Der Einbau von aus Nahrungsproteinen gewonnenen Aminosäuren in das Zwölffingerdarmepithel (GutFeeding)

Skelettmuskelgewebe befindet sich in einem ständigen Umbauzustand, der durch das Gleichgewicht zwischen Gewebeproteinsynthese und -abbauraten reguliert wird, mit einer Umsatzrate von 1–2 % pro Tag. Es ist allgemein bekannt, dass die Proteinaufnahme ein wichtiger anaboler Stimulus für die Muskelproteinsynthese ist. Die Aufnahme von Nahrungsproteinen liefert Aminosäuren, die die Proteinsynthese stimulieren, indem sie sowohl als Substrat als auch als Signalmoleküle fungieren, die die anabolen Wege hochregulieren.

Die anabolen Eigenschaften von Nahrungsprotein hängen weitgehend von der Proteinverdauung und der Aminosäureabsorptionskinetik sowie der anschließenden Erhöhung der Plasma-Aminosäureverfügbarkeit ab. Nach der Proteinaufnahme wird Protein durch Verdauungsenzyme in kleine Peptide und Aminosäuren gespalten. Anschließend werden diese Aminosäuren von verschiedenen membrangebundenen Transportern über die Darmschleimhaut absorbiert. Der Großteil der aus Nahrungsproteinen gewonnenen Aminosäuren wird in den systemischen Kreislauf freigesetzt und in der postprandialen Phase von verschiedenen peripheren Geweben transportiert und aufgenommen. Allerdings gelangt ein erheblicher Teil des aufgenommenen Proteins nicht in den Blutkreislauf. Dieser Teil wird entweder (noch) nicht verdaut und absorbiert, oder die absorbierten Aminosäuren werden von Splanchnikusgeweben wie Darm und Leber aufgenommen und stellen Vorläufer für die De-novo-Gewebeproteinsynthese dar, die als First-Pass-Splanchnikusextraktion bezeichnet wird. Frühere Arbeiten in unserem Labor haben ergeben, dass bis zu 40 % der aus Proteinen gewonnenen Aminosäuren im Darmtrakt und im Lebergewebe aufgenommen und eingebaut werden. Der Darm ist das am stärksten regenerierende Organ des menschlichen Körpers und regeneriert sein Epithel alle 3 bis 5 Tage. Es wurde vermutet, dass die absorbierten Aminosäuren von Epithelzellen für eine schnelle Zellproliferation genutzt werden und so neue Zellen erzeugen, um eine gesunde Schleimhaut zu erhalten. Humanstudien zum Einbau von aus Nahrungsproteinen gewonnenen Aminosäuren in Darmschleimhautprotein wurden nicht durchgeführt. Ziel der vorliegenden explorativen In-vivo-Studie ist es daher, zum ersten Mal den Einbau von aus Nahrungsproteinen stammenden Aminosäuren in das Zwölffingerdarmschleimhautprotein beim Menschen und die systemische Verfügbarkeit von aus Nahrungsproteinen stammenden Aminosäuren zu bewerten.

Das Altern geht mit einer abgeschwächten Reaktion der Muskelproteinsynthese auf die Proteinaufnahme einher. Diese vorgeschlagene anabole Resistenz könnte mit einer verminderten postprandialen Aminosäurefreisetzung im Kreislauf aufgrund von Beeinträchtigungen der Proteinverdauung und Aminosäureabsorption sowie einer stärkeren First-Pass-Splanchnikus-Aminosäureextraktion bei älteren Personen zusammenhängen. Ob der Einbau von aus Nahrungsproteinen gewonnenen Aminosäuren in Darmschleimhautprotein mit zunehmendem Alter zunimmt, muss noch geklärt werden. Daher wird die aktuelle Studie die Daten zum Einbau von aus Nahrungsproteinen gewonnenen Aminosäuren in Zwölffingerdarmschleimhautprotein und zur postprandialen Aminosäureplasmaverfügbarkeit bei jungen und älteren Personen nutzen, um mögliche altersbedingte Unterschiede zu bewerten.

Es werden zwei Haupthypothesen getestet:

1. Es wird angenommen, dass ein Teil der absorbierten Aminosäuren innerhalb von 5 Stunden nach der Proteinaufnahme direkt in das Zwölffingerdarmepithel eingebaut wird.
2. Es wird angenommen, dass das Ausmaß des postprandialen Einbaus von aus Nahrungsproteinen gewonnenen Aminosäuren in das Zwölffingerdarmepithel bei älteren Männern größer ist als bei jungen Männern.