Af Nikolaj Bach Nielsen, BSc. Scient. Med.

Forskningen i proteinindtag er et spændende område for tiden. Der dukker mere og mere forskning op, der viser at et proteinindtag over det anbefalede kan være fordelagtigt for blandt andet ældre, eller folk der vil opnå et vægttab.

Og i forhold til den trænende befolkning er det veldokumenteret at styrketræning øger proteinbehovet, og at man således kompromitterer sin muskelvækst, hvis man ikke spiser nok protein.

Hvor en stor del af forskningen har fokuseret på hvor meget protein man skal indtage, så er proteinkvalitet et område der for nyligt har fået mere fokus. Og som det gamle udtryk ”kvalitet frem for kvantitet” siger det, så er det måske vigtigere hvilken type af protein der er tale om, og mindre vigtigt hvor mange gram man præcist indtager.

En af de forskere, der har kigget meget nøje på proteins virkning på muskelmassen, er Stuart M. Phillips, der har været involveret i adskillige nye studier angående muskelproteinsyntese. Og netop muskelproteinsyntesen, altså opbygningen af de proteiner der udgør kroppens muskler, afhænger i høj grad af kvaliteten af det protein man indtager.

Derfor har Phillips skrevet et nyt review om proteinkvalitets betydning for muskelmasse, og netop dette vil være omdrejningspunktet for denne artikel. Reviewet har titlen The impact of protein quality on the promotion of resistance exercise-induced changes in muscle mass og er publiceret i Nutrition & Metabolism. Det er desuden offentligt tilgængeligt, så har man lyst til at nørde videnskaben nærmere, kan jeg varmt anbefale at man læser Stuarts review (1).

Men tilbage til artiklen. Hvilket betydning har proteinkvalitet for muskelvækst, og hvilke proteiner har en høj kvalitet? For at svare på dette skal vi først have afklaret hvordan man overhovedet bedømmer kvaliteten af proteiner.

Der dukker mere og mere forskning op, der viser at et proteinindtag over det anbefalede kan være fordelagtigt

Proteinkvalitet

Proteinkvalitet bedømmes ud fra indholdet og optageligheden af forskellige aminosyrer. Hvor man tidligere har anvendt en metode kaldet PDCAAS til at vurdere kvaliteten, så er man i højere grad gået over til at anbefale den nye DIAAS-score. I det følgende vil jeg kort sammenligne de to, da en forståelse for disse score-systemer giver en god indsigt i hvad det præcis vil sige at et protein er af en høj kvalitet.

Den tidligere standard for proteinkvalitet PDCAAS (protein digestibility-corrected amino acid score) indekserer optageligheden af forskellige proteinkilder i forhold til æggeprotein, der bliver givet den højeste score 1,0. Således kan et protein efter bedømmelserne i PDCAAS ikke opnå en bedre score, selvom eksempelvis valleprotein har en højere optagelighed.

Af denne og andre grunde har man udviklet DIAAS-scoren (digestible indispensable amino acid score) for proteinkvalitet. Denne er objektivt set en bedre bedømmelsesmetode, da den betragter kroppens optagelse af hver af de enkelte essentielle aminosyrer – altså de aminosyrer som kroppen ikke selv kan danne, og derfor skal have tilført gennem protein fra kosten. I stedet for æggeprotein, holdes disse op imod et hypotetisk reference-protein, der dækker kroppens behov for essentielle aminosyrer fyldestgørende. Den essentielle aminosyre der indgår i lavest mængde i et protein, bestemmer altså hvor høj en DIAAS-score et bestemt protein opnår. Efter disse bedømmelseskriterier kan et protein altså godt opnå en score på over 1,0. Således har valleproteinisolat en DIAAS-score på 1,09, sojaprotein har en score på 0,90, og risprotein har en score på kun 0,37, på grund af sit lave indhold af den essentielle aminosyre lysin (2).

En anden fordel ved DIAAS er at denne tager udgangspunkt i fordøjelsen i tyndtarmen, og ikke er baseret på fækale målinger. Sidstnævnte giver nemlig ikke et retvisende billede af kroppens fordøjelse af et protein, da der også sker en væsentligt metabolisering af aminosyrer af de bakterier der findes i tyktarmen. Ser man i stedet på fordøjelsen i ileum (tyndtarmen) får man altså en mere præcis måling af proteinkvalitet.

Det blev muligvis lidt langhåret, men det skulle gerne nu være klart at proteinkvalitet altså er baseret på proteinkildens indhold og optagelighed af essentielle aminosyrer, og at denne bedst beskrives ud fra DIAAS. Og dog. For de ernæringsmæssige behov til et proteins indhold af aminosyrer er ikke nødvendigvis i komplet overensstemmelse med hvad der giver optimal muskelvækst. Vi skal derfor se på muskelproteinsyntesen, og hvilken betydning proteinkvalitet har for denne.

Muskelproteinsyntese og leucin – anabolismens budbringer

Muskelopbygning er helt grundlæggende et nettoresultat mellem muskelproteinsyntese og muskelproteinnedbrydning. Er muskelproteinsyntesen altså højere end muskelproteinnedbrydningen opnår man en positiv proteinbalance og en øgning af muskelmassen:

Muskelproteinsyntese > muskelproteinnedbrydning = positiv proteinbalance
Muskelproteinsyntese = muskelproteinnedbrydning = neutral proteinbalance
Muskelproteinsyntese < muskelproteinnedbrydning = negativ proteinbalance

Ønsker man altså at øge muskelmassen, så er man groft sagt interesseret i at maksimere sin muskelproteinsyntese og opnå en positiv proteinbalance.

Når man indtager en tilstrækkelig mængde protein af høj nok kvalitet, så har det en øgende effekt på proteinsyntesen. Denne øgning medieres af en helt bestemt aminosyre, nemlig leucin. Når der samtidig er essentielle aminosyrer til stede i blodbanen (på engelsk: aminoacidemia) så øger leucin proteinsyntese gennem mTORC1, et proteinkompleks der regulerer proteinsyntese. Det betyder altså at et proteins indhold af essentielle aminosyrer, og i særdeleshed leucin, er afgørende for hvor anabolisk en effekt som indtagelse af proteinet medfører.

Man snakker netop om en tærskelværdi for leucin (leucine threshold), altså hvor meget leucin der skal til for at stimulere maksimal proteinsyntese. Afhængig af alder og muskelmasse, ligger denne nok i omegnen af 3-5 g leucin. Der er stor forskel på leucinindholdet i forskellige proteinkilder. Valleprotein, som har det højeste indhold af leucin, vil således kunne stimulere maksimal proteinsyntese med doser på mellem 30-40 g – dosen vil ligge i den højere ende hvis der er tale om ældre, og hvis det indtages efter træning. Risprotein indeholder til gengæld 30% mindre leucin end valleprotein, hvorfor der skal en væsentligt større dosis risprotein til, for at stimulere maksimal muskelproteinsyntese. Det er altså ikke ligegyldigt hvilken type protein man spiser, og den optimale dosis vil sandsynligvis være afhængig af proteinkvaliteten, og særligt mængden af leucin. Phillips har tidligere været involveret i en meta-analyse, der viste at flere måltider med en dosis på 30-45 g protein var forbundet med større styrke og muskelmasse (3). Den har jeg tidligere skrevet om her: Hvor meget protein skal man spise pr. måltid?

Phillips nævner desuden at styrketræning og proteinindtag øger muskelproteinsyntesen i synergi. Med andre ord gør styrketræning musklerne mere sensitive for tilgængelige aminosyrer, og styrketræning og proteinindtagelse i kombination øger proteinsyntesen mere end hver for sig. Han argumenterer således for at proteinindtagelse efter træning er vigtigere end på andre tidspunkter, da muskelproteinsyntesen øges maksimalt her. Det bør fremhæves at forskningen ikke overordnet viser at timing af proteinindtaget har nogen stor betydning, og der er således primært tale om et teoretisk rationale (4). Ikke desto mindre er der en sammenhæng mellem muskelvækst og den samlede muskelproteinsyntese, i træningsperioder hvor der ikke er for meget ”støj” fra muskelnedbrydning (5). Følgelig burde man være interesseret i at indtage nok leucin til at stimulere muskelproteinsyntesen maksimalt.

Så indholdet af leucin ser altså ud til at være afgørende for kvaliteten af et protein i forhold til styrketræning. Lidt interessant er det at HMB, en leucin-metabolit der som kosttilskud begynder at vinde indpas i den videnskabelige litteratur, ser ud til at have nogle af de samme effekter som leucin, men muligvis medierer disse gennem andre mekanismer (6). Det er dog ikke noget Phillips beskriver i sit review, og det må blive emnet for en anden artikel. Nu skal vi nemlig se nærmere på betydningen af forskellige proteinkilders kvalitet, herunder deres leucinindhold.

Proteinkvalitet bedømmes ud fra indholdet og optageligheden af forskellige aminosyrer

Kvaliteten af forskellige proteiner

Som beskrevet i denne artikel, så er animalske kilder til protein generelt af den højeste kvalitet. Animalske proteinkilder har et komplet spektrum af essentielle aminosyrer, og et relativt højt indhold af leucin – hvor proteinrige mejeriprodukter og særligt valleprotein ligger i den høje ende, og hvor oksekød har et lidt højere indhold af leucin end andre typer kød. Fælles for vegetabilske proteinkilder er at de har et lavt indhold af leucin, og ofte mangler enkelte essentielle aminosyrer, hvilket gør dem mindre egnede som ernæring til muskelopbygning.

Vi er vant til at opfatte proteinbehovet i forbindelse med styrketræning som en fast størrelse i omegnen af 1,6-1,8 g pr. dag, men måske giver det i virkeligheden bedre mening at snakke om et absolut behov for leucin, og proteinbehovet vil således være afhængig af kvaliteten af det protein man indtager. For de trænende som i forvejen får deres protein fra kvalitetskilder er det næppe relevant at spekulere i, men for folk der primært indtager vegetabilske proteinkilder, kunne man godt forestille sig at proteinbehovet stiger ud over det anbefalede, på grund af en lavere proteinkvalitet, herunder et lavt leucinindhold.

I træningsmiljøet er der netop en stigende trend til helt eller delvis at undlade at spise kød, æg, og mælkeprodukter (grundet miljøhensyn og dyrevelfærd), og for særligt veganere og vegetarer giver det mening at spekulere i proteinkvalitet. Nu anbefaler jeg sjældent kosttilskud af BCAA (leucin, isoleucin og valin), men såfremt man spiser plantebaseret vil det i min optik ofte give bedre mening at anvende et tilskud af veganske BCAA, eller endnu bedre vegansk leucin, end plantebaserede proteintilskud, da disse stadig har et ret lavt leucinindhold.

Hvor stor betydning proteinkvaliteten rent faktisk har for styrketræning er dog uvist, og rent praktisk er forskningen omkring proteinkvalitets betydning for muskelvækst begrænset. Primært fordi meget få af de studier, som har sammenlignet forskellige proteinkilder, har inkluderet styrketræning. Phillips beskriver dog nogle enkelte studier som har gjort netop dette. De er kort beskrevet her, men kan findes nærmere forklaret i reviewet.

Volek et al. fandt at valleprotein medførte en 83% større muskelvækst end sojaprotein, i kombination med 9 måneders styrketræning. Valleprotein har som sagt et højere indhold af leucin, og vil være mere egnet til at stimulere maksimal muskelproteinsyntese, hvilket kan forklare den større muskelvækst. Det er desuden interessant at sojaprotein ikke medførte større muskelvækst end placebo (kulhydrat) i dette studie (7). Og i overensstemmelse med disse resultater viste Hartman et al. at skummetmælk efter træning medførte større muskelvækst end sojadrik, med samme mængde protein og kalorier (8).

Omvendt fandt Joy et al. ingen forskel i muskelvækst, med tilskud af enten valleprotein eller sojaprotein sammen med 8 ugers styrketræning. Men dette er måske ikke så overraskende, med tanke på hvor stort et tilskud de fik. Således indtog de hele 48 g valleprotein eller sojaprotein efter træning, indeholdende henholdsvis 5,5 og 3,8 g leucin – altså rigeligt til at nå tærsklen for leucin, og stimulere maksimal proteinsyntese i begge tilfælde. Studiet indikerer dog at man kan kompensere for en lavere proteinkvalitet, ved at spise tilsvarende mere af proteinkilden, og alligevel få tilført tilstrækkeligt med leucin og essentielle aminosyrer. Ud fra dette virker det nærliggende at argumentere for at man kan opnå lige så god muskelvækst med proteiner af lavere kvalitet, eksempelvis vegetabilske proteinkilder, men at man i så fald måske skal indtage mere end de anbefalede 1,6-1,8 g kvalitetsprotein (9).

I et studie med hele 137 forsøgspersoner sammenlignede Babault et al. valleprotein med ærteprotein, som tilskud under 12 ugers styrketræning. Og interessant nok var der en ikke-signifikant tendens til at ærteprotein medførte en større øgning i muskeltykkelse end valleprotein. Studiet har dog betydelige svagheder. For det første var dosen af protein så lav at ingen af tilskuddene ville stimulere maksimal muskelproteinsyntese (2,1 og 1,6 g leucin, i henholdsvis valle- og ærteprotein). For det andet var der ingen forskel i styrkeøgning, hvilket typisk burde være en konsekvens af en forskel i muskelvækst. Desuden viste en sensitivitetsanalyse at der var en skæv fordeling af antal forsøgspersoner, hvor de svageste forsøgspersoner i højere grad blev inkluderet i gruppen med valleprotein, fremfor ærteprotein- eller placebo-gruppen. Dertil kommer at når man så på omkredsen af armen, frem for ultralydsmålingen af bicepstykkelsen, så medførte valleprotein faktisk en større øgning, hvor der ikke var nogen forskel på ærteprotein og placebo (kulhydrat), hvorfor man kan sætte spørgsmålstegn ved deres mål for hypertrofi (10).

Når man indtager en tilstrækkelig mængde protein af høj nok kvalitet, så har det en øgende effekt på proteinsyntesen

Opsummering

• Proteinkvalitet bedømmes på baggrund af indholdet og tilgængeligheden af essentielle aminosyrer, ud fra hvilken proteinkilden gives en såkaldt DIAAS-score.

• I forhold til muskelvækst ser indholdet af aminosyren leucin ud til at være af særlig betydning.

• I omegnen af 3-5 g leucin stimulerer maksimal proteinsyntese.

• Animalske proteinkilder indeholder en komplet profil af essentielle aminosyrer, og et relativt højt indhold af leucin - hvor proteinrige mejeriprodukter og særligt valleprotein ligger i den høje ende, og hvor oksekød har et lidt højere indhold af leucin end andre typer kød.

• Man kan muligvis kompensere for en lavere proteinkvalitet (hvis man fx spiser vegetabilske proteinkilder), ved at indtage større mængder protein, eller ved at bruge et tilskud af essentielle aminosyrer, eller BCAA/leucin.

• I praksis er proteinkvalitets betydning for muskelopbygning ikke undersøgt særlig godt, og der er kun udført få studier, der inkluderer styrketræning. Ikke desto mindre er der et stærkt teoretisk rationale for at protein af en høj kvalitet er mere optimalt til at stimulere muskelvækst, gennem en større effekt på proteinsyntesen.

(1) Phillips SM. The impact of protein quality on the promotion of resistance exercise-induced changes in muscle mass. Nutr Metab (Lond). 2016 Sep 29;13:64.
(2) Report of an FAO expert consultation. Dietary protein quality evaluation in human nutrition. Rome: FAO; 2013.
(3) Loenneke JP, Loprinzi PD, Murphy CH, Phillips SM. Per meal dose and frequency of protein consumption is associated with lean mass and muscle performance. Clin Nutr. 2016 Apr 7. pii: S0261-5614(16)30018-8. doi: 10.1016/j.clnu.2016.04.002.
(4) Aragon AA, Schoenfeld BJ. Nutrient timing revisited: is there a post-exercise anabolic window? J Int Soc Sports Nutr. 2013 Jan 29;10(1):5. doi: 10.1186/1550-2783-10-5.
(5) Damas F, Phillips SM, Libardi CA, Vechin FC, Lixandrão ME, Jannig PR, Costa LA, Bacurau AV, Snijders T, Parise G, Tricoli V, Roschel H, Ugrinowitsch C. Resistance training-induced changes in integrated myofibrillar protein synthesis are related to hypertrophy only after attenuation of muscle damage. J Physiol. 2016 May 24. doi: 10.1113/JP272472.
(6) Wilkinson DJ, Hossain T, Hill DS, Phillips BE, Crossland H, Williams J, Loughna P, Churchward-Venne TA, Breen L, Phillips SM, Etheridge T, Rathmacher JA, Smith K, Szewczyk NJ, Atherton PJ. Effects of leucine and its metabolite β-hydroxy-β-methylbutyrate on human skeletal muscle protein metabolism. J Physiol. 2013 Jun 1;591(11):2911-23. doi: 10.1113/jphysiol.2013.253203.
(7) Volek JS, Volk BM, Gomez AL, Kunces LJ, Kupchak BR, Freidenreich DJ, et al. Whey protein supplementation during resistance training augments lean body mass. J Am Coll Nutr. 2013;32(2):122–35.
(8) Hartman JW, Tang JE, Wilkinson SB, Tarnopolsky MA, Lawrence RL, Fullerton AV, et al. Consumption of fat-free fluid milk after resistance exercise promotes greater lean mass accretion than does consumption of soy or carbohydrate in young, novice, male weightlifters. Am J Clin Nutr. 2007;86(2):373–81.
(9) Joy JM, Lowery RP, Wilson JM, Purpura M, De Souza EO, Wilson SM, et al. The effects of 8 weeks of whey or rice protein supplementation on body composition and exercise performance. Nutr J. 2013;12:86.
(10) Babault N, Paizis C, Deley G, Guerin-Deremaux L, Saniez MH, Lefranc-Millot C, et al. Pea proteins oral supplementation promotes muscle thickness gains during resistance training: a double-blind, randomized, Placebo-controlled clinical trial vs. Whey protein. J Int Soc Sports Nutr. 2015;12(1):3.