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人體必需氨基酸中， 纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸三者在碳鏈上都具有支鏈(bran—ched chain)，故總稱為支鏈氨基酸，簡稱BCAA。與其它氨基酸相比較，BCAA的代謝有明顯特征。
首先，BCAA初始代謝不是在肝臟進(jìn)行，而是在以肌肉組織為主的外周進(jìn)行。它先經(jīng)可逆的轉(zhuǎn)氨作用， 生成相應(yīng)的a一酮基衍生物， 分別為a一酮基異戊酸，a一酮基異己酸和a一酮基一 一甲基戊酸。然后，在支鏈酮酸脫氨酶的催化下， 進(jìn)行不可逆的氧化脫羧。
第二，BCAA可能對(duì)骨骼肌的蛋白降解和合成起特殊的調(diào)節(jié)作用。
最后，BCAA與芳香族氨基酸(酪氨酸、苯丙氨酸等，簡稱AAA)經(jīng)由相同途徑入腦，彼此呈競爭抑制， 從而改變某些單胺神經(jīng)遞質(zhì)在腦內(nèi)的水平。根據(jù)其代謝特征，近年來BCAA被廣泛應(yīng)用于臨床治療。除突出應(yīng)用于治療肝性腦病外，還相繼用于嚴(yán)重感染(毆血癥)、創(chuàng)傷、燒傷、手術(shù)后的營養(yǎng)支持。
BCAA由細(xì)胞內(nèi)特異性載體(Ly-系統(tǒng))運(yùn)送至細(xì)胞，借助兩個(gè)轉(zhuǎn)氨酶形成支鏈酮酸(BCKA)，其催化過程接近平衡反應(yīng)。隨后每一種BCKA各自發(fā)生氧化脫羧， 后者為單酶催化過程， 呈非平衡反應(yīng)。此過程的產(chǎn)物為酰輔酶A(acyl-CoA)，以后的代謝途徑與脂肪酸氧化很相似， 且其尾產(chǎn)物能進(jìn)入三羧循環(huán)。纈氨酸，異亮氨酸代謝的尾產(chǎn)物是琥珀輔酶A|亮氨酸姍生成乙酰乙酸和乙酰輔酶A。BCAA轉(zhuǎn)氨酶(BCAAT)在組織中廣泛分布，每g組織的酶活性以心、腎最高，骨骼和肌肉居中， 肝臟最低。BCAA被脫氨后及其產(chǎn)生的酮酸，借助一種線粒體酶，即a一氧異亮氨酸脫氫酶而進(jìn)行氧化脫羧 隨后的反應(yīng)剛通過特異的分解代謝途徑進(jìn)行。
肌肉是BCAA代謝的主要部位，BCAA也是肌肉組織的重要能源。目前了解， 肌肉中調(diào)節(jié)催化途徑的關(guān)鍵酶是a一氧異亮氨酸脫氫酶， 它存在活性型與無活性型兩種形式，并由磷酸化作用和去磷酸化作用而相互轉(zhuǎn)換。大鼠骨骼肌這種酶幾乎都是無活性型的，從血流或從肌肉蛋白內(nèi)源性釋放的BCAA是經(jīng)過脫氨作用， 且大部分酮酸隨后釋入血流，被具有話性型脫氫酶的其它組織(肝、腎、腦)所代謝。
若干動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人體的研究提示， 當(dāng)創(chuàng)傷， 燒傷、敗血癥等危重狀態(tài)時(shí)，應(yīng)用BCAA能起到有益效果。一般推測BCAA能作為促進(jìn)肌肉和內(nèi)臟蛋白質(zhì)合成的燃料，并減少肌肉蛋白分解。對(duì)于因輸液、輸血、輸抗生素， 輸正性物質(zhì)而不能接受營養(yǎng)的患者，給予含高成分BCAA的溶液，可能有一定價(jià)值。
機(jī)體因創(chuàng)傷、手術(shù)后， 嚴(yán)重感染等處于應(yīng)擻狀態(tài)時(shí)可呈負(fù)氨平衡，主要因骨骼肌蛋白分解增加所致，分解的程度取決于應(yīng)激的嚴(yán)重性和期限。應(yīng)激時(shí)的一個(gè)代謝特征是，肌肉與血漿谷氨酰胺濃度降低，但骨骼肌釋放谷氨酰胺的速度則增快}此外， 應(yīng)激動(dòng)物谷氨酰胺合成酶的活性可升高5O％。據(jù)此， 有人認(rèn)為，肌肉蛋白降解率增加提供了BCAA，后者再提供肌肉合成谷氨酰胺所需的氨。體內(nèi)研究也發(fā)現(xiàn)，使用BCAA能減輕伴發(fā)于外傷、手術(shù)等應(yīng)激時(shí)的負(fù)氮平衡。
正常情況下，血漿各類氨基酸成分保持基本恒定，肝臟是體內(nèi)分解和轉(zhuǎn)化除BCAA以外氨基酸的主要器官，故在機(jī)體氨基酸代謝平衡中起主要作用。多數(shù)報(bào)告仍顯示BCAA治療肝性腦病具有一定效果，至少不比傳統(tǒng)治療方法差。
機(jī)制：
1）輸注BCAA使血漿濃度升高后， 通過與AAA及其它中性氨基酸的競爭轉(zhuǎn)運(yùn)，能減少AAA等在腦細(xì)胞積聚， 藏輕假性神經(jīng)遞質(zhì)的生成和對(duì)神經(jīng)活動(dòng)的危害。
2）BCAA尤其是亮氨酸可使蛋白質(zhì)合成增加，減低肌肉等蛋白降解，從而減少血漿AAA濃度并防止嚴(yán)重負(fù)氮平衡。
3）BCAA有助子改善肝功不全時(shí)的機(jī)體營養(yǎng)狀態(tài)，即通過BCAA特殊代謝型式提供能源。故表明長期口服BCAA能有效改善患者生存率和生活質(zhì)量。
慢性腎衰時(shí)與門脈一體靜脈性腦病一樣，血漿BCAA及其酮酸濃度在正常值以下， 有人對(duì)慢性腎衰患者補(bǔ)充必需氨基酸或補(bǔ)充含高比例的BCAA溶液 發(fā)現(xiàn)臨床癥狀雖有所改善，但血漿BCAA水平卻未見明顯升高。
補(bǔ)充BCAA后固有免疫應(yīng)答得到一定恢復(fù)。Naka-mura等[6]報(bào)道。失代償期肝硬化患者每天服用12 g BCAA3個(gè)月后中性粒細(xì)胞吞噬作用和NK細(xì)胞活動(dòng)及Fischer ‘s比率明顯改善。其機(jī)制有可能是補(bǔ)充BCAA后通過激動(dòng)mTOR信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)，促進(jìn)清蛋白合成，同時(shí)也加強(qiáng)了肝細(xì)胞生長因子的合成[7]。因此，BCAA既改善了肝硬化患者貧乏的營養(yǎng)狀態(tài)，同時(shí)也恢復(fù)了患者一定的固有免疫力。
BCAA抑制磷酸肌醇-3激酶／蛋白激酶B(phosphoinositide 3-kinase／protein kinase B，PI3K／Akt)通路，不僅是通過促進(jìn)雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin complex 1．mTORC)1／S6激酶1到PI3K／Akt通路的負(fù)反饋，且也可抑制mTORC2激酶活性。表明補(bǔ)充BCAA對(duì)抑制肝癌進(jìn)展也許有效，其通過抑制胰島素介導(dǎo)的PI3K／Akt和隨后的反細(xì)胞凋亡通路起作用。同時(shí)也表明補(bǔ)充BCAA對(duì)進(jìn)展期肝病的糖尿病患者很重要。
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[2]Vander Woude P er al:Crit Care Med 1986；14:685
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[4]陶小紅：國外醫(yī)學(xué)內(nèi)科學(xué)分冊(cè)1988；15:54
[5]徐隆紹：天津醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)1985；9:63
[6] Nakam ura I，Ochiai K，Imawari M．Phagoc~ic function of neutrophils of patients with decompensated liver cirrhosis is restored by oral supplementation of branched—chain amino acids[J]．HepatolRes，2004，29(4)：207-211．
[7] Nakamura I，Ochiai K，Imai Y，et a1．Restoration of innatehost defense responses by oral supplementation of branched--chain amino acids in de-compensated cirrhotic patients[J]．Hepatol Res，2007，37(12)：1062—1067．