Supplementazione di glutammato nei giovani

Il glutammato è coinvolto in diversi aspetti del metabolismo del glucosio sia nel muscolo che nel fegato, tuttavia il suo ruolo non è stato completamente definito. È l'amminoacido primario assorbito dal muscolo scheletrico a riposo e in esercizio, dove interagisce con il piruvato (derivato dalla glicolisi) per produrre l'intermedio del ciclo TCA 2-ossoglutarato e il precursore gluconeogenico alanina. Il glutammato è anche necessario per la produzione di glutammina, un altro precursore gluconeogenico, attraverso reazioni intramuscolari con l'ammoniaca. Dato che il muscolo scheletrico è responsabile dell'85% dello smaltimento del glucosio nel corpo intero, lo studio dell'interazione tra il glutammato, i suoi amminoacidi correlati e l'omeostasi del glucosio è di particolare rilevanza. Tuttavia, nonostante i suoi numerosi legami con la fornitura di energia, il ruolo del glutammato nel metabolismo del glucosio del muscolo scheletrico rimane poco compreso.

Pochi studi hanno manipolato le concentrazioni circolanti sia di glutammato che di glucosio negli esseri umani e nessuno ha valutato l'effetto di questa manipolazione unica nel tessuto muscolare scheletrico. Nei giovani adulti sani, una dose di circa 10 g di glutammato monosodico (MSG) aumenta transitoriamente le concentrazioni di glutammato plasmatico (700-800%) e intramuscolare (30%). L'integrazione acuta di glutammato monosodico stimola anche un modesto aumento delle concentrazioni plasmatiche di aspartato, alanina e glutammina (che sono prodotte dal glutammato all'interno del muscolo e successivamente rilasciate in circolo). Curiosamente, l'insulina viene secreta in risposta all'integrazione di glutammato monosodico, un effetto che sembra essere mediato dal legame del glutammato a un recettore eccitatorio dell'amminoacido sul pancreas. Oltre alla sua azione sul pancreas, ci sono alcune prove che suggeriscono che il glutammato possa funzionare come messaggero secondario aumentando la secrezione di insulina stimolata dal glucosio durante i periodi di maggiore disponibilità di carboidrati (CHO). Tuttavia questo effetto secondario del glutammato sull'insulina è poco conosciuto.

La capacità del glutammato di stimolare in modo indipendente la secrezione di insulina fornisce ulteriore supporto per un'associazione tra glutammato e metabolismo del glucosio, ma solo due studi fino ad oggi hanno somministrato glutammato monosodico durante una sfida orale con glucosio per esaminare direttamente questa relazione. Uno studio non ha osservato alcun effetto del glutammato monosodico sulla tolleranza al glucosio, tuttavia il picco di glutammato plasmatico è stato drasticamente ridotto in questo studio rispetto ai rapporti precedenti (~ 80 vs. 400-500 µM), probabilmente a causa del trattenimento del glutammato nell'intestino a causa della co -ingestione con CHO. In uno studio separato, gli autori hanno sviluppato un approccio metodologico per aggirare questo problema: scaglionando la somministrazione di MSG e CHO di 30 minuti, il glutammato plasmatico e il glucosio erano entrambi significativamente e simultaneamente elevati. Inoltre, la somministrazione di MSG ha migliorato la tolleranza al glucosio. A sostegno di questi risultati, sono stati riportati anche miglioramenti nella clearance del glucosio a seguito di un pasto ricco di grassi combinato con glutammato monosodico. È interessante notare che non tutti gli studi hanno osservato una maggiore secrezione di insulina con una maggiore disponibilità di glutammato. Ciò suggerisce che la capacità dei carboidrati di stimolare la secrezione di insulina può sopraffare qualsiasi effetto del glutammato su questo ormone, ma i meccanismi specifici restano da chiarire completamente.

Recentemente, i ricercatori hanno sviluppato un modello di coltura cellulare per dimostrare che il glutammato stimola l'assorbimento del glucosio nei miotubi L6 di ratto in assenza di insulina. Ciò suggerisce che il glutammato è in grado di agire direttamente sul muscolo scheletrico e supporta i precedenti risultati di una migliore tolleranza al glucosio con l'integrazione acuta di MSG nonostante nessun ulteriore aumento della secrezione di insulina. Inoltre, i dati sulle cellule dimostrano che l'assorbimento del glucosio stimolato dal glutammato risulta dall'aumento della traslocazione del trasportatore di glucosio 4 (GLUT4) nel sarcolemma, attraverso l'attivazione della protein chinasi attivata da AMP (AMPK) e della protein chinasi attivata dal mitogeno p38 (MAPK). È possibile che questi meccanismi sostengano i miglioramenti mediati dal glutammato nella tolleranza al glucosio negli esseri umani. Tuttavia, questo - così come il destino del glucosio dopo essere stato assorbito dalla cellula muscolare - deve ancora essere studiato.

Esiste un alto grado di interazione tra il metabolismo del glutammato e del glucosio, ma non è chiaro se elevate concentrazioni plasmatiche di glutammato e glucosio influenzino l'uno l'assorbimento dell'altro nel muscolo scheletrico umano, così come le loro successive rispettive reazioni metaboliche intramuscolari. Pertanto, l'obiettivo generale di questo studio è scoprire gli effetti dell'integrazione acuta di MSG + CHO sulle concentrazioni di aminoacidi plasmatici e intramuscolari, nonché gli aspetti del metabolismo del glucosio del muscolo scheletrico, in giovani sani rispetto all'ingestione di MSG e CHO solo.

Gli investigatori scaglioneranno la somministrazione di MSG e CHO di 30 minuti per raggiungere concentrazioni di picco circolanti simultanee di glutammato e glucosio. In queste condizioni, l'obiettivo è quello di:

Primario:

1. Quantificare e confrontare i cambiamenti nel glutammato circolante e nel glutammato intramuscolare dopo MSG + CHO rispetto al solo MSG.
2. Valutare gli effetti acuti di MSG + CHO sul pool di aminoacidi liberi intramuscolari (in particolare aspartato, alanina e glutammina) rispetto alla sola somministrazione di MSG.

Secondario:

1. Confermare i risultati del nostro studio precedente (7) che ha dimostrato che MSG + CHO attenua l'aumento del glucosio plasmatico (ma non influenza le concentrazioni di insulina o C-peptide) rispetto al solo CHO.
2. Determinare se MSG+CHO è associato a un grado maggiore o minore di segnalazione attraverso la via MAPK AMPK/p38 e/o insulina nel muscolo scheletrico rispetto a MSG e CHO da soli.
3. Esplora se gli aspetti dell'assorbimento, della conservazione e/o dell'utilizzo del glucosio del muscolo scheletrico sono alterati durante MSG + CHO, rispetto al solo CHO.

I ricercatori ipotizzano che quando il glutammato e il glucosio sono simultaneamente disponibili nelle concentrazioni di picco in circolazione osserveranno:

Primario:

1. Concentrazioni di glutammato circolante e intramuscolare inferiori dopo MSG + CHO rispetto al solo MSG.
2. Simili concentrazioni intramuscolari di aspartato, alanina e glutammina in risposta a MSG+CHO e solo MSG.

Secondario:

1. Un aumento attenuato del glucosio plasmatico (ma nessuna differenza nelle concentrazioni di insulina o peptide C) dopo MSG + CHO rispetto al solo CHO.
2. Espressione e attivazione elevate di proteine ​​​​correlate sia a AMPK / p38 MAPK che alla segnalazione di insulina dopo MSG + CHO. Tuttavia, la segnalazione MAPK AMPK/p38 sarà maggiore dopo il solo MSG, con un'attivazione trascurabile della via di segnalazione dell'insulina. Al contrario, la segnalazione dell'insulina sarà maggiore dopo il solo CHO, con segnalazione trascurabile attraverso AMPK/p38 MAPK.

Aumento dell'assorbimento del glucosio da parte del muscolo scheletrico (ad es. aumento della traslocazione di GLUT4 alla membrana plasmatica) e utilizzo (es. aumento dei tassi di glicolisi e flusso attraverso il ciclo TCA), rispetto alla somministrazione di CHO da solo.

I giovani idonei che hanno acconsentito a partecipare visiteranno il laboratorio in 4 occasioni ciascuna separata da un periodo di sospensione di circa 1 settimana. Dopo una serie di valutazioni di base per valutare la composizione corporea, la forma fisica, ecc. (Visita 1), i partecipanti completeranno 3 prove (Visite 2, 3 e 4) in ordine randomizzato. Per ciascuna delle 3 prove, i partecipanti arriveranno in auto o con i mezzi pubblici al laboratorio dopo un digiuno notturno di 8-12 ore (niente cibo o bevande tranne l'acqua dopo la mezzanotte della sera prima). Verrà inserito un catetere in una vena antecubitale e verrà prelevato un campione di sangue a digiuno (~8 ml). I partecipanti consumeranno quindi 150 mg / kg di glutammato monosodico o un placebo entro 5 minuti. Il sangue (~ 8 mL) verrà prelevato nei seguenti punti temporali: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 e 120 min. Immediatamente dopo il prelievo di sangue di 30 minuti, i partecipanti consumeranno una bevanda di 75 g di carboidrati (destrosio) o un secondo placebo. Dopo aver ottenuto l'ultimo campione di sangue, il catetere verrà rimosso. La quantità totale di sangue prelevato durante ogni prova sarà di ~ 88 ml.