骨格筋における分岐鎖アミノ酸の生理機能

type:総説

分岐鎖アミノ酸(BCAA: ロイシン,イソロイシン,バリン)は,ヒトにおける不可欠アミノ酸であり,その主要な生理的機能はタンパク質を構成する主要な成分である.ヒトを含む哺乳動物は,タンパク質中に多くのBCAA を含むが,体内の遊離アミノ酸(アミノ酸プール)中にも一定量の BCAAを含む.ヒトの骨格筋は身体の約 40%を占めるので,骨格筋中に多くの遊離 BCAA が存在するが,その濃度は3つの BCAA を合わせても 1 mM以下であり,比較的低濃度である.食事などでタンパク質等を摂取することにより,この遊離 BCAA 濃度が上昇すると,そのアミノ酸の様々な生理機能が発揮される.近年の研究において, BCAA(特にロイシン)は筋タンパク質の合成を促進し分解を抑制する作用(同化作用)を有することが明らかとなった.一方, BCAAの分解は主に骨格筋で開始されることが明らかにされているが,それと関連して,筋肉のエネルギー代謝が上昇する場合には BCAA は不可欠アミノ酸であるにも関わらずエネルギー源として利用されることも判明した.本総説では,骨格筋のタンパク質代謝およびエネルギー代謝における BCAA の生理的役割を最近の知見に基づいて解説した.

Branched-chain amino acids (BCAA: leucine, isoleucine, and valine) are indispensable amino acids for humans, and the main physiological function of the amino acids is major components of proteins. Mammals including humans contain a lot of BCAA in proteins and a small amount of free BCAA in the amino acid pool. Since the skeletal muscle mass in humans is about 40% of body weight, the skeletal muscle is a major organ containing free BCAA. However, the concentration of the sum of the 3 BCAA is as low as less than 1 mM. BCAA start their physiological functions when the concentrations of the free amino acids in skeletal muscle are elevated by ingestion of proteins and/or BCAA. Recent studies have demonstrated that anabolic effects of BCAA (especially leucine) are associated with promotion of protein synthesis as well as inhibition of protein degradation. On the other hand, it has been shown that BCAA are used as energy source in skeletal muscle, which is a main organ for BCAA degradation, during enhancement of energy metabolism, although BCAA are indispensable amino acids. In this review, we summarize the physiological roles of BCAA for protein and energy metabolism in skeletal muscle on the basis of recent findings.