Suplementace glutamátu u mladých mužů

Glutamát se podílí na několika aspektech metabolismu glukózy jak ve svalech, tak v játrech, jeho role však nebyla plně definována. Je to primární aminokyselina přijímaná odpočinkem a cvičením kosterního svalstva, kde interaguje s pyruvátem (odvozeným z glykolýzy) za vzniku meziproduktu cyklu TCA 2-oxoglutarát a glukoneogenního prekurzoru alaninu. Glutamát je také nezbytný pro produkci glutaminu, dalšího glukoneogenního prekurzoru, prostřednictvím intramuskulárních reakcí s amoniakem. Vzhledem k tomu, že kosterní svalstvo je zodpovědné za 85 % likvidace glukózy v celém těle, je zvláště důležité zkoumat souhru mezi glutamátem, jeho souvisejícími aminokyselinami a homeostázou glukózy. Navzdory mnoha souvislostem s poskytováním energie však úloha glutamátu v metabolismu glukózy kosterního svalstva zůstává nedostatečně pochopena.

Jen málo studií manipulovalo s cirkulujícími koncentracemi glutamátu i glukózy u lidí a žádná nehodnotila účinek této jedinečné manipulace ve tkáni kosterního svalstva. U zdravých mladých dospělých, dávka zhruba 10 g glutamátu sodného (MSG) přechodně zvyšuje plazmatické (700-800 %) a intramuskulární (30 %) koncentrace glutamátu. Akutní suplementace MSG také stimuluje mírné zvýšení plazmatických koncentrací aspartátu, alaninu a glutaminu (které jsou produkovány z glutamátu ve svalu a následně uvolňovány do oběhu). Je zajímavé, že inzulín je vylučován v reakci na suplementaci MSG, což je účinek, který se zdá být zprostředkován vazbou glutamátu na receptor excitační aminokyseliny na slinivce břišní. Kromě jeho působení na slinivku břišní existují určité důkazy, které naznačují, že glutamát může fungovat jako sekundární posel tím, že zvyšuje glukózou stimulovanou sekreci inzulínu během období zvýšené dostupnosti sacharidů (CHO). Tento sekundární účinek glutamátu na inzulín je však špatně pochopen.

Schopnost glutamátu nezávisle stimulovat sekreci inzulinu poskytuje další podporu pro spojení mezi glutamátem a metabolismem glukózy, avšak pouze dvě studie dosud podávaly MSG během orálního glukózového testu, aby tento vztah přímo prozkoumaly. Jedna studie nepozorovala žádný účinek MSG na glukózovou toleranci, avšak vrchol glutamátu v plazmě byl v této studii dramaticky otupen ve srovnání s předchozími zprávami (~ 80 vs. 400-500 µM), pravděpodobně kvůli zadržování glutamátu ve střevech v důsledku ko - požití s ​​CHO. V samostatné studii autoři vyvinuli metodický přístup, jak tento problém obejít: posunutím podávání MSG a CHO o 30 minut byly významně a současně zvýšeny plazmatický glutamát a glukóza. Kromě toho podávání MSG zlepšilo toleranci glukózy. Na podporu těchto zjištění bylo také hlášeno zlepšení glukózové clearance po jídle s vysokým obsahem tuku v kombinaci s MSG. Je zajímavé, že ne všechny studie pozorovaly zvýšenou sekreci inzulínu s vyšší dostupností glutamátu. To naznačuje, že schopnost sacharidů stimulovat sekreci inzulinu může překonat jakýkoli účinek glutamátu na tento hormon, ale konkrétní mechanismy zbývá plně objasnit.

Nedávno výzkumníci vyvinuli model buněčné kultury, aby ukázali, že glutamát stimuluje vychytávání glukózy v myotubech krys L6 v nepřítomnosti inzulínu. To naznačuje, že glutamát je schopen působit přímo na kosterní svalstvo, a podporuje předchozí zjištění zlepšené glukózové tolerance s akutní suplementací MSG navzdory žádnému dalšímu zvýšení sekrece inzulínu. Navíc buněčná data ukazují, že glutamátem stimulovaný příjem glukózy je výsledkem zvýšené translokace glukózového transportéru 4 (GLUT4) do sarkolemy prostřednictvím aktivace AMP-aktivované proteinkinázy (AMPK) a mitogenem aktivované proteinkinázy p38 (MAPK). Je možné, že tyto mechanismy podporují glutamátem zprostředkovaná zlepšení glukózové tolerance u lidí. To však – stejně jako osud glukózy po vychytávání svalovou buňkou – musí být ještě prozkoumáno.

Mezi metabolismem glutamátu a glukózy existuje vysoký stupeň souhry, ale zůstává nejasné, zda zvýšené plazmatické koncentrace glutamátu a glukózy ovlivňují vzájemné vychytávání do lidského kosterního svalu, stejně jako jejich následné příslušné intramuskulární metabolické reakce. Proto je zastřešujícím cílem této studie odhalit účinky akutní suplementace MSG+CHO na plazmatické a intramuskulární koncentrace aminokyselin, stejně jako aspekty metabolismu glukózy v kosterním svalstvu, u zdravých mladých mužů ve srovnání s požitím MSG a CHO. sama.

Vyšetřovatelé rozloží podávání MSG a CHO o 30 minut, aby se dosáhlo současných maximálních cirkulujících koncentrací glutamátu a glukózy. Za těchto podmínek je cílem:

Hlavní:

1. Kvantifikujte a porovnejte změny v cirkulujícím glutamátu a intramuskulárním glutamátu po MSG+CHO oproti samotnému MSG.
2. Vyhodnoťte akutní účinky MSG+CHO na intramuskulární zásobu volných aminokyselin (konkrétně aspartát, alanin a glutamin) ve srovnání se samotným podáváním MSG.

Sekundární:

1. Potvrďte zjištění naší předchozí studie (7), která prokázala, že MSG+CHO zmírňuje vzestup plazmatické glukózy (ale neovlivňuje koncentrace inzulínu nebo C-peptidu) ve srovnání se samotnou CHO.
2. Určete, zda je MSG+CHO spojeno s větším nebo menším stupněm signalizace prostřednictvím AMPK/p38 MAPK a/nebo inzulínové dráhy v kosterním svalu ve srovnání se samotnými MSG a CHO.
3. Prozkoumejte, zda se během MSG+CHO změnily aspekty příjmu glukózy kosterním svalstvem, skladování a/nebo využití ve srovnání se samotnou CHO.

Vyšetřovatelé předpokládají, že když jsou glutamát a glukóza současně dostupné ve špičkových koncentracích v oběhu, budou pozorovat:

Hlavní:

1. Nižší koncentrace cirkulujícího a intramuskulárního glutamátu po MSG+CHO oproti samotnému MSG.
2. Podobné intramuskulární koncentrace aspartátu, alaninu a glutaminu v reakci na MSG+CHO a MSG samotné.

Sekundární:

1. Tupé zvýšení plazmatické glukózy (ale žádný rozdíl v koncentracích inzulínu nebo C-peptidu) po MSG+CHO ve srovnání se samotnou CHO.
2. Zvýšená exprese a aktivace proteinů souvisejících s AMPK/p38 MAPK a inzulínovou signalizací po MSG+CHO. Signalizace AMPK/p38 MAPK však bude největší po samotném MSG, se zanedbatelnou aktivací inzulínové signální dráhy. Naopak, inzulínová signalizace bude největší po samotné CHO, se zanedbatelnou signalizací prostřednictvím AMPK/p38 MAPK.

Zvýšené vychytávání glukózy kosterním svalstvem (tj. zvýšená translokace GLUT4 do plazmatické membrány) a využití (tj. zvýšené rychlosti glykolýzy a toku cyklem TCA), ve srovnání s podáváním samotného CHO.

Způsobilí mladí muži, kteří souhlasili s účastí, navštíví laboratoř 4krát, přičemž každá z nich bude oddělena vymývací periodou v délce přibližně 1 týdne. Po sérii základních hodnocení k vyhodnocení tělesného složení, zdatnosti atd. (návštěva 1) účastníci dokončí 3 studie (návštěvy 2, 3 a 4) v náhodném pořadí. U každého ze 3 pokusů dorazí účastníci autem nebo veřejnou dopravou do laboratoře po 8-12 hodinách nočního půstu (žádné jídlo ani pití kromě vody po půlnoci předchozí noci). Do antekubitální žíly se zavede katétr a odebere se vzorek krve nalačno (~8 ml). Účastníci pak během 5 minut zkonzumují buď 150 mg/kg tělesné hmotnosti MSG nebo placebo. Krev (~8 ml) bude odebrána v následujících časových bodech: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 a 120 minut. Bezprostředně po 30minutovém odběru krve účastníci zkonzumují 75 g sacharidového (dextrózového) nápoje nebo druhé placebo. Po odebrání posledního vzorku krve bude katetr odstraněn. Celkové množství krve odebrané během každé zkoušky bude ~88 ml.