏糖异生影响的完整生化基础。我们还观察到其他几种重要的生理效应，这些效应在未来的探索中已经成熟，包括胰腺 β 细胞代谢和身体成分的改变。尤其，低氨基酸和低支链氨基酸饮食的小鼠比对照组饮食的小鼠吃得更多，但体重增加较少。在接受低氨基酸饮食的小鼠中，这可以部分解释为 FGF21 介导的能量消耗增加（Laeger 等人，2014a)，但进食支链氨基酸含量特别减少的饮食的小鼠并没有增加 FGF21 或增加能量消耗；这方面的机制仍有待确定。有趣的是，最近一项针对 Sprague-Dawley 大鼠的研究确定，饮食中支链氨基酸含量减少的饮食不会刺激食欲过盛（Laeger 等人，2014b); 这是否反映了小鼠和​​大鼠之间的差异，或者饮食喂养时间长短和支链氨基酸限制程度的实验差异仍有待确定。

虽然我们确定喂食亮氨酸含量特别低的饮食的小鼠并不比对照小鼠吃得更多，但我们观察到亮氨酸减少对白色脂肪组织质量和分布的明显影响。除了内脏脂肪组织增加，这与代谢健康不良有关（伯格曼等人，2006 年），我们观察到皮下脂肪组织增加，这被认为是隔热的关键（Cannon 和 Nedergaard, 2011,卡萨等人，2014 年). 因此，较厚的 dWAT 可能会降低产热所需的能量。由于我们没有观察到所有三种支链氨基酸限制的小鼠的 dWAT 或 eWAT 增加，我们观察到的表型可能是由亮氨酸与异亮氨酸或缬氨酸水平之间的不平衡引起的；这两种氨基酸都与脂质和脂肪酸代谢有关（杜等, 2012,张等人，2016 年). 然而，驱动减少亮氨酸饮食对白色脂肪组织产生影响的最终分子机制尚不清楚。如果单一氨基酸饮食水平的改变也能调节人类的脂肪量，这表明席卷全球的肥胖流行病可能受到氨基酸组成水平上饮食质量相对微妙变化的影响。

我们的研究结果突出了一个重要的新调查途径——具体而言，饮食质量如何在单个氨基酸水平上调节代谢健康，而不仅仅是食物的摄入量。通过使用饮食计划或通过 FDA 批准的缺乏特定支链氨基酸的医疗食品的处方，我们的研究结果可能会高度转化为临床应用。我们的人体临床试验数据表明，即使是相当适度的蛋白质限制方案也可能具有明显的临床益处。从长远来看，进一步研究由特定膳食氨基酸调节的分子机制和生物学途径可能会允许开发针对这些途径的药物制剂，以促进代谢健康并对抗肥胖和糖尿病。

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(16)30733-1

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