Eiwitinname en stapsgewijze reductie bij oudere volwassenen (DRI)

De aan leeftijd gerelateerde achteruitgang van de skeletspiermassa, sarcopenie genaamd, wordt in verband gebracht met een groot aantal metabole ziektetoestanden, waaronder, maar niet beperkt tot, kanker, beroerte, microvasculaire ziekte, diabetes type 2, Parkinson en Alzheimer. Bovendien gaat een afname van de skeletspiermassa ook gepaard met een nog sterkere vermindering van de skeletspierkracht, bekend als dynapenie, wat een aanleg is voor invaliditeit en vallen.

Sarcopenie begint in het 5e levensdecennium en verloopt, althans op basis van populatie-afgeleide schattingen, met een verlies van ~0,8% per jaar, waarbij krachtverliezen groter en variabeler zijn bij 2-5% jaar na de leeftijd van 50 jaar. Deze snelheden van spier- en krachtverlies zijn echter niet lineair. Integendeel, de gestage afname van het verlies van spiermassa wordt onderbroken door korte periodes van spieronbruik, die kracht en spierverlies versnellen en waarvan oudere, in vergelijking met jongere, mensen het moeilijk hebben om te herstellen. Het is aangetoond dat deze acute perioden van spieronbruik resulteren in een voorbijgaande versnelde afname van kracht en skeletspiermassa, waardoor sarcopenie effectief wordt versneld. Dergelijke perioden van spierinactiviteit manifesteren zich door een verscheidenheid aan omstandigheden, zoals ziekenhuisopname die korte bedrust vereist, immobilisatie van ledematen als gevolg van breuken of operaties, en periodes van inactief herstel na ziekte. Influenza is bijvoorbeeld de op een na meest voorkomende oorzaak van kortdurende ziekenhuisopname bij personen van 65 jaar met een gemiddelde ziekenhuisopname van 3-4 dagen gedurende welke aanzienlijke spierontlasting optreedt. Bovendien worden veel operaties bij oudere personen (bijv. cholecystectomie) gevolgd door een ziekenhuisopname van gemiddeld 3 dagen met een herstelperiode van 6-9 dagen, of gemiddeld ~ 10 dagen herstel en minimale activiteit voordat de normale activiteit wordt hervat. Aangezien fysieke kracht een voorspeller is van sterfte door alle oorzaken, zijn strategieën die de achteruitgang van de skeletspierkracht en functionele massa na perioden van inactiviteit bij ouderen voorkomen of het herstel ervan bevorderen, van cruciaal belang.

Gegevens uit ons lab en anderen hebben aangetoond dat verminderde ambulatie (d.w.z. minder dagelijkse stappen), een model van een opmerkelijk veel voorkomende maar ogenschijnlijk goedaardige staat van spieronbruik, leidt tot een aanzienlijk verlies van skeletspieren bij zowel jonge als oudere individuen. De onderzoekers stellen voor dat een periode van onbruik veroorzaakt door stapsgewijze reductie een uitstekend model biedt om door onbruik veroorzaakte dynapenie en atrofie te bestuderen. Bij ouderen is aangetoond dat 2 weken verminderde activiteit de spiermassa in de benen met 3,9% vermindert en het vetweefsel in de romp met 7,3% doet toenemen. Interessant is dat anderen hebben aangetoond dat oudere personen dezelfde hoeveelheid spieren verliezen met slechts 10 dagen bedrust in vergelijking met het verlies met 28 dagen bedrust bij jonge personen. Gedurende dezelfde 10d-periode is er een schokkend verlies van kracht, kracht en aerobe capaciteit van de onderste ledematen, en een vermindering van fysieke activiteit. Deze gegevens laten zien hoe vatbaar ouderen zijn voor zelfs korte perioden van onbruik. Verschillende resultaten werden waargenomen door Suetta et al, die als reactie op 14 dagen beengips een afname van 8,9% en 5,2% in het spiervolume van de quadriceps femoris rapporteerden bij respectievelijk jonge (n=9) en oude mannen (n=9). . Wat echter moet worden gewaardeerd, is dat de oudere proefpersonen een 11% lager spiervolume hadden voorafgaand aan immobilisatie (d.w.z. sarcopenie), dus het verlies aan spiermassa kan nog ernstiger gevolgen hebben voor de oudere proefpersonen. Wat nog belangrijker is, is dat oudere mannen slechts 63% van hun spiermassa en ~78% van hun kracht herstelden met 4 weken intensieve weerstandstraining (wat geen standaard revalidatie is), tegenover een volledig herstel bij jonge mannen. De onderzoekers hebben ook voorlopige gegevens waaruit blijkt dat 2 weken stapvermindering resulteert in een significante afname van de skeletspierkracht bij oudere mannen.

Een mogelijke strategie om door niet-gebruik veroorzaakte spieratrofie die optreedt tijdens lichamelijke inactiviteit te verlichten, zou zijn om de eiwitinname via de voeding te verhogen. Sommige onderzoeken tonen inderdaad aan dat hoge doses aminozuurinname de snelheid van atrofie door niet-gebruik tijdens bedrust vertragen. Meer recentelijk rapporteerden Dirks et al echter dat het verhogen van de eiwitinname van 1,1 g/kg/dag tot 1,6 g/kg/dag, met een tweemaal daags supplement van 20 g eiwit, geen invloed had op atrofie van de skeletspieren tijdens 5 dagen van immobilisatie. door middel van een volledig beengips. Er is benadrukt dat het gebrek aan overeenstemming tussen onderzoeken verband houdt met verschillen in de eiwitinname tussen de controlegroepen. Inderdaad, in de onderzoeken die afname van het verlies van spiermassa tijdens bedrust aantoonden, consumeerden de controlegroepen eiwitten met een snelheid van niet meer dan 0,8 g/kg/dag, terwijl in de laatstgenoemde studie de deelnemers aan de controlegroep 1,1 g/kg consumeerden. /d en er wordt ook verondersteld dat de door Dirks et al gebruikte eiwitdosis suboptimaal was, aangezien ons werk aantoont dat oudere mannen hogere eiwitdoses van wei-eiwit nodig hebben om de eiwitsynthese optimaal te stimuleren. De onderzoekers hebben onlangs aangetoond, met behulp van een retrospectieve gepoolde analyse van de synthesesnelheden van spiereiwitten, dat oudere mannen een hogere eiwitbehoefte per maaltijd hadden om de eiwitsynthese optimaal te stimuleren. Belangrijk is dat dit werk ook aantoonde dat met een voldoende hoge dosis wei-eiwit (~30 g) oudere mannen een snelheid van spiereiwitsynthese hadden die niet verschilde van die bij jonge mannen. Hoewel dus wordt erkend dat een tweemaal daagse consumptie van een supplement van 30 g de eiwitinname aanzienlijk zou verhogen, zou deze inname nog steeds ruim binnen de aanvaardbare macronutriëntenverdelingsbereiken vallen en geschikt zijn voor oudere personen die inactief en hypo-energetisch zijn. Bovendien is het onderzoek van Dirks et al uitgevoerd in een 'vrijlevende' setting wat betreft voeding. De onderzoekers stellen voor dat ouderen tijdens periodes van ziekenhuisopname en herstel vaak een energietekort ervaren en ondervoed zijn, met name wat betreft de eiwitinname. Een onderzoek onder 102 ziekenhuispatiënten toonde inderdaad aan dat 21% slechts 50% van hun dagelijkse energiebehoefte consumeerde en deze ondervoeding ging gepaard met een hogere incidentie van sterfte in het ziekenhuis en 90 dagen na ontslag. Vergelijkbare bevindingen worden bevestigd door andere rapporten die ook aantonen dat ondervoeding grotendeels wordt veroorzaakt door onvoldoende eiwitinname. Dit laatste punt is zeer relevant voor onze toepassing, aangezien in tijden van energietekort tot 25% van het lichaamsgewichtverlies kan worden verklaard door verliezen van vetvrije massa. Alles bij elkaar laten deze gegevens zien dat perioden van spieronbruik vaak gepaard gaan met perioden van energietekort bij ouderen. Deze situatie is hoogstwaarschijnlijk ook het geval tijdens bijvoorbeeld de winter in de noordelijke regio's van Canada en de VS, wanneer oudere volwassenen, met name degenen die in eenpersoonshuishoudens wonen, aan huis gebonden kunnen zijn en dus hun activiteitsniveau drastisch verminderen en minder waarschijnlijk naar winkels lopen.

De mechanistische basis van het leeftijdsgerelateerde verlies van skeletspiermassa en -functie Verliezen van skeletspiermassa worden ondersteund door een onbalans tussen de snelheid van spiereiwitsynthese (MPS) en spiereiwitafbraak (MPB). Bij gezonde mensen is bekend dat de verandering in de snelheid van MPS als reactie op contractiele activiteit en eiwitvoeding de primaire locus of control is voor menselijke spiermassa. In dit verband hebben de onderzoekers onlangs aangetoond dat postprandiale MPS als reactie op eiwitinname met ongeveer 20% wordt verminderd na 14 dagen stappenreductie bij oudere mannen en vrouwen, en deze vermindering van postprandiale MPS - gemunt op 'anabole resistentie' - werd geassocieerd met een verlies van ~3,9% in vetvrije beenmassa gedurende de 14e periode. Er wordt dus voorgesteld dat verminderde anabole gevoeligheid voor eiwitinname primair verantwoordelijk is voor atrofie van skeletspieren bij mensen. Relevant voor de setting van ziekenhuisopname, verminderen energietekorten op korte termijn ook postprandiale MPS bij jongeren en de onderzoekers hebben voorlopige gegevens om aan te tonen dat 14 dagen van een gecontroleerd hypo-energetisch dieet ook MPS met ongeveer ~ 9% vermindert bij mannen en vrouwen van middelbare leeftijd. Het lijkt er daarom op dat zowel verminderde mobiliteit als een staat van energiebeperking onafhankelijk (en mogelijk synergetisch) een nadelige invloed hebben op MPS als reactie op eiwitinname, wat het snelle en onderbroken verlies van skeletspiermassa en -kracht kan verklaren dat kan optreden bij het ouder worden. . Ons laboratorium heeft gegevens gepubliceerd om aan te tonen dat een verhoogde consumptie van zuivelproducten en eiwitten tijdens dieet- en lichaamsbeweging-geïnduceerd gewichtsverlies resulteert in toename van de vetvrije massa en tegelijkertijd het verlies van vetmassa bevordert bij vrouwen met overgewicht en premenopauzale vrouwen. Maar hoe een toenemende eiwitinname op basis van zuivelproducten tijdens en bij het herstel van een periode van gecombineerde verminderde ambulantie en hypo-energetisch dieet het spieranabolisme bij oudere mannen en vrouwen beïnvloedt, blijft onbekend. Een ander onderscheidend kenmerk van eiwitmetabolisme met veroudering is dat hoewel er geen duidelijke verschillen zijn in eiwitomzet tussen jonge gezonde mannen en vrouwen, oudere vrouwen hogere percentages MPS in rust vertonen dan oudere mannen (> 70 jaar), maar minder gevoelig zijn voor de anabole effecten van eiwitvoeding en lichaamsbeweging. De implicatie van dit fenomeen is dat oudere vrouwen een nog groter risico lopen op atrofie door niet-gebruik tijdens perioden van lichamelijke inactiviteit en suboptimale eiwitinname in vergelijking met mannen.

Veel van de bovengenoemde onderzoeken die acute veranderingen in MPS-snelheden als reactie op eiwitinname beoordeelden, deden dit door een gelabelde aminozuurtracer toe te dienen en de opname van die tracer in de skeletspier over een periode van uren te berekenen (zie voor uitgebreide bespreking). Hoewel deze aanpak belangrijke informatie oplevert, vooral in combinatie met kwantitatieve metingen van veranderingen in spiermassa, zoals een MRI, is de beoordeling van met tracer-infusie gemeten MPS beperkt tot ~5-6 uur. Meer recente ontwikkelingen van analytische technieken hebben het gebruik mogelijk gemaakt van een gedeutereerde watermethodologie die beoordeling van MPS mogelijk maakt met veel langere opnameperioden, d.w.z. dagen tot weken. Deze methode is inderdaad onlangs gevalideerd en het gebruik ervan wordt nu de interesse van veel onderzoekers. Slechts enkele laboratoria hebben echter aangetoond dat ze deze meting vakkundig kunnen uitvoeren. In feite hebben de onderzoekers onlangs twee onderzoeken uitgevoerd met deze methodologie en de verkregen MPS-waarden komen volledig overeen met gepubliceerde rapporten. Er wordt voorgesteld dat het gebruik van de methode van gedeutereerd water, die het mogelijk maakt om MPS te meten in een vrijlevende situatie en alle maatregelen op het gebied van voeding en activiteit omvat, een substantiële vooruitgang zou zijn bij het bepalen van de mechanismen die ten grondslag liggen aan het verlies van spiereiwitten door niet-gebruik. Daarom willen de onderzoekers voortbouwen op deze bevindingen door de deuterated water-methodologie te gebruiken om te bestuderen hoe toenemende eiwitinname via de voeding tijdens en bij het herstel van een periode van gecombineerde verminderde ambulantie en energietekort, de langetermijnpercentages van MPS bij oudere mannen beïnvloedt. en vrouwen.

De moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan MPS als reactie op stimulatie zijn complex, multifactorieel en blijven grotendeels onbekend. Wat echter bekend is, is dat eiwitten in de Akt-mTORC1-p70S6K1-signaalas de sleutel lijken. In een onderzoek uitgevoerd door de onderzoekers met verminderde stappen, toonde het een vermindering van Akt-fosforylering aan, evenals een vermindering van ~ 12% in insulinegevoeligheid. Daarom stellen de onderzoekers voor om te onderzoeken hoe het gehalte aan eiwitten in de Akt-mTORC1-p70S6K1-signaalas verandert tijdens onze interventie. De onderzoekers zullen ook veranderingen in de DNA-eiwitverhouding (een indicator van celgrootte) onderzoeken, evenals mRNA-expressie van myogenine, MAFBx en MuRF1, waarvan is aangetoond dat sommige veranderen als reactie op een periode van onbruikbare atrofie, met behulp van real-time PCR. Onze moleculaire analyse, gekoppeld aan het gebruik van de methode van gedeutereerd water en een real-world model van atrofie door onbruik en negatieve energiebalans, biedt dus een op mechanismen gebaseerde klinische benadering om de impact van verhoogde eiwitinname op leeftijdsgebonden myopenie en myopenie te bestuderen. dynapenie.

De onderzoekers hebben eerder aangetoond dat 14 dagen minder stappen een vermindering van postprandiale MPS met ongeveer 20% veroorzaakt bij oudere mannen en vrouwen, en deze vermindering van postprandiale MPS ging gepaard met een verlies van ~ 3,9% in vetvrije beenmassa. Het is aangetoond dat een verhoogde consumptie van zuivelproducten en eiwitten tijdens door voeding en lichaamsbeweging veroorzaakt gewichtsverlies resulteert in een toename van de vetvrije massa en tegelijkertijd het verlies van vetmassa bevordert bij vrouwen met overgewicht en premenopauzale vrouwen. Voortbouwend op deze bevindingen hebben de onderzoekers onlangs pilotgegevens gegenereerd om aan te tonen dat 14 dagen stapvermindering resulteert in een significante afname van spierkracht. Bovendien vertoonde het een afname van ~18% in postprandiale MPS als reactie op 3 afzonderlijke porties van 25 g wei-eiwit gedurende een periode van 11 uur na 14 dagen milde energiebeperking (-300 kcal) bij gezonde oudere mannen (~65 jaar). Bovendien hebben de onderzoekers voorlopige gegevens om aan te tonen dat 14 d van een hypo-energetisch dieet (-750 kcal/d) een significante afname van 9% veroorzaakt in postprandiale MPS bij zwaarlijvige mannen en vrouwen met overgewicht in de leeftijd van 35-65 jaar. Ten slotte hebben de onderzoekers zojuist met succes een complexe menselijke proef afgerond bij oudere mannen (65-75 jaar) die één enkele weerstandsoefening hebben voltooid; intervaltraining met hoge intensiteit of traditionele aerobe training met lage intensiteit die de D2O-tracer-methodologie gebruikte om MPS direct te beoordelen gedurende een periode van 24 uur en 48 uur. Deze MPS-waarden komen volledig overeen met eerder gepubliceerde gegevens.