Die Wirkung der Einnahme von Mehlwurmprotein auf die Muskelproteinsynthese nach dem Lauftraining beim Menschen (Centurion)

Um zu beurteilen, ob Freiwillige zur Teilnahme an dieser Studie in Frage kommen, werden wir sie zu einem Screening-Besuch an die Universität einladen. Zu Beginn der Screening-Sitzung wird der gesamte experimentelle Versuch erklärt und mögliche Fragen werden beantwortet. Danach werden die Freiwilligen gebeten, die Einwilligungserklärung zu lesen, auszufüllen und zu unterschreiben. Nach Unterzeichnung der Einwilligungserklärung wird die Eignung der Teilnehmer anhand der Ein- und Ausschlusskriterien beurteilt. Um ihre Eignung weiter zu beurteilen, werden die Teilnehmer gebeten, einen medizinischen Fragebogen auszufüllen, um ihren allgemeinen Gesundheitszustand, den Gebrauch von Medikamenten, ihre gewohnheitsmäßige Nahrungsaufnahme und ihre körperliche Aktivität zu beurteilen. Die Körpermasse (mit einer Genauigkeit von 0,1 kg) und die Körpergröße (mit einer Genauigkeit von 0,01 m) werden bestimmt und die Körperzusammensetzung mittels eines Dual Energy X-ray Absorptiometry (DEXA)-Scans beurteilt. Ein DEXA-Scan ist ein einfaches, nicht-invasives Verfahren. Zu Beginn des Verfahrens werden die Probanden gebeten, sich auf einen Scantisch zu legen, und sie müssen während der Messungen bewegungslos bleiben. Während sich der Scanner bewegt, passiert ein Doppelenergiestrahl den anvisierten Skelettmuskelabschnitt und wird von einem Detektor gemessen. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis der gesamte Körper gescannt ist, und dauert etwa 3 Minuten.

Die Screening-Sitzungen finden morgens statt und die Teilnehmer werden angewiesen, morgens kein Frühstück einzunehmen, um Störungen des DEXA-Scans zu vermeiden.

Im Falle eines unerwarteten medizinischen Befundes während des Screenings werden die Probanden immer benachrichtigt. Wenn ein Proband diese Benachrichtigung nicht erhalten möchte, kann er/sie nicht an der Studie teilnehmen. Versorgen Sie den Teilnehmer dann mit einem handelsüblichen Snack. Schließlich wird Vo2peak durch einen inkrementellen Lauftest zur willentlichen Ermüdung unter Verwendung eines Laufbandes (Technogym, Rotterdam) bestimmt. Nach 5 Minuten Aufwärmen im Schritttempo (5 km/h) wird die Geschwindigkeit für drei Minuten gesteigert (Damen 8 km/h und Herren 9 km/h). Als nächstes wird die Geschwindigkeit für zwei Minuten auf 11 km/h für Frauen und 12 km/h für Männer erhöht. Anschließend bleibt die Laufgeschwindigkeit gleich, jedoch erhöht sich die Steigung alle 2 Minuten um 2 % bis zur Willensermüdung. O2-Aufnahme und CO2-Ausscheidung (Omnical, Universität Maastricht, Niederlande), Laufgeschwindigkeit (v), Steigung (%) und Herzfrequenz (Polar Finnland) werden bei jedem Intervall aufgezeichnet. Die Bewertungen der wahrgenommenen Anstrengung (RPE) werden nach Abschluss des Tests unter Verwendung der Borg-Skala 6-20 bestimmt.

Nach dem Screening-Besuch erhalten die Teilnehmer ein 2-tägiges Essens- und Aktivitätsprotokoll, das in den 2 Tagen vor Testtag 1 ausgefüllt werden muss. Nach Testtag 1 erhalten die Teilnehmer ein 2-tägiges Ernährungs- und Aktivitätsprotokoll, das in den 2 Tagen vor Testtag 2 ausgefüllt werden muss.

Während dieser 2 Tage dürfen die Teilnehmer die Lebensmittel essen und trinken, die sie normalerweise zu sich nehmen würden, mit Ausnahme von alkoholischen Getränken und Proteinzusätzen. Darüber hinaus müssen die Teilnehmer am Abend vor dem experimentellen Versuch bis spätestens 22:00 Uhr ein standardisiertes Abendessen und einen Snack zu sich nehmen. Dieses standardisierte Abendessen ist ein „Aviko maaltijdpannetje“ und wird in einem normalen Supermarkt gekauft. Als Abendsnack wird ein „Mondelice-Vanille-Dessert“ und ein „Liga-Evergreen“ angeboten. Das Verfallsdatum des Herstellers wird überprüft. In der Zwischenzeit werden die Mahlzeiten in einem geeigneten Gefrierschrank in der Ernährungsküche der Metabolic Research Unit Maastricht (MRUM) der Abteilung für Humanbiologie gelagert. Die Probanden erhalten das Abendessen für den Abend vor Testtag 1 nach der Screening-Sitzung und das Abendessen für den Abend vor Testtag 2 am Ende des ersten Testtages.

Alle Teilnehmer werden angewiesen, 2 Tage vor dem experimentellen Versuch auf jede Art von schwerer körperlicher Betätigung zu verzichten und ihre Aktivitäten in das bereitgestellte Aktivitätsprotokoll einzutragen. Die Teilnehmer werden gebeten, ihre Nahrungsaufnahme und körperlichen Aktivitäten in den 2 Tagen vor Testtag 1 so genau wie möglich für Testtag 2 zu wiederholen.

Jedes Subjekt wird an 2 experimentellen Versuchen teilnehmen, die ~10 Stunden dauern. Ein Überblick über das Studienprotokoll ist in Abbildung 3 dargestellt. Die Probanden werden angewiesen, sich um 7:45 Uhr in einem nüchternen und ausgeruhten Zustand an der Universität zu melden, was bedeutet, dass die Teilnehmer nicht essen und trinken (außer Wasser) dürfen 22:00 Uhr in der Nacht vor dem experimentellen Versuch, und dass sie angewiesen werden, mit dem Auto oder öffentlichen Verkehrsmitteln zur Universität zu kommen. Nachdem die Probanden an der Universität angekommen sind, werden wir sie bitten, ihre Shorts anzuziehen, ihre Körpermasse zu bestimmen und ihnen ein Bett zuzuweisen. Die Probanden werden in Rückenlage ruhen und ein Teflon-Katheter wird in eine erhitzte dorsale Handvene eingeführt und in eine Heizbox (60°C) zur arterialisierten Blutentnahme gelegt. Eine Ausgangsblutprobe (20 ml) wird bei t = -210 min entnommen, um den Aminosäuren-Anreicherungsgrad vor dem Eingriff zu bestimmen. Nach der basalen Blutentnahme wird ein zweiter Teflonkatheter in eine antekubitale Vene des kontralateralen Arms eingeführt, um eine stabile Isotopeninfusion mit den Aminosäuren 13C6-Phenylalanin und D2-Tyrosin zu erhalten. Zu Beginn der Isotopeninfusion werden die Phenylalanin- und Tyrosinpools im Plasma mit einer Einzeldosis der Tracer-Lösung geprimt, unmittelbar danach beginnt die kontinuierliche Tracer-Infusion.

Während des gesamten experimentellen Testtages wird die Hand mit dem dorsalen Handkatheter vor jeder Blutentnahme 10 Minuten lang in einer Hotbox bei 60 °C vorgewärmt, um den Blutfluss zu erhöhen. Dies erleichtert die Blutentnahme und verhindert den Nährstoffaustausch aus dem Blut in andere Gewebe. Es ermöglicht uns daher, nährstoffreiches (arterialisiertes) Blut aus einer Vene zu entnehmen. Arterialisierte Blutproben (10 ml) werden bei t = –180, –120, –60 und 0 min gesammelt, um die Plasma-Tracer-Anreicherung während der Tracer-Infusion in der Ruhephase nach der Absorption über Nacht zu beurteilen. Nach einer Präinfusionszeit von 30 Minuten (t = -180), während der die Tracer-Infusion den Steady State erreicht, wird eine erste Muskelbiopsie aus dem m. vastus lateralis zur Bestimmung der Hintergrundanreicherung. Bei t=-45 min wird Lauftraining durchgeführt (40 min bei 70 % Herzfrequenz entsprechend Vo2peak). Anschließend wird bei t = 0 min eine zweite Biopsie aus demselben Bein entnommen, um die Basalmuskelprotein-Syntheserate zu beurteilen. Unmittelbar nach der zweiten Biopsie nehmen die Probanden entweder ein Mehlwurmprotein (~0,38 g pro kg Körpergewicht) oder ein kalorienfreies Placebo-Getränk zu sich. Die Probanden werden angewiesen, die Mahlzeit innerhalb von 5 min zu konsumieren.

Nach der Einnahme von Getränken wird die Stoppuhr zurückgesetzt (t = 0 min) und arterialisierte Blutproben (10 ml) werden bei t = 30, 60, 90, 120, 180, 240, 300 und 360 min während der Post entnommen -prandiale Periode zur Beurteilung von Aminosäureprofilen und -anreicherungen im Plasma. Um die postprandiale Muskelproteinsynthese (MPS) zu bestimmen, werden weitere 2 Biopsien bei t = 180 und t = 360 min nach der Nahrungsaufnahme aus dem kontralateralen Bein entnommen. Die Muskelbiopsie bei t = 180 min ermöglicht die Berechnung der maximalen MPS. Es wird allgemein angenommen, dass MPS-Spitzenwerte für die Vorhersage muskeladaptiver Ergebnisse aussagekräftiger sind als MPS, die über einen längeren Zeitraum berechnet werden. Die reguläre Zeit zwischen proteinreichen Mahlzeiten/Snacks beträgt jedoch normalerweise mehr als 3 Stunden, und die Spitzenwerte der Muskelproteinsynthese können je nach konsumierter Proteinquelle zu unterschiedlichen Zeitpunkten auftreten. Dadurch kann die Stimulation der Syntheseraten von Muskelprotein nach der Proteinaufnahme über diesen 3-Stunden-Zeitpunkt hinausgehen. Daher ermöglicht uns die Entnahme einer Muskelbiopsie bei t = 360 min, physiologisch relevante Informationen in Bezug auf die Dauer der anabolen Reaktion auf die Proteinzufuhr zu erhalten. Zusammenfassend können wir mit den erhaltenen Biopsien die Muskelproteinsynthese im Ruhezustand (-180 - 0 min), in der frühen Phase nach der Proteinaufnahme (0 - 180 min), in der späten Phase nach der Proteinaufnahme (180 - 360 min) und messen die gesamte postprandiale Phase (0 - 360 min; Hauptergebnis).

An jedem Testtag werden insgesamt 4 Muskelbiopsien durch 4 separate Schnitte entnommen, 2 Biopsien vom linken Bein und 2 Biopsien vom rechten Bein. Insgesamt 13 Mal werden an jedem Testtag Blutproben entnommen, die erste Probe, die entnommen wird, beträgt 20 ml, die nachfolgenden Proben 10 ml, also insgesamt 140 ml. Zusätzlich werden gastrointestinale (GI) Symptome bei t = -60, 30 und 180 Minuten und die Schmackhaftigkeit bei t = 15 Minuten durch Fragebögen (Anhang F1.2) bewertet.

Jeder Teilnehmer nimmt an 2 Testtagen teil (Cross-Over-Design). Die Testtage sind identisch (wie hier oben beschrieben), mit Ausnahme von Folgendem:

• Testgetränk: Mehlwurm-Proteindrink an einem Tag, kalorienfreies Placebo am anderen Tag.