Effektene av myse vs. kollagen på MPS

Den aldersrelaterte nedgangen i skjelettmuskelmasse og styrke, kalt sarkopeni, er assosiert med en rekke metabolske sykdomstilstander inkludert, men ikke begrenset til, kreft, hjerneslag, mikrovaskulær sykdom, type 2 diabetes, Parkinsons og Alzheimers. Dessuten er reduksjon i skjelettmuskelmasse også ledsaget av en enda mer brå reduksjon i skjelettmuskelstyrke, kjent som dynapeni, som er en disposisjon for funksjonshemming og fall. Sarkopeni begynner i det femte tiåret av livet og fortsetter, i det minste basert på populasjonsavledede estimater, med et tap på ~0,8 % årlig, med styrketapet som er større og mer varierende ved 2-5 % år etter 50-årsalderen. Strategier for å oppveie tap av muskelmasse med aldring er avgjørende for å opprettholde livskvalitet og evne til å utføre daglige aktiviteter i en eldre befolkning.

Tap av skjelettmuskelmasse underbygges av en ubalanse mellom hastigheten på muskelproteinsyntese (MPS) og muskelproteinnedbrytning (MPB). Hos friske mennesker er det kjent at endringen i MPS-hastigheten som respons på kontraktil aktivitet og proteinmating er det primære stedet for kontroll for menneskelig muskelmasse. Med aldring endres ikke basale nivåer av MPS sammenlignet med yngre voksne, men økningen i MPS-respons etter en anabole stimulans som motstandstrening eller proteininntak blir sløvet når deltakerne blir utsatt for den samme stimulansen, kalt anabole motstand. For eksempel krever eldre voksne 3-6 ganger mengden av motstandstreningsvolum og en dose på 0,4 g/kg sammenlignet med 0,24 g/kg høykvalitetsprotein for å stimulere basalhastigheten av muskelproteinsyntese.

Proteinkvalitet og -dose er også avgjørende når man målretter maksimal økning i MPS. Betydningen av aminosyrefordøyelighet er avgjørende siden ufordøyde kostholdsproteiner kan være uabsorbert og utskilt i stedet for å bli absorbert i tynntarmen eller bidra til mager masse. Food and Agriculture Organization har godkjent den fordøyelige uunnværlige aminosyreskåren (DIAAS) for å vurdere proteinkvaliteten, da den er i stand til å skille mellom proteiner som tidligere ble klassifisert til en tilsvarende verdi. Ved å bruke DIAAS er proteiner med høyest fordøyelighet og kvalitetspoeng de to viktigste melkeproteinene kasein og myse, som har skårer på henholdsvis 1,18 og 1,09, mens hydrolyserte kollagenpeptider (avledet fra bein og bruskvev) har en poengsum på 0 som det mangler aminosyren tryptofan. Viktigere, kasein og myse har høyere leucininnhold enn kollagenpeptider, inkludert flere andre essensielle aminosyrer. Dette er spesielt viktig ettersom data fra vårt eget laboratorium har vist at økning av leucinkonsentrasjonen i en drikk med lavt proteinblanding av makronæringsstoffer redder frekvensen av postprandial MPS til de som sees med høyere proteininnhold. Leucin er dessuten en nøkkelutløser for det mekanistiske målet til rapamycinkompleks 1 (mTORC1), en 280 kDa serin/treoninkinase kjent for å aktivere viktige translasjonsinitieringsfaktorer involvert i MPS. Således vil proteindoser av lavere kvalitet som hydrolysert kollagen i teorien kreve en større dose for å fremkalle en lignende respons på myse eller kasein.

Bruken av hydrolysert kollagen som et supplement for å forbedre skjelettmuskelanabolisme har knapt blitt undersøkt tidligere litteratur med de fleste studier på mennesker som involverer bruk av kollagenpeptidtilskudd for å forbedre kollagenholdig vev som hår, hud og bruskledd. Av dagens litteratur ble tilskudd med kollagenpeptider i kombinasjon med motstandstrening funnet å ha bemerkelsesverdige effekter på oppbygging av mager masse hos eldre menn med en samtidig bemerkelsesverdig reduksjon i fettmasse i løpet av en 12-ukers treningsperiode. Det ble også funnet å ha bemerkelsesverdige effekter på nitrogenbalansen hos eldre kvinner sammenlignet med myseprotein til tross for et leucininnhold i kollagen som er 1/16 av det som finnes i myseproteinisolat. Hvis det anabole potensialet til hydrolysert kollagen er i stand til å matche det til myseprotein, kan det gi en viktig, kostnadseffektiv og gjennomførbar metode der eldre voksne kan oppnå foreslåtte proteinanbefalinger.

Proteininntak etter motstandstrening gir en potent og additiv stimulans over enten anabole påvirkning alene. En motstandsøvelse har vist seg å sensibilisere muskelen for effekten av protein. Laboratoriet vårt har tidligere vist at eldre voksne oppnår størst økning i MPS etter en motstandsøvelse når de inntok 40 g myseprotein, og at denne effekten var større enn å innta 40 g protein uten trening. Det vil være avgjørende for vår forståelse av proteinbehovet til eldre voksne å finne ut om forbruket av myseprotein og kollagenpeptider faktisk er ekvivalente og kan brukes til å forsterke muskelproteinsyntetiske responsen etter motstandstrening hos eldre voksne.

Mange studier som vurderer akutte endringer i MPS-hastigheten som respons på proteininntak, gjør det ved å infusjonere en merket aminosyresporer og beregne inkorporeringen av det sporstoffet i skjelettmuskulaturen over en periode på timer. Selv om denne tilnærmingen gir viktig informasjon, spesielt når den kombineres med kvantitative mål på endringer i muskelmasse, slik en MR, er vurderingen av sporinfusjon målt MPS begrenset til ~5-6 timer. Dermed har nyere utviklinger av analytiske teknikker muliggjort bruken av en deuterert vannmetodikk som muliggjør vurdering av MPS med mye lengre perioder med inkorporering, dvs. dager til uker. Faktisk har denne metoden nylig blitt validert, og bruken av den har nå blitt interessen for mange forskere. Imidlertid har bare noen få laboratorier demonstrert evnen til å kompetent utføre denne målingen. Faktisk har vi nylig utført to studier som bruker denne metodikken, og MPS-verdiene som vi fikk er helt i samsvar med publiserte rapporter. Vi foreslår at bruken av deuterert vann-metodikken i kombinasjon med bruk av stabile isotopsporere, vil gi oss målinger av MPS i både en kontrollert akutt og en frittlevende situasjon og vil være et betydelig fremskritt i å bestemme mekanismer som underbygger protein inntak og aldring.