Ernährungsstimulation der Muskelproteinsynthese und Stoffwechselrate nach Adipositaschirurgie

1. Ziele

   Adipositaschirurgie ist zu einer gängigen Behandlung von schwerer Fettleibigkeit geworden und führt zu einem Verlust der Fettmasse. Allerdings geht auch nach einer bariatrischen Operation Muskelmasse verloren. Es ist die übergreifende Prämisse der Forscher, dass der Verzehr der auf essentiellen Aminosäuren basierenden Ernährungsformulierung nach einer bariatrischen Operation die Muskelmasse durch Stimulierung der Muskelproteinsynthese erhalten wird. Infolgedessen wird die mit der Kombination aus erhaltener Muskelmasse und stimulierter Muskelproteinsynthese verbundene Energienutzung der Abnahme der Stoffwechselrate entgegenwirken, die normalerweise unter hypokalorischen Umständen auftritt. Die Aufrechterhaltung eines höheren Gesamtenergieverbrauchs durch den Verzehr essentieller Aminosäuren beschleunigt den Verlust von Körperfett sowie den Verlust von Körpergewicht. Die Forscher schlagen ferner vor, dass der Verzehr einer Nahrungsformulierung auf Basis essentieller Aminosäuren die intrazelluläre Lipidakkumulation im Muskel reduziert, was zu größeren Verbesserungen der Glukosehomöostase und des Muskelproteinstoffwechsels führen wird. Der Verlust von Muskelmasse bei Personen mit Adipositas, die sich einer schnellen Gewichtsabnahme nach einer bariatrischen Operation unterziehen, ist an sich keine Krankheit oder ein medizinischer Zustand.

   Die folgenden Ziele werden spezifische Hypothesen im Zusammenhang mit der wissenschaftlichen Prämisse testen:

   Ziel 1. Die Ergänzung der üblichen Ernährung nach einer bariatrischen Operation mit einer proprietären Ernährungsformulierung auf Basis essentieller Aminosäuren zweimal täglich für 6 Monate wird die Muskelmasse erhalten und die Fettmasse stärker reduzieren als die Ergänzung der Ernährung mit einer isonitrogenen Menge Molkenprotein. Die Muskelmasse wird direkt unter Verwendung einer neuartigen Tracer-Verdünnungstechnik unter Verwendung von Deuterium-markiertem Kreatin gemessen. Fettmasse und fettfreie Körpermasse werden durch Dual-Energy-Röntgenabsorptiometrie gemessen.

   Ziel 2. Die fraktionierte Syntheserate von Muskelprotein und die Gesamtsyntheserate von Muskelprotein (Muskelmasse x fraktionierte Syntheserate) werden bei Teilnehmern, die die auf essentiellen Aminosäuren basierende Ernährungsformulierung konsumieren, im Vergleich zu Molkenprotein weniger von den Werten vor der Operation abfallen. Die fraktionierte Syntheserate von Muskelprotein wird durch die neuartige "virtuelle Biopsie"-Methode gemessen, die einen integrierten Wert über drei Wochen liefert.

   Ziel 3. Die präoperative Rate des Gesamtenergieverbrauchs wird bei Teilnehmern, die die auf essentiellen Aminosäuren basierende Ernährungsformulierung im Gegensatz zu Molkenprotein konsumieren, besser aufrechterhalten. Die Veränderung des Gesamtenergieverbrauchs wird vor bis 6 Monate nach der Operation in 10-Tages-Intervallen mit der Double-Label-Water-Technik gemessen.

   Ziel 4. Sechs Monate nach einer bariatrischen Operation wird die intrazelluläre Lipidakkumulation im Vergleich zum Wert vor der Operation bei Teilnehmern, die die auf essentiellen Aminosäuren basierende Ernährungsformulierung als Molkenprotein konsumieren, in einem größeren Ausmaß reduziert. Die intrazelluläre Lipidakkumulation im Muskel wird mittels Magnetresonanzspektroskopie und Magnetresonanztomographie gemessen. Die Forscher gehen davon aus, dass eine stärkere Verringerung der intrazellulären Lipidakkumulation mit einer stärkeren Verbesserung der Insulinsensitivität in Bezug auf die Glukosehomöostase und auch in Bezug auf die Muskelproteinsynthese verbunden sein wird.

   Positive Ergebnisse dieser Studie werden den Wert der auf essentiellen Aminosäuren basierenden Ernährungsformulierung im Hinblick auf die Steigerung der Fettabbaurate und die Verbesserung der Veränderungen der Körperzusammensetzung nach bariatrischen Operationen untermauern.

2. Hintergrund

   Trotz erfolgreicher Gewichtsabnahme und Verbesserung der Komorbiditäten nach bariatrischer Operation bleiben die meisten Patienten mit schwerer Adipositas übergewichtig. Die Patienten erfahren auch Schwankungen im Ansprechen auf die Behandlung. Bei bis zu 30 % der Patienten kommt es zu einem suboptimalen Gewichtsverlust oder einer signifikanten Gewichtszunahme. Das Ausmaß des Gewichtsverlusts und seine Aufrechterhaltung sind wichtig, da sie zur Verbesserung/Remission von Komorbiditäten (Diabetes, Herzerkrankungen usw.) und zu einer verringerten Sterblichkeit aufgrund von Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder Krebs führen. Einer der Schlüssel zur optimalen Gewichtsabnahme durch eine kalorienreduzierte Ernährung und die anschließende Beibehaltung der Gewichtsabnahme ist der Verlust von Fett, ohne Muskeln (auch bekannt als fettfreie Körpermasse) zu verlieren. Es ist ein verringerter Energieverbrauch durch verringerte Muskelmasse nach Gewichtsverlust, der erheblich zur Gewichtszunahme beiträgt. Muskelmasse ist der Schlüsselfaktor für den Energiestoffwechsel, der die Verbrennung von Nahrung als Brennstoff und nicht ihre Speicherung als Fett begünstigt. Da der Muskel ein Reservoir an Aminosäuren zur Aufrechterhaltung der überlebenswichtigen Proteinsynthese bereitstellt, ist seine Massenmenge bei unzureichender Nahrungsaufnahme immer gefährdet. Unter der Kalorienrestriktion von Diäten zur Gewichtsabnahme wird die Skelettmuskulatur abgebaut, um den unerfüllten Proteinbedarf des Körpers zu decken. Es wird schwierig, die Muskelmasse unter Bedingungen starker Kalorieneinschränkung aufrechtzuerhalten, wie z. B. nach einer bariatrischen Operation.

   Es hat sich gezeigt, dass eine Proteinergänzung vor Muskelabbau schützt, der beim Abnehmen auftritt, aber nur, wenn die Supplementierung ausreichend ist. Der Behandlungsstandard zur Aufrechterhaltung der Muskelmasse während eines schnellen, signifikanten Gewichtsverlusts nach einer bariatrischen Operation war die Nahrungsergänzung mit Molkenprotein. Nach einer bariatrischen Operation ist die Proteinergänzung durch die Unfähigkeit der Patienten, ausreichend Kalorien aufzunehmen, begrenzt. Dies kann durch typische perioperative Komplikationen, die die Einnahme begrenzen, wie Übelkeit, Erbrechen und frühes Sättigungsgefühl weiter erschwert werden. Daher wurden trotz standardmäßiger Ergänzung mit Molkeprotein nach bariatrischer Operation nur marginale Fortschritte bei der Verhinderung von Muskelverlust erzielt. Essentielle Aminosäure, die Interventionsergänzung in dieser Studie, ist eine patentierte Formel, von der wissenschaftlich gezeigt wurde, dass sie bei freilebenden älteren und jungen gesunden Erwachsenen, die sich Bettruhe unterziehen, weitaus anaboler ist als Molkenprotein. Die Nahrungsergänzung mit essentiellen Aminosäuren stimuliert die Proteinsynthese 3-5 Mal so effektiv wie Molkenprotein, mit vernachlässigbaren Nicht-Protein-Kalorien.

   Die Bedeutung der Rolle der Muskeln bei der Gewichtsabnahme und ihrer Aufrechterhaltung kann nicht genug betont werden. Muskeln, die für den Energiestoffwechsel entscheidend sind, sind für den größten Teil des Gesamtenergieverbrauchs verantwortlich (entsprechend dem Energieverbrauch bei körperlicher Aktivität, dem Energieverbrauch im Ruhezustand und der ernährungsinduzierten Thermogenese – Kalorien, die zur Verdauung von Nahrung erforderlich sind). Sowohl die körperliche Aktivität als auch die Muskelproteinsynthese machen einen erheblichen Teil des Energieverbrauchs aus. Durch seine Funktion bei der körperlichen Aktivität und der Proteinsynthese bestimmt der Muskel weitgehend den Kalorienverbrauch, der der Fähigkeit zugrunde liegt, aufgenommene Nahrung zu „verbrauchen“, anstatt sie als Fett zu speichern.

   Adipositas ist nicht nur erhöhtes Körperfett, sondern auch erhöhtes intramuskuläres Fett. Das mit Fettleibigkeit assoziierte intramuskuläre Fett beeinträchtigt die Muskelfunktion zur Bereitstellung einer normalen Glukosehomöostase. Glücklicherweise verbessert sich die Insulinsensitivität, wenn das im Muskel gespeicherte Fett abnimmt. Unter Bedingungen erhöhten intramuskulären Fetts wird auch die Funktion beeinträchtigt, Aminosäuren bereitzustellen, um die essentielle Proteinsynthese aufrechtzuerhalten. Eine beeinträchtigte Muskel-Mitochondrien-stimulierte Proteinsynthese verringert möglicherweise den Energieverbrauch im Ruhezustand und die ernährungsinduzierte Thermogenese. Eine angemessene Proteinergänzung kann der Beeinträchtigung der mitochondrialen Proteinsynthese im Muskel entgegenwirken und theoretisch zu einer Verringerung des intramuskulären Fetts führen, wodurch sowohl der Energieverbrauch als auch die Insulinsensitivität verbessert werden.

3. Studiendesign

Dies ist eine doppelblinde, randomisierte klinische Studie, in der die Reaktionen auf den Verzehr von einem von zwei verschiedenen Nahrungsergänzungsmitteln nach einer bariatrischen Operation bestimmt werden. Eine Vielzahl von Faktoren im Zusammenhang mit der Körperzusammensetzung und dem Muskelstoffwechsel wird bei Teilnehmern mit Adipositas vor und etwa 6 Monate nach einer bariatrischen Operation quantifiziert. Dieses Zeitintervall wurde gewählt, weil zusätzliche Körpergewichtsänderungen 6 Monate nach der Operation im Allgemeinen relativ gering sind; Der größte Teil des Gewichtsverlusts tritt in den ersten 6 Monaten auf. Die Teilnehmer werden nach dem Zufallsprinzip per Computer zugewiesen, um entweder ein Nahrungsergänzungsmittel auf Basis essentieller Aminosäuren (Intervention) oder ein im Handel erhältliches Molkenprotein-Ergänzungsmittel (Beneprotein®) zu erhalten.