Efecto de la membrana del glóbulo de grasa láctea (MFGM) sobre la protección de la barrera intestinal en corredores

Se llevó a cabo una prueba de ejercicio cruzada doble ciego aleatoria con 14 corredores en el campus de la Universidad Estatal de Utah. Esta población de 14 corredores se seleccionó de una población más grande de 20 que se reclutó para completar dos pruebas iniciales. En dos visitas preliminares se determinaron los parámetros necesarios para la realización del ensayo experimental. Durante la primera visita, se determinó un valor de referencia para la permeabilidad intestinal y la capacidad aeróbica de los corredores. En la segunda visita se probó la capacidad para completar una carrera al 80% del VO2máx y se midió el efecto del estrés del ejercicio sobre la permeabilidad intestinal, el LPS plasmático y la temperatura central.

Una vez que se seleccionó una población de prueba, se realizó un ensayo cruzado, doble ciego y aleatorizado en el que se probó la capacidad de MFGM para prevenir un cambio en la permeabilidad intestinal inducida por el ejercicio.

Durante cada sesión de prueba, se monitorearon la frecuencia cardíaca (FC), la producción de trabajo y la temperatura central (CT). La HR y la CT fueron monitoreadas por una pastilla de temperatura CorTemp™ que fue ingerida por los atletas antes de la prueba (http://www.hqinc.net/pages/pill_page.html). Además, se extrajo sangre al inicio del estudio (antes de la prueba de agotamiento), inmediatamente después de la prueba contrarreloj y nuevamente a la 1 hy a las 5 h. Se analizó la sangre en busca de índices de intensidad de entrenamiento (lactato), daño muscular (creatina quinasa, citoquinas) y disfunción de la barrera intestinal (lipopolisacárido, citoquinas). Además, inmediatamente después de la carrera, los atletas consumieron una bebida con dos carbohidratos (lactulosa y ramnosa). Durante las seis horas siguientes se recogió la orina y estos azúcares se midieron mediante cromatografía de gases para determinar la permeabilidad del intestino.

Reclutamiento de sujetos Veinte corredores (de 18 a 50 años) fueron inicialmente reclutados a través de folletos del campus, anuncios en el periódico local y una guía deportiva semanal. Se excluyeron del estudio los participantes que tenían antecedentes médicos que incluían: enfermedad cardíaca, hipertensión no controlada, diabetes, enfermedad de Crohn, síndrome del intestino irritable, colitis, enfermedad celíaca, enfermedades inflamatorias o autoinmunes o intolerancia a la lactosa. Todos los sujetos recibieron instrucciones de evitar todos los medicamentos antiinflamatorios durante al menos 24 h antes de cualquier actividad de prueba. En la mañana de la primera visita, a los sujetos aprobados se les midió la composición corporal con BodPod (Life Measurement, Inc., Concord, CA). Se pidió a los participantes que se abstuvieran de realizar cualquier ejercicio pesado durante 48 horas antes de la primera visita. A los sujetos se les dio un tubo de 50 ml que contenía 5 g de lactulosa y 2 g de azúcar de ramnosa y se les indicó que bebieran la sonda 4 horas después de haber terminado el desayuno para determinar la permeabilidad intestinal inicial. A los sujetos se les dio un recipiente de recolección de orina y se les indicó que recolectaran toda la orina durante 6 horas después de la ingestión de la sonda. Los sujetos no debían almorzar hasta 1,5 horas después de beber la sonda de azúcar. Después de 6 horas de recolección de orina, los sujetos regresaron al sitio de prueba y realizaron una prueba continua de VO2 máx.

Segunda visita (aproximadamente una semana después de la primera visita) Aproximadamente 3 horas después de terminar el desayuno, los sujetos se presentaron en el sitio de prueba para que les extrajeran sangre (para determinar el LPS plasmático de referencia), midieron el peso y tomaron una sonda de temperatura. Los participantes comenzaron el desafío de ejercicio (carrera de 60 minutos al 80 % del VO2 máx.) aproximadamente 4 horas después de terminar el desayuno. El desafío del ejercicio se llevó a cabo en una habitación climatizada a 22 °C sin ventilador. Los sujetos fueron monitoreados para asegurarse de que estuvieran corriendo al 80 % de su VO2 máx. y no se les permitiera consumir agua durante el desafío. Inmediatamente después del desafío del ejercicio, los participantes consumieron las sondas de azúcar. Se midió el peso, se extrajo sangre (LPS de plasma posterior al ejercicio) y se instruyó a los sujetos para que recolectaran su orina durante las próximas seis horas. Para facilitar la rehidratación y la producción de orina, se instruyó a los sujetos para que reemplazaran el 150 % de sus pérdidas de líquidos (peso antes y después del ejercicio) con la ingesta de agua.

Después de examinar a 20 sujetos, una población de quince sujetos aceptó participar en el ensayo cruzado. Un sujeto abandonó debido a un embarazo y cuatro sujetos pudieron participar debido a conflictos de programación. Un sujeto abandonó después de sufrir una fractura de tobillo que no estaba relacionada con el estudio.

La tercera y cuarta visitas fueron la parte cruzada del experimento que comparaba el MFGM con el vehículo. Las visitas 3 y 4 fueron idénticas a la 2, excepto que los participantes bebieron el vehículo de reposición de líquidos o la reposición de líquidos + MFGM 1 hora antes del desafío del ejercicio y nuevamente inmediatamente después del ejercicio. Los participantes y el personal que administraba los protocolos experimentales estaban cegados a los tratamientos mediante el uso de recipientes de bebidas codificados y no transparentes. Los sujetos completan la cuarta visita una semana después y consumen la bebida del vehículo o el vehículo + MFGM.

Para la parte cruzada del estudio, los atletas recibieron una de dos bebidas. La bebida de control se formuló de acuerdo con las pautas actuales de nutrición deportiva para la entrega de nutrientes antes y después del entrenamiento. Contenía proteína de suero, sacarosa, maltodextrinas, sabor a chocolate y una pequeña cantidad de aceite de mantequilla. La bebida de prueba era idéntica en cuanto al contenido de macronutrientes, pero contenía un ingrediente a base de leche llamado 'membrana de glóbulos de grasa de leche'. Este material se aísla de un subproducto de la producción de mantequilla y es rico en fosfolípidos. Las bebidas se proporcionaron tres horas antes de la prueba de ejercicio, así como inmediatamente después. La bebida de prueba contenía un polvo rico en MFGM producido por Arla Foods (Lacprodan PL-20) que contiene aproximadamente un 20 % de fosfolípidos y un 60 % de proteínas. En estudios con ratones, Dial et al observaron efectos sobre la protección intestinal en 1 h cuando los animales recibieron fosfolípidos a 100 mg/kg de peso corporal. La segunda bebida se combinó en cuanto al contenido de macronutrientes, pero no contenía el polvo de fosfolípidos.

Criterios de valoración medidos Cambio en la permeabilidad intestinal Para determinar la permeabilidad intestinal basal en reposo, se utilizó el método de Pals. Este método determina la permeabilidad intestinal mediante el suministro de azúcares no digeribles lactulosa y ramnosa y estima la permeabilidad intestinal y gástrica mediante la recuperación de estas sondas de azúcar en la orina. En el epitelio intestinal sano, la lactulosa tiene un transporte muy limitado a través de la barrera intestinal. La ramnosa atraviesa el epitelio del intestino delgado a través de una ruta transcelular y sirve como control interno para tener en cuenta la tasa de vaciado gástrico, el tiempo de tránsito intestinal y la función renal. La molécula de lactulosa más grande solo puede cruzar el epitelio intestinal a través de una ruta paracelular a través de uniones estrechas. Por lo tanto, una mayor proporción de lactulosa a ramnosa recuperada en la orina indica una función de barrera intestinal comprometida. Se ha demostrado que el estrés por ejercicio aumenta significativamente la proporción urinaria de lactulosa/ramnosa. Similar a nuestro modelo de estrés de ejercicio propuesto, este método se ha utilizado para demostrar que correr al 80 % del VO2máx durante una hora duplica la permeabilidad intestinal en comparación con la línea de base.

Cambio en LPS en plasma: Para evaluar la endotoxemia, las concentraciones de LPS en plasma se midieron a través de una actividad cinética como describe Nieman. El LPS plasmático se midió a partir de sangre extraída antes del ejercicio (línea de base), inmediatamente después y 1 y 5 horas después de la prueba de ejercicio. Se ha demostrado que el LPS plasmático aumenta después de las sesiones de ejercicio de resistencia y se supone que es el resultado de una translocación bacteriana aberrante de bacterias intestinales a través de una barrera intestinal comprometida. El LPS plasmático elevado desde el inicio inmediatamente después del ejercicio se ha demostrado previamente después de una media maratón, una maratón completa. Se anticipó que los niveles de LPS en plasma aumentarían después del estrés del ejercicio y se correlacionarían con la temperatura corporal central y el índice de lactulosa/ramnosa de integridad de la barrera intestinal.

Cambio en las citocinas inflamatorias: se midieron los niveles plasmáticos de IL-6, TNFα, IL-10, IL-17, INFγ, IL-3, MCP-1, IL-15 y GMCSF en la línea de base y en las muestras de 1 h después del ejercicio . Las concentraciones de citocinas se determinaron mediante ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas multiplex (ELISA) por un proveedor comercial (Quansys Biosystems, Logan, UT). Estas citocinas se seleccionaron en base a un estudio anterior que investigaba la fuga intestinal y el consumo de MFGM en un ensayo de fuga intestinal estimulado con LPS con ratones. Todas las citocinas aumentaron significativamente en animales con intestino permeable, excepto GMCSF, y disminuyeron significativamente en animales alimentados con MFGM en comparación con los controles. Además, Ng et al demostraron un aumento de los niveles plasmáticos de IL-10 e IL-6 (50 % y 65,2 % de aumento desde el inicio, respectivamente) en corredores inmediatamente después de una media maratón. De manera similar, se ha demostrado que los niveles plasmáticos de IL-6 y TNFα aumentan desde el nivel inicial inmediatamente después de un maratón. Con base en los datos preliminares y los estudios antes mencionados, se anticipó que se medirían mayores niveles de citoquinas inflamatorias después del desafío del ejercicio y se planteó la hipótesis de que MFGM anularía este efecto en comparación con las otras bebidas de recuperación.

Cambio en la creatina quinasa plasmática: la creatina quinasa se midió en muestras tomadas antes, inmediatamente después y 1 hora después de la prueba de ejercicio. La creatina quinasa se midió utilizando un kit colorimétrico comercial (Sigma) en un lector de placas UV/vis de 96 pocillos (Molecular Devices). El aumento de la creatina quinasa en plasma es un índice bien establecido del daño muscular inducido por el ejercicio. En un estudio similar, los ciclistas que pedalearon al 85 % del VO2 máx. hasta el agotamiento después de la depleción de glucógeno el día anterior tenían menos creatina quinasa en plasma cuando consumieron leche con chocolate como bebida de recuperación en comparación con una bebida de reemplazo de carbohidratos.

Lactato plasmático: para evaluar el metabolismo anaeróbico, el lactato plasmático se medirá al inicio, inmediatamente después y 2 horas después del esfuerzo del ejercicio. El lactato se medirá utilizando un kit de prueba enzimático (r-Biopharm, Marshall, MI).

El criterio principal de valoración medido en este estudio fue la proporción de lactulosa/ramnosa en LPS en orina y plasma. Los datos se analizaron mediante ANOVA de factor único y las diferencias significativas se exploraron con pruebas post-hoc. La temperatura corporal central se midió en tiempo real y se correlacionó con la hipoxia intestinal y con la permeabilidad intestinal.

Todos los componentes medidos en sangre (lactato, LPS, citocinas y CK) se analizaron mediante ANOVA de dos factores con el tiempo y el tratamiento como variables. Se incluyó el lactato ya que generalmente se considera un índice de actividad anaeróbica. Otro parámetro en el que estaban interesados ​​es la creatina quinasa. Como se mencionó en la introducción, esta enzima se detecta en la sangre después de un ejercicio intenso y se cree que se correlaciona con el daño a los músculos. Además, al menos dos estudios con leche con chocolate han observado que la CK plasmática es más baja en atletas que beben leche con chocolate en comparación con otras bebidas de recuperación.

Plan de gestión Los tres IP participaron activamente en la planificación y ejecución de este estudio, así como en el procesamiento y análisis de muestras. El Dr. Ward fue responsable de la formulación de la bebida MFGM. Además, el Dr. Ward fue responsable del análisis GC-FID de la orina. Además, el Dr. Ward supervisará a un estudiante de posgrado apoyado por este proyecto.

Dr. Bressel reclutó a los atletas y ayudó con la organización de las pruebas. Además, el Dr. Bressel supervisó todas las pruebas de rendimiento y la recopilación de los datos del ejercicio.

El Dr. Hintze estuvo a cargo de las muestras de sangre y orina. El estudiante (y quizás el Dr. Hintze) realizó los ensayos de LPS, lactato y CK. Además, el Dr. Hintze fue responsable del manejo adecuado de las muestras de sangre y de la entrega de las muestras a Quansys Biosystems para el análisis de citoquinas.

Los tres IP colaboraron en el análisis de datos y en la preparación del manuscrito.