กรดอะมิโนคือ? จำเป็นมั้ยกับการออกกำลังกาย

กรดอะมิโนจำเป็น
กับการออกกำลังกาย

บทความโดย รศ.ดร.วินัย ดะห์ลัน
ผู้อำนวยการศูนย์วิทยาศาสตร์ฮาลาล จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

รู้จักกรดอะมิโนจำเป็น (Essential Amino Acid)

ก่อนรู้จักกรดอะมิโนจำเป็นควรรู้จักโปรตีนให้มากขึ้นเสียก่อน นั่นคือสารอาหารซึ่งแบ่งเป็น 6 กลุ่ม ได้แก่ โปรตีน, ไขมัน, คาร์โบไฮเดรต, วิตามิน, เกลือแร่, และน้ำ แต่ละกลุ่มสร้างความสมบูรณ์ให้แก่สุขภาพได้ไม่เท่ากัน โดยโปรตีนมีความสำคัญที่สุด แม้ใช้สร้างพลังงานได้ ทว่าร่างกายกลับสงวนโปรตีนไว้เพื่อเก็บออมหน่วยย่อยของโปรตีนคือกรดอะมิโน (Amino acid) ไว้ใช้สร้างภูมิต้านทานซึ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการอยู่รอดของชีวิตในกรณีป่วยไข้

ขณะที่ร่างกายสะสมไขมันในรูปไตรกลีเซอไรด์ คาร์โบไฮเดรตในรูปไกลโคเจน กลับไม่มีระบบสะสมโปรตีน โดยร่างกายกำจัดโปรตีนที่มากเกินออกในรูปของเสียจากกรดอะมิโน ร่างกายจึงต้องได้รับโปรตีนทุกวันเพื่อกรดอะมิโนไปใช้สร้างโปรตีนชนิดต่างๆ ที่จำเป็นต่อการดำรงอยู่ของชีวิตรวมทั้งรักษาไว้ในรูปกรดอะมิโนอิสระ เพื่อใช้ในบางหน้าที่ จึงเป็นเหตุผลให้โปรตีนเป็นสารอาหารที่สำคัญที่สุด

โปรตีนประกอบไปด้วยกรดอะมิโน 20 ชนิด แบ่งเป็น 2 กลุ่ม คือ กรดอะมิโนจำเป็น (Essential amino acid หรือ EAA) ซึ่งร่างกายสังเคราะห์ไม่ได้มีอยู่ 8-9 ชนิด และกรดอะมิโนไม่จำเป็น (Nonessentail amino acid) ซึ่งร่างกายสังเคราะห์ได้มีอยู่ 11-12 ชนิด หน้าที่หลักของกรดอะมิโนคือสร้างโปรตีนเพื่อใช้เป็นโมเลกุลโครงสร้างและโมเลกุลทำงาน (1-4)

ความต้องการโปรตีนยังเพิ่มขึ้นอีกในกรณีนักกีฬาบางกลุ่ม เช่น นักกรีฑาและนักเพาะกายซึ่งต้องการโปรตีนสูงขึ้นเพื่อเสริมสร้างกล้ามเนื้อ (1-4)

ความต้องการโปรตีน

ความต้องการโปรตีนของร่างกายถูกกำหนดไว้ที่ 0.5 – 0.6 กรัมโปรตีน/กิโลกรัมน้ำหนักตัว/วัน อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการใช้โปรตีนมักบกพร่องในบางภาวะ ดังเช่น คนหลายกลุ่มได้รับโปรตีนที่มีแหล่งมาจากพืชที่มักขาดกรดอะมิโนจำเป็นบางชนิด ความต้องการโปรตีนจึงถูกชดเชยให้เพิ่มขึ้นไปที่ระดับ 1 กรัมโปรตีน/กิโลกรัมน้ำหนักตัว/วัน นอกจากนี้ความต้องการโปรตีนยังเพิ่มขึ้นอีกในกรณีนักกีฬาบางกลุ่ม เช่น นักกรีฑาและนักเพาะกายซึ่งต้องการโปรตีนสูงขึ้นเพื่อเสริมสร้างกล้ามเนื้อ (1-4)

การสูญเสียโปรตีนในกล้ามเนื้อของนักกีฬาและผู้ออกกำลังกาย

เดิมนักโภชนาการกำหนดว่าในกรณีผู้ออกกำลังกายหนักรวมทั้งนักกีฬาทั่วไป แม้ความต้องการพลังงานมากขึ้นแต่ความต้องการโปรตีนเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยจึงนับผู้ออกกำลังกายคือคนปกติที่ไม่จำเป็นต้องเสริมสร้างกล้ามเนื้อ

พบว่ากรณีผู้ออกกำลังกายหนักก็ดี นักกีฬาก็ดี รวมถึงผู้สูงอายุ คนเหล่านี้อาจสูญเสียกล้ามเนื้อในเมแทบอลิซึมที่เกี่ยวข้องกับกรดอะมิโนจำเป็นได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของกรดอะมิโนจำเป็นกลุ่มที่มีกิ่ง (Branched-chain amino acids หรือ BCAA) อันได้แก่ ลูซีน (Leucine) ไอโซลูซีน (Isoleucine) และวาลีน (Valine) (1-4)

ความสำคัญของกรดอะมิโนจำเป็น

เป็นที่ทราบกันดีว่ากรดอะมิโนจำเป็นมีความสำคัญต่อการสังเคราะห์โปรตีนโดยเฉพาะอย่างยิ่งโปรตีนที่เป็นองค์ประกอบของกล้ามเนื้อ รู้กันทั่วไปว่าการออกกำลังกายทั้งชนิดแอโรบิกและแอนแอโรบิก เกิดการสลับสับเปลี่ยนแหล่งพลังงานระหว่างคาร์โบไฮเดรตและไขมันในกล้ามเนื้อเป็นระยะ เกิดการดึงโปรตีนบางส่วนเพื่อใช้ในการสร้างพลังงานเป็นครั้งคราว

ผลคือการสูญเสียกรดอะมิโนจำเป็นที่นำไปสู่การสลายของกล้ามเนื้อเป็นระยะในคนที่ออกกำลังกายและนักกีฬา ในภาวะการณ์เช่นนี้เองจึงมีงานวิจัยทำการศึกษาเมแทบอลิซึมของกรดอะมิโนจำเป็นในกล้ามเนื้อระหว่างการออกกำลังกายเป็นผลให้เกิดการสนับสนุนการเสริมกรดอะมิโนจำเป็นในคนที่ออกกำลังกายรวมถึงนักกีฬามากขึ้น (1-4)

กรดอะมิโนชนิดต่างๆ

นอกจากนี้ยังมีกรดอะมิโนชนิดอื่นที่มีความสำคัญต่อการสร้างกล้ามเนื้อ และมีประโยชน์ต่อร่างกาย ดังนี้

กรดอะมิโนโซ่กิ่ง BCAAs

กรดอะมิโนโซ่กิ่ง (BCAAs) เป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นซึ่งประกอบด้วยกัน 3 ประเภท ได้แก่ แอล-ลูซีน (L-Leucine), แอล-ไอโซลูซีน (L-Isoleucine) และ แอล-วาลีน (L-Valine) ผู้ที่ออกกำลังกายนิยมกินอาหารเสริมที่มีกรดอะมิโนโซ่กิ่ง (BCAAs) เพื่อช่วยในการฟื้นตัวจากการออกกำลังกาย บรรเทาอาการปวดกล้ามเนื้อได้ อีกทั้งยังเป็นสารอาหารสำคัญที่ช่วยส่งเสริมการเผาผลาญของกล้ามเนื้อ และมีความสำคัญต่อการสร้างกล้ามเนื้อให้แข็งแรง นอกจากนี้ยังชดเชยการสูญลายโปรตีนในกล้ามเนื้อได้อีกด้วย⁷

กรดอะมิโนที่จำเป็นตามเงื่อนไข CEAAs

กรดอะมิโนที่จำเป็นตามเงื่อนไข (Conditionally Essential Amino Acids หรือ CEAAs) คือกรดอะมิโนที่ร่างกายของเราไม่สามารถสร้างเองได้ ดังนั้นจึงต้องกินอาหารประเภทเนื้อสัตว์ ปลา ผลิตภัณฑ์นม และไข่⁸ โดยกรดอะมิโนในกลุ่มนี้ มีตัวที่สำคัญคือ แอล-อาร์จินีน (L-Arginine)

แอล-อาร์จินีน เป็นโปรตีนที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการออกกำลังกาย โดยการเพิ่มไนตริกออกไซด์ในร่างกาย ซึ่งจะช่วยเพิ่มการไหลเวียนของเลือด และออกซิเจนไปยังกล้ามเนื้อ ส่งผลให้กล้ามเนื้อกระชับขึ้น จากการทดลองในผู้ชาย 9 คน พบว่าผู้ที่ดื่มเครื่องดื่มที่มีแอล-อาร์จินีน 6 กรัม 1 ชั่วโมง ก่อนออกกำลังกายอย่างหนัก จะทำให้ระดับไนตริกออกไซด์ในเลือดเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และสามารถออกกำลังกายได้นานขึ้น เมื่อเทียบกับกลุ่มที่ได้รับยาหลอก⁹

กรดอะมิโนที่จำเป็นตามเงื่อนไข NEAAs

NEAAs หรือ กรดอะมิโนไม่จำเป็น คือกรดอะมิโนที่ร่างกายสามารถสร้างเองได้เมื่อกินอาหารที่มีโปรตีนเข้าไป ตัวที่สำคัญและคุ้นเคยกันดี คือ แอล-กลูตามีน (L-Glutamine) เป็นตัวช่วยสำคัญที่จำเป็นต่อการฟื้นฟูกล้ามเนื้อ ช่วยส่งเสริมการเพิ่มกล้ามเนื้อ และการเผาผลาญไขมัน อีกทั้งยังช่วยลดความเหนื่อยล้าจากการออกกำลังกาย พร้อมเพิ่มประสิทธิภาพการออกกำลังกาย นอกจากนี้ผู้ที่ออกกำลังกายจะมีอาการปวดกล้ามเนื้อน้อยลง และลดความเสียหายของกล้ามเนื้อ¹⁰ อีกทั้งยังกระตุ้นให้มีการหลั่งฮอร์โมน ซึ่งมีผลต่อการเจริญเติบโตของร่างกาย

การเสริมกรดอะมิโนจำเป็นควบคู่การเล่นกีฬาและการออกกำลังกาย

งานวิจัยจากหลายมหาวิทยาลัยในสหรัฐอเมริกานำโดย Ralf Jager ตีพิมพ์ในวารสาร J Int Soc Sports Nutr ค.ศ.2017 พบว่าการเสริมโปรตีนในผู้ออกกำลังกายในระดับ 1.4-2.0 กรัม/กก.น้ำหนักตัว/วันช่วยกระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีนในกล้ามเนื้อ (Mass Protein Synthesis) งานวิเคราะห์ข้อมูลเชิงลึกให้ข้อสรุปว่าการเสริมกรดอะมิโนจำเป็นให้เพียงพอส่งผลต่อการเพิ่มการสังเคราะห์โปรตีนในกล้ามเนื้อ ดังนั้น แทนที่จะเสริมโปรตีนทั้งหมด การเสริมเพียงกรดอะมิโนจำเป็นย่อมส่งผลให้ประสิทธิภาพการสังเคราะห์โปรตีนในกล้ามเนื้อเกิดขึ้นในระดับเดียวกัน (1)

" การเสริมกรดอะมิโนจำเป็นให้เพียงพอส่งผลต่อการเพิ่มการสังเคราะห์โปรตีนในกล้ามเนื้อ ดังนั้นแทนที่จะเสริมโปรตีนทั้งหมด การเสริมเพียงกรดอะมิโนจำเป็นย่อมส่งผลให้ประสิทธิภาพการสังเคราะห์โปรตีนในกล้ามเนื้อเกิดขึ้นในระดับเดียวกัน (1) "

งานวิจัยของ Plotkin DL และคณะ ตีพิมพ์ในวารสาร Int J Sport Nutr Exerc Metab ค.ศ.2021 ให้ข้อสรุปเรื่องกรดอะมิโนจำเป็นเพิ่มเติมว่าการเสริมกรดอะมิโนจำเป็นเน้นไปที่กรดอะมิโนจำเป็นกลุ่มที่มีกิ่ง (BCAA) สามตัว ได้แก่ ลูซีน ไอโซลูซีน และวาลีน โดยเฉพาะอย่างยิ่งลูซีน ซึ่งช่วยกระตุ้นการสร้างโปรตีนในกล้ามเนื้อของผู้ออกกำลังกายได้อย่างมีประสิทธิภาพ (2)

เนื่องจากในบรรดาอวัยวะทั้งหลาย อวัยวะที่มีน้ำหนักมากที่สุดคือกล้ามเนื้อลาย (Skeletal muscles) โดยมีน้ำหนักมากถึงร้อยละ 40 ของน้ำหนักร่างกาย กล้ามเนื้อกลุ่มนี้แสดงบทบาทมากขึ้นในกรณีการดูแลสุขภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งด้านการใช้พลังงาน Kamei Y และคณะ ทำวิจัยรายงานไว้ในวารสาร Nutrients ค.ศ.2020 โดยพบว่าระหว่างการออกกำลังกาย สาร PGC1α เพิ่มขึ้นในกล้ามเนื้อลาย ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำงานของกรดอะมิโนจำเป็นกลุ่ม BCAA โดยเฉพาะอย่างยิ่งลูซีนและวาลีน การเสริมกรดอะมิโนจำเป็นในนักกีฬาและผู้ออกกำลังกายจึงช่วยส่งเสริมการสังเคราะห์โปรตีนในกล้ามเนื้อ ซึ่งหมายถึงเพิ่มการสร้างกล้ามเนื้อ ชดเชยการสูญสลายโปรตีนในกล้ามเนื้อได้ (3) นอกจากนี้งานการศึกษาในอดีตยังยืนยันการสูญสลายของกล้ามเนื้อในหมู่ผู้ออกกำลังกายและนักกีฬา ดังเช่น งานวิจัยของ Shimomura Y และคณะ ตีพิมพ์ในวารสาร J Nutr ค.ศ.2004 พบว่าผู้ออกกำลังกายและนักกีฬาเกิดปฏิกิริยาการสลายของ BCAA ผ่านกลไกการทำงานของเอนไซม์ branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase (BCKDH) complex เป็นผลให้ประสิทธิภาพการทำงานของกล้ามเนื้อลดลง ด้วยเหตุนี้ ทีมวิจัยจึงแนะนำให้เสริมกรดอะมิโนจำเป็นในผู้ออกกำลังกายและนักกีฬา เพื่อช่วยเสริมสร้างโปรตีนและกล้ามเนื้อ ชดเชยการสูญสลายของกล้ามเนื้อในคนกลุ่มนี้ (4)

เอกสารอ้างอิง: (1) Jager R et al. J Int Soc Sports Nutr 2017 (2) Plotkin DL et al. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2021 (3) Kamei Y et al. Nutrients 2020 (4) Shimomura Y et al. J Nutr 2004

Essential Amino Acid และงานวิจัยศึกษาในการเพิ่มกล้ามเนื้อ

การได้รับ Essential Amino Acid (EAA) ในรูปแบบอิสระ หรือ Free-form EAA ทำให้ร่างกายไม่ต้องนำอาหาร หรือสารอาหารที่ได้รับไปผ่านกระบวนการย่อยอาหาร ร่างกายจึงสามารถดูดซึมได้อย่างรวดเร็ว และเพิ่มความเข้มข้นของ EAA ภายในเลือดได้รวดเร็วกว่าการได้รับ EAA หรือ โปรตีนที่อยู่ในรูปแบบของอาหารหรือผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร ซึ่งสอดคล้องกับงานวิจัยของ Gwin และคณะ (1) และงานวิจัยของ Yoshi และคณะ (2) ที่พบว่า EAA มีส่วนช่วยส่งเสริมปริมาณโปรตีนในร่างกาย และปริมาณกล้ามเนื้อบริเวณขาที่เพิ่มสูงขึ้นกว่ากลุ่มการศึกษาที่ได้รับเพียงโปรตีนเวย์ หรือโปรตีนในการศึกษา

" การได้รับ Essential Amino Acid (EAA) ในรูปแบบอิสระ หรือ Free-form EAA ทำให้ร่างกายไม่ต้องนำอาหาร หรือสารอาหารที่ได้รับไปผ่านกระบวนการย่อยอาหาร ร่างกายจึงสามารถดูดซึมได้อย่างรวดเร็ว "

งานวิจัยของ Gwin และคณะ ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of the international society of sport nutrition ปีค.ศ.2021 ศึกษาการได้รับผลิตภัณฑ์เสริมอาหารหลังจากออกกำลังกายประเภทที่ใช้ระยะเวลาสั้น โดยแบ่งเป็น 3 กลุ่มการศึกษาพบว่าการสังเคราะห์กล้ามเนื้อโปรตีน (Muscle Protein Synthesis, MPS)ไม่พบความแตกต่างระหว่างกลุ่มการศึกษา แต่พบว่าการเสริม Free-form EAA ร่วมกับโปรตีนเวย์ (whey) มีส่วนช่วยส่งเสริมปริมาณโปรตีนภายในร่างกาย (whole-body net protein balance)ที่ดีขึ้นกว่ากลุ่มที่ได้รับเพียงโปรตีนเวย์ และกลุ่มที่ได้รับมื้ออาหารที่มีการผสมสารอาหารที่จำเป็น (1)

กลุ่มที่ 1 ได้รับโปรตีนเวย์ร่วมกับ Free-form EAA	กลุ่มที่ 2 ได้รับโปรตีนเวย์อย่างเดียว	กลุ่มที่ 3 ได้รับมื้ออาหารที่ผสมสารอาหารที่จำเป็น

แต่พบว่าการเสริม Free-form EAA ร่วมกับโปรตีนเวย์ (whey) มีส่วนช่วยส่งเสริมปริมาณโปรตีนภายในร่างกาย (whole-body net protein balance) ที่ดีขึ้นกว่ากลุ่มที่ได้รับเพียงโปรตีนเวย์ และกลุ่มที่ได้รับมื้ออาหารที่มีการผสมสารอาหารที่จำเป็น (1)

งานวิจัยของ Yoshi และคณะ ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Nutritional Science and Vitaminology ปีค.ศ. 2017 ศึกษาความสัมพันธ์ของการกระตุ้นการสร้างกล้ามเนื้อเมื่อออกกำลังกายรูปแบบการใช้แรงต้าน หรือ Resistance Training (RT) ในผู้สูงอายุเพศชายที่มีอายุเฉลี่ย 69 ปี เปรียบเทียบระหว่างการได้รับผลิตภัณฑ์เสริมโปรตีนเฉลี่ย 1.62 g/kg body weight/day กับการได้รับ Essential amino acid (EAA) 600 mg/kg body weight/day โดยได้รับระหว่างการออกกำลังกายจำนวน 3 ครั้งต่อสัปดาห์ เป็นเวลา 12 สัปดาห์ พบว่าการออกกำลังกายมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของปริมาณกล้ามเนื้อบริเวณขา (Leg lean mass) ที่เพิ่มมากขึ้น และพบความสัมพันธ์ระหว่างการได้รับโปรตีนต่อการเพิ่มของปริมาณกล้ามเนื้อบริเวณขาอย่างไม่มีนัยสำคัญทางสถิติ ขณะที่พบความสัมพันธ์ระหว่างการได้รับ EAA ต่อการเพิ่มขึ้นของปริมาณกล้ามเนื้อบริเวณขา อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ จากการศึกษานี้ชี้ให้เห็นว่าการได้รับ EAA อาจเป็นปัจจัยการสร้างกล้ามเนื้อในขั้นตอนการขยายตัวของกล้ามเนื้อ (muscle hypertrophic response) ระหว่างการออกกำลังกายรูปแบบของการใช้แรงต้าน (RT) ในผู้สูงอายุเพศชาย (2)

สรุป

การออกกำลังกายเป็นเวลานานอาจทำให้กรดอะมิโนในร่างกายลดลงไป การกินอาหารที่มีกรดอะมิโน จะช่วยทำให้กล้ามเนื้อแข็งแรง และมีประสิทธิภาพมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ร่างกายต้องได้รับกรดอะมิโนที่จำเป็นอย่างเพียงพอเพื่อช่วยสังเคราะห์โปรตีนได้อย่างดี ดังนั้น ควรกินอาหารที่มีโปรตีนสูง หรืออาหารเสริมที่มีแอล-กลูตามีน และสารสกัดโมโรบลัด ออเร้นจ์ เพื่อลดการสร้างไขมัน และเพื่อให้ได้รับกรดอะมิโนที่จำเป็น อย่างเพียงพอในการสร้างกล้ามเนื้อ

พบความสัมพันธ์ระหว่างการได้รับ EAA ต่อการเพิ่มขึ้นของปริมาณกล้ามเนื้อบริเวณขา อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (2)

reference

1. Jager R et al. J Int Soc Sports Nutr 2017 

2. Plotkin DL et al. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2021

3. Kamei Y et al. Nutrients 2020

4. Shimomura Y et al. J Nutr 2004

5. Gwin JA et al. J Int Soc Sports Nutr 2021

6. Yoshi N et al. J Nutr Sci Vitaminol 2017

7. Annie Stuart. Branched-Chain Amino Acids. webmd.com. Published 18 November 2022. Retrieved 15 January 2024.

8. webmd. Lysine - Uses, Side Effects, and More. webmd.com. Retrieved 15 January 2024.

9. Kathy W. Warwick. L-arginine: Benefits, Dosage, Side Effects, and More. healthline.com. Published 20 March 2023. Retrieved 15 January 2024.

10. WebMD Editorial Contributor. Health Benefits of Glutamine. webmd.com. Published 29 November 2022. Retrieved 15 January 2024.

---

---