Ingesta de proteínas y reducción gradual en adultos mayores (DRI)

La disminución de la masa muscular esquelética relacionada con la edad, denominada sarcopenia, está asociada con una serie de estados de enfermedades metabólicas que incluyen, entre otros, cáncer, accidente cerebrovascular, enfermedad microvascular, diabetes tipo 2, Parkinson y Alzheimer. Además, la disminución de la masa del músculo esquelético también se acompaña de una reducción aún más abrupta de la fuerza del músculo esquelético, conocida como dinapenia, que es una predisposición a la discapacidad y las caídas.

La sarcopenia comienza en la quinta década de la vida y continúa, al menos según las estimaciones derivadas de la población, con una pérdida de ~0,8 % anual, siendo las pérdidas de fuerza mayores y más variables del 2 al 5 % después de los 50 años. Sin embargo, estas tasas de pérdida muscular y de fuerza no son lineales. Más bien, la disminución constante en la pérdida de masa muscular está marcada por períodos cortos de desuso muscular, que aceleran la fuerza y ​​la pérdida muscular y de los cuales las personas mayores, en comparación con las más jóvenes, tienen dificultades para recuperarse. Se ha demostrado que estos períodos agudos de desuso muscular dan como resultado una disminución acelerada transitoria de la fuerza y ​​la masa muscular esquelética, lo que acelera efectivamente la sarcopenia. Dichos episodios de inactividad muscular se manifiestan a partir de una variedad de circunstancias, como hospitalización que requiere reposo en cama a corto plazo, inmovilización de extremidades debido a fracturas o cirugía, y períodos de convalecencia inactiva de enfermedades. Por ejemplo, la influenza es la segunda causa más común de hospitalización a corto plazo en personas de 65 años con una estadía hospitalaria promedio de 3 a 4 días de duración durante la cual se produce un desuso muscular sustancial. Además, muchas cirugías en personas mayores (p. ej., colecistectomía) van seguidas de una estadía en el hospital de un promedio de 3 días con un período de recuperación de 6 a 9 días, o un promedio de ~10 días de convalecencia y actividad mínima antes de volver a la actividad normal. Dado que la fuerza física es un predictor de mortalidad por todas las causas, las estrategias que previenen la disminución o mejoran la recuperación de la fuerza muscular esquelética y la masa funcional después de períodos de inactividad en los ancianos son fundamentales.

Los datos de nuestro laboratorio y otros han demostrado que la deambulación reducida (es decir, pasos diarios reducidos), un modelo de un estado de desuso muscular notablemente común pero aparentemente benigno, conduce a una pérdida significativa de músculo esquelético tanto en personas jóvenes como mayores. Los investigadores proponen que un período de desuso inducido a través de la reducción escalonada proporciona un modelo excelente para estudiar la dinapenia y la atrofia inducidas por el desuso. En personas mayores, se ha demostrado que 2 semanas de actividad reducida reducen la masa magra de las piernas en un 3,9 % y aumentan el tejido adiposo del tronco en un 7,3 %. Curiosamente, otros han demostrado que las personas mayores pierden la misma cantidad de músculo con solo 10 días de reposo en cama en comparación con la pérdida con 28 días de reposo en cama en personas jóvenes. Durante el mismo período de 10 días se produce una pérdida impactante de la fuerza, la potencia y la capacidad aeróbica de las extremidades inferiores, y una reducción de la actividad física. Estos datos demuestran cuán susceptibles son las personas mayores incluso a períodos breves de desuso. Suetta et al. observaron resultados diferentes, quienes informaron, en respuesta a 14 días de yeso de pierna, una disminución del 8,9 % y del 5,2 % en el volumen del músculo cuádriceps femoral en hombres jóvenes (n=9) y ancianos (n=9), respectivamente. . Sin embargo, lo que debe tenerse en cuenta es que los sujetos mayores tenían un volumen muscular un 11 % menor antes de la inmovilización (es decir, sarcopenia), por lo que la pérdida de masa muscular puede tener consecuencias aún más nefastas para los sujetos mayores. Más importante aún, los hombres mayores mostraron una recuperación de solo el 63 % de su masa muscular y ~78 % de su fuerza con 4 semanas de entrenamiento intensivo de resistencia (que no es una rehabilitación estándar), en comparación con una recuperación completa en hombres jóvenes. Los investigadores también tienen datos preliminares que muestran que 2 semanas de reducción de pasos dan como resultado una disminución significativa en la fuerza del músculo esquelético en hombres mayores.

Una estrategia potencial para aliviar la atrofia muscular inducida por el desuso que ocurre durante la inactividad física sería aumentar la ingesta de proteínas en la dieta. De hecho, algunos estudios muestran que la ingestión de altas dosis de aminoácidos ralentiza la tasa de atrofia por desuso durante el reposo en cama. Sin embargo, más recientemente, Dirks et al informaron que aumentar la ingesta de proteínas de 1,1 g/kg/d a 1,6 g/kg/d, utilizando un suplemento dos veces al día de 20 g de proteína, no tuvo impacto en la atrofia por desuso del músculo esquelético durante 5 días de inmovilización. por medio de un yeso de pierna completa. Se ha destacado que la falta de concordancia entre los estudios está relacionada con las diferencias en la ingesta de proteínas entre los grupos de control. De hecho, en los estudios que mostraron atenuación en la pérdida de masa muscular durante el reposo en cama, los grupos de control consumían proteínas a una tasa no superior a 0,8 g/kg/d, mientras que en el último estudio los participantes del grupo de control consumían 1,1 g/kg. /d y también se plantea la hipótesis de que la dosis de proteína utilizada por Dirks et al fue subóptima ya que nuestro trabajo muestra que los hombres mayores requieren dosis más altas de proteína de suero para estimular de manera óptima la síntesis de proteína. Los investigadores han demostrado recientemente, utilizando un análisis retrospectivo combinado de las tasas de síntesis de proteínas musculares, que los hombres mayores tenían un mayor requerimiento de proteínas por comida para estimular de manera óptima la síntesis de proteínas. Es importante destacar que este trabajo también mostró que con una dosis suficientemente alta de proteína de suero (~30 g), los hombres mayores tenían tasas de síntesis de proteína muscular no diferentes a las de los hombres jóvenes. Por lo tanto, si bien se aprecia que el consumo dos veces al día de un suplemento de 30 g elevaría sustancialmente la ingesta de proteínas, esta ingesta seguiría estando dentro de los rangos aceptables de distribución de macronutrientes y sería adecuada para personas mayores inactivas e hipoenergéticas. Además, el estudio de Dirks et al se llevó a cabo en un entorno de "vida libre" en lo que respecta a la dieta. Los investigadores proponen que durante los períodos de hospitalización y convalecencia, las personas mayores a menudo experimentan un déficit de energía y están desnutridas, específicamente en lo que respecta a la ingesta de proteínas. De hecho, un estudio de 102 pacientes hospitalizados demostró que el 21 % consumía solo el 50 % de sus necesidades energéticas diarias y esta desnutrición se asoció con una mayor incidencia de mortalidad hospitalaria y 90 días después del alta. Hallazgos similares han sido corroborados por otros informes que también muestran que la desnutrición se debe en gran medida a una ingesta inadecuada de proteínas. Este último punto es muy relevante para nuestra aplicación, ya que durante los períodos de déficit de energía, hasta el 25 % de la pérdida de masa corporal puede explicarse por pérdidas de masa corporal magra. Tomados en conjunto, estos datos muestran que los períodos de desuso muscular a menudo van acompañados de períodos de déficit de energía en los ancianos. Esta situación también es muy probable que ocurra durante, por ejemplo, el invierno en las regiones del norte de Canadá y los EE. UU., cuando los adultos mayores, en particular aquellos que viven en hogares de ocupación individual, pueden estar confinados en sus hogares y, por lo tanto, reducen drásticamente sus niveles de actividad y son menos probable que camine a los puntos de venta.

La base mecánica de la pérdida de masa y función muscular esquelética relacionada con la edad Las pérdidas de masa muscular esquelética se sustentan en un desequilibrio entre las tasas de síntesis de proteína muscular (MPS) y la degradación de proteína muscular (MPB). En seres humanos sanos se sabe que el cambio en la tasa de MPS en respuesta a la actividad contráctil y la alimentación con proteínas es el principal lugar de control de la masa muscular humana. En este sentido, los investigadores han demostrado recientemente que la MPS posprandial en respuesta a la ingesta de proteínas se reduce en aproximadamente ~20 % después de 14 días de reducción escalonada en hombres y mujeres mayores, y esta reducción en la MPS posprandial, denominada "resistencia anabólica", se asoció con con una pérdida de ~3,9 % en la masa libre de grasa de las piernas durante el período de 14 días. Por lo tanto, se propone que la reducción de la sensibilidad anabólica a la ingestión de proteínas es la principal responsable de la atrofia por desuso del músculo esquelético en humanos. Relevante para el contexto de la hospitalización, los déficits de energía a corto plazo también reducen la MPS posprandial en los jóvenes y los investigadores tienen datos preliminares que muestran que 14 días de una dieta hipoenergética controlada también reducen la MPS en aproximadamente ~9 % en hombres y mujeres de mediana edad. Por lo tanto, parece que tanto la deambulación reducida como un estado de restricción de energía de forma independiente (y posiblemente sinérgicamente) tienen un impacto nocivo en la MPS en respuesta a la ingesta de proteínas que puede explicar las pérdidas rápidas y puntuales de masa y fuerza del músculo esquelético que pueden ocurrir con el avance de la edad. . Nuestro laboratorio ha publicado datos que demuestran que un mayor consumo de productos lácteos y proteínas durante la dieta y la pérdida de peso inducida por el ejercicio da como resultado una ganancia de masa magra y, al mismo tiempo, promueve la pérdida de masa grasa en mujeres con sobrepeso y premenopáusicas. Sin embargo, aún se desconoce cómo el aumento de la ingesta de proteínas a base de lácteos durante y en la recuperación de un período combinado de deambulación reducida y dieta hipoenergética influye en el anabolismo muscular en hombres y mujeres mayores. Otra característica distintiva del metabolismo de las proteínas con el envejecimiento es que, aunque no hay diferencias aparentes en el recambio de proteínas entre hombres y mujeres jóvenes sanos, las mujeres mayores muestran tasas elevadas de MPS en reposo en comparación con los hombres mayores (>70 años), pero son menos sensibles a los efectos anabólicos de alimentación proteica y ejercicio. La implicación de este fenómeno es que las mujeres mayores pueden correr un riesgo aún mayor de atrofia por desuso durante los períodos de inactividad física y de ingesta de proteínas por debajo del nivel óptimo en comparación con los hombres.

Muchos de los estudios antes mencionados que evaluaron los cambios agudos en las tasas de MPS en respuesta a la ingesta de proteínas lo hicieron mediante la infusión de un trazador de aminoácidos marcado y el cálculo de la incorporación de ese trazador en el músculo esquelético durante un período de horas (para una discusión más amplia ver). Si bien este enfoque proporciona información importante, especialmente cuando se combina con medidas cuantitativas de cambios en la masa muscular como una resonancia magnética, la evaluación de la MPS medida con infusión de trazador se limita a ~ 5-6 h. Los desarrollos más recientes de técnicas analíticas han permitido el uso de una metodología de agua deuterada que permite la evaluación de MPS con períodos de incorporación mucho más largos, es decir, de días a semanas. De hecho, este método ha sido validado recientemente y su uso se está convirtiendo en el interés de muchos investigadores. Sin embargo, solo unos pocos laboratorios han demostrado la capacidad de realizar esta medición de manera competente. De hecho, los investigadores han realizado recientemente dos estudios utilizando esta metodología, y los valores de MPS que se han obtenido son totalmente consistentes con los informes publicados. Se propone que el uso de la metodología del agua deuterada, que permite la medición de MPS en una situación de vida libre e incorpora todas las medidas dietéticas y de actividad, sería un avance sustancial en la determinación de los mecanismos que sustentan la pérdida de proteína muscular mediada por desuso. Por lo tanto, los investigadores pretenden aprovechar estos hallazgos mediante el uso de la metodología del agua deuterada para estudiar cómo el aumento de la ingesta de proteínas en la dieta durante y en la recuperación de un período combinado de deambulación reducida y déficit de energía influye en las tasas a largo plazo de MPS en hombres mayores. y mujeres.

Los mecanismos moleculares que sustentan la MPS en respuesta a la estimulación son complejos, multifactoriales y siguen siendo en gran parte desconocidos. Sin embargo, lo que se sabe es que las proteínas contenidas dentro del eje de señalización Akt-mTORC1-p70S6K1 parecen ser clave. En un estudio realizado por los investigadores con pasos reducidos, se demostró una reducción en la fosforilación de Akt, así como una reducción de ~12 % en la sensibilidad a la insulina. Por lo tanto, los investigadores proponen examinar cómo cambia el contenido de proteínas contenidas en el eje de señalización Akt-mTORC1-p70S6K1 durante nuestra intervención. Los investigadores también examinarán los cambios en la relación ADN-proteína (un indicador del tamaño celular), así como la expresión del ARNm de miogenina, MAFBx y MuRF1, algunos de los cuales han demostrado cambiar en respuesta a un período de atrofia por desuso, utilizando PCR en tiempo real. Por lo tanto, nuestro análisis molecular, junto con el uso de la metodología de agua deuterada y un modelo del mundo real de atrofia por desuso y balance energético negativo, proporciona un enfoque clínico basado en mecanismos para estudiar el impacto del aumento de la ingesta de proteínas en la miopenia relacionada con la edad y dinapenia.

Los investigadores han demostrado previamente que 14 días de pasos reducidos inducen una reducción de la MPS posprandial en aproximadamente un 20 % en hombres y mujeres mayores, y esta reducción de la MPS posprandial se asoció con una pérdida de ~3,9 % en la masa libre de grasa en las piernas. Se ha demostrado que el aumento del consumo de productos lácteos y proteínas durante la dieta y la pérdida de peso inducida por el ejercicio da como resultado una ganancia de masa magra al mismo tiempo que promueve la pérdida de masa grasa en mujeres con sobrepeso y premenopáusicas. Sobre la base de estos hallazgos, los investigadores generaron datos piloto recientemente para mostrar que 14 días de reducción de pasos dan como resultado una disminución significativa en la fuerza muscular. Además, mostró una reducción de ~18 % en la MPS posprandial en respuesta a 3 porciones separadas de 25 g de proteína de suero de leche durante períodos de 11 horas después de 14 días de restricción energética leve (-300 kcal) en hombres mayores sanos (~65 años). Además, los investigadores tienen datos preliminares que muestran que 14 días de una dieta hipoenergética (-750 kcal/d) induce una disminución significativa del 9 % en la MPS posprandial en hombres y mujeres obesos y con sobrepeso de entre 35 y 65 años. Finalmente, los investigadores acaban de completar con éxito una prueba humana compleja en hombres mayores (65-75 años) que completaron una sola serie de cualquiera de los ejercicios de resistencia; ejercicio de intervalos de alta intensidad o ejercicio aeróbico tradicional de baja intensidad que utilizó la metodología de trazador D2O para evaluar directamente MPS durante un período de 24 horas y 48 horas. Estos valores de MPS son totalmente consistentes con los datos publicados previamente.