ロイシンの補給は廃用による筋萎縮を相殺できるか? (LEU-DIMA)

骨格筋量は、一般にサルコペニアと呼ばれる現象である、健康な加齢とともに徐々に減少することが十分に確立されています. 時間の経過とともに、これは機能的独立性の喪失につながり、併存疾患を発症するリスクが高まります。 最近の推定では、75 ～ 84 歳の人の 30% がサルコペニアに苦しんでいることが示唆されています。 85 歳以上の人口が急速に拡大しているため、サルコペニアは医療サービスにかなりの社会経済的負担をかけています。 生理学的な観点からは、筋肉量の維持は、筋肉タンパク質の合成 (MPS) と分解 (MPB) 速度のバランスに依存しています。 高齢になると、栄養に対するMPSの反応が損なわれ（「同化抵抗」と呼ばれる）、筋肉が慢性的な異化状態のままになり、最終的にサルコペニアの進行を支えます.

年齢に関連する筋肉の同化抵抗は、不活動/不使用の期間の蓄積に起因する可能性があり、若者と老人の両方で筋肉量の減少 (萎縮) と強く関連しています. 実際、関連する筋肉量の減少は、筋肉の不使用の開始時に最も急速であり、5日間の不使用後に筋肉量が大幅に減少します. 高齢者の平均入院期間は 5 ～ 6 日であるため、これは特に重要です。 廃用による筋肉のデコンディショニングは、栄養に反応した MPS の低下と、MPB の上昇に起因する可能性があります。 したがって、生涯にわたるこれらの不使用期間の蓄積は、加齢とともに一般的に見られるサルコペニアの軌道の加速につながる可能性があります. したがって、健康的な筋骨格の老化を最大化するための栄養戦略は、短期間の使用停止中の筋肉の代謝調節不全の緩和に焦点を当てるべきです.

短期間の使用停止中の筋肉の劣化に対抗する1つのアプローチは、食事性タンパク質の消費を増やすことです. 実際、適切なタンパク質摂取は、筋肉がプラスの正味タンパク質バランスを維持するために必要であり、この栄養介入の重要性は、使用されていない期間中に増加します. しかし、このアプローチは、不使用期間中は活動レベルがより制限され、個人が十分な栄養摂取量を消費する可能性が低くなるため、常に実行可能であるとは限りません. より実行可能なアプローチは、アミノ酸であるロイシンの補給により、最適以下のタンパク質用量の同化効力を高めることです. ロイシンは、MPS の刺激と MPB の抑制を通じて、他のどのアミノ酸よりもタンパク質バランスを高めるという点で独特です。 ロイシンは、ラットの後肢固定化中に強力な抗異化効果を提供しますが、これはまだヒトで調べられていません。 したがって、ロイシンがMPSとMPBの調節不全を相殺し、若者と老人の両方で短期間の使用停止中に筋骨格の健康を維持するための実行可能な戦略であることは明らかであり、したがってさらなる調査が必要です.

参加者：

18〜35歳の24人の健康な（非肥満、非糖尿病、非喫煙者）男性が研究に参加するために募集されます。 現在の研究は、2 つの介入グループを含むプラセボ対照二重盲検研究であり、参加者は、7 日間の片側性の補助的なロイシン (LEU; n=12) またはプラセボ (PLA; n=12) を受け取るようにランダムに割り当てられます。足の固定。 参加者はアクティブになりますが、運動訓練を受けていません (つまり、 週3回以下の運動）。 すべての研究手順は明確に説明され、参加者はベースライン測定を取得する前に書面によるインフォームドコンセントを提供します。

登録:

参加者は、バーミンガム大学のスポーツ、運動、リハビリテーション科学の学校に招待されます。 到着すると、治験に関与する研究者が治験のデザインと介入について参加者に説明します。 参加者には、研究に関する質問をする機会が与えられ、参加するかどうかを決定する時間が与えられます。 参加者が喜んで参加する場合、参加者は同意書に署名し、健康アンケートに記入するよう求められます。 参加者が去った場合、参加者は無作為にロイシン群またはプラセボ群に分類されます。 参加者は、習慣的な食事摂取量を評価するために、3 日間の食事日記を記入するよう求められます。

予備評価:

研究の説明とインフォームド コンセントの取得に続いて、参加者は 08:00 ～ 09:00 に 10 時間絶食し、24 時間前から激しい運動とアルコールを控えたことを研究室に報告します。 参加者のベースライン筋肉機能は、等速性ダイナモメーターを使用して、膝伸筋および屈筋の最大等尺性および等速性強度を測定することによって取得されます。 強度テストの後、研究者は個人に 3 日間の食事日記と活動モニターを提供します。 ベースライン強度測定の 3 日後、参加者は 10 時間の一晩の断食に続いて、08:00 ～ 09:00 に再び検査室に報告します。 参加者は、薄い服を着た状態で、0.1kg 単位までデジタルスケールで体重を量ります。 デュアル X 線吸収法 (DXA) および超音波スキャンを実施して、大腿部の組成 (脂肪および無脂肪量) を決定します。

固定化:

予備評価に続く朝の 08:00 ～ 09:00 に、参加者は 7 日間の片側脚固定を受けます。 1 本の脚がランダムに選択され (左右のバランスが取れている)、脚全体の膝ブレースに配置されます。 資格のある理学療法士の指示に従って、参加者は松葉杖を使用して歩行し、毎日足首の運動を行い、深部静脈血栓症のリスクを最小限に抑えます。 参加者は、夜間の睡眠中に膝ブレースを取り外すことも許可されます. 訓練を受けた理学療法士が、参加者に松葉杖の安全な使用法 (階段を上るなど) を指導します。 固定化期間中の各メインの食事中に、参加者は粉末状の LEU または PLA サプリメント 5 g を 250 ～ 300 ml の水と一緒に摂取しますが、これは安全な範囲内です。 食事摂取量は、炭水化物55％、脂肪30％、タンパク質15％の多量栄養素組成で、個人の総カロリー摂取量（標準化された方程式から導き出される）に従って、固定期間を通して制御されます。 タンパク質の総摂取量は 1.0g/kg/日となります。 参加者の活動レベルは、手首に装着した活動モニターを通じて 7 日間にわたって監視されます。

実験的試行:

7 日間の固定化期間が終了した朝、参加者は一晩絶食した後、06:00 ～ 07:00 に研究室に報告します。 超音波および DXA 評価が繰り返され、その直後にカテーテルが両腕の前腕静脈に挿入されます。i) -150、-90、0、20、40、60、80、120、180 240 分間の実験的試行 (合計で約 100 mL) および ii) 安定同位体アミノ酸トレーサー (L-[環] 13C6 フェニルアラニン) の持続注入。 参加者は、試験を通して仰臥位のままになります。 注入の150分後、筋肉生検は、局所麻酔下で固定および非固定脚の大腿四頭筋から得られます。 その後、参加者は 20g のミルク プロテイン飲料を飲みます。 270分および390分の注入後、両脚からさらに生検を行います。 したがって、試験中に合計6回の侵襲性筋肉生検が得られ（各脚から3回）、各生検は約3cm離れた別々の切開から得られます。 この 2 段階の安定同位体注入設計により、吸収後 (0 ～ 120 分) から食後状態 (120 ～ 240 分) への移行における MPS の効率的な評価が可能になります。 脚の強さは、筋タンパク質代謝回転に対する前の収縮の干渉効果を避けるために、10時間絶食した後、0800-0900hに安定同位体を注入した翌日に再評価されます。

データ分析：

筋原線維およびミトコンドリアのタンパク質合成を計算するために、研究者は典型的な洗練された質量分析技術を採用して、生検で分離された筋肉タンパク質および血漿中の同位体トレーサーの濃縮を決定します。 筋肉内の「同化シグナル」（mTORC1経路）および「異化」シグナルは、ウエスタンブロットおよびq-rtPCR分析によって決定されます。 高解像度の呼吸測定は、コントロールと固定された手足の両方で、生検で分離された骨格筋組織のミトコンドリア機能を評価するためにも使用されます。