Impacts métabolomiques de la supplémentation en acides aminés à chaîne ramifiée pendant l'exercice d'endurance

Conception de la recherche Cette étude a utilisé une conception croisée randomisée, contrôlée par placebo et à double insu comparant la supplémentation en BCAA par rapport aux boissons placebo consommées immédiatement avant et au milieu d'une course de 60 minutes à 65% de la capacité aérobie maximale. Pour isoler l'impact des BCAA sur la sérotonine et le métabolisme pendant l'exercice, des échantillons de sang ont été prélevés immédiatement avant et après l'exercice. Une analyse métabolomique ciblée a été conçue pour les BCAA afin de vérifier les augmentations induites par la supplémentation de la concentration sérique, ainsi que pour la sérotonine afin d'évaluer les impacts des BCAA. Une analyse métabolomique non ciblée a été réalisée pour identifier les impacts métaboliques globaux de la supplémentation en BCAA sur le métabolisme pendant l'exercice d'endurance.

Capacité aérobie maximale Un test d'exercice gradué a été utilisé pour mesurer la consommation maximale d'oxygène (VO2max) à l'aide d'un tapis roulant motorisé. Chaque participant était équipé d'un moniteur de fréquence cardiaque (FC) électronique, d'un embout buccal, d'un tube bidirectionnel sans réinhalation et d'un pince-nez, tous attachés à un chariot métabolique standard de laboratoire (TrueOne 2400, ParvoMedics, Sandy, Utah ). Les participants ont choisi eux-mêmes une vitesse entre 5 et 7,5 mph et ont commencé à courir avec une inclinaison de 0 %. Chaque minute, l'inclinaison du tapis roulant a été augmentée de 1,5 % tandis que la vitesse est restée constante jusqu'à ce que le participant termine volontairement le test en raison de l'épuisement. La VO2max de chaque participant a été définie comme la valeur moyenne la plus élevée sur 30 secondes recueillie pendant le test. La fréquence cardiaque à 65 % de la VO2max a ensuite été déterminée et utilisée pour les essais expérimentaux.

Procédure expérimentale Les participants ont été invités à retourner au laboratoire au plus tôt 72 heures après la fin du test VO2max pour terminer le premier des deux essais de la procédure expérimentale. Dans les 48 heures précédant chaque essai, les participants ont été invités à enregistrer ce qu'ils mangeaient, buvaient et s'ils prenaient des médicaments. Tous les participants ont été invités à s'abstenir de consommer de l'alcool dans les 48 heures précédant les essais. À l'exception de la boisson expérimentale, chacun des deux essais était identique dans sa procédure et était espacé d'au moins 72 heures. Les tests ont été effectués à la même heure de la journée pour chaque participant et tous les tests ont été effectués entre 16h00 et 20h00.

Les participants ont reçu une boisson assignée au hasard contenant soit des BCAA, soit une solution placebo. Les participants ont consommé la boisson expérimentale cinq minutes avant leur essai de course. Chaque participant a ensuite été équipé d'un moniteur de fréquence cardiaque et du sang a été prélevé trois minutes après l'ingestion. Le prélèvement sanguin a été immédiatement suivi d'un échauffement sur le tapis roulant à une vitesse auto-sélectionnée pendant deux à cinq minutes. Chaque participant a ensuite commencé son essai de course de 60 minutes à une inclinaison de 0 % à 65 % de sa VO2max établie. À mi-chemin de l'essai de 60 minutes, chaque participant a ingéré une autre portion du placebo ou de la boisson BCAA assignée. La fréquence cardiaque et le taux d'effort perçu (RPE) ont été recueillis toutes les 10 minutes au cours de l'essai de 60 minutes. À la fin des 60 minutes, les participants se sont refroidis pendant deux minutes avant de sortir du tapis roulant et de terminer le prélèvement sanguin après l'exercice. Les échantillons de sang ont été laissés coaguler pendant 15 minutes suivi d'une centrifugation à 1200 RPM pendant 15 minutes à 4°C. Le surnageant de sérum a ensuite été recueilli dans des flacons propres et immédiatement stocké à -80°C jusqu'à l'analyse par spectrométrie de masse par chromatographie liquide (LCMS). La vitesse du tapis roulant au cours du premier essai a été enregistrée et reproduite au cours du deuxième essai.

Boissons expérimentales Chaque participant a reçu une solution de supplément de BCAA ou une solution placebo dans une conception croisée randomisée en double aveugle. La solution de BCAA consistait en 8 oz d'eau mélangée à environ 8 grammes d'un supplément de BCAA standard sous forme de poudre. Chaque dose de 8 grammes contenait 2,5 grammes de leucine, 1,25 grammes d'isoleucine et 1,25 grammes de valine. La présence de BCAA a été confirmée par LCMS. La solution placebo consistait en 8 oz d'eau mélangée à environ 2,0 ml d'un mélange pour boisson à base de sucralose. La solution de BCAA et la solution placebo étaient similaires en couleur et en goût. Les participants ont été autorisés à boire de l'eau ordinaire supplémentaire pendant l'essai de course de 60 minutes s'ils le souhaitaient.

Extraction des métabolites Les échantillons de sérum ont été décongelés et 20 μl de sérum ont été prélevés et placés dans un flacon propre. La précipitation des protéines a été complétée par l'ajout de 80 μL d'acétone froide suivi d'une agitation sur une machine à vortex et de deux heures dans un congélateur à -80°C. Le sérum a ensuite été centrifugé à 20 000 g pendant 10 minutes à -4°C. Le surnageant riche en métabolites a été recueilli et concentré en utilisant une pression négative jusqu'à siccité (ConcentratorPlus, Eppendorf, Hambourg, Allemagne). Les échantillons ont ensuite été stockés à -80 ° C pendant pas plus de 24 heures jusqu'à ce qu'ils soient prêts pour l'analyse LCMS. Juste avant l'analyse LCMS, les échantillons de métabolites ont été reconstitués avec 40 μL de méthanol: eau (50:50) et placés dans un flacon de spectrométrie de masse propre.

Conditions LCMS L'analyse LCMS a été réalisée sur un Agilent 6538 Q-TOF MS (Agilent Technologies, Santa Clara, CA) couplé à un Agilent 1290 UHPLC (Agilent Technologies, Santa Clara, CA) à l'aide d'un HSST-Waters de 1,8 μm, 2,1 mm X 150 mm. 3 Colonne UPLC (Waters Corp., Milford, MA). L'ionisation par électrospray était en mode positif. Les phases mobiles LC étaient l'eau (A) et l'acétonitrile (B), tous deux avec 0,1 % d'acide formique. Le débit a été maintenu constant à 300 µL par minute. Le gradient de phase mobile a commencé avec 95 % d'A et s'est terminé avec 5 % d'A après sept minutes avant de revenir à 95 % à huit minutes et de se poursuivre jusqu'à la fin de la durée d'exécution de dix minutes. La température du compartiment de la colonne a été maintenue constante à 30°C. L'analyse MSMS a été réalisée en utilisant des conditions identiques avec des échantillons de sérum extraits regroupés.

Analyse des données Les étalons de sérotonine (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA) ont été analysés dans les conditions LCMS décrites et le temps de rétention et la valeur m/z ont été déterminés. Des concentrations de 0,001 µM, 0,01 µM, 0,05 µM, 0,1 µM, 0,5 µM, 1 µM et 5 µM ont été analysées permettant la création d'une courbe de concentration standard et la détermination de la limite de détection. Les pics de sérotonine des échantillons de sérum des participants ont ensuite été intégrés et la concentration a été calculée à partir de la courbe standard à l'aide de MassHunter (Agilent Technologies, Santa Clara, CA). Pour l'analyse des données non ciblées, les fichiers de données brutes ont été convertis en .mzML et .mgf fichiers à l'aide de MSConvert, puis extraits à l'aide de mzMine. Des échantillons vierges ont également été créés en utilisant la même procédure de métabolite sans sérum et ont été analysés simultanément dans des conditions LCMS identiques. Les données vierges de l'échantillon résultant ont également été converties et extraites avec les données de l'échantillon et ont été utilisées pour supprimer le fond de la machine et les contributions de la phase mobile aux données. Les ensembles de données nettoyés et les données MSMS ont ensuite été analysés statistiquement à l'aide des logiciels MetaboAnalyst et Sirius, respectivement. Le supplément de BCAA a également été examiné à l'aide du LCMS et les résultats ont été analysés pour confirmer la présence de BCAA et d'additifs, notamment des agents aromatisants et édulcorants.

Analyse statistique Les concentrations de sérotonine ont été normalisées et mises à l'échelle centrale à l'aide du package caret R. Après normalisation, une ANOVA nichée a été complétée avec la concentration de sérotonine comme variable dépendante et le traitement et le temps comme variables indépendantes. Les résultats de l'analyse ANOVA imbriquée ont conduit à une exploration plus approfondie des groupes et des tests t ont été effectués entre le traitement et les groupements temporels.