L-Isoleucin

Danh pháp

Tên chung quốc tế

L-Isoleucine

Tên danh pháp theo IUPAC

(2S,3S)-2-amino-3-methylpentanoic acid

Mã UNII

5HX0BYT4E3

Mã CAS

73-32-5

Cấu trúc phân tử

Công thức phân tử

C6H13NO2

Phân tử lượng

131.17 g/mol

Cấu trúc phân tử

L-isoleucine là L-enantome của isoleucine và là một đồng phân đối quang của D-isoleucine.

Các tính chất phân tử

Số liên kết hydro cho: 2

Số liên kết hydro nhận: 3

Số liên kết có thể xoay: 3

Diện tích bề mặt tôpô: 63.3Ų

Số lượng nguyên tử nặng: 9

Các tính chất đặc trưng

Điểm nóng chảy: 285.5 °C

Điểm sôi: 168-170 °C

Độ tan trong nước: 34400mg/L (25 °C)

Hằng số phân ly pKa: 2.37 (0 °C)

Dạng bào chế

Dung dịch: 120 mg / 100 mL, 150 mg / 100 mL, 165 mg / 100 mL

Viên nén: 60 mg

Độ ổn định và điều kiện bảo quản

L-isoleucine rất nhạy cảm với nhiệt độ, ánh sáng, độ pH và các yếu tố khác, có thể làm giảm hoặc mất hoàn toàn tính chất sinh học của nó. Do đó, việc lựa chọn và áp dụng các phương pháp bảo quản thích hợp cho L-isoleucine là rất cần thiết để duy trì chất lượng và hiệu quả của nó trong các ứng dụng y tế và thực phẩm.

Nguồn gốc

l-isoleucine là gì? Isoleucine, được ký hiệu là Ile hoặc I, là một axit α-amino quan trọng, đóng một vai trò trung tâm trong việc tổng hợp protein. Tầm quan trọng của isoleucine đối với cơ thể con người không thể phủ nhận – nó là một amino acid thiết yếu, có nghĩa là cơ thể chúng ta không có khả năng tự tổng hợp nên phải nạp vào qua chế độ ăn.

Được khám phá vào đầu thế kỷ 20 bởi Felix Ehrlich, một nhà hóa học người Đức tiêu biểu với những nghiên cứu tiên phong, isoleucine lần đầu tiên được phát hiện trong quá trình phân tích mật đường từ củ cải vào năm 1903. Những công trình nghiên cứu tiếp theo của ông vào năm 1907 đã mở rộng hiểu biết về cấu trúc và vai trò của isoleucine qua việc khảo sát nó trong các protein như fibrin, albumin từ trứng, gluten và thậm chí là trong cơ thịt bò. Công bố tổng hợp isoleucine của Ehrlich vào năm 1908 đã là một bước ngoặt, đánh dấu sự hiểu biết sâu sắc hơn về amino acid này trong cộng đồng khoa học.

Isoleucine có mặt phong phú trong thiên nhiên, từ nguồn thực phẩm của cả thực vật và động vật. Khi chúng ta tiêu thụ protein, dù đó là từ một quả trứng giàu dinh dưỡng hay từ một miếng đậu nành đầy protein, isoleucine và các amino acid khác được giải phóng trong quá trình tiêu hóa. Nhờ vào các enzyme protease, protein bị phân cắt tại ruột non, giải phóng ra isoleucine tự do cùng với các amino acid khác để cơ thể có thể hấp thụ. Chúng sau đó được vận chuyển qua màng niêm mạc ruột non và đi vào máu, nơi chúng sẽ thực hiện chức năng sinh học của mình.

Isoleucine có trong thực phẩm nào? Thực phẩm giàu isoleucine không chỉ hạn chế ở các sản phẩm động vật như thịt gà, thịt cừu, phô mai, và cá, mà còn được tìm thấy trong các sản phẩm từ thực vật như rong biển và các sản phẩm từ đậu nành. Sự phổ biến và tính thiết yếu của isoleucine trong chế độ ăn uống chúng ta là một minh chứng rõ ràng cho tầm quan trọng của nó đối với sức khỏe và sự phát triển của cơ thể con người.

Dược lý và cơ chế hoạt động

Isoleucine có tác dụng gì? L-Isoleucine đóng vai trò như nguồn cung cấp chất liệu quan trọng, góp phần trong việc tạo ra nhiều phân tử sinh học quan trọng khác trong cơ thể, một số trong số này tham gia vào chu trình sản xuất năng lượng, hoạt hóa các tín hiệu não và thúc đẩy trạng thái tỉnh táo.

Valine, Leucine và Isoleucine cùng tạo thành nhóm axit amin chuỗi nhánh hay còn gọi là BCAA – những thành phần không thể thiếu trong chế độ dinh dưỡng của chúng ta, do cơ thể không có khả năng tự tổ hợp chúng từ các nguyên tử carbon. Sự chuyển hóa của chúng bắt đầu trong cơ bắp, dẫn đến sản xuất NADH và FADH2, là những yếu tố then chốt trong việc tạo ra ATP – nguồn năng lượng tế bào.

Ba axit amin này trải qua quá trình chuyển hóa giống hệt nhau ở hai bước đầu, sử dụng enzyme duy nhất là BCAA aminotransferase, trong đó a-ketoglutarate đóng vai trò là chất nhận amin. Điều này dẫn đến sự hình thành ba axit a-keto khác nhau, sau đó bị oxy hóa bởi enzyme dehydrogenase axit a-keto chuỗi nhánh, từ đó tạo ra ba loại CoA khác biệt. Tiếp đến, các chuỗi phản ứng trao đổi chất tiếp tục phân nhánh, sinh ra nhiều chất trung gian.

Đối với valine, sản phẩm cuối cùng là propionylCoA, là tiền thân của succinyl-CoA trong quá trình gluconeogenesis. Isoleucine kết thúc chu trình chuyển hóa của mình bằng cách sản xuất ra acetylCoA và propionylCoA, làm cho nó vừa có thể tạo glucose vừa có thể tạo ra các hợp chất ketone. Leucine, mặt khác, tạo ra acetylCoA và acetoacetylCoA, được xếp vào loại có tính ketogen.

Các bệnh di truyền gây rối loạn quá trình chuyển hóa BCAA là một vấn đề nghiêm trọng, với lỗi phổ biến nhất là ở enzyme dehydrogenase axit a-keto chuỗi nhánh. Khi chỉ một loại enzyme này bị lỗi, cả ba axit a-keto đều bị tích tụ và được đào thải qua nước tiểu, dẫn đến một tình trạng được gọi là bệnh nước tiểu mùi si-rô Maple, với dấu hiệu nhận biết là mùi đặc biệt của nước tiểu người bệnh. Rối loạn phát triển tâm thần thường thấy trong những trường hợp này.

Đáng tiếc thay, vì đây là những axit amin thiết yếu, không thể giảm bớt chúng trong chế độ ăn mà không gây hại; cuộc sống của những người mắc phải các rối loạn liên quan thường ngắn ngủi và phát triển không đầy đủ. Vấn đề thần kinh chủ yếu là do quá trình myelin hóa không hoàn chỉnh trong hệ thần kinh trung ương, ảnh hưởng đến chức năng thần kinh.

Ứng dụng trong y học

L-isoleucine là một trong ba amino acid chuỗi nhánh (BCAA), cùng với leucine và valine, nổi tiếng không chỉ trong cộng đồng thể hình mà còn trong nhiều lĩnh vực y học khác. Nó là một amino acid thiết yếu, có nghĩa là cơ thể con người không thể tự tổng hợp nó và phải thu nạp qua chế độ ăn uống. Sự quan tâm đối với L-isoleucine trong ngành y học đã tăng lên do những đặc tính độc đáo của nó, có khả năng hỗ trợ trong việc chữa lành vết thương, điều chỉnh đường huyết, và thậm chí là cải thiện phản ứng miễn dịch và chức năng cơ bắp.

Ứng dụng chính của L-isoleucine trong y học có thể được nhìn thấy trong quá trình chữa lành vết thương. Cơ thể sử dụng amino acid này để sản xuất protein cần thiết cho quá trình tái tạo mô và liền sẹo. Ngoài ra, nó cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc sản xuất hợp chất nitơ, giúp tăng cường lưu thông máu đến các khu vực tổn thương, từ đó tăng tốc quá trình phục hồi. Trong một số nghiên cứu lâm sàng, việc bổ sung L-isoleucine đã được chứng minh là có lợi trong việc cải thiện quá trình hồi phục sau phẫu thuật hoặc các tổn thương khác.

L-isoleucine còn được biết đến với khả năng điều chỉnh đường huyết, điều này làm cho nó trở thành một thành phần quan trọng trong điều trị và quản lý bệnh tiểu đường. Cơ thể sử dụng BCAAs để duy trì mức đường huyết ổn định, và L-isoleucine cụ thể đã được chứng minh là có tác động tích cực trong việc cải thiện insulin và giúp kiểm soát lượng glucose trong máu. Điều này cũng góp phần vào việc giảm nguy cơ phát triển các biến chứng liên quan đến tiểu đường.

Trong ngành y học thể thao, L-isoleucine là một yếu tố không thể thiếu trong việc cải thiện và duy trì chức năng cơ bắp. Bằng cách giúp kích thích tổng hợp protein và ngăn chặn sự phân hủy cơ bắp, L-isoleucine hỗ trợ cơ bắp phục hồi sau tập luyện cường độ cao, giảm mệt mỏi, và thúc đẩy hiệu suất thể thao. Điều này không chỉ có lợi cho vận động viên chuyên nghiệp mà còn có ý nghĩa quan trọng đối với những người trong quá trình phục hồi chức năng sau chấn thương hoặc phẫu thuật.

Ngoài ra, L-isoleucine cũng đã được nghiên cứu trong việc tăng cường hệ miễn dịch. Nó có thể hỗ trợ cơ thể trong việc sản xuất các tế bào miễn dịch, giúp cơ thể chống lại sự nhiễm trùng và bệnh tật. Trong một số trường hợp, L-isoleucine cũng được khám phá như một phần của liệu pháp hỗ trợ cho bệnh nhân ung thư, như một cách để giúp duy trì khối lượng cơ và cải thiện chất lượng cuộc sống.

Dược động học

Hấp thu

L-isoleucine được hấp thụ vào cơ thể chủ yếu thông qua đường tiêu hóa. Khi được tiêu thụ qua đường ăn uống, L-isoleucine đi qua dạ dày và được hấp thụ chủ yếu tại ruột non thông qua các chất vận chuyển amino acid cụ thể.

Phân bố

Sau khi được hấp thụ, L-isoleucine được vận chuyển qua hệ tuần hoàn đến các mô cơ và các bộ phận khác trong cơ thể, nơi nó tham gia vào quá trình tổng hợp protein và các quá trình chuyển hóa khác. L-isoleucine có thể vượt qua hàng rào máu não, có nghĩa là nó cũng có thể ảnh hưởng đến chức năng thần kinh.

Chuyển hóa

L-isoleucine được chuyển hóa chủ yếu ở cơ và gan. Trong gan, nó có thể trải qua các quá trình deamination, loại bỏ nhóm amino và tạo ra các sản phẩm chuyển hóa có thể tham gia vào chu trình acid citric hoặc được chuyển hóa thành glucose hoặc ketone.

Thải trừ

Sản phẩm cuối cùng của quá trình chuyển hóa L-isoleucine có thể được loại bỏ qua nước tiểu, mồ hôi hoặc khí thở. Ammonia, một sản phẩm phụ của quá trình chuyển hóa amino acid, được loại bỏ thông qua chu trình ure, biến thành urea trong gan và sau đó được thận lọc ra khỏi máu và loại bỏ qua nước tiểu.

Độc tính ở người

L-Isoleucine là một trong ba axit amin chuỗi nhánh (BCAA), và giống như bất kỳ chất dinh dưỡng nào, việc tiêu thụ quá mức có thể gây ra tác dụng phụ hoặc độc tính. Tuy nhiên, độc tính cụ thể của L-isoleucine thường được coi là rất thấp, đặc biệt khi nó được tiêu thụ trong lượng vừa phải như một phần của chế độ ăn uống cân đối hoặc thông qua chế độ tập luyện đã được quản lý.

Trong trường hợp sử dụng L-isoleucine qua đường bổ sung, việc tiêu thụ với liều lượng cao và trong thời gian dài có thể gây ra các vấn đề. Ví dụ, việc tiêu thụ quá nhiều BCAA có thể dẫn đến mất cân bằng axit amin, ảnh hưởng đến việc hấp thụ và sử dụng các axit amin khác và gây ra tình trạng mất cân đối hóa học trong cơ thể.

Một số nghiên cứu cũng đã liên kết việc tiêu thụ BCAA ở mức độ cao với việc tăng gánh nặng cho chức năng thận, vì thận phải làm việc nhiều hơn để lọc và loại bỏ lượng dư thừa các sản phẩm chuyển hóa của axit amin. Điều này đặc biệt quan trọng đối với những người có tiền sử bệnh lý liên quan đến thận.

Ngoài ra, một số tình trạng sức khỏe hiếm gặp có thể làm tăng nguy cơ độc tính từ BCAA, như bệnh nước tiểu mùi si-rô Maple (Maple syrup urine disease – MSUD), một rối loạn di truyền mà ở đó cơ thể không thể phân hủy BCAA một cách thích hợp.

Tuy nhiên, đối với phần lớn dân số, L-isoleucine không gây độc tính khi tiêu thụ ở mức độ khuyến nghị và trong bối cảnh của một chế độ ăn uống cân đối và đa dạng.

Tính an toàn

Sự an toàn trong tiêu thụ các chất dinh dưỡng là ưu tiên hàng đầu trong việc duy trì sức khỏe. Theo hướng dẫn của Ủy ban Thực phẩm và Dinh dưỡng (Food and Nutrition Board – FNB) thuộc Viện Y học Hoa Kỳ, một ngưỡng tiêu thụ an toàn cho L-Isoleucine đã được xác định trong năm 2002. Đối với người trưởng thành từ 19 tuổi trở lên, khuyến nghị này định rõ ràng là 19 mg/kg trọng lượng cơ thể mỗi ngày, đảm bảo cung cấp đủ mà không dư thừa.

Đối với trẻ em, việc bổ sung các axit amin phải diễn ra dưới sự giám sát chặt chẽ của bác sĩ, với việc kết hợp các axit amin theo nhu cầu cụ thể chứ không phải sử dụng đơn độc một loại. Điều quan trọng là tuân thủ chính xác liều lượng được khuyến nghị và không tự ý điều chỉnh mà không có lời khuyên của chuyên gia y tế.

Phụ nữ trong giai đoạn mang thai và cho con bú đặc biệt cần thận trọng khi xem xét việc sử dụng L-Isoleucine hoặc bất kỳ chất bổ sung nào khác. Trước khi quyết định sử dụng, họ nên thảo luận kỹ lưỡng với bác sĩ của mình để đánh giá đầy đủ lợi ích và tiềm ẩn rủi ro, đảm bảo sức khỏe cho cả mẹ và bé. Trong quá trình sử dụng, việc theo dõi cẩn thận và báo cáo kịp thời bất kỳ phản ứng phụ nào cho chuyên gia y tế là cần thiết để đảm bảo an toàn tối đa.

Tương tác với thuốc khác

Mặc dù nghiên cứu cụ thể về tương tác thuốc của L-isoleucine không nhiều như đối với các dược phẩm thông thường, nhưng có một số cơ chế và khả năng tương tác cần được nhận biết để sử dụng L-isoleucine một cách an toàn và hiệu quả.

Tương tác với thuốc hạ đường huyết: L-isoleucine có thể tác động đến mức đường huyết, do đó nó có thể tăng hoặc giảm hiệu quả của thuốc hạ đường huyết. Người bệnh đái tháo đường cần theo dõi chặt chẽ mức đường huyết của họ khi sử dụng bổ sung BCAAs như L-isoleucine để tránh rủi ro hạ đường huyết hoặc đường huyết không ổn định.

Tương tác với thuốc điều trị bệnh gan: Bởi vì L-isoleucine được chuyển hóa một phần bởi gan, nó có thể tương tác với thuốc điều trị các vấn đề gan. Đối với những người mắc các bệnh lý gan như viêm gan hoặc xơ gan, việc sử dụng BCAAs có thể cần phải được giám sát chặt chẽ bởi bác sĩ.

Tương tác với corticosteroids: Corticosteroids thường được sử dụng để giảm viêm và điều trị một loạt các tình trạng y khoa. Tuy nhiên, chúng cũng có thể tăng phân giải của protein, dẫn đến suy giảm khối lượng cơ. Bổ sung L-isoleucine cùng với việc sử dụng corticosteroids có thể giúp giảm thiểu tác động này, nhưng cần thảo luận với bác sĩ để đảm bảo không có tác động tiêu cực nào xảy ra.

Tương tác với thuốc điều trị HIV/AIDSv: Các thuốc protease inhibitor, thường được sử dụng trong điều trị HIV/AIDS, có thể làm thay đổi cách cơ thể chuyển hóa các amino acid và protein. Bổ sung L-isoleucine trong khi sử dụng các loại thuốc này có thể cần được theo dõi để đảm bảo rằng không có sự cạnh tranh không mong muốn hoặc cản trở hiệu quả của thuốc.

Tương tác với thuốc giảm cânv: Thuốc giảm cân, nhất là những loại có chứa stimulants, có thể làm tăng phân giải cơ bắp. Bổ sung L-isoleucine có thể giúp bảo vệ khối lượng cơ, nhưng nếu sử dụng cùng lúc có thể cần phải điều chỉnh liều lượng để tránh tác động tiêu cực đến cân nặng hoặc sức khỏe tổng thể.

Tương tác với thuốc trị rối loạn tiêu hóa: Thuốc trị rối loạn tiêu hóa có thể ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của các amino acid, do đó L-isoleucine có thể không được hấp thụ đầy đủ khi sử dụng đồng thời với những loại thuốc này. Điều này có thể làm giảm hiệu quả của L-isoleucine hoặc cần phải tăng liều lượng bổ sung.

Lưu ý khi sử dụng L-Isoleucine

Những đối tượng sau đây cần cân nhắc kỹ lưỡng trước khi sử dụng thuốc l-isoleucine và các axit amin chuỗi nhánh liên quan:

• Trẻ em dưới 18 tuổi và phụ nữ mang thai hoặc đang nuôi con bằng sữa mẹ nên tìm kiếm sự tư vấn chuyên môn từ bác sĩ để đánh giá mức độ an toàn và cần thiết của việc bổ sung.
• Người có vấn đề nghiêm trọng với rượu không nên tiếp tục sử dụng Isoleucine mà không được sự đồng ý của chuyên gia y tế.
• Những người chịu ảnh hưởng của maple syrup urine disease (MSUD) cần tránh việc bổ sung Isoleucine do nguy cơ sụt giảm cân nặng, biến đổi tâm trạng và khả năng gây hại cho hệ thống thần kinh.
• Người bệnh đang phải đối mặt với amyotrophic lateral sclerosis (ALS), thường được biết đến với tình trạng xơ cứng teo cơ, cần thận trọng khi sử dụng các sản phẩm bổ sung này.
• Những người có kế hoạch phẫu thuật trong vòng hai tuần tới nên ngưng sử dụng Isoleucine để tránh bất kỳ biến chứng nào có thể xảy ra.

Theo khuyến cáo chung, việc bổ sung Isoleucine nên tuân theo mức độ 20mg cho mỗi kg trọng lượng cơ thể. Nếu bạn nặng 70kg, nhu cầu hàng ngày của bạn sẽ là khoảng 1400mg của axit amin này.

Những người với đòi hỏi protein cao hơn bình thường, như vận động viên và những người tham gia tập luyện cường độ cao, có thể cân nhắc việc tăng cường Isoleucine hơn mức khuyến cáo thông thường để tối ưu hóa sự phát triển cơ bắp và nâng cao hiệu suất vận động.

Tuy nhiên, việc tập trung bổ sung một loại axit amin duy nhất có thể phản tác dụng, làm rối loạn cân bằng nitơ, ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất và thậm chí làm tăng gánh nặng cho thận. Đặc biệt ở trẻ em, việc này có thể cản trở đến quá trình tăng trưởng và phát triển toàn diện. Do đó, việc sử dụng các axit amin ở liều cao và trong thời gian kéo dài không được khuyến khích.

Vì lý do này, các sản phẩm bổ sung thường chứa Isoleucine kết hợp với các axit amin khác, tạo thành chuỗi BCAA (bao gồm ba axit amin chuỗi nhánh) hoặc EAA (bao gồm tất cả chín axit amin thiết yếu, trong đó có BCAA). Whey protein là một ví dụ xuất sắc về loại thực phẩm bổ sung có chứa cả ba axit amin chuỗi nhánh này.

Trong các sản phẩm bổ sung, nồng độ Isoleucine thường giao động quanh mức 1750mg. Bạn nên chọn những sản phẩm có tỉ lệ Leucine : Isoleucine : Valine là 2:1:1 để đảm bảo sự cân đối và hiệu quả trong việc hỗ trợ cơ thể.

Một vài nghiên cứu của L-Isoleucine trong Y học

Tác dụng của L-isoleucine và L-valine đối với các cơn bốc hỏa và homocysteine huyết thanh: một thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng

Mục tiêu: Để điều tra xem liệu L-isoleucine có hiệu quả trong điều trị các cơn bốc hỏa hay không và liệu L-isoleucine, L-valine hay sự kết hợp của cả hai axit amin có làm giảm homocysteine huyết thanh lúc đói hay không.

Phương pháp: Sau khoảng thời gian cơ bản 1 tuần, 100 phụ nữ sau mãn kinh trải qua ít nhất 5 cơn bốc hỏa từ trung bình đến nặng mỗi ngày được chọn ngẫu nhiên với xác suất bằng nhau vào một trong 4 nhóm (giai đoạn 1/giai đoạn 2): giả dược/L-valine, giả dược/ L-valine và L-isoleucine, L-isoleucine/L-valine, và L-isoleucine/L-valine và L-isoleucine.

Giai đoạn 1 dài 12 tuần và giai đoạn 2 dài 10 tuần. Bệnh nhân uống năm viên, hai lần một ngày trong suốt nghiên cứu, mỗi viên chứa 500 mg hợp chất. Dữ liệu được lấy từ nhật ký bốc hỏa hàng ngày, xét nghiệm máu lúc đói và một số bảng câu hỏi. Biến kết cục chính là phần trăm thay đổi trong điểm tổng hợp cơn bốc hỏa từ lúc ban đầu đến tuần 12.

Kết quả: Trong giai đoạn 1 của nghiên cứu, không có sự khác biệt đáng kể giữa nhóm L-isoleucine và nhóm giả dược đối với bất kỳ thước đo kết quả nào. Vào tuần thứ 12, điểm tổng hợp cơn bốc hỏa giảm trung bình 13,9% so với ban đầu ở nhóm L-isoleucine và giảm trung bình 25% ở nhóm dùng giả dược (P=0,28). Trong giai đoạn 2 của nghiên cứu, không có sự thay đổi đáng kể về nồng độ homocysteine huyết thanh lúc đói liên quan đến bất kỳ liệu pháp điều trị bằng axit amin nào.

Kết luận: Liệu pháp L-isoleucine dường như không có hiệu quả trong điều trị cơn bốc hỏa ở phụ nữ sau mãn kinh. L-isoleucine và L-valine, riêng lẻ hoặc kết hợp, dường như không có tác dụng đối với nồng độ homocysteine huyết thanh lúc đói.

Tài liệu tham khảo

1. Drugbank, L-Isoleucine, truy cập ngày 2 tháng 11 năm 2023.
2. Guttuso T, McDermott MP, Su H, Kieburtz K. Effects of L-isoleucine and L-valine on hot flushes and serum homocysteine: a randomized controlled trial. Obstet Gynecol. 2008 Jul;112(1):109-15. doi: 10.1097/AOG.0b013e31817d53b6. PMID: 18591315; PMCID: PMC2742338.
3. Pubchem, L-Isoleucine, truy cập ngày 2 tháng 11 năm 2023.
4. Bộ Y Tế (2012), Dược thư quốc gia Việt Nam, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội