やせた女性のカロリー制限中の筋肉消耗に対するケトンの影響

熱力学では、エネルギー消費がエネルギー摂取を上回る期間に体重が減少すると述べています。 この負のエネルギーバランスは、カロリー制限と呼ばれるエネルギー摂取量の減少、エネルギー消費の増加、つまりより高いレベルの身体活動、またはその両方の組み合わせによって得られます. 持続的なエネルギー不足は、カロリー制限の重症度、食事の組成、および最初の体脂肪率に応じて、約 3:11 の比率で脂肪と骨格筋量の両方が失われるため、体重の純損失をもたらします。 筋肉量の減少は、筋肉タンパク質合成のダウンレギュレーションと、ユビキチン-プロテアソームを介した筋肉タンパク質分解の増加の組み合わせによるものであり、その結果、正味タンパク質代謝回転がマイナスになります。

スポーツの文脈では、多くのアスリートがさまざまな目標を達成するために体重を減らそうとします。たとえば、パワーウェイトレシオを最適化してパフォーマンスを向上させたり、特定の体重カテゴリーで競争したり、美的理由のために体重を減らしたりします. しかし、体重の減少は骨格筋量の有害な損失を伴うことが多く、これは身体能力の低下や怪我への感受性の増加など、無数の悪影響に関連しています. したがって、カロリー制限期間中のアスリートは、除脂肪体重の減少を最小限に抑えながら、脂肪の減少による体重減少に努めます. 最近の研究では、推奨される食事許容量 (0.8g/kg/日) よりも高いタンパク質摂取量の増加が、カロリー制限中の筋肉量の損失を軽減することが実証されています. 研究によると、高タンパク質食は通常の食事性タンパク質と比較して筋肉タンパク質分解にわずかな影響しか与えませんが、筋肉タンパク質合成を回復します。これはおそらく除脂肪体重が維持される主要なメカニズムです. 具体的には、健康な若いアスリートでは、タンパク質摂取量が 1.6 ～ 2.4 倍多いことが示されています。 1 日あたりの体重 1 kg あたりの g は、短期間のカロリー制限期間中の筋肉量の損失を減らします。

女性アスリートでは、(摂食障害の有無にかかわらず) エネルギーの利用可能性が低い期間が長くなると、しばしば月経機能障害や骨密度の低下と相関し、「女性アスリート トライアド」と呼ばれる症候群になります。 トライアドは、美学やスリムさを強調するスポーツで特に一般的であり、生涯にわたる健康への影響を課す可能性があります. しかし、カロリー制限期間中の女性の除脂肪体重の損失を最小限に抑え、ホルモンおよび骨代謝の調節不全を防ぐ介入はまだありません。

ケトン体、すなわち D-β-ヒドロキシブチレート (βHB)、アセトアセテート (AcAc)、およびアセトンは、血中グルコースおよびインスリンレベルが低い条件下で循環脂肪酸から肝臓で合成される天然の化合物です。 通常の生理学的条件では、血清ケトン濃度は低いままです (< 0.1 mM)。 しかし、飢餓中またはケトジェニック ダイエットの適用中、つまり炭水化物含有量が低い場合、βHB および AcAc の血清濃度は、それぞれ 5 ～ 8 mM および 1 ～ 2 mM まで増加する可能性があります。 これらの状態では、ケトン体は、脳、心臓、骨格筋を含むさまざまな組織の代替のより効率的なエネルギー源として機能し、それによってグルコース貯蔵を「節約」します. 通常の状態では、脳は中枢神経系の機能を維持するためのエネルギー燃料としてブドウ糖しか使用できません。 したがって、エネルギッシュなストレスの期間中にグルコース貯蔵を節約することは、生存にとって非常に重要です. さらに、このブドウ糖貯蔵の節約は、糖新生の前駆体として使用できる筋肉タンパク質の分解を防ぎ、脳や他の組織にブドウ糖を提供します. したがって、ケトン体の利用可能性は、糖新生のための筋肉タンパク質の分解を減らし、したがって、エネルギーの利用可能性が制限されている場合でも骨格筋量を維持します. したがって、ケトン体レベルを上昇させることは、精力的なストレスの期間中の骨格筋の消耗を防ぐための重要な戦略である可能性があります.

最近では、ケトン体エステル (R)-3-ヒドロキシブチル (R)-3-ヒドロキシブチレート (3HHB) の摂取により、ケトン体の血清レベルを上昇させることができます。 この経口吸収可能なケトン体エステルは、動物とヒトの両方で安全で忍容性が高いことが証明されており、約 1 週間の絶食後のレベルと同様に、30 分以内にケトン体レベルを 5 ～ 6 mM に上昇させることができます。 このケトン体エステルを利用できることで、飢餓やケトジェニック ダイエット、つまり高い血清トリグリセリドやコレステロール レベルなどの負の副作用なしに、ケトン体が筋肉の恒常性に及ぼす影響に関する管理された研究が可能になります。 持久力パフォーマンスに対する 3HHB の影響は、まだ議論されています。 しかし、私たちの研究室の最近の研究では、運動後の 3HHB の摂取がタンパク質合成のマーカーを増加させることが示され、これは in vitro 実験によってさらに確認されました。 C2C12筋芽細胞は、生理学的濃度のケトン体のインキュベーションにより、ロイシンを介した筋肉タンパク質合成の増加を示しました。 ごく最近では、3HHB の栄養補給が、癌悪液質のマウスモデルにおける生存と機能的能力の維持、および筋肉の完全性を大幅に改善することを発見しました。

ケトン体のこれらの同化特性と、ケトン体がエネルギーストレス中の糖新生のための筋肉タンパク質の分解を防ぐという事実のために、ケトン体は骨格筋の消耗を予防または治療するための有望な戦略になる可能性があります. したがって、私たちの目的は、痩せた女性のカロリー制限期間中の筋肉消耗に対する 3HHB 摂取の影響とその悪影響を調査することです。 さらに、3HHB 摂取の効果を高タンパク食と比較します。高タンパク食は現在、低エネルギー期の除脂肪損失を最小限に抑えるための最良の戦略と考えられています。 最後に、高タンパク食と組み合わせて3HHBを摂取することの相乗効果を調査することを目指しています.