Gli effetti del siero contro il collagene su MPS

Il declino correlato all'età della massa e della forza del muscolo scheletrico, chiamato sarcopenia, è associato a una serie di stati di malattie metaboliche tra cui, ma non solo, cancro, ictus, malattie microvascolari, diabete di tipo 2, morbo di Parkinson e morbo di Alzheimer. Inoltre, il declino della massa muscolare scheletrica è accompagnato anche da una riduzione ancora più precipitosa della forza muscolare scheletrica, nota come dinapenia, che è una predisposizione alla disabilità e alle cadute. La sarcopenia inizia nella quinta decade di vita e procede, almeno sulla base di stime derivate dalla popolazione, con una perdita di circa lo 0,8% all'anno, con perdite di forza maggiori e più variabili al 2-5% dopo i 50 anni. Le strategie per compensare la perdita di massa muscolare con l'invecchiamento sono indispensabili per il mantenimento della qualità della vita e della capacità di svolgere le attività della vita quotidiana in una popolazione anziana.

Le perdite di massa muscolare scheletrica sono sostenute da uno squilibrio tra i tassi di sintesi proteica muscolare (MPS) e la disgregazione proteica muscolare (MPB). Negli esseri umani sani è noto che la variazione del tasso di MPS in risposta all'attività contrattile e all'alimentazione proteica è il principale locus of control per la massa muscolare umana. Con l'invecchiamento, i livelli basali di MPS non cambiano rispetto ai giovani adulti, tuttavia l'aumento della risposta di MPS a seguito di uno stimolo anabolico come l'esercizio di resistenza o l'ingestione di proteine ​​viene attenuato quando i partecipanti sono esposti allo stesso stimolo, definito resistenza anabolica. Ad esempio, gli anziani richiedono 3-6 volte la quantità di volume di esercizio di resistenza e una dose di 0,4 g/kg rispetto a 0,24 g/kg di proteine ​​di alta qualità per stimolare i tassi basali della sintesi proteica muscolare.

Anche la qualità e la dose delle proteine ​​​​sono fondamentali quando si mirano agli aumenti massimi di MPS. L'importanza della digeribilità degli aminoacidi è cruciale poiché le proteine ​​alimentari non digerite possono non essere assorbite ed escrete piuttosto che essere assorbite nell'intestino tenue o contribuire alla massa magra. L'Organizzazione per l'alimentazione e l'agricoltura ha approvato il punteggio di aminoacidi indispensabili digeribili (DIAAS) per valutare la qualità delle proteine ​​in quanto è in grado di distinguere tra proteine ​​precedentemente classificate con un valore equivalente. Utilizzando il DIAAS, le proteine ​​con i punteggi di digeribilità e qualità più elevati sono le due principali proteine ​​del latte caseina e siero di latte, che hanno rispettivamente un punteggio di 1,18 e 1,09 mentre i peptidi di collagene idrolizzato (derivati ​​da ossa e tessuti cartilaginei) hanno un punteggio di 0 in quanto manca l'aminoacido triptofano. È importante sottolineare che la caseina e il siero di latte hanno un contenuto di leucina più elevato rispetto ai peptidi di collagene, includendo più di altri amminoacidi essenziali. Ciò è particolarmente importante poiché i dati del nostro laboratorio hanno dimostrato che l'aumento della concentrazione di leucina di una bevanda a base di macronutrienti misti a basso contenuto proteico salva i tassi di MPS postprandiale rispetto a quelli osservati con un contenuto proteico più elevato. Inoltre, la leucina è un innesco chiave del bersaglio meccanicistico del complesso rapamicina 1 (mTORC1), una serina/treonina chinasi da 280 kDa nota per attivare fattori chiave di inizio della traduzione coinvolti nella MPS. Pertanto, dosi proteiche di qualità inferiore come il collagene idrolizzato richiederebbero in teoria una dose maggiore per suscitare una risposta simile al siero di latte o alla caseina.

L'uso del collagene idrolizzato come integratore per migliorare l'anabolismo del muscolo scheletrico è stato scarsamente esaminato in precedenza in letteratura con la maggior parte degli studi sugli esseri umani che prevedono l'uso dell'integrazione di peptidi di collagene per migliorare i tessuti contenenti collagene come capelli, pelle e articolazioni cartilaginee. Dalla letteratura attuale, l'integrazione con peptidi di collagene in combinazione con l'esercizio di resistenza è risultata avere effetti notevoli sull'accumulo di massa magra negli uomini più anziani con una concomitante notevole diminuzione della massa grassa entro un periodo di allenamento di 12 settimane. È stato anche riscontrato che ha effetti notevoli sul bilancio azotato nelle donne anziane rispetto alle proteine ​​del siero di latte, nonostante un contenuto di leucina nel collagene che è 1/16 di quello trovato nell'isolato di proteine ​​del siero di latte. Se il potenziale anabolico del collagene idrolizzato è in grado di eguagliare quello delle proteine ​​del siero di latte, può fornire un metodo importante, economico e fattibile mediante il quale gli anziani sono in grado di ottenere le raccomandazioni proteiche suggerite.

L'ingestione di proteine ​​dopo l'esercizio di resistenza fornisce uno stimolo potente e additivo rispetto alla sola influenza anabolica. È stato dimostrato che un esercizio di resistenza sensibilizza il muscolo agli effetti delle proteine. Il nostro laboratorio ha precedentemente dimostrato che gli adulti più anziani ottengono il massimo aumento di MPS dopo un esercizio di resistenza consumando 40 g di proteine ​​del siero di latte e che questo effetto era maggiore rispetto al consumo di 40 g di proteine ​​senza esercizio. Sarà fondamentale per la nostra comprensione del fabbisogno proteico degli anziani determinare se il consumo di proteine ​​del siero di latte e peptidi di collagene sia effettivamente equivalente e possa essere utilizzato per aumentare la risposta sintetica delle proteine ​​muscolari dopo l'esercizio di resistenza negli anziani.

Molti studi che valutano i cambiamenti acuti nei tassi di MPS in risposta all'assunzione di proteine ​​lo fanno infondendo un tracciante di aminoacidi marcato e calcolando l'incorporazione di quel tracciante nel muscolo scheletrico per un periodo di ore. Sebbene questo approccio fornisca informazioni importanti, specialmente se associato a misure quantitative dei cambiamenti nella massa muscolare come una risonanza magnetica, la valutazione dell'MPS misurato dall'infusione di tracciante è limitata a ~ 5-6 ore. Pertanto, i recenti sviluppi delle tecniche analitiche hanno consentito l'uso di una metodologia dell'acqua deuterata che consente la valutazione di MPS con periodi di incorporazione molto più lunghi, cioè giorni o settimane. In effetti, questo metodo è stato recentemente validato e il suo utilizzo sta diventando l'interesse di molti ricercatori. Tuttavia, solo pochi laboratori hanno dimostrato la capacità di eseguire con competenza questa misurazione. Infatti, abbiamo recentemente condotto due studi utilizzando questa metodologia ei valori di MPS che abbiamo ottenuto sono del tutto coerenti con i rapporti pubblicati. Proponiamo che l'uso della metodologia dell'acqua deuterata in combinazione con l'uso di traccianti isotopici stabili, ci fornisca misurazioni di MPS sia in una situazione acuta controllata che in una situazione di vita libera e sarebbe un progresso sostanziale nella determinazione dei meccanismi alla base delle proteine ingestione e invecchiamento.