Dysfunkcja odżywczego przepływu krwi jako wyznacznik oporności anabolicznej u osób starszych (Dunhill01)

Do 2020 roku 20% populacji Wielkiej Brytanii będzie miało ponad 65 lat. Masa mięśniowa jest silnym predyktorem zdrowego starzenia się i długowieczności. Podstawowy przepływ krwi w kończynie zmniejsza się wraz z wiekiem; zmniejszona perfuzja kończyn może przyczyniać się do sarkopenii, niepożądanej utraty masy mięśniowej, która towarzyszy postępującemu wiekowi. Poprzednia praca badaczy wykazała, że ​​u osób starszych występują deficyty w mechanizmach syntezy białek mięśniowych, ale wciąż nie wiadomo, dlaczego one istnieją i jak można im przeciwdziałać. Po normalnym żywieniu zwiększona dostępność aminokwasów (stymulowanie syntezy białek mięśniowych) i insuliny (hamowanie rozpadu białek mięśniowych) ma dobry wpływ na mięśnie osób starszych, ale nie w takim stopniu jak u młodych; badacze nazywają to „opornością anaboliczną”. Badacze wykazali ostatnio, że u osób starszych przepływ krwi w nogach jest niższy niż u młodych w spoczynku w stanie podstawowym, a także w spoczynku do 2,5 godziny po jedzeniu i/lub jedzeniu + wysiłku fizycznym. Dopasowanie przepływu krwi i metabolizmu jest korzystne dla mięśni szkieletowych, łącząc zapotrzebowanie na tlen i składniki odżywcze z ich dostarczaniem; zmniejszona perfuzja kończyn u osób starszych może przyczynić się do niemożności utrzymania masy mięśniowej wraz z wiekiem. Badacze wykazali niedawno, że trening oporowy znacznie poprawia reakcje przepływu krwi w nogach u osób starszych. Uważają, że główną korzyścią ćwiczeń oporowych jest zwiększenie zależnego od śródbłonka rozszerzenia naczyń w odpowiedzi na karmienie i umiarkowane ćwiczenia, ale należy to udowodnić. Coraz częściej uznaje się, że nie tylko „masowy” przepływ krwi w kończynach może być ważny w pobieraniu składników odżywczych przez mięśnie, ale tak zwany „odżywczy” przepływ krwi jest ważnym wyznacznikiem. Niedawne prace sugerują, że masowy przepływ kończyn jest podzielony nie tylko między skórę, kości i mięśnie, ale nawet w mięśniach jest podzielony na „odżywczy” i „nieodżywczy”. Droga odżywcza ma bliski kontakt z komórkami mięśniowymi, podczas gdy droga nieodżywcza działa jak przeciek naczyniowy i uważa się, że przynajmniej częściowo odbywa się przez naczynia, które odżywiają komórki tłuszczowe i tkanki łącznej. Przepływ składników odżywczych może być składową przepływu, która jest najbardziej podatna na dysfunkcje5 (np. przy cukrzycy typu 2 i otyłości), ale może być również najbardziej podatna na poprawę poprzez zwykłe ćwiczenia i ewentualnie leczenie nutraceutykami.

Badacze przetestują hipotezy: (1) odżywiający przepływ krwi w mięśniach jest wyznacznikiem równowagi białek, z farmakologicznie indukowanym rozszerzeniem naczyń ostro stymulującym syntezę mięśni i zmniejszającym rozpad, (2) niski przepływ składników odżywczych u osób starszych przyczynia się do odporności anabolicznej i można go złagodzić przez trening oporowy lub nutraceutyki wzmacniające przepływ.

Badacze chcą przebadać 50 zdrowych ochotników (nie będących pacjentami NHS): mężczyzn w wieku 18-28 lat (10) i mężczyzn w wieku 65-75 lat (40) o porównywalnym wskaźniku masy ciała (24-28 kg•m2), z których wszyscy prowadzą siedzący tryb życia i zwykle nie wykonują zwyczajowego treningu oporowego. Badacze dysponują danymi sugerującymi dymorfizm płciowy reakcji anabolicznych na karmienie u starszych osobników, więc ograniczą badania tylko do mężczyzn. Po uzyskaniu pisemnej zgody wszystkie osoby zostaną poddane badaniu lekarskiemu, kwestionariuszowi aktywności oraz skanowi DEXA. Dziesięciu starszych mężczyzn przejdzie jedno ostre badanie. Ponadto śledczy będą badać 10 młodych mężczyzn w tych samych warunkach. Dziesięciu kolejnych starszych mężczyzn zostanie poddanych ostrym badaniom po 20 tygodniach nadzorowanego treningu oporowego całego ciała, zgodnie z obecną praktyką na siłowni w Derby. Dziesięciu kolejnych mężczyzn w podeszłym wieku zostanie poddanych pojedynczemu badaniu ostremu, w którym oprócz standardowego protokołu badania ostrego, zostaną im podane 3 napoje kakao o wysokiej zawartości flawanoli i 3 x 500 mg witaminy C. Jeśli zaobserwuje się pozytywny ostry efekt napojów, dziesięciu starszych mężczyzn zostanie poddanych ostrym badaniom po tygodniu spożywania 3 kakao o wysokiej zawartości flawanoli + 1000 mg witaminy C dziennie. Aby zoptymalizować szczegóły warunków badania, badacze przebadają również do 10 zdrowych ochotników w wieku 18-75 lat, stosując po prostu środek kontrastowy CEUS i wlewy metacholiny, bez pobierania próbek krwi lub biopsji.

Pacjenci poszczący przez noc otrzymają na czas trwania badania przygotowane stałe wlewy dożylne (żyła przedłokietowa) stabilnych aminokwasów znakowanych izotopami, a próbki krwi będą pobierane z kaniuli tętniczej i dwóch kaniuli żylnych udowych w regularnych odstępach czasu w celu ilościowego określenia wzbogacenia znacznika i pomiaru glukozy wychwyt i insulina. W pierwszej fazie badania przepływ krwi w tętnicy udowej pacjentów zostanie zmierzony po 50, 70, 90 i 110 minutach za pomocą ultrasonografii dopplerowskiej (USS). Przepływ krwi odżywczej będzie mierzony w określonym obszarze mięśnia czworogłowego nogi kontrolnej za pomocą ultradźwięków ze wzmocnionym kontrastem (CEUS) przy użyciu urządzenia Phillips iU22 po 110 minutach. Obejmuje to jednorazowe podanie dożylne środka kontrastowego SonoVue®. Po 120 minutach druga faza badania rozpocznie się od dożylnego wlewu dekstrozy i mieszanki aminokwasów (do żyły przedłokietowej) przez pozostałą część badania. Chlorek metacholiny (Provocholine®; Methapharm Inc.) w NaCl (0,9%, przygotowany przez QMC Pharma) zostanie podany we wlewie (2-12 µg/min) do jednej tętnicy udowej w celu podwojenia przepływu w tętnicy udowej po 150 minutach. Ponownie zmierzy się masowy przepływ w tętnicy udowej (USG Dopplera), tym razem w obu nogach po 170, 190, 210 i 230 min. Przepływ składników odżywczych będzie mierzony po raz drugi, w obu nogach przez CEUS w 230 minucie. Cztery biopsje mięśnia (150-300 mg) mięśnia obszernego bocznego zostaną pobrane zgodnie z protokołem i szybko zamrożone w ciekłym azocie.

Punktami końcowymi będą I. synteza białek mięśniowych, ii. rozpad białek mięśniowych, iii. masowy przepływ krwi w kości udowej i iv. odżywczego przepływu krwi w kości udowej u osób w różnym wieku lub po różnych ćwiczeniach lub interwencji żywieniowej. Obliczenia mocy sugerują, że to badanie będzie wymagało 10 osób na grupę, aby wykryć (przy α równym 0,05 i β równym 0,85) 25% różnicę między grupami w zmiennych biologicznych, wyniki, które badacze byli w stanie osiągnąć w ramach podobnych prac w przeszłości.