Supplémentation en glutamate chez les jeunes hommes

Le glutamate est impliqué dans plusieurs aspects du métabolisme du glucose dans les muscles et le foie, mais son rôle n'a pas été entièrement défini. C'est le principal acide aminé absorbé par le muscle squelettique au repos et à l'exercice, où il interagit avec le pyruvate (dérivé de la glycolyse) pour produire le 2-oxoglutarate intermédiaire du cycle TCA et l'alanine précurseur gluconéogène. Le glutamate est également nécessaire à la production de glutamine, un autre précurseur gluconéogène, via des réactions intramusculaires avec l'ammoniac. Étant donné que le muscle squelettique est responsable de 85 % de l'élimination du glucose dans l'ensemble du corps, l'étude de l'interaction entre le glutamate, ses acides aminés associés et l'homéostasie du glucose est particulièrement pertinente. Cependant, malgré ses nombreux liens avec l'apport d'énergie, le rôle du glutamate dans le métabolisme du glucose dans les muscles squelettiques reste mal compris.

Peu d'études ont manipulé les concentrations circulantes de glutamate et de glucose chez l'homme, et aucune n'a évalué l'effet de cette manipulation unique dans le tissu musculaire squelettique. Chez les jeunes adultes en bonne santé, une dose d'environ 10 g de glutamate monosodique (MSG) élève de façon transitoire les concentrations plasmatiques (700-800 %) et intramusculaires (30 %) de glutamate. La supplémentation aiguë en MSG stimule également de modestes augmentations des concentrations plasmatiques d'aspartate, d'alanine et de glutamine (qui sont produites à partir du glutamate dans le muscle et ensuite libérées dans la circulation). Curieusement, l'insuline est sécrétée en réponse à la supplémentation en MSG, un effet qui semble être médié par la liaison du glutamate à un récepteur d'acide aminé excitateur sur le pancréas. En plus de son action sur le pancréas, certaines preuves suggèrent que le glutamate peut fonctionner comme un messager secondaire en augmentant la sécrétion d'insuline stimulée par le glucose pendant les périodes de disponibilité accrue des glucides (CHO). Cependant cet effet secondaire du glutamate sur l'insuline est mal compris.

La capacité du glutamate à stimuler indépendamment la sécrétion d'insuline fournit un soutien supplémentaire à une association entre le glutamate et le métabolisme du glucose, mais seules deux études à ce jour ont administré du MSG lors d'une provocation orale au glucose pour examiner directement cette relation. Une étude n'a observé aucun effet du MSG sur la tolérance au glucose, mais le pic de glutamate plasmatique a été considérablement émoussé dans cette étude par rapport aux rapports précédents (~ 80 contre 400-500 µM), probablement en raison de la rétention de glutamate dans l'intestin à la suite de co -ingestion avec CHO. Dans une étude distincte, les auteurs ont développé une approche méthodologique pour contourner ce problème : en échelonnant l'administration de MSG et de CHO de 30 min, le glutamate et le glucose plasmatiques étaient à la fois significativement et simultanément élevés. De plus, l'administration de MSG a amélioré la tolérance au glucose. À l'appui de ces résultats, des améliorations de la clairance du glucose après un repas riche en graisses associé à du MSG ont également été rapportées. Fait intéressant, toutes les études n'ont pas observé une sécrétion d'insuline accrue avec une disponibilité plus élevée de glutamate. Cela suggère que la capacité des glucides à stimuler la sécrétion d'insuline pourrait neutraliser tout effet du glutamate sur cette hormone, mais les mécanismes spécifiques restent à élucider.

Récemment, des chercheurs ont développé un modèle de culture cellulaire pour montrer que le glutamate stimule l'absorption de glucose dans les myotubes L6 de rat en l'absence d'insuline. Cela suggère que le glutamate est capable d'agir directement sur le muscle squelettique et corrobore les découvertes antérieures d'amélioration de la tolérance au glucose avec une supplémentation aiguë en MSG malgré l'absence d'augmentation supplémentaire de la sécrétion d'insuline. De plus, les données cellulaires démontrent que l'absorption de glucose stimulée par le glutamate résulte d'une translocation accrue du transporteur de glucose 4 (GLUT4) vers le sarcolemme, via l'activation de la protéine kinase activée par l'AMP (AMPK) et de la protéine kinase activée par le mitogène p38 (MAPK). Il est possible que ces mécanismes sous-tendent les améliorations médiées par le glutamate dans la tolérance au glucose chez l'homme. Cependant, cela - ainsi que le sort du glucose lorsqu'il est absorbé par la cellule musculaire - n'a pas encore été étudié.

Il existe un degré élevé d'interaction entre le métabolisme du glutamate et du glucose, mais il n'est pas clair si des concentrations plasmatiques élevées de glutamate et de glucose influencent l'absorption mutuelle dans le muscle squelettique humain, ainsi que leurs réactions métaboliques intramusculaires respectives ultérieures. Par conséquent, l'objectif principal de cette étude est de découvrir les effets de la supplémentation aiguë en MSG + CHO sur les concentrations plasmatiques et intramusculaires d'acides aminés, ainsi que les aspects du métabolisme du glucose dans les muscles squelettiques, chez les jeunes hommes en bonne santé par rapport à l'ingestion de MSG et de CHO. seul.

Les chercheurs échelonneront l'administration de MSG et de CHO de 30 minutes pour atteindre simultanément des concentrations maximales circulantes de glutamate et de glucose. Dans ces conditions, il s'agit de :

Primaire:

1. Quantifier et comparer les changements dans le glutamate circulant et le glutamate intramusculaire après MSG + CHO par rapport au MSG seul.
2. Évaluer les effets aigus de MSG + CHO sur le pool d'acides aminés libres intramusculaires (en particulier l'aspartate, l'alanine et la glutamine) par rapport à l'administration de MSG seule.

Secondaire:

1. Confirmer les résultats de notre étude précédente (7) qui a démontré que MSG+CHO atténue l'augmentation du glucose plasmatique (mais n'affecte pas les concentrations d'insuline ou de peptide C) par rapport à CHO seul.
2. Déterminer si MSG + CHO est associé à un degré plus ou moins grand de signalisation par la voie AMPK/p38 MAPK et/ou insuline dans le muscle squelettique par rapport au MSG et CHO seuls.
3. Explorer si les aspects de l'absorption, du stockage et/ou de l'utilisation du glucose dans le muscle squelettique sont modifiés pendant MSG + CHO, par rapport à CHO seul.

Les chercheurs émettent l'hypothèse que lorsque le glutamate et le glucose sont simultanément disponibles à des concentrations maximales en circulation, ils observeront :

Primaire:

1. Abaissez les concentrations de glutamate circulant et intramusculaire après MSG + CHO par rapport au MSG seul.
2. Concentrations intramusculaires similaires d'aspartate, d'alanine et de glutamine en réponse au MSG + CHO et au MSG seul.

Secondaire:

1. Une augmentation émoussée du glucose plasmatique (mais aucune différence dans les concentrations d'insuline ou de peptide C) après MSG + CHO par rapport à CHO seul.
2. Expression et activation élevées des protéines liées à la fois à l'AMPK/p38 MAPK et à la signalisation de l'insuline après MSG+CHO. Cependant, la signalisation AMPK/p38 MAPK sera la plus importante après le MSG seul, avec une activation négligeable de la voie de signalisation de l'insuline. Inversement, la signalisation de l'insuline sera la plus importante après CHO seul, avec une signalisation négligeable via AMPK/p38 MAPK.

Amélioration de l'absorption du glucose par les muscles squelettiques (c.-à-d. augmentation de la translocation de GLUT4 vers la membrane plasmique) et son utilisation (c.-à-d. taux accrus de glycolyse et de flux à travers le cycle du TCA), par rapport à l'administration de CHO seul.

Les jeunes hommes éligibles qui ont consenti à participer visiteront le laboratoire à 4 reprises, chacune séparée par une période de sevrage d'environ 1 semaine. Après une série d'évaluations de base pour évaluer la composition corporelle, la condition physique, etc. (visite 1), les participants effectueront 3 essais (visites 2, 3 et 4) dans un ordre aléatoire. Pour chacun des 3 essais, les participants arriveront en voiture ou en transports en commun au laboratoire après un jeûne nocturne de 8 à 12 heures (pas de nourriture ni de boisson à l'exception de l'eau après minuit la veille). Un cathéter sera inséré dans une veine antécubitale et un échantillon de sang à jeun sera prélevé (~ 8 mL). Les participants consommeront ensuite soit 150 mg/kg de MSG de masse corporelle, soit un placebo dans les 5 minutes. Le sang (~ 8 ml) sera prélevé aux points de temps suivants : 10, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 et 120 min. Immédiatement après le prélèvement sanguin de 30 minutes, les participants consommeront une boisson de 75 g de glucides (dextrose) ou un deuxième placebo. Une fois le dernier échantillon de sang obtenu, le cathéter sera retiré. La quantité totale de sang prélevé au cours de chaque essai sera d'environ 88 ml.