Proteiinin saanti ja askelten vähentäminen vanhemmilla aikuisilla (DRI)

Ikään liittyvä luustolihasmassan väheneminen, jota kutsutaan sarkopeniaksi, liittyy lukuisiin aineenvaihduntasairauksiin, mukaan lukien, mutta ei rajoittuen, syöpään, aivohalvaukseen, mikrovaskulaariseen sairauteen, tyypin 2 diabetekseen, Parkinsonin ja Alzheimerin tautiin. Lisäksi luurankolihasmassan laskuun liittyy myös luustolihasten voimakkuuden jyrkempi heikkeneminen, joka tunnetaan nimellä dynapenia, joka on taipumus vammautumiseen ja kaatumiseen.

Sarkopenia alkaa elämän viidennellä vuosikymmenellä ja etenee, ainakin väestöpohjaisten arvioiden perusteella, noin 0,8 prosentin menetyksellä vuosittain, kun taas voimahäviöt ovat suurempia ja vaihtelevampia 2-5 prosentin vuosivauhdilla 50 vuoden iän jälkeen. Nämä lihasten ja voiman menetysnopeudet eivät kuitenkaan ole lineaarisia. Pikemminkin lihasmassan menetyksen tasaista laskua leikkaavat lyhytaikaiset lihaskuntoutusjaksot, jotka kiihdyttävät voimaa ja lihasten menetystä ja joista vanhemmilla on nuorempiin verrattuna vaikea toipua. Näiden akuuttien lihaskuntoisten jaksojen on osoitettu johtavan ohimenevästi nopeutuneeseen voiman ja luuston lihasmassan heikkenemiseen, mikä kiihdyttää tehokkaasti sarkopeniaa. Tällaiset lihasten passiivisuuden jaksot ilmenevät useista eri olosuhteista, kuten sairaalahoidosta, joka vaatii lyhytaikaista vuodelepoa, raajojen immobilisoinnista murtuman tai leikkauksen vuoksi ja sairauksista johtuvan inaktiivisen toipumisen jaksoista. Esimerkiksi influenssa on toiseksi yleisin syy lyhytaikaiseen sairaalahoitoon 65-vuotiailla henkilöillä, joiden keskimääräinen sairaalassaoloaika on 3–4 päivää, jonka aikana esiintyy huomattavaa lihasten vajaatoimintaa. Lisäksi monia iäkkäiden ihmisten leikkauksia (esim. kolekystektomia) seuraa sairaalahoito keskimäärin 3 päivää ja toipumisjakso 6–9 päivää tai keskimäärin ~10 päivää toipumisaikaa ja minimaalista aktiivisuutta ennen normaaliin toimintaan paluuta. Koska fyysinen voima ennustaa kaikista syistä johtuvaa kuolleisuutta, strategiat, jotka estävät luustolihasten voiman ja toiminnallisen massan heikkenemisen tai parantavat niiden palautumista vanhusten passiivisuusjaksojen jälkeen, ovat kriittisiä.

Laboratoriostamme ja muista saaduista tiedoista on käynyt ilmi, että vähentynyt liikkuminen (eli päivittäiset askeleet), joka on malli huomattavan yleisestä mutta näennäisesti hyvänlaatuisesta lihasten vajaakäytöstä, johtaa luuston lihasten merkittävään menettämiseen sekä nuorilla että vanhemmilla yksilöillä. Tutkijat ehdottavat, että vaiheiden vähentämisellä indusoitu käyttämättömyysjakso tarjoaa erinomaisen mallin käytöstäpoiston aiheuttaman dynapenian ja atrofian tutkimiseen. Vanhemmilla ihmisillä 2 viikon alentuneen aktiivisuuden on osoitettu vähentävän jalkojen vähärasvaista massaa 3,9 % ja lisäävän vartalon rasvakudosta 7,3 %. Mielenkiintoista on, että toiset ovat osoittaneet, että vanhemmat ihmiset menettävät saman määrän lihaksia vain 10 päivän vuodelevolla verrattuna nuorten ihmisten menetykseen 28 päivän vuodelevolla. Saman 10 päivän aikana alaraajojen voiman, voiman ja aerobisen kapasiteetin järkyttävä menetys ja fyysinen aktiivisuus vähenevät. Nämä tiedot osoittavat, kuinka alttiita iäkkäät ihmiset ovat jopa lyhytaikaisille käyttämättömyyksille. Suetta ym. havaitsivat erilaisia ​​tuloksia, jotka raportoivat vasteena jalkojen heittoon 8,9 %:lla ja 5,2 %:lla quadriceps femoris -lihaksen tilavuuden laskua nuorilla (n=9) ja vanhoilla miehillä (n=9). . On kuitenkin huomioitava, että vanhemmilla koehenkilöillä oli 11 % pienempi lihastilavuus ennen immobilisaatiota (eli sarkopeniaa), joten lihasmassan vähenemisellä voi olla vieläkin vakavampia seurauksia vanhemmille koehenkilöille. Vielä tärkeämpää on, että vanhemmat miehet palautuivat vain 63 % lihasmassastaan ​​ja ~78 % voimastaan ​​neljän viikon intensiivisellä vastusharjoittelulla (joka ei ole tavanomainen kuntoutus) verrattuna nuorten miesten täydelliseen palautumiseen. Tutkijoilla on myös alustavia tietoja, jotka osoittavat, että 2 viikon askelten pieneneminen johtaa merkittävästi luurankolihasten voiman heikkenemiseen vanhemmilla miehillä.

Yksi mahdollinen strategia lievittää käyttämättömyyden aiheuttamaa lihasatrofiaa, joka ilmenee fyysisen passiivisuuden aikana, olisi lisätä proteiinin saantia ravinnosta. Itse asiassa jotkut tutkimukset osoittavat, että suuret annokset aminohappojen nauttimista hidastavat käytöstäpoistoatrofiaa vuodelevon aikana. Kuitenkin äskettäin Dirks ym. raportoivat, että proteiinin saannin lisääminen arvosta 1,1 g/kg/d arvoon 1,6 g/kg/d käyttämällä kahdesti vuorokaudessa 20 g:n proteiinilisää, ei vaikuttanut luustolihasten vajaakäytön atrofiaan 5 päivän immobilisaation aikana. täyden jalkakipsin avulla. Tutkimusten välisen yksimielisyyden puuttumisen on korostettu liittyvän eroihin proteiinin saannissa kontrolliryhmien välillä. Itse asiassa tutkimuksissa, jotka osoittivat lihasmassan heikkenemistä vuodelevon aikana, kontrolliryhmät söivät proteiinia korkeintaan 0,8 g/kg/vrk, kun taas jälkimmäisessä tutkimuksessa kontrolliryhmän osallistujat kuluttivat 1,1 g/kg. /d ja oletetaan myös, että Dirksin et al. käyttämä proteiiniannos ei ollut optimaalinen, koska työmme osoittaa, että vanhemmat miehet tarvitsevat suurempia heraproteiiniannoksia stimuloidakseen optimaalisesti proteiinisynteesiä. Tutkijat ovat äskettäin osoittaneet käyttämällä retrospektiivistä yhdistettyä analyysiä lihasproteiinien synteettisistä nopeuksista, että vanhemmilla miehillä oli suurempi proteiinitarve ateriaa kohti optimaalisesti proteiinisynteesin stimuloimiseksi. Tärkeää on, että tämä työ osoitti myös, että riittävän suurella heraproteiiniannoksella (~30g) vanhemmilla miehillä lihasproteiinisynteesi ei poikkea nuorten miesten vastaavista. Näin ollen, vaikka ymmärretäänkin, että 30 g:n lisäravinteen nauttiminen kahdesti päivässä nostaisi proteiinin saantia oleellisesti, tämä saanti olisi silti reilusti hyväksyttävien makroravinteiden jakautumisrajojen sisällä ja sopiva iäkkäille henkilöille, jotka ovat passiivisia ja hypoenergeettisiä. Lisäksi Dirksin et al.:n tutkimus suoritettiin "vapaaseen elämään" ruokavalion osalta. Tutkijat ehdottavat, että sairaalahoidon ja toipumisen aikana iäkkäät ihmiset kokevat usein energiavajetta ja ovat aliravittuja erityisesti proteiininsaannin suhteen. Itse asiassa 102 sairaalapotilaan tutkimus osoitti, että 21 % kulutti vain 50 % päivittäisestä energiantarpeestaan, ja tämä aliravitsemus liittyi korkeampaan sairaalassa ja 90 päivää kotiutumisen jälkeiseen kuolleisuuteen. Samanlaisia ​​havaintoja ovat vahvistaneet muut raportit, jotka osoittavat myös, että aliravitsemus johtuu suurelta osin riittämättömästä proteiinin saannista. Tämä jälkimmäinen kohta on erittäin tärkeä sovelluksemme kannalta, koska energiavajeen aikana jopa 25 % kehon massan menetyksestä voidaan selittää vähärasvaisen kehon massan menetyksillä. Yhdessä nämä tiedot osoittavat, että vanhuksilla lihasten käyttökatkoihin liittyy usein energiavajetta. Tämä tilanne on erittäin todennäköinen myös esimerkiksi talven aikana Kanadan ja Yhdysvaltojen pohjoisilla alueilla, jolloin vanhemmat aikuiset, erityisesti ne, jotka asuvat yhden asukkaan kotitalouksissa, voivat olla kotitalouksissa ja heikentää siten huomattavasti aktiivisuustasoaan ja he ovat vähemmän todennäköisesti kävelee vähittäismyyntipisteisiin.

Ikääntymiseen liittyvän luuston lihasmassan ja toiminnan vähenemisen mekaaninen perusta Luustolihasmassan menetyksiä tukee lihasproteiinisynteesin (MPS) ja lihasproteiinien hajoamisen (MPB) välinen epätasapaino. Terveillä ihmisillä tiedetään, että MPS:n nopeuden muutos vasteena supistumisaktiivisuuteen ja proteiinisyötteeseen on ihmisen lihasmassan ensisijainen säätelypaikka. Tältä osin tutkijat ovat äskettäin osoittaneet, että aterian jälkeinen MPS vasteena proteiinin nauttimiseen vähenee noin ~20 % 14 pv:n jälkeen ikääntyneillä miehillä ja naisilla, ja tämä aterian jälkeisen MPS:n väheneminen – keksitty "anabolinen vastustus" - liittyi rasvattoman jalkojen massan menetys ~3,9 % 14 päivän aikana. Siten ehdotetaan, että alentunut anabolinen herkkyys proteiinin nauttimiselle on ensisijaisesti vastuussa luustolihasten vajaakäytön surkastumisesta ihmisillä. Sairaalahoidon kannalta merkitykselliset lyhytaikaiset energiavajeet vähentävät myös aterian jälkeistä MPS:ää nuorilla, ja tutkijoilla on alustavia tietoja, jotka osoittavat, että 14 päivää kontrolloitua hypoenergeettistä ruokavaliota myös vähentää MPS:ää noin ~9 % keski-ikäisillä miehillä ja naisilla. Siksi näyttää siltä, ​​että sekä heikentyneellä liikkumisella että energiarajoitteella itsenäisesti (ja mahdollisesti synergistisesti) on haitallinen vaikutus MPS:ään vasteena proteiinin nauttimiselle, mikä saattaa selittää luuston lihasmassan ja voiman nopean ja välittömän menetyksen, jota voi tapahtua iän myötä. . Laboratoriomme on julkaissut tietoja, jotka osoittavat, että lisääntynyt maitotuotteiden ja proteiinin kulutus ruokavalion ja liikunnan aiheuttaman painonpudotuksen aikana johtaa vähärasvaiseen painonnousuun ja samalla edistää rasvamassan vähenemistä ylipainoisilla ja premenopausaalisilla naisilla. Silti ei tiedetä, kuinka meijeripohjaisen proteiinin saannin lisääminen ruokavalion aikana ja siitä toipumisen aikana, jolloin yhdistetty vaellus ja hypoenergeettinen ruokavalio vaikuttaa lihasten anaboliaan ikääntyneillä miehillä ja naisilla. Toinen ikääntymisen myötä ilmenevä proteiiniaineenvaihdunnan piirre on se, että vaikka proteiinin vaihtumisessa ei ole ilmeisiä eroja nuorten terveiden miesten ja naisten välillä, vanhemmilla naisilla on korkeampi lepo-MPS verrattuna vanhempiin miehiin (>70 v), mutta he ovat vähemmän herkkiä proteiinin anabolisille vaikutuksille. proteiiniruokinta ja liikunta. Tämän ilmiön seurauksena iäkkäät naiset voivat olla miehiin verrattuna jopa suuremmassa vaarassa käyttää atrofiaa fyysisen passiivisuuden ja optimaalisen proteiinin saannin aikana.

Monet edellä mainituista tutkimuksista, jotka arvioivat akuutteja muutoksia MPS:n määrissä vasteena proteiinin saamiseen, tekivät niin infusoimalla leimattua aminohappomerkkiainetta ja laskemalla tämän merkkiaineen liittymisen luurankolihakseen tuntien aikana (katso laajennettu keskustelu). Vaikka tämä lähestymistapa tarjoaa tärkeää tietoa, erityisesti yhdistettynä lihasmassan muutosten kvantitatiivisiin mittauksiin, kuten MRI, merkkiaineinfuusiolla mitatun MPS:n arviointi on rajoitettu noin 5-6 tuntiin. Analyyttisten tekniikoiden uudempi kehitys on mahdollistanut deuteroidun veden metodologian käytön, joka mahdollistaa MPS:n arvioinnin paljon pidemmillä käyttöjaksoilla, eli päivästä viikkoon. Itse asiassa tämä menetelmä on äskettäin validoitu, ja sen käyttö on nyt tulossa monien tutkijoiden kiinnostuksen kohteeksi. Kuitenkin vain muutama laboratorio on osoittanut kykynsä suorittaa tämä mittaus asiantuntevasti. Itse asiassa tutkijat ovat äskettäin suorittaneet kaksi tutkimusta tällä menetelmällä, ja saadut MPS-arvot ovat täysin yhdenmukaisia ​​julkaistujen raporttien kanssa. On ehdotettu, että deuteroidun veden menetelmän käyttö, joka mahdollistaa MPS:n mittaamisen vapaassa elämäntilanteessa ja joka sisältää kaikki ruokavalio- ja aktiivisuusmittaukset, olisi merkittävä edistysaskel niiden mekanismien määrittämisessä, jotka tukevat käytöstä johtuvaa lihasproteiinin häviämistä. Siten tutkijat pyrkivät hyödyntämään näitä havaintoja käyttämällä deuteroidun veden metodologiaa tutkiakseen, kuinka proteiinin saannin lisääminen ruokavalion proteiinin saannin aikana ja toipumisen aikana yhdistettynä vähentyneen liikkumisen ja energiavajeen aikana vaikuttaa MPS:n pitkäaikaiseen määrään iäkkäillä miehillä. ja naisia.

Molekyylimekanismit, jotka tukevat MPS:ää vasteena stimulaatiolle, ovat monimutkaisia, monitekijäisiä ja jäävät suurelta osin tuntemattomiksi. Kuitenkin tiedetään, että Akt-mTORC1-p70S6K1-signalointiakselin sisällä olevat proteiinit näyttävät avainasemassa. Tutkijoiden tekemässä tutkimuksessa, joka sisälsi alennettuja vaiheita, se osoitti Akt-fosforylaation vähenemisen sekä ~12 %:n vähenemisen insuliiniherkkyydessä. Siten tutkijat ehdottavat tutkimaan, kuinka Akt-mTORC1-p70S6K1-signalointiakselin sisältämien proteiinien sisältö muuttuu interventiomme aikana. Tutkijat tutkivat myös muutoksia DNA-proteiinisuhteessa (solukoon indikaattori) sekä myogeniinin, MAFBx:n ja MuRF1:n mRNA-ilmentymistä, joista joidenkin on osoitettu muuttuvan vasteena käyttökatkon atrofiajaksolle. reaaliaikainen PCR. Siten molekyylianalyysimme yhdistettynä deuteroidun veden metodologian käyttöön ja todellisen käytön atrofian ja negatiivisen energiatasapainon malliin tarjoaa mekanismiin perustuvan kliinisen lähestymistavan tutkiaksemme lisääntyneen proteiinin saannin vaikutusta ikääntymiseen liittyvään myopeeniaan ja dynapenia.

Tutkijat ovat aiemmin osoittaneet, että 14 vuorokautta alennettuja askeleita indusoi aterian jälkeisen MPS:n väheneminen noin ~ 20 % seuraten vanhemmilla miehillä ja naisilla, ja tämä aterian jälkeisen MPS:n väheneminen liittyi ~3,9 %:n rasvattomien jalkojen massan vähenemiseen. On osoitettu, että maitotuotteiden ja proteiinin lisääntynyt kulutus ruokavalion ja liikunnan aiheuttaman painonpudotuksen aikana johtaa vähärasvaiseen painonnousuun ja samalla edistää rasvamassan vähenemistä ylipainoisilla ja premenopausaalisilla naisilla. Näiden löydösten pohjalta tutkijat ovat äskettäin tuottaneet pilottidataa osoittaakseen, että 14 p:n askelen pieneneminen johtaa merkittävään lihasvoiman laskuun. Lisäksi se osoitti ~18 %:n laskun aterian jälkeisessä MPS:ssä vastauksena kolmeen erilliseen 25 g:n heraproteiiniannokseen 11 tunnin aikana 14 päivän lievän energiarajoituksen (-300 kcal) jälkeen terveillä vanhemmilla miehillä (~65v). Lisäksi tutkijoilla on alustavia tietoja, jotka osoittavat, että 14 päivää hypoenergeettistä ruokavaliota (-750 kcal/d) indusoi merkittävä, 9 prosentin lasku aterian jälkeisessä MPS:ssä lihavilla, ylipainoisilla miehillä ja naisilla, jotka ovat iältään 35-65 vuotta. Lopuksi, tutkijat ovat juuri onnistuneesti saaneet päätökseen monimutkaisen ihmiskokeen vanhemmilla miehillä (65-75 v), jotka suorittivat yhden kerran jommassakummassa vastustusharjoituksessa; korkean intensiteetin intervalliharjoittelu tai perinteinen matalan intensiteetin aerobinen harjoitus, jossa hyödynnettiin D2O-tracer-metodologiaa MPS:n arvioimiseen suoraan 24 tunnin ja 48 tunnin aikana. Nämä MPS-arvot ovat täysin yhdenmukaisia ​​aiemmin julkaistujen tietojen kanssa.