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人体必需氨基酸中， 缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸三者在碳链上都具有支链(bran—ched chain)，故总称为支链氨基酸，简称BCAA。与其它氨基酸相比较，BCAA的代谢有明显特征。
首先，BCAA初始代谢不是在肝脏进行，而是在以肌肉组织为主的外周进行。它先经可逆的转氨作用， 生成相应的a一酮基衍生物， 分别为a一酮基异戊酸，a一酮基异己酸和a一酮基一 一甲基戊酸。然后，在支链酮酸脱氨酶的催化下， 进行不可逆的氧化脱羧。
第二，BCAA可能对骨骼肌的蛋白降解和合成起特殊的调节作用。
最后，BCAA与芳香族氨基酸(酪氨酸、苯丙氨酸等，简称AAA)经由相同途径入脑，彼此呈竞争抑制， 从而改变某些单胺神经递质在脑内的水平。根据其代谢特征，近年来BCAA被广泛应用于临床治疗。除突出应用于治疗肝性脑病外，还相继用于严重感染(殴血症)、创伤、烧伤、手术后的营养支持。
BCAA由细胞内特异性载体(Ly-系统)运送至细胞，借助两个转氨酶形成支链酮酸(BCKA)，其催化过程接近平衡反应。随后每一种BCKA各自发生氧化脱羧， 后者为单酶催化过程， 呈非平衡反应。此过程的产物为酰辅酶A(acyl-CoA)，以后的代谢途径与脂肪酸氧化很相似， 且其尾产物能进入三羧循环。缬氨酸，异亮氨酸代谢的尾产物是琥珀辅酶A|亮氨酸姗生成乙酰乙酸和乙酰辅酶A。BCAA转氨酶(BCAAT)在组织中广泛分布，每g组织的酶活性以心、肾最高，骨骼和肌肉居中， 肝脏最低。BCAA被脱氨后及其产生的酮酸，借助一种线粒体酶，即a一氧异亮氨酸脱氢酶而进行氧化脱羧 随后的反应刚通过特异的分解代谢途径进行。
肌肉是BCAA代谢的主要部位，BCAA也是肌肉组织的重要能源。目前了解， 肌肉中调节催化途径的关键酶是a一氧异亮氨酸脱氢酶， 它存在活性型与无活性型两种形式，并由磷酸化作用和去磷酸化作用而相互转换。大鼠骨骼肌这种酶几乎都是无活性型的，从血流或从肌肉蛋白内源性释放的BCAA是经过脱氨作用， 且大部分酮酸随后释入血流，被具有话性型脱氢酶的其它组织(肝、肾、脑)所代谢。
若干动物实验和人体的研究提示， 当创伤， 烧伤、败血症等危重状态时，应用BCAA能起到有益效果。一般推测BCAA能作为促进肌肉和内脏蛋白质合成的燃料，并减少肌肉蛋白分解。对于因输液、输血、输抗生素， 输正性物质而不能接受营养的患者，给予含高成分BCAA的溶液，可能有一定价值。
机体因创伤、手术后， 严重感染等处于应擞状态时可呈负氨平衡，主要因骨骼肌蛋白分解增加所致，分解的程度取决于应激的严重性和期限。应激时的一个代谢特征是，肌肉与血浆谷氨酰胺浓度降低，但骨骼肌释放谷氨酰胺的速度则增快}此外， 应激动物谷氨酰胺合成酶的活性可升高5O％。据此， 有人认为，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。体内研究也发现，使用BCAA能减轻伴发于外伤、手术等应激时的负氮平衡。
正常情况下，血浆各类氨基酸成分保持基本恒定，肝脏是体内分解和转化除BCAA以外氨基酸的主要器官，故在机体氨基酸代谢平衡中起主要作用。多数报告仍显示BCAA治疗肝性脑病具有一定效果，至少不比传统治疗方法差。
机制：
1）输注BCAA使血浆浓度升高后， 通过与AAA及其它中性氨基酸的竞争转运，能减少AAA等在脑细胞积聚， 藏轻假性神经递质的生成和对神经活动的危害。
2）BCAA尤其是亮氨酸可使蛋白质合成增加，减低肌肉等蛋白降解，从而减少血浆AAA浓度并防止严重负氮平衡。
3）BCAA有助子改善肝功不全时的机体营养状态，即通过BCAA特殊代谢型式提供能源。故表明长期口服BCAA能有效改善患者生存率和生活质量。
慢性肾衰时与门脉一体静脉性脑病一样，血浆BCAA及其酮酸浓度在正常值以下， 有人对慢性肾衰患者补充必需氨基酸或补充含高比例的BCAA溶液 发现临床症状虽有所改善，但血浆BCAA水平却未见明显升高。
补充BCAA后固有免疫应答得到一定恢复。Naka-mura等[6]报道。失代偿期肝硬化患者每天服用12 g BCAA3个月后中性粒细胞吞噬作用和NK细胞活动及Fischer ‘s比率明显改善。其机制有可能是补充BCAA后通过激动mTOR信号传导系统，促进清蛋白合成，同时也加强了肝细胞生长因子的合成[7]。因此，BCAA既改善了肝硬化患者贫乏的营养状态，同时也恢复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，不仅是通过促进雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin complex 1．mTORC)1／S6激酶1到PI3K／Akt通路的负反馈，且也可抑制mTORC2激酶活性。表明补充BCAA对抑制肝癌进展也许有效，其通过抑制胰岛素介导的PI3K／Akt和随后的反细胞凋亡通路起作用。同时也表明补充BCAA对进展期肝病的糖尿病患者很重要。
[1]Skeie B et al:Crit Care Med 1990；18:549
[2]Vander Woude P er al:Crit Care Med 1986；14:685
[3]Alexanda WF et al:Am J Gastroenterol 1989；84:91
[4]陶小红：国外医学内科学分册1988；15:54
[5]徐隆绍：天津医学院学报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．