Hidrolizados de proteína en nutrición deportiva

Las proteínas y los aminoácidos son una parte importante de la dieta, y como tal, han sido objeto de una gran cantidad de discusión y controversia, especialmente entre los atletas de fuerza/poder. Desde la década de los 1990s algunas publicaciones para fisicoculturistas sugerían que los hidrolizados de proteína, que proveían principalmente dipéptidos y tripéptidos, eran superiores a las proteínas intactas (enteras) y aminoácidos en términos de anabolismo de proteínas en el músculo esquelético.

Esta propuesta estaba aparentemente basada en estudios tempranos que sugerían que los hidrolizados de proteína eran más efectivamente utilizados en ratas que las proteínas intactas o los aminoácidos libres. Obviamente, las ratas no son versiones pequeñas de los humanos, por lo que los nutriólogos deportivos permanecieron escépticos. Sin embargo, algunos fabricantes importantes de suplementos deportivos incluyeron los hidrolizados de proteína en muchos de sus productos y recientemente han ganado gran popularidad los productos conteniendo hidrolizados de proteína, especialmente formulados para la recuperación post-ejercicio.

 

Hechos básicos sobre los hidrolizados de proteína

Los hidrolizados de proteína son producidos a partir de fuentes de proteína purificada, mediante calentamiento con ácido o, preferentemente, por adición de enzimas proteolíticas seguida de procedimientos de purificación.

Cada hidrolizado de proteínas es una mezcla compleja de péptidos de diferente longitud de cadena, junto con aminoácidos libres, que puede ser definida por un valor global conocido como grado de hidrólisis (DH, por sus siglas en inglés), el cual es la fracción de uniones péptido que han sido rotas en la proteína inicial. Sin embargo, aun la información exacta en DH no puede indicarnos la historia completa, pues 2 hidrolizados de proteína realizados por métodos diferentes (por ejemplo, oligopéptidos/aminoácidos libres significativos vs. principalmente dipéptidos y tripéptidos) pueden tener un grado similar de hidrólisis aun cuando sus cinéticas de absorción son bastante diferentes.

En consecuencia, no todos los hidrolizados de proteína son iguales.

 

Absorción de los hidrolizados de proteína

Es generalmente aceptado que solamente los dipéptidos y tripéptidos, los cuales permanecen luego de la digestión de peptidasa luminal y en la frontera tipo cepillo, son absorbidos intactos. Los tetrapéptidos y los péptidos superiores parecen requerir hidrólisis previa en la frontera tipo cepillo antes de que sus productos de hidrólisis puedan ser absorbidos.

Estudios tempranos han demostrado que los hidrolizados de proteína de suero, huevo y caseína que contienen principalmente dipéptidos y tripéptidos son más rápidamente absorbidos que aquellos basados en péptidos más largos, llegando a la conclusión de que la proporción de dipéptidos y tripéptidos determina la cinética de absorción de los hidrolizados de proteína.

Adicionalmente quedó establecido que 1) la desaparición de tetraglicina en el yeyuno humano es lograda principalmente por hidrólisis por oligopeptidasas en la frontera tipo cepillo; 2) la etapa limitante de tasa en la toma de glicina a partir de tetraglicina o péptidos más largos es debida a hidrólisis de estos péptidos en productos absorbibles (diglicina y triglicina, por ejemplo); y 3) la tasa de toma de glicina es marcadamente mayor a partir de diglicina y triglicina que a partir de glicina libre.

Por lo tanto, es generalmente aceptado que los hidrolizados de proteína que contienen principalmente dipéptidos y tripéptidos son absorbidos más rápidamente que las proteínas intactas. Sin embargo, algunos investigadores han reportado recientemente lo que parece ser resultados conflictivos.

Para examinar la respuesta de aminoácidos en plasma al aislado de proteína intacta de suero y al aislado de proteína de suero hidrolizado, y luego de un ayuno nocturno, los sujetos consumieron una 500 ml de una bebida que contiene 25 g de proteína, muestras de sangre fueron tomadas en descanso y luego cada 15 minutos hasta 2 horas postprandial. De manera sorprendente, la proteína intacta de suero resulta en una rápida absorción de aminoácidos en sangre, comparada con la proteína de suero hidrolizado (desafortunadamente, los autores no proporcionan información relevante sobre el hidrolizado de proteína de suero empleado).

Un estudio más reciente incluyó a 16 hombres saludables, quienes ingirieron 500 ml de una solución conteniendo  45 g de proteína intacta de suero o de hidrolizado de proteína se suero. Luego de analizar un período de 3 horas, la tasa estimada de vaciado gástrico no fue significativamente alterada por la hidrólisis industrial de la proteína. Adicionalmente, la tasa de aparición de aminoácidos de cadena ramificada no fue significativamente alterada por la hidrólisis de proteína de suero. Esto puede ser explicado por el hecho de que las bebidas de proteína fueron ingeridas en estómago vacío luego de un ayuno nocturno. Alternativamente, la proteína de suero es una proteína rápidamente absorbida aun en su forma intacta, por lo que tal vez la hidrólisis simplemente no afecta de forma significativa su cinética de absorción.

No obstante, la concentración máxima de insulina en plasma fue 28% mayor luego de la ingestión de hidrolizado de proteína de suero, comparada con la proteína intacta de suero, llevando a un incremento del 43% en el área de 3 horas bajo la curva de insulina para el hidrolizado de proteína de suero. El efecto insulinotrópico más fuerte del hidrolizado de proteína de suero parece no estar relacionado al vaciado gástrico de la solución de proteína.

Se ha reportado que los hidrolizados de proteína de suero y de caseína producen aproximadamente 50 % más secreción gástrica que las proteínas intactas respectivas, lo que está acompañado por mayores concentraciones en plasma de polipéptido insulinotrópico dependiente de glucosa (GIP, por sus siglas en inglés) durante los primeros 20 minutos de proceso de vaciado gástrico. Como el nombre implica, GIP facilita la liberación de insulina por las células beta pancreáticas. Es interesante el hecho de que existe evidencia que sugiere que GIP es un factor de crecimiento y antiapoptósico para dichas células.

En la diabetes tipo 2, GIP ya no modula la secreción de insulina glucosa-dependiente, aun a niveles en plasma suprafisiológicos, y por lo tanto la incompetencia de GIP es perjudicial para la función de las células beta pancreáticas, especialmente luego de consumir alimento. No se ha determinado de manera clara si la secreción incrementada de GIP inducida por la ingestión de hidrolizados de proteína ofrece algún beneficio para los atletas saludables.

Ciertamente la hidrólisis puede facilitar la absorción de proteína caseína (principal componente de la proteína de leche entera) la cual es absorbida lentamente en su forma intacta. La ingestión de caseína hidrolizada induce aproximadamente entre un 25 % y un 50 % mayores picos de aminoácidos en plasma que la ingestión de caseína intacta.

 

Utilización de hidrolizados de proteína

Bajo condiciones de infusión intestinal rápida, los aminoácidos de los hidrolizados de proteína aparecen en la circulación portal más rápido que aun los aminoácidos libres.

El estudio más sofisticado hasta tiempos recientes ha demostrado que una dosis de 35 g de hidrolizados de caseína rápidamente absorbido es aproximadamente 30 % más efectivo en la estimulación de síntesis de proteína en el musculo esquelético que la caseína intacta, cuando se mide en un periodo de 6 horas. Basándose en los picos en plasma de aminoácidos e insulina, se puede especular que la diferencia habría sido mayor si el periodo de estudio hubiera sido de 2 o 3 horas.

La absorción rápida de aminoácidos parece decrecer la extracción asplácnica, lo que explicaría los mayores niveles sistémicos de aminoácidos y por tanto los mayores efectos anabólicos. Este concepto está apoyado por otro estudio que reporta que un suplemento oral con 30 g de carbohidratos y 15 g de aminoácidos esenciales, induce un efecto anabólico mayor que la ingestión de una  comida mixta conteniendo una cantidad similar de aminoácidos esenciales. Adicionalmente, se ha demostrado que la ingestión de un hidrolizado de proteína de suero resulta en un mayor incremento en los aminoácidos sanguíneos y en la síntesis de proteína muscular mixta que la proteína de soya o la caseína, tanto en descanso como después de ejercicio de resistencia.

Colectivamente, estos estudios sugieren fuertemente que la ingestión de un hidrolizado de proteína de acción rápida y/o suplementos de aminoácidos, resulta en una captura menos eficiente por el lecho asplácnico y por lo tanto incrementa la magnitud del incremento agudo en aminoácidos en la circulación sistémica que están disponibles para el anabolismo muscular de proteínas. El lecho asplácnico comprende el hígado y las vísceras drenadas de portal (PDV, por sus siglas en inglés), que incluyen el estómago, intestinos, páncreas y bazo.

La extracción de primer paso por los tejidos asplácnicos describe la proporción de aminoácidos ingeridos que es secuestrada durante su tránsito inicial a través del lecho asplácnico y por tanto no apareciendo en la sangre sistémica.

Aunque ignorada en gran medida por los autores de libros de nutrición deportiva, la extracción de aminoácidos por el intestino tiene una influencia crítica en la disponibilidad de estos para los tejidos periféricos y, por lo tanto, en el metabolismo de proteínas de todo el cuerpo. En efecto, el PDV es responsable del 20 al 35 % del intercambio de proteína y gasto de energía del cuerpo. Por tanto, la noción de que un aminoácido es un aminoácido, sin importar la forma en que es administrado, es claramente falaz; la cinética de absorción de aminoácidos puede substancialmente modular su habilidad para estimular el anabolismo de proteína en el músculo.

 

Hidrolizados de proteína, composición corporal y desempeño muscular

Se han investigado los efectos de la suplementación con 2 suplementos de proteína en la fuerza muscular y la composición corporal durante un programa de entrenamiento de resistencia supervisada, por 10 semanas. En un protocolo doble ciego, hombres fisicoculturistas recreativos suplementaron su dieta normal con un aislado de proteína hidrolizada de suero o con caseína (1.5 g/Kg de peso corporal/día) por la duración del programa. El grupo del hidrolizado de proteína de suero alcanzó mayores ganancias substanciales en fuerza muscular y masa corporal magra (LBM, por sus siglas en inglés) comparado con el grupo de caseína. Debe notarse, no obstante, que el grupo de hidrolizado de proteína de suero inicio con un mayor peso y una varianza menor, lo que podría tener diferencias exageradas en la ganancia de LBM.

En otro estudio se examinó si el aislado de proteína hidrolizada de suero acelera la recuperación más efectivamente que el aislado de proteína intacta de suero luego de ejercicio excéntrico. Los sujetos realizaron 100 contracciones excéntricas máximas de sus extensores de rodilla y luego consumieron 25 g de aislado de proteína hidrolizada de suero o de aislado de proteína de suero intacta. Interesantemente, el torque isométrico pico fue recuperado completamente en 6 horas en el grupo de hidrolizado de proteína de suero, mientras que permaneció suprimido en el grupo de la proteína de suero intacta.

En resumen, el hidrolizado de proteína de suero parece ofrecer algunos beneficios ergogénicos, pero se requiere más investigación antes de llegar a conclusiones firmes.

 

Ingestión intra-ejercicio de hidrolizado de proteína

Aunque los carbohidratos y los lípidos proporcionan la mayoría de la energía necesaria durante el ejercicio, el musculo esquelético humano puede también oxidar al menos 7 aminoácidos, específicamente leucina, isoleucina, valina, glutamato, asparagina, aspartato y alanina, proporcionando energía libre adicional como combustible para la contracción muscular. Adicionalmente, el catabolismo de aminoácidos durante el ejercicio incrementa los productos intermedios del ciclo del ácido cítrico (también llamado ciclo de Krebs o ciclo del ácido tricarboxílico) y por lo tanto apoya al catabolismo de carbohidratos y lípidos.

Los hidrolizados de proteína rápidamente absorbidos pueden ser especialmente adecuados para el consumo intra-ejercicio. Un estudio bien diseñado examinó el efecto de la coingestión de hidrolizado de proteína con carbohidrato en el anabolismo de proteína en músculo durante el ejercicio de resistencia. Los sujetos en el estudio fueron investigados en un estado postprandial, reflejando una situación de la vida cotidiana; recibieron un bolo de bebida de prueba antes y cda 15 minutos durante el ejercicio, proporcionando 0.15 g /Kg/hora de carbohidratos de alto valor glicémico, con o sin 0.15 g/KG/hora de hidrolizado de caseína. Los resultados indican que la tasa sintética de fracción proteínica mixta en el musculo fue substancialmente más alta luego de la coingestión con hidrolizado.

En otro estudio se investigó si una bebida con carbohidrato más hidrolizado de caseína mejora el desempeño en una prueba de tiempo vs. una bebida tradicional de carbohidratos que proporciona unos 60 g de carbohidratos por hora. Hombres ciclistas completaron dos pruebas simuladas de 60 Km, consistentes en 3 vueltas de una ruta de 20 Km, concluyendo con una pendiente ascendente (gradiente de 5%) de 5 Km. En una prueba doble ciego, los sujetos consumieron 200 ml de carbohidrato (6 %) o carbohidrato más hidrolizado de caseína (6 % más 1.8 % de hidrolizado) cada 5 Km y 500 ml de bebida inmediatamente después del ejercicio. La conclusión fue que el desempeño final fue mejorado con la ingestión de la bebida de carbohidrato más hidrolizado de caseína, comparada con la bebida tradicional con carbohidratos solamente.

Adicionalmente, la ingestión de carbohidrato más hidrolizado de caseína evitó incrementos en creatina-quinasa en plasma y el dolor muscular luego del ejercicio.

En resumen, la ingestión intra-ejercicio de hidrolizado de proteína parece ofrecer beneficios substanciales. Sin embargo, se desconoce si la ingestión de hidrolizado de proteína ofrece ventajas sobre la ingestión de proteína intacta.

 

Hidrolizados de proteína y resíntesis de glucógeno en músculo

Empleando miotubos L6 y músculos aislados de rata, se ha demostrado que los dipéptidos bioactivos conteniendo aminoácidos de cadena ramificada en el hidrolizado de proteína de suero (Ile-Val, Leu-Val, Val-Leu, Ile-Ile, Leu-Ile, Ile-Leu) estimulan significativamente la toma de glucosa en los miotubos K6, mientras que Ile-Leu, el principal componente en el hidrolizado de proteína de suero, estimula la toma de glucosa también en los músculos aislados.

Otro estudio comparó los efectos de diferentes proteínas en la resíntesis de glucógeno post-ejercicio. Inmediatamente después de un ejercicio que agotó el glucógeno, ratas Sprague-Dawley macho recibieron glucosa sola, glucosa más proteína de suero, glucosa más hidrolizado de proteína de suero, glucosa más hidrolizado de caseína o glucosa más aminoácido de cadena ramificada (BCAA, por sus siglas en inglés). Los resultados revelaron que la ingestión de hidrolizado de proteína de suero indujo incrementos significativos en los niveles de glucógeno en el músculo esquelético, comparado con otras fuentes de proteína o BCAA.

Por tanto, el hidrolizado de proteína de suero parece mejorar los efectos de la ingestión de carbohidratos en la resíntesis de glucógeno muscular post-ejercicio. Todavía debe determinarse si el hidrolizado de proteína de suero estimula la toma de glucosa y la resíntesis de glucógeno en músculo de atletas.

 

Secreción de insulina y anabolismo de músculo esquelético

El secretagogo de insulina fisiológicamente más importante es ciertamente la glucosa; sin embargo, la secreción de insulina puede ser inducida por varios compuestos, incluyendo aminoácidos. La leucina tiene un efecto insulinotrópico bastante potente, pero un estudio reciente sugiere que una elevación en la concentración de glucosa es necesaria para que la leucina estimule significativamente la secreción de insulina.

La ingestión de hidrolizado de proteína induce substancialmente más el efecto insulinotrópico que las proteínas intactas, y se ha sugerido que la mayor respuesta de insulina contribuye al anabolismo de proteína en el músculo, especialmente después de ejercicio de resistencia. Son embargo, un cuerpo creciente de evidencia sugiere que la insulina es principalmente permisiva para el anabolismo de proteína muscular.

Por ejemplo, se ha demostrado que la hiperaminoacidemia no requiere de hiperinsulinemia para ejercer un efecto anabólico de poder en el músculo esquelético humano. Específicamente, se ha mostrado que la mayor disponibilidad de aminoácidos y de insulina sobre el rango de 5-167 mU/L duplica la síntesis de proteína en pierna y disminuye a la mitad el rompimiento de proteína en pierna, sin ninguna relación dosis-respuesta con la insulina. En otras palabras, la hiperaminoacidemia tiene poderosos efectos anabólicos aun de cara a insulina basal (aproximadamente 5 mU/i). Estos mismos resultados indican que incrementando la insulina a 30 mU/l disminuye a la mitad la proteólisis de proteína muscular, sin inhibición adicional a mayores dosis.

Otros investigadores han demostrado que la coingestión de carbohidratos de alto valor glicémico durante la recuperación no estimula de manera adicional el anabolismo de proteína muscular post-ejercicio, cuando una cantidad relativamente alta de hidrolizado de proteína de caseína es ingerido a pesar de que las respuestas de insulina en plasma fueron marcadamente mejoradas por los carbohidratos. Igualmente, se ha reportado que una dieta alta en proteína y muy baja en carbohidratos incrementa el anabolismo de proteína en músculo esquelético, a pesar de una dramática reducción en los niveles de insulina.

Sin embargo, el incremento en anabolismo de proteína muscular inducido por insulina está disminuido en los adultos mayores. Por ejemplo, midiendo la síntesis de proteína y la cinética de aminoácidos en músculo de pierna en individuos de edad avanzada, saludables, tolerantes a la glucosa, en línea base y durante una infusión de insulina a dosis postprandial (0.15 mU/min/100 ml) o dosis suprafisiológica alta (0.30 mU/min/100 ml), los resultados revelan que la síntesis de proteína en músculo se incrementa solamente en aquellos que reciben dosis suprafisiológicamente elevadas de insulina. El balance neto de aminoácidos en la pierna mejora en ambos grupos, pero un efecto anabólico neto se observa solamente con dosis suprafisiológicamente elevadas.

En resumen, parece que la insulina es principalmente permisiva más que estimuladora para al anabolismo de proteína muscular en los adultos jóvenes. Sin embargo, la hiperinsulinemia suprafisiológica parece ser necesaria para estimular el anabolismo de proteína muscular en los individuos más viejos.

 

Hacia el futuro

En lo que a la nutrición deportiva concierne, los hidrolizados de proteína, normalmente producidos a partir de proteína de suero o caseína, son generalmente no utilizados como substitutos de comidas. Los atletas emplean estos productos para inducir rápidos incrementos en los aminoácidos en plasma alrededor de las rutinas (antes, durante y después de las rutinas), lo que puede maximizar el anabolismo de proteína muscular y facilitar la recuperación.

Sin embargo, no hay estudios que comparen los efectos de los hidrolizados de proteína de suero o caseína y las proteínas intactas respectivas en el anabolismo de músculo esquelético de atletas sanos.

Idealmente, dichos estudios deben reflejar una situación de la vida real. Esto es, los suplementos de proteína deben ser ingeridos antes, durante y/o después del ejercicio. También, una “dieta fuerza-poder” realista (una dieta alta en energía y proteína) debe ser seguida por los sujetos. Un hidrolizado de proteína de alta calidad, conteniendo principalmente dipéptidos y tripéptidos debe ser usada. La proporción de dipéptidos y tripéptidos parece determinar la cinética de la absorción y, a la vez, es la cinética de la absorción, más que la absorción neta de aminoácidos, la que determinada el mayor valor nutritivo de los hidrolizados de proteína.