Glutamaattilisä nuorilla miehillä

Glutamaatti osallistuu useisiin glukoosiaineenvaihdunnan osa-alueisiin sekä lihaksissa että maksassa, mutta sen roolia ei ole täysin määritelty. Se on pääasiallinen aminohappo, jonka levossa ja harjoittelussa ottavat luurankolihakset, joissa se on vuorovaikutuksessa pyruvaatin kanssa (joka on peräisin glykolyysistä) tuottaen TCA-syklin välituotetta 2-oksoglutaraattia ja glukoneogeenistä esiaste-alaniinia. Glutamaattia tarvitaan myös glutamiinin, toisen glukoneogeenisen esiasteen, tuotantoon lihaksensisäisten reaktioiden kautta ammoniakin kanssa. Koska luustolihakset ovat vastuussa 85 prosentista koko kehon glukoosin hävittämisestä, glutamaatin, siihen liittyvien aminohappojen ja glukoosin homeostaasin välisen vuorovaikutuksen tutkiminen on erityisen tärkeää. Huolimatta monista yhteyksistä energian saantiin, glutamaatin rooli luustolihasten glukoosiaineenvaihdunnassa on edelleen huonosti ymmärretty.

Harvat tutkimukset ovat manipuloineet sekä glutamaatin että glukoosin verenkierrossa olevia pitoisuuksia ihmisillä, eikä mikään ole arvioinut tämän ainutlaatuisen manipulaation vaikutusta luurankolihaskudoksessa. Terveillä nuorilla aikuisilla noin 10 g:n annos mononatriumglutamaattia (MSG) nostaa tilapäisesti plasman (700–800 %) ja lihaksensisäisen (30 %) glutamaattipitoisuuksia. Akuutti MSG-lisä lisää myös vaatimatonta aspartaatin, alaniinin ja glutamiinin plasmapitoisuuksien nousua (jotka tuotetaan glutamaatista lihaksessa ja vapautuvat myöhemmin verenkiertoon). Mielenkiintoista on, että insuliinia erittyy vasteena MSG-lisälle, vaikutus, joka näyttää välittyvän glutamaatin sitoutumisesta haiman kiihottavaan aminohapporeseptoriin. Haimaan kohdistuvan vaikutuksensa lisäksi on olemassa todisteita, jotka viittaavat siihen, että glutamaatti voi toimia toissijaisena sanansaattajana tehostamalla glukoosin stimuloimaa insuliinin eritystä aikoina, jolloin hiilihydraattien (CHO) saatavuus lisääntyy. Tämä glutamaatin toissijainen vaikutus insuliiniin on kuitenkin huonosti ymmärretty.

Glutamaatin kyky stimuloida itsenäisesti insuliinin eritystä antaa lisätukea glutamaatin ja glukoosin aineenvaihdunnan väliselle yhteydelle, mutta tähän mennessä vain kahdessa tutkimuksessa on annettu MSG:tä oraalisen glukoosialtistuksen aikana tämän suhteen suoraan tutkimiseksi. Yhdessä tutkimuksessa ei havaittu MSG:n vaikutusta glukoosinsietokykyyn, mutta plasman glutamaatin huippupitoisuus oli tässä tutkimuksessa dramaattisesti tasainen verrattuna aikaisempiin raportteihin (~ 80 vs. 400-500 µM), mikä todennäköisesti johtui siitä, että glutamaatti pysyy suolistossa yhteisvaikutuksen seurauksena. -nieleminen CHO:n kanssa. Erillisessä tutkimuksessa kirjoittajat kehittivät metodologisen lähestymistavan tämän ongelman kiertämiseksi: porrastettaessa MSG:n ja CHO:n antoa 30 minuutilla plasman glutamaatti ja glukoosi nousivat sekä merkittävästi että samanaikaisesti. Lisäksi MSG:n antaminen paransi glukoosinsietokykyä. Näiden havaintojen tueksi on raportoitu myös glukoosin puhdistuman parantumista rasvaisen aterian jälkeen yhdessä MSG:n kanssa. Mielenkiintoista on, että kaikissa tutkimuksissa ei ole havaittu lisääntynyttä insuliinin eritystä ja korkeampaa glutamaatin saatavuutta. Tämä viittaa siihen, että hiilihydraattien kyky stimuloida insuliinin eritystä voi voittaa kaikki glutamaatin vaikutukset tähän hormoniin, mutta erityiset mekanismit ovat vielä täysin selvittämättä.

Äskettäin tutkijat ovat kehittäneet soluviljelymallin osoittamaan, että glutamaatti stimuloi glukoosinottoa rotan L6-lihasputkissa ilman insuliinia. Tämä viittaa siihen, että glutamaatti pystyy vaikuttamaan suoraan luustolihakseen, ja tukee aikaisempia löydöksiä parantuneesta glukoosin sietokyvystä akuutilla MSG-lisällä, vaikka insuliinin eritys ei lisäänny. Lisäksi solutiedot osoittavat, että glutamaatilla stimuloitu glukoosinotto johtuu lisääntyneestä glukoosinkuljettaja 4:n (GLUT4) translokaatiosta sarkolemmaan AMP-aktivoidun proteiinikinaasin (AMPK) ja p38-mitogeeniaktivoidun proteiinikinaasin (MAPK) aktivoitumisen kautta. On mahdollista, että nämä mekanismit tukevat glutamaattivälitteisiä parannuksia glukoosin sietokyvyssä ihmisillä. Tätä - samoin kuin glukoosin kohtaloa sen jälkeen, kun se on otettu lihassoluun - ei kuitenkaan ole vielä tutkittu.

Glutamaatin ja glukoosin aineenvaihdunnan välillä on suuri vuorovaikutus, mutta on edelleen epäselvää, vaikuttavatko plasman kohonneet glutamaatin ja glukoosin pitoisuudet toistensa imeytymiseen ihmisen luustolihakseen sekä niiden myöhemmiin vastaaviin lihaksensisäisiin metabolisiin reaktioihin. Siksi tämän tutkimuksen yleisenä tavoitteena on paljastaa akuutin MSG+CHO-lisän vaikutukset plasman ja lihaksensisäisten aminohappopitoisuuksien sekä luurankolihasten glukoosiaineenvaihdunnan näkökohtia terveillä nuorilla miehillä verrattuna MSG:n ja CHO:n nauttimiseen. yksin.

Tutkijat porrastetaan MSG:n ja CHO:n antoa 30 minuutilla saavuttaakseen samanaikaiset glutamaatin ja glukoosin kiertävät huippupitoisuudet. Näissä olosuhteissa tavoitteena on:

Ensisijainen:

1. Kvantifioi ja vertaa muutoksia kiertävässä glutamaatissa ja lihaksensisäisessä glutamaatissa MSG+CHO:n jälkeen verrattuna pelkkään MSG:hen.
2. Arvioi MSG+CHO:n akuutit vaikutukset lihaksensisäiseen vapaiden aminohappojen pooliin (erityisesti aspartaatti, alaniini ja glutamiini) verrattuna pelkkään MSG:n antamiseen.

Toissijainen:

1. Vahvista aiemman tutkimuksemme (7) havainnot, jotka osoittivat, että MSG+CHO vaimentaa plasman glukoosin nousua (mutta ei vaikuta insuliinin tai C-peptidin pitoisuuksiin) verrattuna pelkkään CHO:hon.
2. Selvitä, liittyykö MSG+CHO suurempaan vai pienempään signalointiin AMPK/p38 MAPK:n ja/tai insuliinireitin kautta luurankolihaksessa verrattuna pelkkään MSG:hen ja CHO:han.
3. Selvitä, muuttuvatko luustolihasten glukoosin oton, varastoinnin ja/tai käytön näkökohdat MSG+CHO:n aikana verrattuna pelkkään CHO:han.

Tutkijat olettavat, että kun glutamaattia ja glukoosia on samanaikaisesti saatavilla huippupitoisuuksina verenkierrossa, he havaitsevat:

Ensisijainen:

1. Pienemmät verenkierron ja lihaksensisäiset glutamaattipitoisuudet MSG+CHO:n jälkeen verrattuna pelkkään MSG:hen.
2. Samanlaiset aspartaatin, alaniinin ja glutamiinin lihaksensisäiset pitoisuudet vasteena MSG+CHO:lle ja yksinään MSG:lle.

Toissijainen:

1. Plasman glukoosin tasainen nousu (mutta ei eroa insuliini- tai C-peptidipitoisuuksissa) MSG+CHO:n jälkeen verrattuna pelkkään CHO:hon.
2. Proteiinien lisääntynyt ekspressio ja aktivaatio, jotka liittyvät sekä AMPK/p38 MAPK:hen että insuliinin signalointiin MSG+CHO:n jälkeen. AMPK/p38 MAPK-signalointi on kuitenkin suurinta pelkän MSG:n jälkeen, insuliinin signaalireitin aktivoituessa merkityksettömästi. Sitä vastoin insuliinisignaali on suurin pelkän CHO:n jälkeen, ja AMPK/p38 MAPK:n kautta tapahtuva signalointi on mitätön.

Lisääntynyt luustolihasten glukoosinotto (ts. lisääntynyt GLUT4:n translokaatio plasmakalvoon) ja käyttö (ts. lisääntynyt glykolyysinopeus ja virtaus TCA-syklin läpi) verrattuna pelkän CHO:n antamiseen.

Osallistumiskelpoiset nuoret miehet, jotka ovat antaneet suostumuksensa, vierailevat laboratoriossa 4 kertaa, joista jokaisen välillä on noin 1 viikon pesujakso. Kehon koostumuksen, kunnon jne. arvioinnin (käynti 1) jälkeen osallistujat suorittavat 3 koetta (käynnit 2, 3 ja 4) satunnaistetussa järjestyksessä. Jokaisessa 3 kokeessa osallistujat saapuvat autolla tai julkisilla kulkuvälineillä laboratorioon 8–12 tunnin yöpaaston jälkeen (ei ruokaa tai juomaa, paitsi vettä edellisenä iltana puolenyön jälkeen). Katetri asetetaan kyynärpäälaskimoon ja paastoverinäyte otetaan (~8 ml). Osallistujat nauttivat joko 150 mg/kg MSG:tä tai lumelääkettä 5 minuutin sisällä. Veri (~8 ml) otetaan seuraavina ajankohtina: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 ja 120 minuuttia. Välittömästi 30 minuutin verenoton jälkeen osallistujat nauttivat 75 g hiilihydraattia (dekstroosia) sisältävän juoman tai toisen lumelääkkeen. Kun viimeinen verinäyte on otettu, katetri poistetaan. Jokaisen kokeen aikana otetun veren kokonaismäärä on ~88 ml.