[:es]La β-alanina es uno de los suplementos deportivos más populares utilizados por los atletas de fuerza / potencia en la actualidad. La popularidad de la β-alanina deriva en su capacidad amortiguadora a nivel intracelular como agente tampón en el músculo esquelético, con el consecuente retraso de la fatiga durante el ejercicio de alta intensidad.
Este suplemento se trata de un aminoácido no proteico que no parece tener ningún potencial ergogénico por sí solo. Aunque una vez ingerido, se combina con la histidina en una reacción catalizada por la enzima carnosina sintasa, donde el pKa del anillo de imidazol del residuo de histidina permite actuar como un tampón de pH intracelular altamente efectivo dentro del músculo esquelético y otros órganos.
Encontrándose abundantemente en tejidos excitables, como el músculo esquelético, el corazón y en algunas regiones del cerebro, aunque las concentraciones más altas en humanos se encuentran en el músculo (con mayor prevalencia en las fibras tipo II).
Bagchi, D., Nair, S., & Sen, C. K. (Eds.). (2018). Nutrition and enhanced sports performance: muscle building, endurance, and strength. Academic Press.
La beta alanina es producida endógenamente en el hígado a partir de la degradación del uracilo junto una síntesis alternativa en el intestino y el riñón. Aunque los investigadores sugieren que la síntesis endógena es bastante baja incluso añadiendo la ingesta de origen dietético (mayor prevalencia en alimentos de origen animal, necesitando cantidades poco prácticas para el día a día).
Por lo que si buscamos ciertos beneficios quizás la suplementación con beta alanina sea el único modo o la forma más fácil de elevar los niveles de carnosina. Ya que la beta alanina es considerada como el paso limitante en la velocidad de síntesis de esta. Así el objetivo de su suplementación es aumentar el contenido de carnosina en el músculo esquelético, lo que mejora la capacidad de amortiguación intracelular y otras funciones de las que hablaremos desde el prisma del ámbito clínico donde queda mucho que investigar…
Se han atribuido varias funciones fisiológicas la carnosina en el músculo esquelético, incluyendo actividad antioxidante y protección contra la glucosilación proteica y carbonilación. Las propiedades antioxidantes de la carnosina se han demostrado a través de su capacidad para eliminar especies reactivas de oxígeno (ROS). Esta capacidad como antioxidante se debe principalmente a su componente de histidina, mientras que la β-alanina ha demostrado ser ineficaz como antioxidante en sí mismo.
El ejercicio de alta intensidad provoca una significativa respuesta al estrés oxidativo, causando inflamación y daño muscular. Siendo la atenuación del estrés oxidativo beneficiosa para la recuperación posterior. Sin embargo, la carnosina como antioxidante in vivo se ha limitado a modelos animales, donde se ha demostrado tener diferentes funciones fisiológicas, Por lo tanto, la eficacia de la carnosina como antioxidante en humanos queda bastante por explorar e investigar.
Estudios in vitro con fibras musculares humanas y animales también han atribuido otras funciones para la carnosina, incluida la sensibilización al calcio, regulación transitoria de este (es decir, aumento de la liberación del calcio y recaptación por el retículo sarcoplásmico) y mejora de la excitación-contracción muscular.
Sin embargo, un reciente estudio en humanos no apoyó la hipótesis de aumento de carnosina para aumentar el calcio, su sensibilidad y liberación, pero sí apoyó el hallazgo de que la carnosina pueda mejorar la recaptación de calcio. Claramente, todavía se requieren más estudios que investiguen estos problemas para aclarar los roles fisiológicos de la carnosina. A pesar de algunas controversias, una función indiscutible de carnosina es la regulación como tampón intracelular ya que su cadena lateral (es decir, la del anillo de imidazol) tiene un pKa de 6.83, lo que hace que la carnosina sea un tampón fisicoquímico obligatorio.
También como dato de interés, se ha demostrado que la carnosina actúa como agente quelante de iones como el cobre y la acumulación excesiva de zinc que puede conducir a la peroxidación de lípidos y daño celular. Además, ha demostrado actuar como un agente protector ante la formación de productos finales de lipoxidación y glicosilación avanzada, retrasando el proceso de envejecimiento y posible prevención de diversas enfermedades.
Otra de las novedades en los estudios de estos últimos años, es el uso de suplementación de beta alanina y su papel importante como antioxidante en el cerebro. Uno de los estudios iniciales que examinaron la suplementación con β-alanina y la función cerebral fue realizado por Murakami y Furuse (2010) donde enriquecieron la alimentación con β-alanina durante aproximadamente 5 semanas a ratones y observaron un aumento significativo en el contenido de carnosina en la corteza cerebral y el hipotálamo. Estos aumentos se asociaron con un aumento en el factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) ejerciendo un efecto de neuroprotección y una disminución en la concentracion de ácido 5-hidroxiindoleacético, un metabolito de la serotonina, a pesar de la exposición de los roedores a condiciones estresantes (compuestos ansiolíticos).
El mecanismo asociado con la elevada carnosina cerebral y el mantenimiento de la expresión de BDNF en el hipocampo no se conoce bien, pero probablemente esté relacionado con el papel de la carnosina como protector neural a través de su acción como antioxidante. Se ha sugerido que el estrés oxidativo y la inflamación en el cerebro son parte de las secuelas de los eventos fisiológicos que contribuyen al trastorno de estrés postraumático, pero también pueden contribuir a la neurodegeneración cognitiva y asociada a la lesión cerebral traumática leve (mTBI).
Un estudio reciente de Hoffman et al. (2017) investigaron el beneficio de la suplementación con β-alanina en las respuestas cognitivas y de comportamiento relacionadas con el mTBI. Además, también se examinaron los efectos de la ingestión de β-alanina en la expresión de la proteína inflamatoria, neurotrofina y tau en el hipocampo.
Los resultados del estudio indicaron que 30 días de ingesta de β-alanina en ratas fueron efectivos para reducir la incidencia de fenotipo similar a mTBI, donde también parecían tener una respuesta inflamatoria reducida (una atenuación de la proteína ácida fibrilar glial) y una mayor expresión de BDNF en regiones específicas del hipocampo en comparación con ratas expuestas al trauma y alimentadas con una dieta normal. Los resultados de este estudio proporcionaron evidencia inicial de que 30 días de suplementación con β-alanina pueden aumentar la resistencia a las respuestas similares a mTBI en animales expuestos y pueden brindar apoyo adicional para un posible papel antioxidante de los niveles elevados de carnosina.
BIBLIOGRAFÍA
- Bagchi, D., Nair, S., & Sen, C. K. (Eds.). (2018). Nutrition and enhanced sports performance: muscle building, endurance, and strength. Academic Press.
- Hoffman, J. R., Zuckerman, A., Ram, O., Sadot, O., Stout, J. R., Ostfeld, I., et al. (2017). Behavioral and inflammatory response in animals exposed to a low-pressure blast wave and supplemented with β-alanine. Amino Acids, 49, 871–886.
- Hoffman, J. R., Varanoske, A., & Stout, J. R. (2018). Effects of β-alanine supplementation on carnosine elevation and physiological performance. In Advances in food and nutrition research (Vol. 84, pp. 183-206). Academic Press.
- Trexler, E. T., Smith-Ryan, A. E., Stout, J. R., Hoffman, J. R., Wilborn, C. D., Sale, C., et al. (2015). International society of sports nutrition position stand: Beta-alanine. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 12, 30.
- Murakami, T., & Furuse, M. (2010). The impact of taurine-and beta-alanine-supplemented diets on behavioral and neurochemical parameters in mice: Antidepressant versus anxiolytic-like effects. Amino Acids, 39, 427–434.
AUTOR
Marcos Rueda Córdoba
- Graduado en Nutrición humana y Dietética (UGR) y Máster Oficial en nutrición en la actividad física y deporte (UCAM). Antropometrista ISAK I, Creador de contenido y cursos especializados en nutrición deportiva a través de plataformas online y presencial. Docente en Grupo San Valero (Universidad San Jorge, Zaragoza)
- Consulta de Nutrición presencial en Granada y online
[:en]Β-alanine is one of the most popular sports supplements used by strength / power athletes today. The popularity of β-alanine derives its buffering capacity at the intracellular level as a buffer agent in skeletal muscle, with the consequent delay of fatigue during high intensity exercise.
This supplement is a non-protein amino acid that does not seem to have any ergogenic potential on its own. Although once ingested, it is combined with histidine in a reaction catalyzed by the enzyme carnosine synthase, where the pKa of the imidazole ring of the histidine residue allows it to act as a highly effective intracellular pH buffer within the skeletal muscle and other organs.
Found abundantly in excitable tissues, such as skeletal muscle, the heart and in some regions of the brain, although the highest concentrations in humans are found in muscle (with a higher prevalence in type II fibers).
Beta alanine is produced endogenously in the liver from the degradation of uracil together with an alternative synthesis in the intestine and the kidney. Although the researchers suggest that the endogenous synthesis is quite low even adding the intake of dietary origin (higher prevalence in foods of animal origin, needing quantities impractical for day to day).
So if we look for certain benefits perhaps beta alanine supplementation is the only way or the easiest way to raise carnosine levels. Since this (beta alanine) is considered as the limiting step in the synthesis speed of this. Thus the objective of its supplementation is to increase the carnosine content in the skeletal muscle, which improves the capacity of intracellular buffering and other functions of which we will speak from the prism of the clinical field where there is much to investigate.
Several physiological functions have been attributed to carnosine in skeletal muscle, including antioxidant activity and protection against protein glycosylation and carbonylation. The antioxidant properties of carnosine have been demonstrated through its ability to eliminate reactive oxygen species (ROS). This capacity as an antioxidant is mainly due to its histidine component, whereas β-alanine has been shown to be ineffective as an antioxidant in itself.
High intensity exercise causes a significant response to oxidative stress, causing inflammation and muscle damage. Being the attenuation of oxidative stress beneficial for later recovery. However, carnosine as an antioxidant in vivo has been limited to animal models, where it has been shown to have different physiological functions. Therefore, the effectiveness of carnosine as an antioxidant in humans remains to be explored and investigated.
In vitro studies with human and animal muscle fibers have also attributed other functions to carnosine, including calcium sensitization, transient calcium regulation (ie, increased calcium release and reuptake by the sarcoplasmic reticulum) and amelioration of arousal -muscle contraction.
However, a recent human study did not support the hypothesis of increased carnosine to increase calcium, its sensitivity and release, but it did support the finding that carnosine can improve calcium reuptake. Clearly, more studies are still required to investigate these problems to clarify the physiological roles of carnosine. Despite some controversies, an indisputable function of carnosine is regulation as an intracellular buffer since its side chain (ie, that of the imidazole ring) has a pKa of 6.83, which makes carnosine a mandatory physicochemical buffer.
Also, as a point of interest, it has been shown that carnosine acts as an ion chelating agent such as copper and excessive zinc accumulation that can lead to lipid peroxidation and cell damage. In addition, it has been shown to act as a protective agent against the formation of final lipoxidation and advanced glycosylation products, delaying the aging process and possible prevention of various diseases.
Another novelty in the studies of recent years, is the use of beta alanine supplementation and its important role as an antioxidant in the brain. One of the initial studies that examined β-alanine supplementation and brain function was performed by Murakami and Furuse (2010) where they enriched the β-alanine feed for about 5 weeks in mice and observed a significant increase in carnosine content in the cerebral cortex and the hypothalamus. These increases were associated with an increase in the brain-derived neurotrophic factor (BDNF) exerting a neuroprotective effect and a decrease in the concentration of 5-hydroxyindoleacetic acid, a metabolite of serotonin, despite the exposure of rodents to stressful conditions (anxiolytic compounds).
The mechanism associated with high brain carnosine and maintenance of the expression of BDNF in hippocampus is not well understood but is probably related to the role of carnosine as neural protector through its action as an antioxidant. It has been suggested that oxidative stress and inflammation in the brain are part of the aftermath of physiological events that contribute to PTSD but can also contribute to cognitive neurodegeneration and associated mild traumatic brain injury (mTBI).
A recent study by Hoffman et al. (2017) investigated the benefit of β-alanine supplementation in cognitive and behavioral responses related to mTBI. In addition, the effects of the ingestion of β-alanine on the expression of the inflammatory protein, neurotrophin and tau in the hippocampus were also examined.
The results indicated that 30 days of intake of β-alanine in rats were effective in reducing the incidence of similar MTBI where also appeared to have a reduced inflammatory response (attenuation of glial fibrillary acidic protein) and increased expression phenotype of BDNF in specific regions of the hippocampus compared to rats exposed to trauma and fed a normal diet. The results of this study provided initial evidence that 30 days of β-alanine supplementation may increase resistance to mTBI-like responses in exposed animals and may provide additional support for a possible antioxidant role of elevated carnosine levels.
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