Fehérjebevitel és lépéscsökkentés idősebb felnőtteknél (DRI)

A vázizomzat életkorral összefüggő csökkenése, amelyet szarkopéniának neveznek, számos anyagcsere-betegséggel jár együtt, beleértve, de nem kizárólagosan, a rákot, a stroke-ot, a mikrovaszkuláris betegségeket, a 2-es típusú cukorbetegséget, a Parkinson-kórt és az Alzheimer-kórt. Ezen túlmenően, a vázizomzat csökkenését a vázizomzat erejének még erőteljesebb csökkenése is kíséri, amelyet dynapenia néven ismerünk, ami rokkantságra és elesésre hajlamos.

A szarkopénia az élet 5. évtizedében kezdődik, és – legalábbis a populációból származó becslések alapján – évente ~0,8%-os veszteséggel megy végbe, az erőveszteség pedig nagyobb és változóbb 2-5%-kal 50 éves kor után. Azonban ezek az izom- és erővesztés mértéke nem lineáris. Az izomtömeg-veszteség folyamatos csökkenését inkább rövid ideig tartó izomkimaradások jellemzik, amelyek felgyorsítják az erőt és az izomvesztést, és amelyekből az idősebbek a fiatalabbakhoz képest nehezen tudnak felépülni. Kimutatták, hogy ezek az akut izomhasználati időszakok az erő és a vázizomtömeg átmeneti, felgyorsult csökkenését eredményezik, ami hatékonyan felgyorsítja a szarkopéniát. Az izom-inaktivitás ilyen epizódjai különféle körülmények között nyilvánulnak meg, mint például a rövid távú ágynyugalmat igénylő kórházi kezelés, a végtagok törés vagy műtét miatti immobilizálása, valamint a betegségekből eredő inaktív lábadozási időszakok. Például az influenza a második leggyakoribb oka a rövid távú kórházi ápolásnak a 65 év felettiek körében, átlagosan 3-4 napos kórházi tartózkodással, amely alatt jelentős izomműködés lép fel. Ezen túlmenően, az időseknél végzett sok műtétet (például kolecisztektómia) átlagosan 3 napos kórházi tartózkodás követ 6-9 napos felépülési periódussal, vagy átlagosan ~10 nap lábadozás és minimális aktivitás a normál aktivitáshoz való visszatérés előtt. Tekintettel arra, hogy a fizikai erő a minden okból kifolyólag bekövetkező halálozás előrejelzője, kritikus fontosságúak azok a stratégiák, amelyek megakadályozzák az idősek inaktivitási időszakait követően a vázizomzat erejének és funkcionális tömegének csökkenését vagy fokozzák a helyreállítást.

Laboratóriumunkból és másokból származó adatok azt mutatják, hogy a csökkent mozgás (azaz a napi lépések csökkentése), amely egy rendkívül gyakori, de jóindulatúnak tűnő izomhasználat modellje, a vázizomzat jelentős elvesztéséhez vezet mind a fiatalok, mind az idősebb egyének esetében. A kutatók azt javasolják, hogy a lépéscsökkentéssel kiváltott használaton kívüli időszak kiváló modellt biztosít a használaton kívüli dynapenia és atrófia tanulmányozására. Időseknél a 2 hetes csökkent aktivitás 3,9%-kal csökkenti a láb sovány tömegét, és 7,3%-kal növeli a törzs zsírszövetét. Érdekes módon mások kimutatták, hogy az idősebb egyének ugyanannyi izomzatot veszítenek mindössze 10 napos ágynyugalom mellett, mint a fiatalok 28 napos ágynyugalmával. Ugyanezen 10 napon belül az alsó végtagok ereje, erő és aerob kapacitása sokkolóan csökken, és csökken a fizikai aktivitás. Ezek az adatok azt mutatják, hogy az idősek mennyire érzékenyek még a rövid távú használaton kívüli időszakokra is. Különböző eredményeket figyeltek meg Suetta és munkatársai, akik a 14. napon végzett lábgipszre válaszul a quadriceps femoris izomtérfogatának 8,9%-os és 5,2%-os csökkenéséről számoltak be fiatal (n=9) és idős férfiaknál (n=9). . Amit azonban meg kell becsülni, az az, hogy az idősebb alanyok izomtömege 11%-kal alacsonyabb volt az immobilizáció (azaz szarkopénia) előtt, így az izomtömeg csökkenése még súlyosabb következményekkel járhat az idősebb alanyoknál. Ennél is fontosabb, hogy az idősebb férfiak csak izomtömegük 63%-a és erejük ~78%-a térült vissza 4 hetes intenzív ellenállási edzéssel (ami nem szabványos rehabilitáció), szemben a fiatal férfiak teljes felépülésével. A kutatók olyan előzetes adatokkal is rendelkeznek, amelyek azt mutatják, hogy a 2 hetes lépéscsökkentés az idősebb férfiak vázizom-erejének jelentős csökkenését eredményezi.

A fizikai inaktivitás során fellépő, használaton kívüli izomsorvadás enyhítésének egyik lehetséges stratégiája az étrendi fehérjebevitel növelése lenne. Valójában egyes tanulmányok azt mutatják, hogy az aminosavak nagy dózisai lenyelése lassítja a használaton kívüli sorvadást az ágynyugalom alatt. Azonban a közelmúltban Dirks és munkatársai arról számoltak be, hogy a fehérjebevitel napi kétszeri 20 g fehérje-kiegészítés melletti 1,1 g/kg/nap-ról 1,6 g/kg/nap-ra emelése nem befolyásolta a vázizomzat-kihagyás atrófiáját az immobilizáció 5 napjában. teljes lábgipsz segítségével. Kiemelték, hogy a vizsgálatok közötti egyetértés hiánya a kontrollcsoportok közötti fehérjebeviteli különbségekkel függ össze. Valójában azokban a vizsgálatokban, amelyek az ágynyugalom alatti izomtömeg-veszteség csökkenését mutatták ki, a kontrollcsoportok legfeljebb 0,8 g/kg/nap fehérjét fogyasztottak, míg az utóbbi vizsgálatban a kontrollcsoport résztvevői 1,1 g/kg-ot fogyasztottak. /d, és azt is feltételezik, hogy a Dirks és munkatársai által alkalmazott fehérjedózis szuboptimális volt, mivel munkánk azt mutatja, hogy az idősebb férfiaknak magasabb tejsavófehérje-adagokra van szükségük a fehérjeszintézis optimális stimulálásához. A kutatók a közelmúltban kimutatták az izomfehérje-szintézis arányának retrospektív összevont elemzésével, hogy az idősebb férfiak étkezésenkénti fehérjeszükséglete magasabb volt a fehérjeszintézis optimális stimulálásához. Fontos, hogy ez a munka azt is kimutatta, hogy kellően nagy adag tejsavófehérje mellett (~30 g) az idősebb férfiak izomfehérje szintézise nem különbözött a fiatal férfiakétól. Így jóllehet méltányolható, hogy napi kétszeri 30 g-os étrend-kiegészítő fogyasztása jelentősen megnövelné a fehérjebevitelt, ez a bevitel még mindig az elfogadható makrotápanyag-eloszlási tartományon belül maradna, és megfelelő idős, inaktív és hipoenergetikus egyének számára. Ezen túlmenően, Dirks és munkatársai tanulmányát „szabad élet” környezetben végezték, ami az étrendet illeti. A kutatók azt javasolják, hogy a kórházi kezelés és a lábadozás időszakában az idősek gyakran energiahiányt szenvednek és alultápláltak, különösen a fehérjebevitel tekintetében. Valójában egy 102 kórházi beteg bevonásával végzett vizsgálat kimutatta, hogy 21%-uk napi energiaszükségletének csak 50%-át fogyasztja, és ez az alultápláltság a kórházi és a kibocsátás utáni 90 napos halálozás gyakoribb előfordulásával járt együtt. Hasonló megállapításokat más jelentések is megerősítettek, amelyek szintén azt mutatják, hogy az alultápláltságot nagyrészt a nem megfelelő fehérjebevitel okozza. Ez utóbbi pont nagyon lényeges alkalmazásunk szempontjából, mivel energiahiányos időszakokban a testtömeg-veszteség akár 25%-a is a sovány testtömeg veszteségével magyarázható. Összességében ezek az adatok azt mutatják, hogy az izomkihasználtság időszakait gyakran energiahiányos időszakok kísérik az időseknél. Ez a helyzet nagy valószínűséggel előfordul például télen is Kanada és az Egyesült Államok északi régióiban, amikor az idősebb felnőttek, különösen azok, akik egylakásos háztartásban élnek, otthonhoz kötődnek, és ezáltal drasztikusan csökkentik aktivitási szintjüket és kevésbé. valószínűleg elsétál a kiskereskedelmi üzletekig.

A vázizomtömeg és -funkció életkorral összefüggő veszteségének mechanikai alapja A vázizomtömeg-veszteséget az izomfehérje-szintézis (MPS) és az izomfehérje-lebomlás (MPB) sebessége közötti egyensúlyhiány támasztja alá. Egészséges embereknél ismert, hogy az MPS sebességének változása a kontraktilis aktivitás és a fehérje táplálás hatására az emberi izomtömeg szabályozásának elsődleges helye. Ebben a tekintetben a kutatók a közelmúltban kimutatták, hogy az étkezés utáni MPS a fehérjefogyasztás hatására körülbelül ~20%-kal csökken a 14 napos lépéscsökkenést követően idősebb férfiaknál és nőknél, és ez a posztprandiális MPS-csökkenés – az úgynevezett „anabolikus rezisztencia” – összefüggésbe hozható. ~3,9%-os zsírmentes lábtömeg-csökkenéssel a 14 napos időszakban. Így azt feltételezik, hogy a fehérjebevitellel szembeni csökkent anabolikus érzékenység elsősorban az emberekben a vázizomzat-felhasználás-sorvadásért felelős. A kórházi kezelés szempontjából a rövid távú energiahiány szintén csökkenti a posztprandiális MPS-t fiataloknál, és a kutatók előzetes adatokkal rendelkeznek, amelyek azt mutatják, hogy 14 nap kontrollált hipoenergetikus diéta szintén körülbelül 9%-kal csökkenti az MPS-t középkorú férfiaknál és nőknél. Ezért úgy tűnik, hogy mind a csökkent mozgás, mind az energiakorlátozás állapota egymástól függetlenül (és esetleg szinergikusan) káros hatással van az MPS-re a fehérjebevitel hatására, ami megmagyarázhatja a vázizomzat tömegének és erejének gyors és pontozott elvesztését, amely az életkor előrehaladtával előfordulhat. . Laboratóriumunk olyan adatokat publikált, amelyek azt mutatják, hogy a diéta és a testmozgás által kiváltott fogyás során a tejtermékek és a fehérje fokozott fogyasztása sovány tömegnövekedést eredményez, ugyanakkor elősegíti a zsírtömeg csökkenését túlsúlyos és premenopauzás nőknél. Mindazonáltal továbbra sem ismert, hogy a csökkentett ambuláció és a hipoenergetikus diéta kombinált időszaka alatti, illetve az abból való felépülés során megnövelt tejalapú fehérjebevitel hogyan befolyásolja az idősebb férfiak és nők izom-anabolizmusát. Az öregedéssel járó fehérjeanyagcsere másik szembetűnő jellemzője, hogy bár nincs nyilvánvaló különbség a fehérjeforgalomban a fiatal, egészséges férfiak és nők között, az idősebb nőknél magasabb a nyugalmi MPS aránya, mint az idősebb (70 év feletti) férfiaknál, de kevésbé érzékenyek az anabolikus hatásokra. fehérje táplálás és testmozgás. Ennek a jelenségnek az a következménye, hogy az idős nőknél a fizikai inaktivitás és a szuboptimális fehérjebevitel még nagyobb kockázata lehet a használaton kívüli sorvadásnak, mint a férfiaknak.

A fent említett tanulmányok közül sok, amelyek az MPS arányának akut változásait értékelték a fehérjebevitel hatására, ezt úgy végezték, hogy egy jelölt aminosav-nyomkövetőt adtak be, és kiszámították a nyomjelző vázizomba való beépülését órákon át (a részletesebb megbeszélést lásd:). Míg ez a megközelítés fontos információkat nyújt, különösen az izomtömeg változásának kvantitatív méréseivel, például MRI-vel párosulva, a nyomjelző infúzióval mért MPS értékelése ~5-6 órára korlátozódik. Az analitikai technikák újabb fejlesztései lehetővé tették a deuterált víz módszertanának alkalmazását, amely lehetővé teszi az MPS értékelését sokkal hosszabb bedolgozási idővel, azaz napról hétre. Valójában ezt a módszert a közelmúltban validálták, és használata ma már sok kutató érdeklődését felkelti. Azonban csak néhány laboratórium bizonyította, hogy képes kompetens módon elvégezni ezt a mérést. Valójában a kutatók a közelmúltban két vizsgálatot végeztek ezzel a módszertannal, és a kapott MPS-értékek teljes mértékben összhangban vannak a közzétett jelentésekkel. Azt javasolják, hogy a deuterált víz módszertanának alkalmazása, amely lehetővé teszi az MPS mérését szabad élethelyzetben, és magában foglalja az összes táplálkozási és aktivitási mérést, jelentős előrelépés lenne a használaton kívüli izomfehérje-vesztést megalapozó mechanizmusok meghatározásában. Így a kutatók arra törekszenek, hogy ezekre az eredményekre építve a deuterált víz módszertanát használják annak tanulmányozására, hogy az étrendi fehérjebevitel növelése a csökkent mozgás- és energiahiányos időszak alatt, illetve az abból való felépülés során hogyan befolyásolja az MPS hosszú távú arányát idősebb férfiakban. és nők.

A stimulációra adott MPS-t alátámasztó molekuláris mechanizmusok összetettek, többtényezősek és nagyrészt ismeretlenek. Ismeretes azonban, hogy az Akt-mTORC1-p70S6K1 jelátviteli tengelyen belüli fehérjék kulcsfontosságúak. A kutatók által végzett, csökkentett lépésekkel végzett vizsgálatban az Akt-foszforiláció csökkenését, valamint az inzulinérzékenység ~12%-os csökkenését mutatta ki. Így a kutatók azt javasolják, hogy vizsgáljuk meg, hogyan változik az Akt-mTORC1-p70S6K1 jelátviteli tengelyen belüli fehérjék tartalma beavatkozásunk során. A kutatók megvizsgálják a DNS-fehérje arány változásait (a sejtméret mutatója), valamint a miogenin, a MAFBx és a MuRF1 mRNS-expresszióját is, amelyek némelyikéről kimutatták, hogy megváltoztak a használaton kívüli sorvadás időszakára adott válaszként. valós idejű PCR. Így molekuláris analízisünk a deuterált víz módszertanával, valamint a használaton kívüli sorvadás és a negatív energiaegyensúly valós modelljével párosulva mechanizmus-alapú klinikai megközelítést biztosít a megnövekedett fehérjebevitel életkorral összefüggő myopeniára és myopéniára gyakorolt ​​hatásának tanulmányozására. dinapénia.

A kutatók korábban kimutatták, hogy a csökkentett lépések 14 napja az étkezés utáni MPS körülbelül 20%-os csökkenését idézi elő idősebb férfiaknál és nőknél, és ez a posztprandiális MPS csökkenés a zsírmentes lábtömeg ~3,9%-os csökkenésével járt. Bebizonyosodott, hogy a tejtermékek és a fehérje fokozott fogyasztása a diéta és a testmozgás által kiváltott fogyás során sovány tömegnövekedést eredményez, ugyanakkor elősegíti a zsírtömeg csökkenését túlsúlyos és menopauza előtti nőknél. Ezekre az eredményekre építve a kutatók a közelmúltban kísérleti adatokat generáltak, amelyek azt mutatják, hogy a 14 napos lépéscsökkentés az izomerő jelentős csökkenését eredményezi. Ezenkívül az étkezés utáni MPS ~18%-os csökkenését mutatta válaszul 3 külön 25 g-os tejsavófehérje adagra 11 órás periódus alatt, 14 napos enyhe energiakorlátozást (-300 kcal) követően egészséges idősebb férfiaknál (~65 év). Ezenkívül a kutatók előzetes adatokkal rendelkeznek, amelyek azt mutatják, hogy 14 nap hipoenergetikus diéta (-750 kcal/nap) szignifikánsan, 9%-kal csökkenti az étkezés utáni MPS-t a 35-65 év közötti elhízott, túlsúlyos férfiaknál és nőknél. Végül a nyomozók sikeresen befejeztek egy komplex humán kísérletet idősebb (65-75 éves) férfiakon, akik bármelyik ellenállási gyakorlatot elvégezték; nagy intenzitású intervallum edzés vagy hagyományos alacsony intenzitású aerob gyakorlat, amely a D2O nyomkövető módszertant alkalmazta az MPS közvetlen értékelésére 24 és 48 órán keresztül. Ezek az MPS értékek teljes mértékben összhangban vannak a korábban közzétett adatokkal.