L-prolina (prolina; Pro) w swej cząsteczce zawiera grupę karboksylową i α-iminową, przez co zaliczana jest do α-iminokwasów. Niemniej jednak, z uwagi na fakt, że prolina jest substratem wykorzystywanym w syntezie białek, tak samo jak α-aminokwasy, utrwaliło się, w biochemii, zaliczać ją właśnie do aminokwasów (AA). L-prolina i jej metabolit (hydroksyprolina) stanowią aż 1/3 puli aminokwasów obecnych w białku kolagenu, którego rezerwy, z kolei, tworzą ogromną ilość, bo aż 30% wszystkich białek w organizmie. Pro jest również głównym składnikiem pozakomórkowej tkanki łącznej (m.in. ścięgna, chrząstka). Określając zapotrzebowanie poszczególnych aminokwasów niezbędnych do syntezy 1 g białka w organizmie, wymagania pod względem ilości proliny są największe! Pomimo tak olbrzymiej zawartości tego AA w naszym ciele, wiedza na temat jego biochemii oraz znaczenia żywieniowego jest wciąż na bardzo niskim poziomie. Analizując fachową literaturę z 3 ostatnich lat (2-4), optymistycznie można jednak stwierdzić, iż nauka zaczyna mocno interesować się tym, dotychczas, bagatelizowanym, zagadnieniem.  Odwołując sie, do badań Elango i wsp. z 2009 r. (1), pewnym pozostaje, że prolina jest niezbędnym lub, co najmniej, warunkowo niezbędnym aminokwasem, w żywieniu ludzi z oparzeniami lub innymi urazami tkanki łącznej. Są to osoby, u których wymagane jest, aby regeneracja struktur tkankowych zachodziła z jak najwyższą wydajnością, a kluczem do sukcesu okazuje się być właśnie L-prolina. W związku z tym, warto może rozważyć wykorzystanie tego unikatowego aminokwasu w zaawansowanej suplementacji sportowej, w celu przyspieszenia potreningowej regeneracji mięsni, niezbędnej do skutecznej rozbudowy ich masy i siły. Przekonajmy się, zatem, co obecnie wiadomo na temat L-proliny i jak bardzo ta wiedza może stać się użyteczna nam, sportowcom, w szczególności kulturystom i osobom uprawiającym sporty siłowe.
 

Wzór strukturalny L-proliny.
Przyjrzyj się uważnie, jak wygląda "klucz do sukcesu"
 

Badania przeprowadzone na modelach zwierzęcych pokazują, iż poziom L-proliny i jej metabolitu – hydroksyproliny, istotnie wzrasta w tkankach płodu w okresie jego rozwoju (14). Obserwacja ta bezsprzecznie potwierdza, iż zapotrzebowanie na Pro w czasie intensywnego wzrostu znacząco się zwiększa, a okres płodowy i pourodzeniowy są tego najlepszym przykładem. Właśnie w tych momentach życia, rozrost tkanek łącznych i garnituru mięśniowego jest najintensywniejszy.
 U karmiących samic ssaków, w procesie laktacji, następuje wzmożony rozkład
L-argininy na rzecz wzbogacenia mleka w Pro (16). Aminokwas ten stanowi aż 12% składu białek mleka, co przekłada się na około 30g/kg suchej jego masy (16). Zawartość L-proliny w tym produkcie jest znacznie wyższa, niż L-glutaminy czy L-leucyny. Tak duża koncentracja Pro w mleku związana jest z ogromnym zapotrzebowaniem noworodków na ten aminokwas (14). Dowodzi tego również fakt, iż przyswajana przez niemowlaki, z białek mleka, L-arginina jest w dalszym ciągu, w około 40%, konwertowana, w komórkach nabłonka jelita (enterocytach), do L-proliny (17, 18). Co więcej, w tym okresie życia, zarówno L-glutamina, jaki kwas L-glutaminowy są, również niemalże, całkowicie degradowane w enterocytach, a znaczącym ilościowo produktem tej przemiany, jest znowu... L-prolina (4, 19). Nasuwa to spostrzeżenie, iż wysoka podaż proliny w okresie intensywnego wzrostu noworodków stała sie dla matki natury priorytetem zapewniającym szybki i zdrowy rozwój jej dzieciom.  Bazując na powyższych doniesieniach bez trudu można się domyślić, jak duże znaczenie będzie odgrywała odpowiednia suplementacja tym aminokwasem w zapewnieniu i utrzymaniu wysokiej efektywności syntezy białek mięśniowych po intensywnym treningu siłowym, który mocno uszkadza włókna mięśniowe.

3. Znaczenie L-proliny w metabolizmie komórkowym

Coraz większa ilość badań dowodzi, iż L-prolina jest kluczowym regulatorem całej gamy złożonych procesów biochemicznych i fizjologicznych zachodzących w każdej komórce. Najważniejszym, z punktu widzenia zastosowania jej w kulturystyce i sportach siłowych, jest niewątpliwie zdolność Pro do regulacji aktywności kinazy mTOR (5), integrującej wiele ważnych szlaków sygnalizacyjnych inicjowanych pod wpływem tak istotnych czynników jak insulina czy insulinopodobne czynniki wzrostu (IGF I i IGF II; 6-8). Wpływ proliny na aktywność mTOR przekłada się, zatem, na intensyfikację procesów translacji i transkrypcji, skutkującą zwiększoną, wewnątrzkomórkową, syntezą białek. Pośrednio reguluje to wzrost i częstość podziałów komórki. Warunkuje również skuteczność odpowiedzi adaptacyjnej na różne czynniki stresowe oddziałujące na komórkę, do których, z pewnością, zaliczyć możemy także trening siłowy. Wpływ na aktywność kinazy mTOR nie jest zarezerwowany, oczywiście, wyłącznie dla proliny. Obecnie, znane są już aminokwasy, uznane w kulturystyce za kluczowe, a oddziaływujące na fizjologię komórki tą samą ścieżką. Jest to na przykład L-leucyna (9) czy L-arginina (10), które nasilają wewnątrzkomórkową syntezę protein w mięśniach szkieletowych.
Druga, szalenie istotna funkcja L-proliny jest ściśle związana z wcześniej wspomnianym wpływem, jaki ma ona na aktywność kinazy mTOR. L-prolina, mianowicie, stanowi podstawowy substrat aminokwasowy do syntezy poliamin. Są to organiczne związki o niskiej masie, których funkcja nie została jeszcze do końca poznana. Wiadomo jednak, iż związki te, odgrywają kluczową rolę w bardzo aktywnych metabolicznie tkankach, w których synteza białek zachodzi z bardzo wysoką wydajnością, podobnie, jak będące jej następstwem, podziały i różnicowanie sie komórek (11). Niewątpliwie są to reakcje biochemiczne, które powinny wydajnie przebiegać, czy wręcz, przy użyciu odpowiedniej suplementacji, być wzmacniane po intensywnym treningu.
Dodatkowo, znane są również doniesienia naukowe udowadniające, iż L-prolina wydajnie przyczynia się do obniżania poziomu wolnych rodników w komórce (12). Ten fakt może wyjaśniać, dlaczego poziom tego aminokwasu tak znacząco rośnie w stanie silnego stresu oksydacyjnego (13).   

4. Synteza L-proliny w organizmie

Wszystkie ssaki są w stanie syntetyzować L-prolinę z L-argininy i L-ornityny. Najefektywniej proces ten zachodzi w tkance gruczołowej sutków, komórkach nabłonkowych jelita cienkiego (enterocytach), wątrobie i nerkach (15). Głównymi hormonami regulującymi w organizmie syntezę Pro są glukokortykoidy (20), a najważniejszym ich przedstawicielem pozostaje kortyzol, czyli hormon o silnym działaniu przeciwzapalnym, promujący rozwój tkanki tłuszczowej i wybitnie utrudniający rozwój mięśni, poprzez kataboliczny wpływ na nie. Skoro wzrost stężenia kortyzolu podnosi poziom L-proliny, która, z kolei, aktywuje kinazę mTOR i zwiększa potencjał antyoksydacyjny komórki, można stwierdzić, iż aminokwas ten jest reakcją obroną organizmu na obecny i zbliżający się stres oraz, że stanowi swego rodzaju, „tarczę” chroniącą struktury mięśniowe przed nadmiernym rozkładem ich białek (antagonistyczny wpływ kinazy mTOR na ten proces) i uszkodzeniami powstałymi w wyniku działania wolnych rodników. Aktywność Pro w tych warunkach można tym samym porównać do tego, jakie przypisuje się aminokwasom z grupy BCAA czy HMB, choć wydaje się być ono nawet silniejsze, a przez to, suplementacja z wykorzystaniem Pro jeszcze bardziej istotna w osiąganiu szybkich postępów w budowaniu wysokiej jakości masy mięśniowej. 

5. Jak ważna jest suplementacja L-proliną?

L-prolina jest żywieniowo niezbędnym aminokwasem u młodych ssaków (22) oraz rannych zwierząt i ludzi (23). Wiąże się to z faktem, iż endogenna synteza tego aminokwasu z L-argininy jest niewystarczająca, aby pokryć zapotrzebowania organizmu w wymienionych powyżej stanach fizjologicznych. Badania przeprowadzone na młodych zwierzętach (24) pokazują, iż zwiększenie w diecie zawartości proliny o 2,1% skutkuje intensyfikacją dziennych przyrostów masy ciała z 342 na 411 g/dzień, czyli aż o 20%! Przyczyną tak istotnej zmiany była wywołała przez Pro zwiększona retencja azotu w komórkach, z 1,27 na 1,53 g/kg masy ciała. Inne badania, prowadzone na szczurach (25) z częściowo usuniętą wątrobą pokazują, że suplementacja L-proliną zwiększa poziom całkowitego RNA i podnosi ekspresję genu czynnika wzrostowego hepatocytów (HGF), bezpośrednio przyczyniając się do nasilenia procesów regeneracyjnych w uszkodzonym organie. Oba badania w pełni unaoczniły jak dalece i skutecznie L-prolina wpływa na fizjologię i metabolizm komórki oraz jak olbrzymie znaczenie aminokwas ten może mieć w treningu kulturystycznym, siłowym oraz innych sportach, w których ważne jest budowanie i utrzymanie wysokiej jakości tkanki mięśniowej.
Aminokwas ten oprócz inicjacji kaskady sygnałowej z wykorzystaniem kinazy mTOR, prowadzącej do nasilenia procesów syntezy protein oraz wzrostu i różnicowania komórkowego,  zwiększa retencję azotu w organizmie, co czyni go dietetycznie niezbędnym składnikiem pokarmowym w stanach fizycznego uszkodzenia oraz metabolicznego obciążenia tkanek organizmu (26). Sytuacje takie, z powodzeniem, mogą być porównane do tych, jakie występują u sportowców, po wyczerpującym treningu, nie tylko siłowym. Wydaje się, iż między innymi i z tego powodu L-prolinę należy rozważyć, jako funkcjonalny aminokwas w żywieniu osób aktywnych fizycznie, a przede wszystkim tych uprawiających sporty siłowe. Aby zapewnić sobie jego odpowiednią podaż należy się opierać głównie na źródłach białka pochodzenia zwierzęcego, które zawiera nawet 6x więcej proliny, w przeliczeniu na 1 g, niż źródła roślinne.
A co z bezpieczeństwem suplementacji L-proliną? Badania na ludziach (21) dowodzą, iż dawka w wysokości niewiele poniżej 0,5 g/ kg masy ciała nie wywołuje żadnych niepokojących efektów ubocznych i jest bardzo dobrze tolerowana. Górna, bezpieczna granica suplementacji tym aminokwasem ciągle nie została ustalona, dając tym samym pole do popisu naukowcom zgłębiającym ten temat.

Podsumowując, należy stwierdzić, iż prolina jest wyjątkowym aminokwasem, który, poprzez wpływ na aktywność kinazy mTOR, pełni w organizmie rolę niezwykle ważnego regulatora metabolizmu komórkowego, skutecznie wzmagając procesy syntezy białek, wzrostu
i różnicowania komórek. W związku z tym niezbędnym wydaje się rozważenie zastosowania dodatkowej suplementacji L- proliną w żywieniu sportowców oraz osób wyniszczonych fizycznie,
i potraktowanie tego aminokwasu, jako nieodzownego, w pewnych warunkach i stanach fizjologicznych.  Otwiera się właśnie nowa karta we wspomaganiu żywienia sportowców, zatytułowana: "L-prolina".
 

(1)    Elango R, Ball RO, Pencharz PB (2009) Amino acid requirements in humans: with a special emphasis on the metabolic availability of amino acids. Amino Acids 37:19–27
(2)    Phang JM, Liu W, Zabirnyk O (2010) Proline metabolism and microenvironmental stress. Annu Rev Nutr 30:441–463
(3)    Wang W, Qiao S, Li D (2009a) Amino acids and gut function. Amino
(4)    Watford M (2008) Glutamine metabolism and function in relation to proline synthesis and the safety of glutamine and proline supplementation. J Nutr 138:2003S–2007S
(5)    van Meijl LE, Popeijus HE, Mensink RP (2010) Amino acids stimulate Akt phosphorylation, and reduce IL-8 production and NF-kappaB activity in HepG2 liver cells. Mol Nutr Food Res
(6)    Hay, N, Sonenberg, N. (2004) Upstream and downstream of mTOR. „Genes Dev”. 18. 16, ss. 1926-1945.
(7)    Beevers, C, Li, F, Liu, L, Huang, S. (2006) Curcumin inhibits the mammalian target of rapamycin-mediated signaling pathways in cancer cells. „Int J Cancer”. 119. 4, ss. 757-764.
(8)    Liao XH, Majithia A, Huang XL et al (2008) Growth control via TOR kinase signaling, an intracellular sensor of amino acids and energy availability, with crosstalk potential to proline metabolism. Amino Acids 35:761–770
(9)    Christopher J. Lynch (2000) Role of Leucine in the Regulation of mTOR by Amino Acids: Revelations from Structure–Activity Studies. Presented as part of the symposium "Leucine as a Nutritional Signal" given at the Experimental Biology 2000 meeting held in San Diego, CA on April 18.
(10)    Yao K, Yin YL, Chu W, Liu Z, Deng D, Li T, Huang R, Zhang J, Tan B, Wang W, Wu G. (2008) Dietary arginine supplementation increases mTOR signaling activity in skeletal muscle of neonatal pigs. J Nutr., 138(5):867-72.
(11)     Wu G, Flynn NE, Knabe DA (2000) Enhanced intestinal synthesis of polyamines from proline in cortisol-treated piglets. Am J Physiol Endocrinol Metab 279:E395–E402
(12)     Kaul S, Sharma SS, Mehta IK (2008) Free radical scavenging potential of L-proline: evidence from in vitro assays. Amino Acids 34:315–320
(13)     Verbruggen N, Hermans C (2008) Proline accumulation in plants: a review. Amino Acids 35:753–759
(14)     Wu G, Bazer FW, Burghardt RC (2010b) Functional amino acids in swine nutrition and production. In: Doppenberg J et al (eds) Dynamics in animal nutrition. Wageningen Academic Publishers,The Netherlands, pp 69–98
(15)    Wu G, Bazer FW, Datta S et al (2008) Proline metabolism in the conceptus: Implications for fetal growth and development. Amino Acids 35:691–702
(16)    Davis TA, Nguyen HV, Garciaa-Bravo R et al (1994) Amino acid composition of human milk is not unique. J Nutr 124:1126–1132
(17)    Wu G, Bazer FW, Cudd TA et al (2007a) Pharmacokinetics and safety of arginine supplementation in animals. J Nutr 137:1673S–1680S
(18)    Wu G, Bazer FW, Davis TA et al (2007b) Important roles for the arginine family of amino acids in swine nutrition and production. Livest Sci 112:8–22
(19)    Reeds PJ, Burrin DG (2001) Glutamine and the bowel. J Nutr 131:2505S–2508S
(20)    Flynn NE, Bird JG, Guthrie AS (2009) Glucocorticoid regulation of amino acid and polyamine metabolism in the small intestine. Amino Acids 37:123–129
(21)    Watford M.(2008) Glutamine metabolism and function in relation to proline synthesis and the safety of glutamine and proline supplementation. J Nutr. Oct;138(10):2003S-2007S.
(22)    Ball RO, Atkinson JL, Bayley HS (1986) Proline as an essential amino acid for the young pig. Br J Nutr 55:659–668
(23)    Barbul A (2008) Proline precursors to sustain mammalian collagen synthesis. J Nutr 138:2021S–2024S
(24)    Kirchgessner M, Fickler J, Roth FX (1995) Effect of dietary proline supply on N-balance of piglets. 3. Communication on the importance of nonessential amino acids for protein retention. J Anim Physiol Anim Nutr 73:57–65
(25)    Passos de Jesus R, De Nardi L, Da Rós N, Salaorni S, Nagai MA, Mitzi Brentani M, Akamine D, Waitzberg DL. (2010) Amino acids change liver growth factors gene expression in malnourished rats. Nutr Hosp. 2010 May-Jun;25(3):382-7
(26)    Wu G, Bazer FW, Burghardt RC, Johnson GA, Kim SW, Knabe DA, Li P, Li X, McKnight JR, Satterfield MC, Spencer TE. Proline and hydroxyproline metabolism: implications for animal and human nutrition. 2010. Amino Acids. 2010 Aug 10. [Epub ahead of print]