ランナーの腸バリア保護に対する乳脂肪球膜（MFGM）の効果

ユタ州立大学のキャンパスで 14 人のランナーを対象に、無作為化二重盲検クロスオーバー エクササイズ試験が実施されました。 この 14 人のランナーの集団は、2 回の初期試験を完了するために採用された 20 人のより大きな集団から選択されました。 2回の予備訪問で、実験的試行を行うために必要なパラメータが決定されました。 最初の訪問中に、ランナーの腸透過性と有酸素能力のベースライン値が決定されました。 2 回目の訪問では、80% VO2max での実行を完了する能力がテストされ、運動ストレスが腸の透過性、血漿 LPS および深部体温に及ぼす影響が測定されました。

テスト集団が選択されると、ランダム化された二重盲検クロスオーバー試験が実施され、MFGM が運動誘発性腸透過性の変化を防ぐ能力についてテストされました。

各テスト セッション中、心拍数 (HR)、作業出力、コア温度 (CT) が監視されました。 HR と CT は、試験前にアスリートが摂取した CorTemp™ 温度ピルによってモニターされました (http://www.hqinc.net/pages/pill_page.html)。 さらに、採血はベースライン時 (枯渇試験前)、タイム トライアル直後、および 1 時間後と 5 時間後に行われました。 血液は、トレーニング強度 (乳酸)、筋肉損傷 (クレアチンキナーゼ、サイトカイン)、および腸バリア機能障害 (リポ多糖、サイトカイン) の指標について分析されました。 さらに、ランニングの直後に、アスリートは 2 つの炭水化物 (ラクツロースとラムノース) を含む飲料を摂取しました。 次の 6 時間の間に尿を採取し、これらの糖をガスクロマトグラフィーで測定して腸の透過性を測定しました。

対象者の募集 20 人のランナー (18 ～ 50 歳) は、キャンパスのチラシ、地元紙の広告、週刊スポーツ ガイドを通じて最初に募集されました。 心臓病、制御不能な高血圧、糖尿病、クローン病、過敏性腸症候群、大腸炎、セリアック病、炎症性疾患または自己免疫疾患、または乳糖不耐症などの病歴がある参加者は、研究から除外されました。 すべての被験者は、テスト活動の少なくとも 24 時間前にすべての抗炎症薬を避けるように指示されました。 最初の訪問の朝、承認された被験者は、BodPod (Life Measurement, Inc.、カリフォルニア州コンコード) によって体組成を測定されました。 参加者は、最初の訪問の 48 時間前から激しい運動を控えるよう求められました。 被験者には、5 g のラクツロースと 2 g のラムノース糖プローブを含む 50 ml チューブが与えられ、ベースラインの腸透過性を決定するために、朝食を終えてから 4 時間後にプローブを飲むように指示されました。 被験者には採尿容器が与えられ、プローブの摂取後 6 時間、すべての尿を採集するように指示されました。 被験者は、糖プローブを飲んでから 1.5 時間後まで昼食を食べてはいけませんでした。 6 時間の尿収集の後、被験者はテスト サイトに戻り、ランニング VO2 max テストを実行しました。

2 回目の訪問 (最初の訪問から約 1 週間後) 朝食の完了から約 3 時間後、被験者は採血 (ベースラインの血漿 LPS を決定するため)、体重測定、および温度プローブの摂取をテストサイトに報告しました。 参加者は、朝食を食べてから約 4 時間後にエクササイズ チャレンジ (最大 80% の VO2 で 60 分間のランニング) を開始しました。 運動チャレンジは、ファンなしで 22 °C の温度調節された部屋で実施されました。 被験者は、最大 80% の VO2 で走っていることを確認するために監視され、チャレンジ中に水を消費することは許可されませんでした。 運動チャレンジの直後に、参加者はシュガープローブを摂取しました。 体重を測定し、採血 (運動後の血漿 LPS) を行い、被験者は次の 6 時間尿を採取するように指示されました。 水分補給と尿の生成を促進するために、被験者は、水分摂取によって失われた水分の 150% (運動前から運動後の体重) を補うように指示されました。

20 人の被験者をスクリーニングした後、15 人の被験者集団がクロスオーバー試験への参加に同意しました。 1 人の被験者は妊娠のために脱落し、4 人の被験者はスケジュールの競合により参加できました。 研究に関係のない足首の骨折を負った後、1人の被験者が脱落した.

3 回目と 4 回目の訪問は、MFGM とビヒクルを比較する実験のクロスオーバー部分でした。 3 回目と 4 回目の訪問は、参加者が運動チャレンジの 1 時間前に水分補給ビヒクルまたは水分補給 + MFGM のいずれかを飲み、運動直後にもう一度飲んだことを除いて、2 回目の訪問と同じでした。 参加者と実験プロトコルを管理する担当者は、暗号化された不透明な飲料容器を使用することにより、治療について知らされていませんでした。 被験者は 1 週間後に 4 回目の訪問を完了し、ビークル飲料またはビークル + MFGM を消費します。

研究のクロスオーバー部分では、アスリートには 2 つの飲料のうちの 1 つが提供されました。 対照飲料は、ワークアウト前およびワークアウト後の両方の栄養送達のための現在のスポーツ栄養ガイドラインに従って配合されました。 ホエイプロテイン、スクロース、マルトデキストリン、チョコレートフレーバー、少量のバターオイルが含まれていました. 試験飲料は、主要栄養素の含有量は同じでしたが、「乳脂肪球膜」と呼ばれる乳ベースの成分が含まれていました。 この物質はバター生産の副産物から分離され、リン脂質が豊富です。 飲料は、運動試験の 3 時間前と直後に提供されました。 試験飲料には、約 20% のリン脂質と 60% のタンパク質を含む Arla Foods 製の MFGM が豊富な粉末 (Lacprodan PL-20) が含まれていました。 マウスを用いた研究で、ダイヤルらは、動物に体重 1 kg あたり 100 mg のリン脂質を与えると、1 時間で腸の保護に効果があることを指摘しました。 2 番目の飲料は多量栄養素の含有量が一致していましたが、リン脂質粉末は含まれていませんでした。

測定されたエンドポイント 腸透過性の変化 安静時、ベースラインの腸透過性を決定するために、Pals の方法が使用されました。 この方法は、難消化性糖であるラクツロースとラムノースを供給することによって腸の透過性を測定し、尿中のこれらの糖プローブの回収によって腸と胃の透過性を推定します。 健康な腸上皮では、ラクツロースは腸バリアを通過する輸送が非常に限られています。 ラムノースは経細胞経路を介して小腸上皮を通過し、胃排出速度、腸通過時間、および腎機能を説明する内部制御として機能します。 より大きなラクツロース分子は、タイトジャンクションを通る傍細胞経路を介してのみ腸上皮を通過できます。 したがって、尿中に回収されたラムノースに対するラクツロースの比率が高いということは、腸のバリア機能が損なわれていることを示しています。 運動ストレスは、尿中のラクツロース/ラムノース比を有意に増加させることが実証されています。 私たちが提案した運動ストレス モデルと同様に、この方法は、80% VO2max で 1 時間走ると、ベースラインと比較して腸の透過性が 2 倍になることを実証するために使用されています。

血漿 LPS の変化: エンドトキシン血症を評価するために、血漿 LPS 濃度は、Nieman によって記述された運動活性によって測定されました。 血漿 LPS は、運動前 (ベースライン)、直後、および運動試験の 1 時間後と 5 時間後に採取した血液から測定されました。 血漿 LPS は、持久力のある運動の試合後に増加することが実証されており、腸バリアの損傷による腸内細菌の異常な細菌移動の結果であると仮定されています。 運動直後のベースラインからの血漿LPSの上昇は、ハーフマラソン、フルマラソンの後に以前に実証されています. 血漿LPSレベルは運動ストレス後に増加し、深部体温および腸バリア完全性のラクツロース/ラムノース指数と相関すると予想されました。

炎症性サイトカインの変化: IL-6、TNFα、IL-10、IL-17、INFγ、IL-3、MCP-1、IL-15、および GMCSF の血漿レベルは、ベースラインおよび運動後 1 時間のサンプルで測定されました。 . サイトカイン濃度は、商用ベンダー (Quansys Biosystems、ローガン、ユタ州) によるマルチプレックス酵素結合免疫吸着アッセイ (ELISA) によって決定されました。 これらのサイトカインは、マウスを用いた LPS 刺激腸漏れ試験で腸漏れと MFGM 消費を調査した以前の研究に基づいて選択されました。 すべてのサイトカインは、GMCSF を除くリーキーガットを持つ動物で有意にアップレギュレートされ、コントロールと比較して MFGM を与えられた動物では有意に低下しました。 さらに、Ng らは、ハーフマラソン直後のランナーで IL-10 と IL-6 の血漿レベルの増加 (ベースラインからそれぞれ 50% と 65.2% の増加) を示しました。 同様に、IL-6 と TNFα の血漿レベルは、マラソン直後にベースラインから増加することが実証されています。 予備データと前述の研究に基づいて、運動チャレンジ後に炎症性サイトカインのレベルの増加が測定されることが予想され、MFGMは他の回復飲料と比較してこの効果を無効にするという仮説が立てられました.

血漿クレアチンキナーゼの変化: クレアチンキナーゼは、運動チャレンジの前、直後、および 1 時間後に採取されたサンプルで測定されました。 クレアチンキナーゼは、９６ウェルＵＶ／ｖｉｓプレートリーダー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ）で市販の比色キット（Ｓｉｇｍａ）を使用して測定した。 血漿クレアチンキナーゼの増加は、運動による筋肉損傷の十分に確立された指標です。 同様の研究では、前日のグリコーゲン枯渇後、疲労するまで 85% VO2 max で自転車に乗ったサイクリストは、炭水化物代替飲料と比較して、リカバリー ドリンクとしてチョコレート ミルクを摂取した場合、血漿クレアチン キナーゼが少なかった.

血漿乳酸：嫌気性代謝を評価するために、ベースライン、運動ストレスの直後および 2 時間後に血漿乳酸を測定します。 乳酸は、酵素試験キット（r-Biopharm、マーシャル、ミシガン州）を使用して測定されます。

この研究で測定された主要評価項目は、尿中および血漿 LPS 中のラクツロース/ラムノース比でした。 データは単一因子 ANOVA によって分析され、事後テストで有意差が調査されました。 深部体温はリアルタイムで測定され、腸の低酸素症および腸の漏出と相関していました。

血液中で測定されたすべての成分 (乳酸、LPS、サイトカイン、および CK) は、時間と治療を変数とする 2 因子 ANOVA によって分析されました。 乳酸は、一般に嫌気性活動の指標であると考えられているため、含まれていました。 関心のあるもう 1 つのパラメーターは、クレアチンキナーゼです。 冒頭で述べたように、この酵素は激しい運動後の血液中に検出され、筋肉の損傷と相関すると考えられています. さらに、チョコレート ミルクを使用した少なくとも 2 つの研究では、チョコレート ミルクを飲んでいるアスリートは、他のリカバリー ドリンクよりも血漿 CK が低いことが示されています。

管理計画 3 人の主任研究者全員が、この研究の計画と実行、およびサンプルの処理と分析に積極的に関与しました。 ウォード博士は、MFGM 飲料の調合を担当しました。 さらに、Ward 博士は尿の GC-FID 分析を担当しました。 また、ウォード博士は、本プロジェクトで支援する大学院生を指導します。

Dr. Bressel はアスリートをリクルートし、テストの準備を手伝いました。 さらに、ブレッセル博士は、すべてのパフォーマンス試験と運動データの収集を監督しました。

Hintze 博士が血液と尿のサンプルを担当しました。 学生 (そしておそらく Dr. Hintze) は、LPS、乳酸、CK アッセイを行いました。 さらに、Hintze 博士は、血液のサンプルの適切な取り扱いと、サイトカイン分析のための Quansys Biosystems への検体の配送を担当しました。

3 人の主任研究者全員が、データ分析と原稿作成に協力しました。