Im Allgemeinen ist eine verzweigtkettige Aminosäure (BCAA) jede Aminosäure, die eine verzweigte Kohlenstoffkette an ihrem Alpha-Kohlenstoffatom enthält. Alle Aminosäuren enthalten ein Wasserstoffatom, eine Carboxylgruppe und eine Aminogruppe, die alle an das gleiche zentrale Kohlenstoffatom, den sogenannten Alpha-Kohlenstoff, gebunden sind. Der Alpha-Kohlenstoff trägt auch eine vierte Gruppe, die allgemein als R-Gruppe symbolisiert wird; bei verzweigtkettigen Aminosäuren ist diese R-Gruppe eine kurze Y-förmige Kette mit drei oder vier Kohlenstoffatomen. Die Eigenschaften dieser R-Gruppe bestimmen die Eigenschaften der Aminosäure und damit ihre biologische Bedeutung.
In der Biologie und Ernährung bezieht sich der Begriff verzweigtkettige Aminosäuren (BCAAs) auf die drei natürlich vorkommenden Aminosäuren, die eine kleine, verzweigte Kette mit drei oder vier Kohlenstoffatomen enthalten: L-Leucin, L-Isoleucin und L -valin. Da alle natürlich vorkommenden Aminosäuren der Sorte L angehören, wird das Präfix oft weggelassen und sie werden allgemein einfach als Leucin, Isoleucin und Valin bezeichnet. Alle drei verzweigtkettigen Aminosäuren sind essentielle Aminosäuren, das heißt, sie können vom Körper nicht selbst hergestellt werden, sondern müssen über die Nahrung aufgenommen werden. Sie sind jedoch in den meisten Proteinquellen wie Fleisch, Fisch, Geflügel und Milchprodukten verbreitet und weisen daher in der normalen westlichen Ernährung selten einen Mangel auf.
Abgesehen von ihrem Nährwert in der Ernährung, wo sie für die Proteinsynthese von entscheidender Bedeutung sind, sind verzweigtkettige Aminosäuren als Nutrazeutika oder Lebensmittel mit pharmazeutischer Wirkung von Interesse, insbesondere bei Sportlern und Bodybuildern. Leucin ist nicht nur als Proteinkomponente wichtig, sondern auch als ein beitragender Regulator der Muskelsynthese. Es hat sich gezeigt, dass die Einnahme zusätzlicher BCAAs die Muskelproteinsynthese nach dem Training erhöht und den katabolen Abbau von Muskelgewebe nach dem Training verringert. BCAAs scheinen somit die Fähigkeit zu haben, eine anabole oder proteinbildende Reaktion in den Muskeln zu stimulieren.
Es wurde auch festgestellt, dass BCAAs den verzögert einsetzenden Muskelkater oder DOMS reduzieren, die Zärtlichkeit, die mehrere Tage nach einem anstrengenden Training auftritt. Studien haben gezeigt, dass eine 5-Gramm-Ergänzung vor dem Training, die aus Isoleucin:Leusin:Valin im Verhältnis 1:2.3:1.2 besteht, die DOMS nach intensivem Training bei Personen, die nicht an Bewegung gewöhnt sind, signifikant verringerte. Der reduzierte Muskelkater ermöglicht angeblich ein kräftigeres und intensiveres Training.
Weitere Studien deuten darauf hin, dass die regelmäßige Einnahme von BCAAs mit einem Anstieg der Wachstumshormonmenge im Blut verbunden sein kann, was dazu beitragen könnte, die Muskelmasse und die Gesamtkörpergröße zu erhöhen. BCAAs scheinen auch den Spiegel der Aminosäure Tryptophan im Blut zu senken. Überschüssiges Tryptophan wird mit Schläfrigkeit und Müdigkeit in Verbindung gebracht, daher wird vermutet, dass diese Tryptophan-senkende Wirkung von BCAAs längere und anstrengendere Trainingseinheiten ermöglichen könnte.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass es derzeit keine direkten Beweise dafür gibt, dass BCAAs von eindeutigem Nutzen sind, weder bei der Erhöhung der Größe und Menge der Muskelmasse oder bei der Verbesserung der sportlichen Leistung. Es bedarf weiterer Arbeit, um diese Tatsachen zu ermitteln. Auch verzweigtkettige Aminosäuren waren vor einigen Jahren von Interesse, als eine Pilotstudie darauf hindeutete, dass sie bei der Behandlung der Symptome der amyotrophen Lateralsklerose oder der Lou-Gehrig-Krankheit wirksam sein könnten. Follow-up-Studien konnten dies jedoch nicht bestätigen, und man deutete sogar an, dass ein Überschuss an verzweigtkettigen Aminosäuren in der Nahrung die Mortalität bei solchen Patienten sogar erhöhen könnte.