Betaine (trimethylglycine)

Betaine is een supplement waar de meeste fitness fanaten waarschijnlijk nog nooit van gehoord hebben, maar toch een waardevolle toevoeging is aan eenieder zijn supplementen stack. Het supplement bestaat al jaren en is te vinden in verscheidene voedingsbronnen [1], maar is pas recent weer onder de aandacht gekomen door een studie gepubliceerd in de Journal of the International Society of Sports Nutrition [2]. De hoofdauteur, Jason Cholewa, is geen onbekende in de fitness industrie. Hij is enkele jaren schrijver geweest voor o.a. BodyBuilding.com (actief onder z’n online nickname ‘Big Red’) en is momenteel assistent professor exercise science and sport studies aan Coastal Carolina University. Verder runt hij het fitness consultancy bedrijf ‘Big Red Physical Performance’ en is hijzelf ook al jaren actief als bodybuilder.

Introductie

Maar wat is betaine eigenlijk? Kort gezegd vervult het twee functies in het menselijk lichaam. De een als zijnde een osmolyte en de ander als zijnde een methyl donor.

Een osmolyte doet zoveel als water met zich meebrengen ten gevolge van osmose. Doordat je de concentratie van een substantie verhoogt tussen twee compartimenten (gescheiden door een semipermeabel membraan, zoals het celmembraan) zal het water diffunderen van het compartiment met de lage concentratie van de substantie naar het compartiment met de hoge concentratie van de substantie, tot dat de concentraties gelijk zijn. Hetzelfde zo’n beetje als hoe creatine voor vochtretentie zorgt, met het subtiele verschil dat bijna alle creatine in het lichaam zich in het spierweefsel bevindt, en zodoende het vocht zich dus in de spieren ophoudt. Betaine accumuleert in bijna alle weefsels om het cel volume te reguleren en is een van de belangrijkste organische osmolyten [4]. In de praktijk komt het er dus op neer dat de vochthuishouding wordt gewaarborgd van de cellen. Het kan zodoende ook een beschermde rol aannemen bij de vorming van urea (metaboliet van het katabolisme van aminozuren). Urea is zeer effectief in het denatureren (‘ontvouwen’ van de ruimtelijke structuur) van eiwitten en beïnvloedt zodoende de functie van eiwitten. Ook myosine, die samen met het eiwit actine de spieren samentrekt, is hier het slachtoffer van. De ATPase activiteit van myosine wordt geremd door urea, en de ATPase is nodig om de ATP te hydrolyseren voor energie: die energie is benodigd om de myosine hoofden over de actine te laten ‘lopen’ en zodoende de spier samen te trekken. Betaine gaat dit effect tegen [3]. Tevens stimuleert het zwellen van de cel de eiwitsynthese (en het krimpen de proteolyse) [4].

Zoals in de eerder getoonde structuurformule is te zien, bevat betaine drie methyl groepen gebonden aan het stikstof atoom. Transmethylatie, het biochemische proces waarbij een methyl groep van de ene substantie aan de ander wordt gegeven, is zeer belangrijk voor het functioneren van cellen. Betaine is een methyl donor voor homocysteine om zo methionine te vormen. Deze reactie wordt gecatalyseerd door betaine-homocysteine methyltransferase (BHMT). Het bijproduct van deze reactie is dimethylglycine en deze reactie is osmotisch gedreven, d.w.z. dat bij een hoge osmaliteit de expressie van dit enzym wordt gedownreguleert, om zodoende de concentratie betaine te handhaven. Bij een lage osmaliteit komt het enzym juist weer wel meer tot expressie, en wordt er meer betaine gebruikt om homocysteine te methyleren.

Het gevormde methionine is een essentieel aminozuur (merk op dat de methylatie van homocysteine eigenlijk remethylatie is). Naast diens rol als aminozuur die gebruikt kan worden in de translatie van mRNA naar eiwitten, is het ook de precursor van S-adenosyl methionine (SAM). Deze reactie wordt gecatalyseerd door methionine adenosyltransferase en gebruikt methionine en ATP als substraten, naast de gevormde SAM ontstaat ook ’n fosfaat en difosfaat als bijproducten.

SAM is de echte bad ass mother fucker. Sommigen herkennen de benaming wellicht van de biosynthese van creatine. Guanidinoacetic zuur, de precursor van creatine, krijgt een methylgroep van SAM gedoneerd om zo creatine te vormen [5]. Wat velen echter niet weten is dat SAM niet alleen een methylgroep doneert voor de biosynthese van creatine, maar dit doet voor tal van reacties. Waaronder ook voor de eiwitsynthese, vorming van fosfolipiden, hormonen, polyamines, carnitine, adrenaline en DNA methylatie [1]. Bovendien remt het insuline signalering door verlaging van insuline receptor substraat 1 (IRS-1) fosforylatie (en zodoende activatie), in adipocyten [8].

Verder zijn homocysteine concentraties in het bloed invers gecorreleerd met chronische ziektes (o.a. cardiovasculaire aandoeningen). Dit valt buiten de scope van dit artikel, maar wordt wel behandeld in [5].

Maar werkt het ook?

Zoals in de eerste paragraaf aangehaald, is het supplement weer recent in de schijnwerpers gekomen door een studie uitgevoerd door Jason Cholewa en zijn collegas. Zij voerden een dubbel-blind placebo gecontroleerd onderzoek uit. Er werden 23 ervaren recreatief krachttrainende mannen gerecruiteerd (gem. gewicht: 86.8 kg SD: 9.1 kg), in de leeftijdscategorie van 18 tot 35. Ofwel: een uiterst relevante steekproef die ik bijzonder kan waarderen. De behandelingsgroep kreeg 2x 1.25 gr betaine per dag (n=11). Er werd zes weken lang, vier dagen per week getraind, onderverdeeld in microcycli van twee weken. Er werden significante verschillen gevonden in lichaamscompositie tussen de tweegroepen, zoals weergegeven in onderstaande tabel:

Het vetpercentage werd bepaald aan de hand van een huidplooimeting. Met dit percentage en het gemeten gewicht werden de vetvrijemassa en vetmassa afgeleid.

Verder werd er een significant verschil gevonden tussen de dwarsdoorsnede tussen pre- en post-treatment bij de betaine suppletie groep, die niet werd gevonden bij de placebo groep (significantie gezet op P < 0.05). Er werd echter geen verschil gevonden wat betreft de dwarsdoorsnede van het dijbeen (P = 0.254).

Qua kracht gebeurt er weinig spannends zoals te zien is in onderstaande tabel die de 1RM laat zien van drie oefeningen pre- en post-treatment.

Er werden wel wat significante verschillen gevonden tussen de betaine groep en de placebo groep wanneer er specifiek gekeken werd naar enkele microcycli, maar ook vice versa was dit het geval. L

Opmerkelijk is dus vooral het effect op lichaamscompositie. In hoeverre dit het resultaat is van betaine’s functie als osmolyte is onduidelijk. De enige vergelijkbare studie qua tijdsduur vond geen verbetering in lichaamscompositie na 12 weken suppletie bij obesen [6]; echter kan het er nu net aanliggen dat het obesen waren waardoor enige vochtretentie van de betaine suppletie gemaskeerd wordt. Verder onderzoek is dus nodig om dit te verhelderen. Het positieve effect op de dwarsdoorsnede van de arm biedt in ieder geval hoop.

Conclusie

Betaine is een belangrijk nutrient in het menselijk dieet en speelt een belangrijke rol bij tal van processen in het lichaam. Betaine insufficientie zal negatieve effecten hebben wat ook af te leiden valt uit het feit dat BHMT sterk geconserveerd is gebleven [7]. Hoewel eerdere schattingen van betaine inname suggereerde dat het gem. dieet meer dan 1 gram betaine leverde, is de generale consensus momenteel dat het slechts 100-300 mg per dag is [7]. Er is verder geen indicatie dat hoeveelheden zoals gesuppleerd in het onderzoek van Cholewa et al. schadelijk zijn. Sterker nog, er wordt veel onderzoek gedaan naar de potentiele gezondheidsvoordelen van dergelijke suppletie. In de studie van Cholewa et al. werd 2.5 gr per dag gesuppleerd; gezien de meeste supplementenboeren het levert in tabs van 1 gr ligt een dosering van 3 gr per dag voor de hand, verspreid over de dag.

Wil je meer weten over betaine/trimethylglycine? Bekijk dan mijn boek over voedingssupplementen.

Referenties

1. Craig, Stuart AS. “Betaine in human nutrition.” The American journal of clinical nutrition 80.3 (2004): 539-549.
2. Cholewa, Jason M., et al. “Effects of betaine on body composition, performance, and homocysteine thiolactone.” Journal of the International Society of Sports Nutrition 10.1 (2013): 39.
3. Ortiz-Costa, Susana, M. M. Sorenson, and Mauro Sola-Penna. “Counteracting effects of urea and methylamines in function and structure of skeletal muscle myosin.” Archives of biochemistry and biophysics 408.2 (2002): 272-278.
4. Lang, Florian. “Mechanisms and significance of cell volume regulation.” Journal of the American College of Nutrition 26.sup5 (2007): 613S-623S.
5. Bera, Soumen, et al. “Enzymes of creatine biosynthesis, arginine and methionine metabolism in normal and malignant cells.” FEBS journal 275.23 (2008): 5899-5909.
6. Schwab, Ursula, et al. “Betaine supplementation decreases plasma homocysteine concentrations but does not affect body weight, body composition, or resting energy expenditure in human subjects.” The American journal of clinical nutrition 76.5 (2002): 961-967.
7. Lever, Michael, and Sandy Slow. “The clinical significance of betaine, an osmolyte with a key role in methyl group metabolism.” Clinical biochemistry 43.9 (2010): 732-744.
8. Li, Yin, et al. “Homocysteine upregulates resistin production from adipocytes in vivo and in vitro.” Diabetes 57.4 (2008): 817-827.