De geschiedenis van BCAA: hoe het supplement populair werd

BCAA — vertakteketenaminozuren, leucine, iso-leucine en valine — waren gedurende enkele decennia zowat het meest herkenbare supplement in sportscholen. Ze werden gedronken tijdens de training, toegevoegd aan «herstelshakes» en beschouwd als een verplicht attribuut van een serieuze atleet. De redactie heeft nagegaan hoe deze aminozuren de weg aflegden van laboratoriumontdekkingen uit de 19e eeuw tot de massamarkt en waarom wetenschappers ze tegenwoordig veel terughoudender beoordelen.

De ontdekking van de vertakteketenaminozuren

Leucine werd een van de eerste ontdekte aminozuren. Aan het begin van de 19e eeuw werd het geïsoleerd uit kaas en spierweefsel; de naam komt van het Griekse woord voor «wit», omdat de stof witte kristallen vormde. Valine werd beschreven door Emil Fischer aan het begin van de 20e eeuw, en iso-leucine door Felix Ehrlich in ongeveer dezelfde periode.

Het gemeenschappelijke kenmerk van de drie aminozuren is een vertakte koolstofketen in de zijgroep, vanwaar ook de naam «vertakteketenaminozuren» (branched-chain amino acids, BCAA). Alle drie zijn essentieel: het menselijk lichaam kan ze niet aanmaken en moet ze uit voedsel binnenkrijgen.

In de eerste helft van de 20e eeuw ontstond, dankzij het werk van William Rose en andere voedingsonderzoekers, de lijst van essentiële aminozuren en het besef van de behoefte eraan. Toen beschouwde men BCAA als onderdeel van het algemene beeld van de eiwitvoeding, zonder bijzondere status.

Bijzondere belangstelling voor BCAA ontstond later, toen bleek dat ze, in tegenstelling tot de meeste aminozuren, overwegend niet in de lever maar in de skeletspieren worden gemetaboliseerd. Dit maakte ze interessant voor fysiologen die het spiermetabolisme bestudeerden.

Geneeskunde: lever, trauma, katabolisme

Het eerste gebied van praktische toepassing van BCAA werd de geneeskunde. In de jaren 1970 merkte de chirurg Josef Fischer met collega's op dat bij ernstige leverziekten de verhouding van BCAA tot aromatische aminozuren in het bloed daalt. Deze verhouding wordt nog steeds de «Fischer-ratio» genoemd.

Onderzoekers veronderstelden dat normalisatie van het aminozuurprofiel de verschijnselen van hepatische encefalopathie zou kunnen verminderen. Zo ontstonden speciale oplossingen voor parenterale en enterale voeding, verrijkt met BCAA. Deze richting van klinische voeding bestaat ook vandaag nog, hoewel de effectiviteit ervan verschillend wordt beoordeeld.

Parallel daaraan werden BCAA bestudeerd bij patiënten na trauma's, brandwonden, operaties en in een toestand van sepsis — dat wil zeggen onder omstandigheden van uitgesproken katabolisme, wanneer het lichaam actief spiereiwit afbreekt. Het idee was dat extra BCAA als brandstof voor de spieren zouden kunnen dienen en het eiwitverlies zouden kunnen verminderen.

Juist vanuit de klinische geneeskunde ging het beeld van BCAA als «anti-katabolica» over naar de sport. Tegelijkertijd is het belangrijk te onthouden dat de situatie van een ernstig zieke patiënt en die van een gezonde sporter die goed eet, principieel verschillen.

Sport: centrale vermoeidheid en leucine als signaal

In de sportwetenschap werden BCAA populair dankzij de hypothese van centrale vermoeidheid, die de Britse biochemicus Eric Newsholme met collega's aan het einde van de jaren 1980 en het begin van de jaren 1990 ontwikkelde. Volgens die hypothese daalt tijdens langdurige inspanning het BCAA-niveau in het bloed, en dringt tryptofaan — de voorloper van serotonine, dat wordt geassocieerd met het gevoel van vermoeidheid — gemakkelijker door tot de hersenen.

BCAA en tryptofaan concurreren om dezelfde transporter door de bloed-hersenbarrière. Daarom zou inname van BCAA theoretisch de toevoer van tryptofaan naar de hersenen moeten verminderen en de centrale vermoeidheid moeten uitstellen. Blomstrand en collega's (1991) berichtten over positieve resultaten bij marathonlopers, wat een impuls gaf aan verder onderzoek.

De volgende fase is de ontdekking van de rol van leucine als signaalmolecuul. Op de grens van de jaren 1990–2000 toonden Anthony en collega's bij dieren aan dat leucine de initiatie van eiwittranslatie in de spieren stimuleert via een route die gevoelig is voor rapamycine, dat wil zeggen via mTOR. Leucine kreeg de reputatie van de «aanzetknop» van spiergroei.

Deze twee ideeën — bescherming tegen vermoeidheid en stimulatie van spiergroei — lagen ten grondslag aan de marketing van BCAA. In de jaren 1990 en 2000 werden poeders en capsules met BCAA een massaproduct, en de verhouding van leucine, iso-leucine en valine 2:1:1, en later 4:1:1 en zelfs 8:1:1, veranderde in een onderwerp van concurrentie tussen merken.

Massamarkt en herziening van het bewijs

In de jaren 2010 bereikten BCAA het hoogtepunt van hun populariteit: gearomatiseerde poeders om tijdens de training te drinken werden de standaard. Tegelijkertijd herzag de wetenschap geleidelijk hun rol. Het sleutelargument werd het besef dat voor de synthese van spiereiwit alle essentiële aminozuren nodig zijn, en niet alleen de drie.

In 2017 publiceerde Robert Wolfe een overzicht met de veelzeggende titel «BCAA en de synthese van spiereiwit bij de mens: mythe of realiteit?». Hij kwam tot de conclusie dat geïsoleerde BCAA geen volwaardige anabole respons kunnen bieden zonder de andere essentiële aminozuren. In hetzelfde jaar toonden Jackman en collega's aan dat BCAA na de training de synthese van myofibrillair eiwit verhogen, maar ongeveer half zoveel als volwaardig eiwit, volgens gegevens van andere studies.

• Voor mensen met een voldoende eiwitinname geven extra BCAA, volgens de moderne gegevens, weinig.
• Volwaardig eiwit of mengsels van essentiële aminozuren (EAA) hebben de voorkeur boven geïsoleerde BCAA.
• BCAA blijven deel van de klinische voeding bij bepaalde leverziekten.

De standpunten van sportorganisaties zijn eveneens veranderd. De consensus van het IOC over supplementen (2018) rekent BCAA niet tot de supplementen met een sterke wetenschappelijke onderbouwing voor de verbetering van resultaten. Toch zijn BCAA niet van de markt verdwenen: ze blijven populair als een smakelijke drank tijdens de training en een bron van aminozuren voor wie op een lege maag traint.

Conclusies van de redactie

De geschiedenis van BCAA begon met de ontdekking van leucine in de 19e eeuw, zette zich voort in de klinische voeding van patiënten met leverziekten en katabole toestanden en bereikte haar hoogtepunt in de sportindustrie van het einde van de 20e en het begin van de 21e eeuw.

De populariteit van het supplement berustte op twee hypothesen: die van centrale vermoeidheid en die van de anabole rol van leucine. Beide mechanismen zijn reîl, maar hun praktische betekenis voor gezonde sporters die voldoende eiwit binnenkrijgen bleek kleiner dan de marketing beloofde.

Tegenwoordig beoordeelt men BCAA terughoudender: de voorkeur gaat uit naar volwaardig eiwit of essentiële aminozuren, en BCAA zijn eerder een handige aanvulling.

De redactie raadt aan ook de materialen te lezen «BCAA of EAA: wat is het verschil», «Klopt het dat BCAA nutteloos zijn» en «De geschiedenis van HMB: hoe het supplement populair werd».

Literatuurlijst

1. Wolfe RR. Branched-chain amino acids and muscle protein synthesis in humans: myth or reality? J Int Soc Sports Nutr. 2017;14:30.
2. Jackman SR, Witard OC, Philp A, et al. Branched-chain amino acid ingestion stimulates muscle myofibrillar protein synthesis following resistance exercise in humans. Front Physiol. 2017;8:390.
3. Blomstrand E, Hassmén P, Ekblom B, Newsholme EA. Administration of branched-chain amino acids during sustained exercise — effects on performance and on plasma concentration of some amino acids. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1991;63(2):83–88.
4. Newsholme EA, Blomstrand E, Ekblom B. Physical and mental fatigue: metabolic mechanisms and importance of plasma amino acids. Br Med Bull. 1992;48(3):477–495.
5. Anthony JC, Yoshizawa F, Anthony TG, et al. Leucine stimulates translation initiation in skeletal muscle of postabsorptive rats via a rapamycin-sensitive pathway. J Nutr. 2000;130(10):2413–2419.
6. Fischer JE, Rosen HM, Ebeid AM, et al. The effect of normalization of plasma amino acids on hepatic encephalopathy in man. Surgery. 1976;80(1):77–91.
7. Maughan RJ, Burke LM, Dvorak J, et al. IOC consensus statement: dietary supplements and the high-performance athlete. Br J Sports Med. 2018;52(7):439–455.