Tajemnice kreatyny (art by Sławomir Ambroziak)

Jak działa kreatyna?

Kreatyna jest najsilniejszym anabolikiem pośród dozwolonych środków wspomagania wysiłku sportowego. Anabolikiem, czyli substancją, która stymuluje syntezę (budowę) białek, a tym samym przyspiesza rozwój masy i siły mięśniowej.

Wprawdzie, w zasadzie wszyscy znamy te fakty, to jednak o mechanizmach anabolicznego działania tego suplementu powszechnie, niewiele wiadomo. Wnoszę to z licznych zapytań, jakie do mnie kierujecie, jak też z nieprecyzyjnych informacji, rozpowszechnianych w prasie środowiskowej, Internecie, a nawet w materiałach reklamowych różnych firm.

Wprawdzie, niejednokrotnie o mechanizmach tych wspominałem, ale najczęściej przy okazji tłumaczenia „czegoś tam”. Za niedostatek precyzyjnej informacji w tym temacie nie można winić nikogo, bo faktycznie, dopiero niedawno udało się nauce prześledzić szlaki metaboliczne kreatyny, związane z anabolizmem białek, i to też nie wiadomo, czy aby na pewno wszystkie?…

Ponieważ szlaki te są zawiłe i skomplikowane, dlatego w ich tłumaczeniu postanowiłem posłużyć się przejrzystym (mam nadzieję) schematem, który ułatwi mi wykładanie, a wam zrozumienie tematu. A więc – do dzieła – w jaki sposób kreatyna stymuluje anabolizm?

A.
Kreatyna wnikająca do komórki mięśniowej pochodzi, albo z wątroby, albo z suplementu, jeżeli aktualnie stosujemy suplement kreatynowy. Po suplementy takie sięgamy chętnie dlatego, że wewnątrzustrojowa synteza kreatyny jest procesem złożonym, powolnym i wieloetapowym, więc nie będącym w stanie pokryć zapotrzebowania komórek mięśniowych na porcje kreatyny, zdolne w satysfakcjonujący sposób stymulować rozwój masy i siły mięśniowej.

W komórce mięśniowej, kreatyna wnika do mitochondriów, które produkują ze składników pokarmowych adenzynotrifosforan – ATP – substancję o fundamentalnym znaczeniu dla anabolizmu białek. Nie tylko zresztą dla anabolizmu, ale też dla wszystkich procesów życiowych, których przebieg wymaga nakładu energetycznego, w tym również dla skurczu włókien mięśniowych, czyli generowania impulsu siłowego. ATP jest po prostu uniwersalnym przekaźnikiem energetycznym.

Jednak ATP, wytworzony w mitochondriach, nie posiada zdolności, ani samodzielnego ich opuszczania, ani przemieszczania się pomiędzy przedziałami komórkowymi do miejsc swojego działania, w tym również i tych kluczowych dla anabolizmu białek. I tu właśnie wkracza do akcji kreatyna…

Kreatyna wnika do mitochondriów, przyłącza do swojej cząsteczki strategiczny fragment ATP – grupę fosforanową – i przemienia się w fosfokreatynę.

B.
Jako fosfokreatyna opuszcza mitochondria i dociera do miejsc działania ATP. W miejscach tych, oddaje grupę fosforanową i odbudowuje cząsteczki ATP. Pełni więc funkcję magazynu i transportera ATP. Bez jej udziału, ten kluczowy dla anabolizmu i życia związek były w zasadzie, całkowicie pozbawiony możliwości działania.

Skoro wiemy już, że kreatyna w formie fosfokreatyny rozwozi ATP po całej komórce, to czas, abyśmy poznali po kolei wszystkie procesy, związane z poszczególnymi etapami syntezy białek, które nie mogłyby funkcjonować bez dowożonego przez kreatynę ATP.

1.
Wprawdzie, jak napisałem wyżej, ATP jest przede wszystkim uniwersalnym przekaźnikiem energetycznym, przenoszącym energię składników pokarmowych na procesy metaboliczne, to okazuje się, że nie tylko… Dużym zaskoczeniem dla naukowców było ustalenie faktu, hormonalnej aktywności ATP.

Otóż, ustalono, że ATP może być wydzielany poza komórki i oddziaływać na receptory, zlokalizowane w błonie komórkowej, tak samo jak niektóre hormony anaboliczne, np. adrenalina i podobne do niej, tzw. adrenomimetyki – np. słynny Clenbuterol. Co ciekawe i czego dowiedziono, ATP niemal zawsze towarzyszy adrenalinie. Połączenie hormonu z takim typem receptora błonowego, jaki reprezentują receptory dla adrenaliny, adrenomimetyków i ATP, inicjuje całą kaskadę sygnałową, prowadzącą w konsekwencji do uruchomienia procesu syntezy białek. Ale po kolei…

2.
Kolejny etap stymulacji syntezy białek polega na reakcji receptora, w odpowiedzi na pobudzenie hormonem. W receptorze dochodzi do aktywacji białek oznaczonych symbolem „G”. Aktywacja ta polega na wiązaniu się białka z guanidynotrifosforanem – GTP – „bliźniakiem” ATP. Natomiast, ów GTP powstaje właśnie z przemiany ATP, dowiezionego tutaj przez kreatynę.

Związane z GTP białko G aktywuje z kolei grupę enzymów, nazywanych cyklazami. Jak widać na rysunku, bezpośrednią zdolność aktywowania cyklaz posiada hormon gazowy – NO – który stymulujemy, stosując suplementy diety, nazywane „nobusterami”, takie jak np. arginina, cytrulina i norwalina.

3.
Aktywna cyklaza adenylowa oddziałuje na ATP lub GTP i przemienia je w przekaźniki komórkowe, nazywane cyklicznymi nukleotydami – odpowiednio – cAMP lub cGMP. Jak widać na rysunku, zarówno ATP, jak też i GTP, dowożone są do cyklaz i procesu produkcji przekaźnika przez kreatynę.

4.
Cykliczne nukleotydy aktywują z kolei grupę enzymów, nazywanych kinazami. Jak wynika z rysunku, kinazy aktywowane są nie tylko przez nukleotydy, ale również przez dobrze Nam znane, bardzo silne hormony anaboliczne – insulinę, somatotropinę (GH) oraz tzw. insulinopodobne czynniki wzrostu (IGF). W przypadku wymienionych hormonów, do aktywacji kinazy dochodzi już na powierzchni komórki (patrz – rysunek), bo fragmenty tych enzymów bywają „zakotwiczone” w błonie.

Rola kinaz polega na oddziaływaniu na różne czynniki regulatorowe, związane z transkrypcją, czyli pobudzaniem genów do inicjacji procesu syntezy białek. Na rysunku widać, że kinazy mogą oddziaływać zarówno, bezpośrednio na materiał genetyczny, jak też na tzw. koregulatory oraz receptory. Chodzi tutaj o receptory zlokalizowane we wnętrzu komórki, nie zaś w jej błonie, jak ma to miejsce w przypadku receptorów dla wcześniej wspominanych hormonów. Receptory te są jednocześnie punktem uchwytu dla hormonów tarczycy i steroidów anabolicznych, takich jak testosteron i wszystkie jego pochodne, np. Metanabol, Primabolan, Winstrol, Nerobolil, itp. Rysunek pokazuje wyraźnie, w jaki sposób i gdzie zbiegają się drogi działania wszystkich hormonów anabolicznych: adrenaliny i adrenomimetyków, NO, insuliny, GH, IGF, hormonów tarczycy oraz androgenów, czyli testosteronu i związków do niego podobnych.

Natomiast, oddziaływanie kinaz na czynniki transkrypcyjne polega na ich fosforylacji, czyli wiązaniu z grupą fosforanową, pobieraną z dowiezionego przez kreatynę ATP..

Ale dość sensacyjne może okazać się dokonane dopiero niedawno odkrycie… Otóż, okazuje się, że kreatyna i stosowany w niektórych suplementach kreatynowych jej analog – guanidynopropionian (GPA) – posiadają zdolność bezpośredniego oddziaływania na kinazy. Mówiąc prościej – kreatyna może działać na syntezę białek również za pośrednictwem kinaz, nie tylko za pośrednictwem ATP, czyli podobnie jak insulina, GH i IGF. Podstawowa różnica polega tu na tym, że wymienione hormony aktywują kinazy poprzez ich fragmenty zlokalizowany w błonie, natomiast kreatyna i GPA poprzez jakiś mechanizm we wnętrzu komórki mięśniowej.

Wprawdzie, jak napisałem, efekt ten zaskoczył badaczy, to jednak patrząc z pewnej perspektywy, należało się go spodziewać. Dla czego?…

Upraszczając, można powiedzieć, że kinazy to enzymy zajmujące się przenoszeniem grup fosforanowych z jednej substancji na drugą. Wiemy już, że zadanie metaboliczne kreatyny polega na magazynowaniu i transportowaniu grup fosforanowych. Kreatyna pobiera grupy fosforanowe od mitochondrialnego ATP, rozwozi je po komórce i ostatecznie przenosi na związek o nazwie ADP, a przeniesienie to skutkuje powstaniem nowego ATP, gdzieś w odległym przedziale komórkowym. Skoro do pełnienia przez kreatynę jej zadania niezbędne jest przenoszenie grup fosforanowych, a grupy te ze związku na związek przenoszą kinazy, nie trudno zgadnąć, że jakaś kinaza będzie niezbędna do aktywności kreatyny. I faktycznie – przenoszeniem fosforanu z ATP na kreatynę i z kolei, z kreatyny na ADP, zajmuje się kinaza – kinaza kreatynowa.

Jeżeli więc kreatyna ściśle współpracuje z jedną kinazą, należałoby się spodziewać, że może i z innymi. W świetle wspomnianych wyżej obserwacji, wiele wskazuje na to, że do takiej współpracy dochodzi właśnie pomiędzy kreatyną i kinazą o nazwie MAPK, odpowiedzialną za stymulację syntezy białek w odpowiedzi na insulinę, GH i IGF.

5.
Opisywane do tego momentu etapy syntezy białek dotyczyły przekazu informacji o konieczności uruchomienia tego procesu przez geny. Natomiast etap, oznaczony na rysunku cyfrą „5”, jest pierwszym z szeregu tych, które następują po pobudzeniu genów do pracy. Na tym etapie dochodzi najpierw do syntezy kwasu rybonkuleinowego RNA, który stanowi jakby matrycę dla mającego powstać białka, jak również pełni jeszcze kilka innych funkcji. Synteza RNA odbywa się oczywiście przy współudziale ATP, dostarczanego do tego procesu przez kreatynę.

6.
Zapewne wszyscy pamiętamy, że cegiełkami budującymi białka są aminokwasy. Natomiast, wspomniany wyżej RNA jest nie tylko matrycą, na której aminokwasy ulegają związaniu w łańcuch białkowy, ale jednocześnie ich transporterem. Wiąże on aminokwasy i transportuje do procesu syntezy białek w formie związków o nazwie aminoacylo-tRNA. Jednak RNA nie może związać bezpośrednio aminokwasów. Najpierw każdy aminokwas musi przyłączyć ATP i przekształcić się w tzw. aminoacyloadenylan, a dopiero następnie wymienić ATP na RNA i utworzyć aminoacylo-tRNA. Nie muszę chyba dodawać, że ATP do tego procesu pochodzi z transportu kreatynowego.

7.
Dalej mamy już do czynienia z wieloma etapami samej syntezy białek. Nie będę tutaj omawiał szczegółowo każdego z nich, żeby Was nie zanudzić. Dosyć, jak powiem, że do przebiegu każdego z tych etapów niezbędny jest dowożony przez kreatynę ATP, względnie, GTP, co na to samo wychodzi.

A kiedy nowe białko zostanie już zbudowane, wbudowane we włókno mięśniowe i powiększy masę mięśniową, dowieziony do niego przez kreatynę ATP będzie zawiadywał jego skurczem, czyli generował impuls siłowy. Z takiego wpływu kreatyny na białka kurczliwe włókien mięśniowych wynika jej aktywność ergogeniczna – pracotwórcza. Dzięki niej możemy zaangażować w ćwiczenia więcej siły i używać na treningach większych ciężarów, co w konsekwencji również zaowocuje szybszym rozwojem masy.

Nie tylko anabolizm.

Rysunek i jego opis pokazuje mechanizmy anabolicznego działania kreatyny. Jednak tempo rozwoju masy mięśniowej zależy ostatecznie od bilansu pomiędzy anabolizmem (budowaniem) a katabolizmem (rozpadem) białek. Tak też i wzrost tempa rozwoju masy możemy uzyskać, nie tylko stymulując anabolizm, ale również hamując katabolizm. Najlepiej stymulować anabolizm i jednocześnie hamować katabolizm, bo wtedy bilans tych dwóch procesów będzie najkorzystniejszy.

Jak się okazuje, kreatyna nie tylko wpływa dodatnio na anabolizm, ale również ujemnie na katabolizm. Zapewne dlatego jest tak skutecznym środkiem wspomagającym rozwój masy.

Kreatyna hamuje katabolizm z uwagi na swoje właściwości buforowe…

Mówiąc najprościej, bufory to takie substancje, które posiadają zdolność utrzymywania optymalnej kwasowości środowiska komórkowego. Optymalizacja pH (pH – miara poziomu zakwaszenia) komórki mięśniowej jest o tyle istotna, że wzrost zakwaszenia wyjątkowo silnie sprzyja katabolizmowi – rozpadowi białek i regresji masy – gdyż rozbijające białka enzymy kataboliczne mogą pracować jedynie przy wysokim zakwaszeniu. Natomiast, obniżenie kwasowości do właściwego komórce optimum przerywa ich pracę, czyli hamuje katabolizm.

W organizmie sportowca nagminnie dochodzi do zakwaszenia, bo kwasy powstają w jego komórkach mięśniowych, w efekcie intensywnych przemian energetycznych oraz w konsekwencji obfitego spożycia białek. Mięśnie sportowców są więc szczególnie narażone na katabolizm, związany z zakwaszeniem.

W walce z tym problemem skuteczne okazują się właśnie bufory, takie jak nasza kreatyna i jeszcze kilka innych substancji do niej podobnych – np. arginina, glikocyjamina i guanidynopropionian. Podobne do kreatyny substancje nazywane są ogólnie guanidynami, gdyż zawierają we wnętrzu swoich cząsteczek wbudowane molekuły guanidyny – związku o silnych właściwościach buforujących.

Od jakiegoś czasu funkcjonują na rynku suplementów sportowych preparaty kreatynowe, w których znacznie wzmocniono odkwaszające właściwości kreatyny, po to, aby oprócz jej aktywności anabolicznej jeszcze silniej wyeksponować aktywność antykataboliczną. Preparaty takie są najczęściej kompozycjami kreatyny i patentowych rozwiązań układów buforujących, nazywanych systemami kontroli pH, tak jak np. popularny Knockout i Kre-Alkalyn.

Myślę, że w ten sposób wyczerpałem zasób współczesnej wiedzy na temat wpływu kreatyny na rozwój siły i masy mięśniowej. Myślę też, że wykład ten był na tyle przejrzysty, aby mogli zrozumieć go wszyscy czytelnicy.

Autor: Sławomir Ambroziak