بروتين (تغذية)

البروتينات هي عناصر غذائية أساسية لجسم الإنسان.، وهي الوحدات الأساسية المكونة لنسيج الجسم ويمكن أن تعمل كذلك كمصدر للطاقة. توفِّر البروتينات مقدارا من كثافة الطاقة يماثل ما توفره السكريات: 4 كيلو حريرة (17 كيلو جول) لكل غرام، بالمقابل توفر اللبيدات 9 كيلو حريرة (37 كيلو جول) لكل غرام. الناحية الأكثر أهمية في البروتين والخاصية المميزة له من ناحية التغذية هي الأحماض الأمينية المكونة له.
البروتينات هي سلاسل مكاثير مكونة من أحماض أمينية مرتبطة ببعضها البعض عبر روابط ببتيدية. أثناء عملية الهضم تُفكك البروتينات في المعدة إلى سلاسل عديدات ببتيد أقل طولا بواسطة حمض الهيدروكلوريك والبروتياز. هذه العملية أساسية للحصول الأحماض الأمينية الضرورية التي لا يمكن تخليقها حيويا في جسم الإنسان.
توجد تسع أحماض أمينية أساسية يجب على الإنسان الحصول عليها من تناول الأطعمة في سبيل الحيلولة دون سوء التغذية بالبروتين والطاقة، وهي فينيل ألانين، فالين، ثريونين، تريبتوفان، ميثيونين، ليوسين، إيزوليوسين، لايسين والهستيدين. يوجد نقاش حول عدد الأحماض الأمينية الضرورية إن كان ثمانية أو تسعة. ويميل الإجماع نحو 9 وذلك لأن الهستدين لا يتم تخليقه لدى البالغين. توجد خمس أحماض أمينية يمكن للإنسان تخليقها في الجسد وهي: ألانين، حمض الأسبارتيك، أسباراجين، حمض الغلوتاميك، والسيرين. توجد ست أحماض أمينية ضرورية جزئيا والتي يمكن أن يصبح تخليقها محدودا تحت شروط فيسيولوجية مرضية خاصة، مثل ضغط الأيض الحاد، وهي: أرجنين، سيستئين، غليسين، غلوتامين، برولين وتيروسين.
من المصادر الغذائية للبروتين الحيواني والنباتي: اللحوم، منتجات الألبان، السمك والبيض وكذلك الحبوب والبقول والمكسرات، يمكن للنباتيين الحصول على كفايتهم من الأحماض الأمينية الضرورية بتناول البروتينات النباتية.

وظيفة البروتين في جسم الإنسان

البروتين عنصر غذائي يحتاج إليه جسد الإنسان للنمو ولوظائف الصيانة. بعد الماء، البروتينات هي الجزيئات الأكثر تواجدا في الجسم، ويمكن أن تتواجد في جميع الخلايا وهي مكون بنائي أساسي في جميع الخلايا  وبشكل خاص الخلايا العضلية، وتتواجد كذلك في أعضاء الجسد مثل الشعر والجلد. تُستخدم البروتينات في الأغشية كذلك مثل البروتينات السكرية، حين يتم تفكيكها إلى أحماض أمينية، تُستخدم كمركبات أولية للأحماض النووية، العوامل المرافقة، الهرمونات، الاستجابة المناعية، الترميم الخلوي، ولجزيئات أخرى ضرورية للحياة، فضلا عن ذلك، البروتينات ضرورية لتكوين الخلايا الدموية.

المتطلبات الغذائية

حدثت نقاشات معتبرة حول متطلبات الجسم من البروتين. تُحدَّد كمية البروتين المطلوبة في حمية الفرد بنسبة كبيرة عبر مجمل الطاقة المتناولة، حاجة الجسم للنيتروجين والأحماض الأمينية الضرورية، وزن الجسم وتركيبه، معدل نمو الفرد، مستوى النشاط البدني، طاقة الفرد وكمية السكريات المستهلكة، والإصابة بالأمراض والجروح. النشاط البدني والمجهودات وكذلك الكتلة العضلية المحسنة تزيد من الحاجة إلى البروتين، كما أن المتطلبات أكبر في مرحلة الطفولة للنمو والتطور، وأثناء الحمل أو الإرضاع أو عند حاجة الجسد للتعافي من سوء التغذية أو الرضح بعد عملية جراحية.
إن لم يحصل الجسم على كفايته من الطاقة عبر الأطعمة، كما هو الحال أثناء التضور جوعا، فإنه يستخدم البروتين الموجود في كتلة العضلات لتوفير الاحتياجات المطلوبة، ويؤدي ذلك إلى نحول العضلات عبر الوقت. إن لم يستهلك الفرد كفايته من البروتين أثناء التغذية فستفقد العضلات معظم وظائفها الخلوية الحيوية (مثل: إنزيمات التنفس، خلايا الدم) وتعيد تدوير بروتين العضلات من أجل احتياجاتها الخاصة. 

التوصيات الغذائية

تبعا لإرشادات نظام الكمية الغذائية المرجعية التابع لكندا والولايات المتحدة، تستهلك النساء التي تتراوح أعمارهن بين 19-70 عاما 46 غراما من البروتين يوميا في حين أن الرجال البالغين من العمر 19-70 عاما يستهلكون 56 غرام من البروتين يوميا وذلك لتقليل خطر العوز له. تم حساب هذه التوصيات بناء على 0.8 غرام من البروتين لكل كيلوغرام من وزن الجسد في جسم يتراوح متوسط وزنه 57 كلغ و70 كلغ على التوالي. إلا أن هذه التوصيات مبنية على احتياجات بنيوية لا تأخذ في الحسبان استخدام البروتين في الأيض من أجل الطاقة. وهي تناسب الأشخاص قليلي النشاط. يفوق متوسط استهلاك البروتين في الولايات المتحدة الكميات الموصى بها من قبل نظام الكمية الغذائية المرجعية، وتبعا لنتائج استقصاء اختبار الصحة والتغذية (NHANES 2013-2014) متوسط استهلاك البروتين لدى النساء البالغات من العمر 20 سنة فما فوق كان 69.8 غرام ولدى الرجال 98.3 غرام لليوم.

الأفراد النشيطون

خلصت عدة دراسات إلى أن الأفراد النشيطين والرياضيين يمكن أن يحتاجوا كميات أكبر من البروتين (مقارنة بـ 0.8 غ/كلغ) بسبب زيادة في كتلة العضلات وما يُفقَد أثناء التعرق، وكذلك الحاجة إلى ترميم الجسد ومصدر للطاقة. الكميات المقترحة للأفراد النشطين تتراوح بين 1.6 غ/كلغ و1.8 غ/كلغ،  في حين أن الكمية اليومية المقترحة القصوى تكون حوالي 25% من احتياج الطاقة وذلك حوالي 2-2.5 غ/كلغ. مع ذلك، مازالت العديد من الأسئلة بحاجة لأجوبة.
فضلا عن ذلك، اقترح البعض أن الرياضيين الذين يتبعون حميات تحديد السعرات الحرارية لتخفيض أوزانهم يجب عليهم زيادة استهلاكهم للبروتين، حوالي 1.8-2.0 غ/كلغ في سبيل تجنب فقدان كتلة العضلة الغثة.

احتياجات البروتين في الرياضة الهوائية

يختلف رياضيو التحمل عن رياضيي بناء القوة في كون رياضيي التحمل لا يبنون كتلة عضلاتهم من التمارين بالقدر الذي يقوم به رياضيو بناء القوة.  أظهرت بحوث أن الأفراد الذين يزاولون نشاطات تحمُّلٍ يحتاجون لتناول البروتين أكثر من الأفراد قليلي النشاط وذلك لترميم العضلات المصابة أثناء تمارين التحمل. رغم أن متطلبات الرياضيين للبروتين مازالت خلافية  إلا أن البحوث أظهرت إمكانية استفادة الرياضيين من الزيادة في تناول البروتين لأن نوع تمرين التحمل الذي يمارسونه قد يغير مسار البروتين الأيضي. يزيد الاحتياج الإجمالي للبروتين بسبب أكسدة الحمض الأميني لدى رياضيي التحمل. رياضيو التحمل الذين يتدربون لمدة طويلة (2-5 ساعات لكل حصة تدريب) يستخدمون البروتين بنسبة 5-10% من إجمالي طاقتهم المستهلكة. وعليه، زيادة طفيفة في استهلاك البروتين يمكن أن تكون ذات فائدة لرياضيي التحمل لاستبدال البروتين المستهلك كطاقة والبروتين المستخدم في ترميم العضلات. خلص أحد  الاستعراضات أن على رياضيي التحمل زيادة مقدار استهلاكهم اليومي من البروتين إلى حد أقصى يبلغ 1.2-1.4 غ/كلغ من وزن الجسد.

احتياجات البروتين في الرياضة اللاهوائية

أشارت البحوث كذلك إلى أن الأفراد الذين يمارسون نشاطات تقوية العضلات يحتاجون بروتينا أكثر من الأفراد قليلي النشاط. يمكن للرياضيين الذين يتدربون على زيادة القوة أن يزيدوا من استهلاكهم للبروتين إلى حد أقصى 1.2-1.8 غ/كلغ لتعزيز تخليق بروتين العضلات، أو لتعويض الأحماض الأمينية المفقودة أثناء التمارين. يحافظ العديد من الرياضيين على حمية غذائية غنية بالبروتين كجزء من تدريبهم. في الحقيقة، يعتقد بعض الرياضيين المختصين في الرياضات اللاهوائية (مثل حمل الأثقال) أن استهلاك البروتين بمستوى كبير أمر ضروري، وكذلك استهلاك وجبات غنية بالبروتين ومكملات غذائية بروتينية.

داء بول شراب القيقب

داء بول شراب القيقب مرتبط بشذوذ جيني في أيض الأحماض الأمينية متفرعة السلسلة (BCAAs). لدى الأشخاص المصابين بهذا المرض  مستويات عالية من  الأحماض الأمينية المتفرعة في الدم وعليهم تخفيض تناولها بشكل كبير في سبيل منع التخلف العقلي والموت. الأحماض الأمينية المتفرعة هي ليوسين، إيزوليوسين وفالين، أخذ المرض اسمه من الرائحة العطرة المميزة لبول الأطفال المصابين به. ينتشر هذا المرض بشكل كبير بين أطفال الأميش والمينوناتية ويهود أشكناز أكثر منه لدى باقي الفئات السكانية.