Glutamattilskud hos unge mænd

Glutamat er involveret i flere aspekter af glukosemetabolisme i både muskler og lever, men dets rolle er ikke fuldt defineret. Det er den primære aminosyre, der optages af hvile og træning af skeletmuskulatur, hvor den interagerer med pyruvat (afledt af glykolyse) for at producere TCA-cyklus-mellemproduktet 2-oxoglutarat og den glukoneogene precursor alanin. Glutamat er også påkrævet til produktion af glutamin, en anden glukoneogen precursor, via intramuskulære reaktioner med ammoniak. I betragtning af at skeletmuskulaturen er ansvarlig for 85 % af hele kroppens glukosebortskaffelse, er undersøgelse af samspillet mellem glutamat, dets relaterede aminosyrer og glukosehomeostase af særlig relevans. Men på trods af dets mange forbindelser til energiforsyning, er glutamats rolle i skeletmuskulaturens glukosemetabolisme stadig dårligt forstået.

Få undersøgelser har manipuleret cirkulerende koncentrationer af både glutamat og glucose hos mennesker, og ingen har evalueret effekten af ​​denne unikke manipulation i skeletmuskelvæv. Hos raske unge voksne hæver en dosis på ca. 10 g mononatriumglutamat (MSG) forbigående plasma- (700-800 %) og intramuskulær (30 %) glutamatkoncentrationer. Akut MSG-tilskud stimulerer også beskedne stigninger i plasmakoncentrationer af aspartat, alanin og glutamin (som produceres af glutamat i musklen og efterfølgende frigives til cirkulation). Spændende nok udskilles insulin som reaktion på MSG-tilskud, en effekt der ser ud til at være medieret af glutamatbinding til en excitatorisk aminosyrereceptor på bugspytkirtlen. Ud over dets virkning på bugspytkirtlen, er der noget, der tyder på, at glutamat kan fungere som en sekundær budbringer ved at øge glucosestimuleret insulinsekretion i perioder med øget kulhydrattilgængelighed (CHO). Denne sekundære virkning af glutamat på insulin er imidlertid dårligt forstået.

Glutamats evne til selvstændigt at stimulere insulinsekretion giver yderligere støtte til en sammenhæng mellem glutamat og glukosemetabolisme, men alligevel har kun to undersøgelser til dato administreret MSG under en oral glukoseudfordring for direkte at undersøge dette forhold. En undersøgelse observerede ingen effekt af MSG på glukosetolerance, men maksimal plasmaglutamat blev dramatisk sløvet i denne undersøgelse sammenlignet med tidligere rapporter (~ 80 vs. 400-500 µM), sandsynligvis på grund af at glutamat tilbageholdes i tarmen som et resultat af co- -indtagelse med CHO. I en separat undersøgelse udviklede forfatterne en metodisk tilgang til at omgå dette problem: ved at forskyde administrationen af ​​MSG og CHO med 30 minutter, blev plasmaglutamat og glucose både signifikant og samtidigt forhøjet. Endvidere forbedrede MSG-administration glucosetolerance. Til støtte for disse resultater er der også rapporteret forbedringer i glucoseclearance efter et fedtrigt måltid kombineret med MSG. Interessant nok har ikke alle undersøgelser observeret øget insulinsekretion med højere glutamattilgængelighed. Dette tyder på, at kulhydrats evne til at stimulere insulinsekretion kan overmande enhver effekt af glutamat på dette hormon, men de specifikke mekanismer mangler at blive fuldt belyst.

For nylig har efterforskere udviklet en cellekulturmodel for at vise, at glutamat stimulerer glukoseoptagelsen i rotte L6 myotuber i fravær af insulin. Dette tyder på, at glutamat er i stand til at virke direkte på skeletmuskulaturen og understøtter tidligere resultater af forbedret glukosetolerance med akut MSG-tilskud på trods af ingen yderligere stigning i insulinsekretion. Derudover viser celledata, at glutamat-stimuleret glukoseoptagelse skyldes øget glukosetransporter 4 (GLUT4) translokation til sarcolemmaet via aktiveringen af ​​AMP-aktiveret proteinkinase (AMPK) og p38 mitogen-aktiveret proteinkinase (MAPK). Det er muligt, at disse mekanismer understøtter glutamatmedierede forbedringer i glucosetolerance hos mennesker. Men dette - såvel som glukosens skæbne efter at blive optaget af muskelcellen - er endnu ikke undersøgt.

Der er en høj grad af samspil mellem glutamat og glukosemetabolisme, men det er fortsat uklart, om forhøjede plasmakoncentrationer af glutamat og glukose påvirker hinandens optagelse i menneskelig skeletmuskulatur, såvel som deres efterfølgende intramuskulære metaboliske reaktioner. Derfor er det overordnede mål med denne undersøgelse at afdække virkningerne af akut MSG+CHO-tilskud på plasma- og intramuskulære aminosyrekoncentrationer samt aspekter af skeletmuskulaturglucosemetabolisme hos raske unge mænd i sammenligning med indtagelse af MSG og CHO alene.

Efterforskerne vil forskyde administrationen af ​​MSG og CHO med 30 minutter for at opnå samtidige maksimale cirkulerende koncentrationer af glutamat og glucose. Under disse forhold er målet at:

Primær:

1. Kvantificer og sammenlign ændringer i cirkulerende glutamat og intramuskulært glutamat efter MSG+CHO versus MSG alene.
2. Evaluer de akutte virkninger af MSG+CHO på den intramuskulære frie aminosyrepulje (specifikt aspartat, alanin og glutamin) sammenlignet med MSG-administration alene.

Sekundær:

1. Bekræft resultaterne af vores tidligere undersøgelse (7), som viste, at MSG+CHO dæmper stigningen i plasmaglucose (men påvirker ikke insulin- eller C-peptidkoncentrationer) sammenlignet med CHO alene.
2. Bestem, om MSG+CHO er forbundet med en større eller mindre grad af signalering gennem AMPK/p38 MAPK og/eller insulinvejen i skeletmuskulaturen sammenlignet med MSG og CHO alene.
3. Udforsk, om aspekter af skeletmuskulaturglukoseoptagelse, opbevaring og/eller udnyttelse ændres under MSG+CHO i forhold til CHO alene.

Forskerne antager, at når glutamat og glucose samtidig er tilgængelige i maksimale koncentrationer i cirkulationen, vil de observere:

Primær:

1. Lavere cirkulerende og intramuskulære glutamatkoncentrationer efter MSG+CHO versus MSG alene.
2. Lignende intramuskulære koncentrationer af aspartat, alanin og glutamin som respons på MSG+CHO og MSG alene.

Sekundær:

1. En afstumpet stigning i plasmaglucose (men ingen forskel i insulin- eller C-peptidkoncentrationer) efter MSG+CHO sammenlignet med CHO alene.
2. Forhøjet ekspression og aktivering af proteiner relateret til både AMPK/p38 MAPK og insulinsignalering efter MSG+CHO. AMPK/p38 MAPK-signalering vil dog være størst efter MSG alene, med ubetydelig aktivering af insulinsignalvejen. Omvendt vil insulinsignalering være størst efter CHO alene, med ubetydelig signalering gennem AMPK/p38 MAPK.

Forbedret skeletmuskulaturglukoseoptagelse (dvs. øget GLUT4-translokation til plasmamembranen) og udnyttelse (dvs. øgede hastigheder af glykolyse og flux gennem TCA-cyklussen), sammenlignet med administration af CHO alene.

Berettigede unge mænd, der har givet samtykke til at deltage, vil besøge laboratoriet ved 4 lejligheder hver adskilt af en udvaskningsperiode på cirka 1 uge. Efter en række baseline-vurderinger for at evaluere kropssammensætning, kondition osv. (Besøg 1), vil deltagerne gennemføre 3 forsøg (besøg 2, 3 og 4) i en randomiseret rækkefølge. For hvert af de 3 forsøg ankommer deltagerne i bil eller via offentlig transport til laboratoriet efter en 8-12 timers faste natten over (ingen mad eller drikke bortset fra vand efter midnat natten før). Et kateter vil blive indsat i en antecubital vene, og en fastende blodprøve vil blive udtaget (~8 ml). Deltagerne vil derefter indtage enten 150 mg/kg kropsmasse MSG eller en placebo inden for 5 min. Blod (~8 ml) vil blive udtaget på følgende tidspunkter: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 og 120 min. Umiddelbart efter 30 minutters blodudtagning vil deltagerne indtage en 75 g kulhydratdrik (dextrose) eller en anden placebo. Efter den sidste blodprøve er taget, vil kateteret blive fjernet. Den samlede mængde blod udtaget under hvert forsøg vil være ~88 ml.