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亮氨酸是三種支鏈酸之一，并且有時被稱為“主要”酸，因為BCAAs(肌肉構建)最受歡迎的益處主要是由于亮氨酸。亮氨酸是被稱為mTOR的蛋白質的劑，其然后通過S6K誘導肌肉蛋白質合成;另外兩種BCAAs也可能mTOR，但這樣做比亮氨酸弱得多(因此，5g亮氨酸比5g混合BCAAs更有效)。亮氨酸代謝物HMB在誘導肌肉蛋白質合成方面也比亮氨酸弱，盡管在保持瘦體重分解方面更有效。

評估亮氨酸的研究主要考慮肌肉蛋白質的合成，當將額外的亮氨酸添加到飲食中或測試膳食中時，似乎亮氨酸能夠在測試餐后可靠地增加肌肉蛋白質合成。盡管在一段時間內導致更多的瘦體重的可靠性稍差，但亮氨酸似乎能更有效地促進飲食蛋白質攝入量較低的人群和老年人(肌肉蛋白質合成受損的人)以回應飲食。

亮氨酸通過其代謝物KIC能夠誘導胰腺分泌胰島素，并且這種胰島素釋放被其他兩種BCAAs和兩種類似的分支酸(正纈氨酸和正亮氨酸)所。10mM的效力約為葡萄糖的73%。一般而言，亮氨酸在誘導胰島素分泌方面與葡萄糖相加或協同作用(例如，亮氨酸和葡萄糖分別增加170%和240%，用組合則增加至450%)。盡管亮氨酸和育亨賓具有相當的效力，但由于具有重疊機制，它們不具有可加性。

亮氨酸的這種合成代謝作用似乎比肝臟(肝臟)組織更有利于骨骼肌，并且似乎通過體育鍛煉(肌肉收縮)增加，一些研究表明，將亮氨酸預加載到鍛煉比其他時間更有效(急劇增加蛋白質合成)。

亮氨酸似乎在刺激肌肉蛋白質合成方面是所有酸中最有效的。

這種肌肉保存效應已經在以肌肉萎縮為特征的狀態中被注意到，如以及敗血癥、燒傷和創傷。在這些情況下，益處似乎與劑量有關。

肌肉減少癥的特征在于伴隨衰老發生的骨骼肌質量蛋白質含量的減少和骨骼肌脂肪含量的增加。導致肌肉減少癥發生的原因之一是由于細胞衰老引起的L-亮氨酸肌肉保存效應的代謝反應降低。這種效應可以部分地通過向含蛋白質的食物中加入L-亮氨酸來抵消。

亮氨酸被認為是乳制品蛋白質在壽命上的健康益處的基礎，它們獨立地被證明可以促進健康并降低老鼠過早死亡的風險。從體外消耗富含乳制品的飲食的患者中提取的血清可以刺激SIRT1活性13%(脂肪)和43%(肌肉組織)，這表明其生物合理性。

在老年中，已發現亮氨酸可增加肌肉蛋白質合成，而不依賴于高酸血癥。