Sinergia Dietética en la Síntesis de Proteínas Musculares (POTATO)

1. Pruebas Preliminares

   1.1 Preparaciones: Los participantes acudirán a la sesión de pruebas preliminares tras un ayuno nocturno (~10 h sin consumir alimentos/bebidas calóricas) y habiendo evitado el ejercicio durante las 72 h previas. Antes de cualquier procedimiento presencial, se informará a los participantes sobre los procedimientos y riesgos asociados a la participación mediante la revisión del documento de consentimiento informado. Se animará a los participantes a hacer preguntas y a que se les respondan antes de preguntarles si desean continuar. La confirmación se documentará mediante firma en un formulario de proceso de consentimiento informado.

   1.2 Antropometría: Tras la prestación del consentimiento, se medirá la altura y el peso de los participantes para confirmar que el índice de masa corporal (IMC) está dentro de los límites de elegibilidad (18,5 - 30 kg/m²). Dado que los participantes ya han sido evaluados para todos los demás criterios de inclusión y exclusión, un IMC elegible dará lugar a la inclusión en el estudio y la continuación de la sesión de pruebas preliminares. Tras la confirmación de la elegibilidad para el estudio, se medirá la presión arterial por parte de un miembro capacitado del equipo de investigación. Posteriormente, se determinará la composición corporal mediante absorciometría de rayos X de energía dual (DEXA) de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Brevemente, se pedirá a los participantes que se quiten todos los objetos metálicos antes de ser posicionados por un técnico capacitado para una medición precisa de la masa magra y la masa grasa. La exploración dura aproximadamente 6-10 minutos, durante los cuales se indicará al participante que permanezca inmóvil.

   1.3 Registro de Dieta Habitual: Los hábitos dietéticos actuales se evaluarán mediante un sistema de registro dietético automatizado autoadministrado en línea (ASA24). Los participantes recibirán su nombre de usuario y contraseña individuales durante esta sesión y se les pedirá que registren durante 3 días consecutivos (2 días laborables y 1 día de fin de semana) antes de cada ensayo. Dado que es en línea, los participantes pueden completarlo fuera del sitio a su conveniencia.

   1.4 Tasa Metabólica en Reposo: La tasa metabólica en reposo (RMR) se evaluará mediante calorimetría indirecta. Se trata de una prueba no extenuante en la que la RMR se mide mediante un sistema automatizado de análisis de gases. Este dispositivo mide el consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono como la diferencia entre las concentraciones de gas inspirado y espirado. Antes del inicio de la prueba, los participantes se acostarán en posición supina sobre una mesa y se colocará una campana de plástico duro transparente y un paño de plástico blando transparente sobre el cuello, la cabeza y los hombros de los participantes para capturar los gases espirados. Los participantes permanecerán inmóviles sin dormirse mientras se capturan las concentraciones de gases respiratorios. La prueba concluirá cuando la RMR sea estable durante al menos 20 min (normalmente ~30 min desde el inicio).

   1.5 Prueba de Diez Repeticiones Máximas (10RM): Tras la prueba de la tasa metabólica en reposo, se evaluará la 10RM de los participantes para la extensión de piernas y la prensa de piernas. Para comenzar, los participantes pedalearán a un ritmo auto-seleccionado en un cicloergómetro estándar durante ~5 minutos. A continuación, los participantes completarán una serie de 8-10 repeticiones a ~50% de su 10RM predicha, seguido de 1-2 minutos de descanso. A continuación, la carga se ajustará a ~90% de su 10RM predicha. La carga se aumentará en un 2,5-5,0% después de cada intento exitoso hasta el fallo (normalmente en 5 intentos). Se asignarán dos minutos de descanso entre intentos máximos y 5 minutos entre ejercicios. Primero se probará la extensión de piernas, seguida de la prensa de piernas. Antes de salir del laboratorio, se permitirá a los participantes hacer cualquier pregunta que tengan antes de concluir la sesión.

   1.6 Acelerómetros: Antes de salir del laboratorio, se entregará a los participantes un acelerómetro (Actigraph) para evaluar los niveles de actividad física diaria (es decir, recuento de pasos). El personal de investigación demostrará el uso adecuado e instruirá a los participantes para que lleven el dispositivo durante toda la duración del estudio. Tras la demostración, se recordará a los participantes que eviten cualquier ejercicio extraño y que lleven el dispositivo durante dos días previos a los ensayos.

   1.7 Planificación: Antes de salir del laboratorio, los participantes y el equipo de investigación identificarán una fecha para el primer ensayo de infusión (al menos 7 días después de las pruebas preliminares). Además, el equipo de investigación proporcionará a los participantes una comida estandarizada para consumir la noche anterior a la primera infusión e instrucciones para abstenerse de ejercicio extenuante y consumo de alcohol durante 72 y 24 horas previas al primer ensayo. También se ofrecerá a los participantes un tentempié antes de salir del laboratorio.

2. Ensayo de Infusión

2.1 Preparaciones: Al menos 7 días después de las pruebas preliminares o de la infusión anterior, se pedirá a los participantes que regresen al laboratorio para un ensayo de infusión. En la mañana de cada infusión, los participantes acudirán al laboratorio por la mañana tras un ayuno nocturno (~10 h sin consumir alimentos/bebidas calóricas) y habiendo evitado el ejercicio extenuante y el consumo de alcohol durante 72 y 24 horas, respectivamente. Durante los 3 días previos a cada ensayo, se pedirá a los participantes que registren su ingesta dietética mediante un sistema de registro dietético automatizado autoadministrado en línea (24 horas) (ASA24).

2.2 Infusión de Isótopos Estables: A su llegada al laboratorio, los participantes se acostarán en posición supina en una cama de estilo clínico antes de que se les coloque un catéter intravenoso en una vena dorsal de la mano o del brazo. No se realizarán más de cuatro intentos para colocar el catéter. Tras la toma de muestras de sangre basal, se administrará una dosis de carga de L-[1-13C] leucina y L-[anillo 2H5] fenilalanina antes de iniciar una infusión constante mediante una bomba de infusión calibrada. Los trazadores de aminoácidos de isótopos estables aplicados en este experimento no son radiactivos y son completamente seguros. Estos isótopos estables enriquecerán el pool de aminoácidos en el cuerpo, lo que nos permitirá identificar la tasa de incorporación de aminoácidos en los tejidos. La preparación de los trazadores para administración intravenosa se realizará en un entorno estéril bajo una campana de flujo laminar dedicada a la preparación de trazadores y de acuerdo con las directrices de Buenas Prácticas de Fabricación.

2.3 Recolección de Sangre: Después de que los investigadores inicien la infusión, se colocará un segundo catéter en una vena de la mano o del brazo en el otro lado para que los investigadores puedan recolectar sangre durante todo el ensayo. A lo largo del ensayo, se recolectará sangre periódicamente del catéter. Antes de la recolección de algunas muestras, se colocará una manta térmica (60°C) en el sitio del catéter (brazo o mano) para "arterializar" (imitar la sangre dentro de las arterias) las muestras de sangre. Se recolectarán un total de 17 muestras de sangre (~174 mL) durante el primer ensayo, mientras que en el segundo ensayo se recolectarán 15 muestras de sangre (~149 mL). La recolección regular de sangre permite determinar el enriqueciento isotópico, las concentraciones de aminoácidos y las concentraciones de ácidos grasos libres en sangre. Entre extracciones, el catéter se mantendrá permeable mediante un goteo de solución salina al 0,9% a baja velocidad.

2.4 VCO2: La producción de dióxido de carbono (VCO2) se determinará a partir del aire espirado muestreado por una boquilla de circuito abierto conectada a una manguera. Inmediatamente después de realizar el análisis de VCO2 (10 minutos), se pedirá a los participantes que exhalen en una boquilla separada conectada a una bolsa de plástico. Esta muestra de aliento se almacena en un vacutainer estéril para el análisis futuro del enriquecimiento del trazador de isótopos estables en el aliento.

2.5 Recolección de Músculo: Se recolectarán un total de cinco biopsias musculares (tres como parte de la 1ª infusión y dos durante la 2ª infusión). El procedimiento de biopsia implica la extracción de un pequeño trozo de tejido muscular utilizando una aguja hueca estéril (aguja de Bergström) y será realizado por el Dr. Nicholas Burd bajo los auspicios del Dr. Jared Willard, MD. Los participantes descansarán en una cama y el área para la biopsia se afeitará, si es necesario. Posteriormente, el área se esterilizará usando gluconato de clorhexidina al 4% antes de inyectar 5 mL de anestésico local (Xilocaína al 2% con epinefrina 1:100.000) por vía subcutánea con especial cuidado para evitar infiltrar el músculo. Una vez que el anestésico esté activo (~10 min), el Dr. Burd hará una pequeña incisión (~4-5 mm) en la piel para crear una abertura a través de la cual insertar la aguja de biopsia para la recolección de tejido. El Dr. Burd cortará rápidamente un pequeño trozo de músculo (~50-100 mg; aproximadamente del tamaño de una goma de borrar de lápiz estándar) y retirará la aguja de la pierna del sujeto. Durante la recolección de la muestra (~30 seg), los sujetos pueden sentir una sensación de presión profunda en su pierna. Se colocará un paño estéril desechable bajo el muslo del participante y se usarán guantes estériles para todos los procedimientos de biopsia.

Una vez completada la biopsia, un miembro capacitado del equipo de investigación aplicará presión con gasa estéril hasta que cese el sangrado (al menos 10 min). Posteriormente, el sitio de la incisión se cerrará usando tiras de mariposa (Steri-strips) seguido de la aplicación de un vendaje. Se aplicará una envoltura de presión elástica sobre el vendaje para minimizar la posibilidad de hematomas. A continuación, se instruirá a los participantes para que dejen las tiras de mariposa y la envoltura de presión en la herida durante 96 y 24 horas, respectivamente. Se proporcionará al participante un "kit de cuidado de biopsia" (descrito en la sección 10.1/Kit de cuidado de biopsia) para cuidar adecuadamente la incisión después de salir del laboratorio. Un miembro del equipo de investigación se pondrá en contacto con los participantes al día siguiente del ensayo para comprobar el proceso de curación.

Ejercicio de Resistencia e Ingestión de Comida: Inmediatamente después del cierre de la segunda biopsia, los participantes comenzarán a calentar para una sesión aguda de ejercicio de resistencia. Para comenzar, los participantes pedalearán a un ritmo auto-seleccionado en un cicloergómetro estándar durante 5 minutos. Posteriormente, los participantes comenzarán el ejercicio de resistencia. Los participantes completarán una serie de calentamiento a ~60% de su diez repeticiones máximas (10RM) medida en las pruebas preliminares, seguido de 4 series de 10-12 repeticiones a ~90% 10RM con 1-3 minutos de descanso entre series tanto para extensión de piernas como para prensa de piernas. Los participantes igualarán la carga, series y repeticiones del primer ensayo durante su segundo ensayo.

Inmediatamente después de completar el ejercicio, los participantes regresarán a la sala de infusión para consumir las comidas. Durante el primer ensayo, los participantes serán aleatorizados y contrabalanceados para ingerir ya sea 1 patata russet mediana con piel y 2 onzas-equivalente de carne molida magra combinada (274 kcal, 19,3 g proteína, 5 g grasa, 37 g carbohidratos y 4 g fibra), 2 rebanadas de pan blanco y combinación de carne (262 kcal, 19,8 g proteína, 6,8 g grasa, 28 g carbohidratos y 1,8 g fibra), o 2 onzas-equivalente de carne (93% carne magra/7% grasa; 110 kcal, 14,8 g proteína y 5 g grasa) durante las infusiones constantes con carga para la medición del metabolismo proteico. Durante el segundo ensayo, los participantes serán asignados aleatoriamente a consumir una de las condiciones restantes.

La patata russet comercial con piel se cortará en cubos de 1 pulgada y se horneará junto con la hamburguesa de carne molida a 200°C durante ~30 minutos, o hasta que la temperatura interna de la carne alcance 75°C justo antes del consumo en el día del ensayo. La comida se cocinará a una temperatura interna de al menos 165°F de acuerdo con la temperatura interna mínima del USDA para prevenir enfermedades transmitidas por alimentos.