آستانه پروتئین ۱.۶ گرم بر کیلوگرم: چگونه منحنی دوز-پاسخ سنتز عضلانی واقعاً مسطح می‌شود

در سال ۲۰۱۸، محققان در بخش متابولیک دانشگاه مک‌مستر (McMaster University)، داده‌های بزرگترین بررسی سیستماتیک انجام شده در مورد تمرینات مقاومتی و مکمل‌های پروتئینی را نهایی کردند. این تیم با جمع‌آوری ۴۹ کارآزمایی شامل ۱۸۶۳ شرکت‌کننده، سقف دقیق ریاضی را مشخص کردند که در آن بدن انسان استفاده از اسیدهای آمینه غذایی را برای ساخت بافت عضلانی جدید متوقف می‌کند. مقاله حاصل از این تحقیق، یک نقطه عطف قطعی را تثبیت کرد که با سال‌ها باور رایج در صنعت تناسب اندام در تضاد بود.[1]

مکانیسم بیولوژیکی حاکم بر این سقف به عنوان سنتز پروتئین عضلانی (Muscle Protein Synthesis) شناخته می‌شود؛ فرآیندی که طی آن سلول‌ها پروتئین‌های انقباضی را پس از پارگی‌های ریز ناشی از تمرینات مقاومتی ترمیم و می‌سازند. هنگامی که فرد پروتئین مصرف می‌کند، آنزیم‌های گوارشی آن را به اسیدهای آمینه تشکیل‌دهنده تجزیه می‌کنند که وارد جریان خون شده و به مسیر هدف مکانیکی راپامایسین یا mTOR سیگنال می‌دهند.[1][2]

دکتر رابرت مورتون (Robert Morton) و همکارانش در تحلیل مهم سال ۲۰۱۸ خود نوشتند: «مصرف مکمل پروتئین فراتر از مجموع پروتئین دریافتی ۱.۶۲ گرم بر کیلوگرم در روز، منجر به افزایش بیشتر توده بدون چربی ناشی از تمرینات مقاومتی (RET) نشد.» این رقم برای یک فرد بزرگسال ۷۵ کیلوگرمی، تقریباً معادل ۱۲۰ گرم پروتئین روزانه است. هر میزان مصرفی بالاتر از این آستانه، به سادگی برای انرژی اکسید شده یا دفع می‌شود، نه اینکه در بافت عضلانی گنجانده شود.[1]

با وجود این محدودیت بیولوژیکی واضح، ترجمه این علم به عادات روزمره مستلزم درک نحوه پردازش وعده‌های غذایی فردی توسط بدن است. سیستم گوارش انسان اسیدهای آمینه را برای استفاده بعدی به همان روشی که کربوهیدرات‌ها را به عنوان گلیکوژن یا کالری‌های اضافی را به عنوان بافت چربی ذخیره می‌کند، ذخیره نمی‌کند.[2][4]

یک بررسی در سال ۲۰۱۸ که توسط محققان برد شونفلد (Brad Schoenfeld) و آلن آراگون (Alan Aragon) در مجله Nutrients منتشر شد، نشان داد که پاسخ سنتز پروتئین عضلانی به یک وعده غذایی واحد، تقریباً در ۰.۴ گرم پروتئین به ازای هر کیلوگرم وزن بدن به حداکثر می‌رسد. برای همان فرد ۷۵ کیلوگرمی، این مقدار معادل ۳۰ گرم پروتئین در یک وعده است.[4]

مصرف ۹۰ گرم پروتئین در یک وعده غذایی بزرگ پس از تمرین، پاسخ آنابولیک را سه برابر نمی‌کند؛ بلکه صرفاً یک دوره مقاومتی را آغاز می‌کند که در آن سلول‌های عضلانی به طور موقت نسبت به سیگنال‌دهی بیشتر اسید آمینه ناشنوا می‌شوند. برای به حداکثر رساندن سقف روزانه ۱.۶۲ گرم بر کیلوگرم، مصرف باید به حداقل چهار وعده مجزا با فاصله سه تا چهار ساعت تقسیم شود.[2][4]

ماهیت خاص محرک تمرینی نیز تعیین می‌کند که بدن چه مقدار پروتئین را می‌تواند در یک زمان استفاده کند. یک مطالعه محوری در سال ۲۰۱۶ که توسط دکتر لیندسی مک‌ناتن (Lindsay Macnaughton) و همکارانش در دانشگاه استرلینگ (University of Stirling) در مجله Physiological Reports منتشر شد، این متغیر را مستقیماً با مقایسه دوزهای ۲۰ گرمی و ۴۰ گرمی پروتئین وی (Whey) آزمایش کرد.[5]

هنگامی که شرکت‌کنندگان تمرینات مقاومتی ایزوله، مانند اکستنشن پا، انجام دادند، دوز ۲۰ گرمی پاسخ سنتزی را به حداکثر رساند. با این حال، هنگامی که پروتکل به یک روال تمام بدن شامل چندین حرکت ترکیبی تغییر یافت، دوز ۴۰ گرمی نرخ سنتز پروتئین عضلانی به طور قابل توجهی بالاتری را به همراه داشت. حجم بزرگتر بافت عضلانی فعال شده، یک ظرفیت جذب بزرگتر برای اسیدهای آمینه در گردش ایجاد کرد.[5]

سن یک متغیر حیاتی دیگر را به معادله دوز-پاسخ وارد می‌کند. با افزایش سن بدن انسان، مقاومت آنابولیک در آن ایجاد می‌شود، وضعیتی که در آن بافت عضلانی نسبت به اثرات سیگنال‌دهی لوسین (Leucine)، اسید آمینه اصلی مسئول تحریک mTOR، حساسیت کمتری پیدا می‌کند.[3]

یک بررسی سیستماتیک در سال ۲۰۲۲ در مجله Cachexia, Sarcopenia and Muscle این تغییر جمعیتی را تحلیل کرد و خاطرنشان ساخت که بزرگسالان مسن‌تر برای دستیابی به همان پاسخ سنتزی همتایان جوان‌تر خود، به دوز نسبی بالاتری از پروتئین نیاز دارند. در حالی که ۰.۲۴ گرم بر کیلوگرم در هر وعده غذایی ممکن است سنتز را در یک فرد ۲۲ ساله به حداکثر برساند، یک فرد ۶۵ ساله اغلب به ۰.۴۰ گرم بر کیلوگرم در هر وعده غذایی نیاز دارد تا فقط توده بدون چربی موجود خود را حفظ کند.[3]

انجمن بین‌المللی تغذیه ورزشی (International Society of Sports Nutrition) این ظرافت‌ها را در موضع‌گیری سال ۲۰۱۷ خود رسمی کرد و مصرف مطلق روزانه بین ۱.۴ تا ۲.۰ گرم بر کیلوگرم را برای افراد ورزشکار توصیه کرد. انتهای بالایی این محدوده در درجه اول به عنوان یک حائل برای کسانی عمل می‌کند که در کمبود کالری هستند، جایی که بدن شروع به اکسید کردن سهم بزرگتری از پروتئین غذایی برای نیازهای انرژی پایه می‌کند تا ترمیم بافت.[6][7]

برای عموم مردم که در تمرینات مقاومتی تفریحی شرکت می‌کنند، داده‌ها یک واقعیت رهایی‌بخش را ارائه می‌دهند. رسیدن به آستانه ۱.۶۲ گرم بر کیلوگرم نیازمند برنامه‌ریزی دقیق غذایی است، اما نیازی به الگوهای مصرف افراطی یا پروتکل‌های مکمل‌گذاری گران‌قیمتی که اغلب توسط صنعت تغذیه ورزشی به بازار عرضه می‌شود، ندارد.[1][9]

مرز باقی‌مانده برای متخصصان تغذیه ورزشی، یافتن سقف روزانه بالاتر نیست، بلکه ترسیم این است که چگونه کمبود شدید کالری این پایه ۱.۶ گرمی را تغییر می‌دهد. تا زمانی که آن کارآزمایی‌های بالینی به نتیجه برسند، حد ریاضی برای رشد عضلانی به طور محکم به داده‌های جمع‌آوری شده در سال ۲۰۱۸ متصل است و یک هدف دقیق برای هر کسی که به دنبال بهینه‌سازی ریکاوری خود است، فراهم می‌کند.[8][9]