Wpływ serwatki w porównaniu z kolagenem na MPS

Związany z wiekiem spadek masy i siły mięśni szkieletowych, zwany sarkopenią, jest związany z wieloma metabolicznymi stanami chorobowymi, w tym między innymi rakiem, udarem, chorobą mikronaczyniową, cukrzycą typu 2, chorobą Parkinsona i Alzheimera. Co więcej, spadkom masy mięśni szkieletowych towarzyszy jeszcze gwałtowniejszy spadek siły mięśni szkieletowych, określany jako dynapenia, która jest predyspozycją do niesprawności i upadków. Sarkopenia rozpoczyna się w 5. dekadzie życia i postępuje, przynajmniej na podstawie szacunków populacyjnych, z utratą ~0,8% rocznie, przy czym utrata siły jest większa i bardziej zmienna na poziomie 2-5% rok po 50 roku życia. Strategie kompensujące utratę masy mięśniowej wraz ze starzeniem się są niezbędne dla utrzymania jakości życia i zdolności do wykonywania codziennych czynności w starszej populacji.

Utrata masy mięśni szkieletowych jest spowodowana brakiem równowagi między tempem syntezy białek mięśniowych (MPS) a rozpadem białek mięśniowych (MPB). Wiadomo, że u zdrowych ludzi zmiana szybkości MPS w odpowiedzi na aktywność skurczową i odżywianie białkiem jest głównym miejscem kontroli masy mięśniowej człowieka. Wraz z wiekiem podstawowe poziomy MPS nie zmieniają się w porównaniu z młodszymi dorosłymi, jednak podwyższenie odpowiedzi MPS po bodźcu anabolicznym, takim jak ćwiczenia oporowe lub spożycie białka, zmniejsza się, gdy uczestnicy są narażeni na ten sam bodziec, zwany oporem anabolicznym. Na przykład osoby starsze wymagają 3-6 razy większej objętości ćwiczeń oporowych i dawki 0,4 g/kg w porównaniu do dawki 0,24 g/kg wysokiej jakości białka, aby stymulować podstawowe tempo syntezy białek mięśniowych.

Jakość i dawka białka są również krytyczne przy dążeniu do maksymalnego wzrostu MPS. Znaczenie strawności aminokwasów jest kluczowe, ponieważ niestrawione białka pokarmowe mogą być niewchłonięte i wydalane, a nie wchłaniane w jelicie cienkim lub przyczyniać się do beztłuszczowej masy ciała. Organizacja ds. Wyżywienia i Rolnictwa zatwierdziła punktację strawnych niezbędnych aminokwasów (DIAAS) do oceny jakości białka, ponieważ jest w stanie rozróżnić białka, które wcześniej zostały sklasyfikowane jako równoważne. Według DIAAS białka o najwyższej strawności i jakości to dwa główne białka mleka, kazeina i serwatka, które uzyskały odpowiednio 1,18 i 1,09 punktów, podczas gdy hydrolizowane peptydy kolagenowe (pochodzące z kości i tkanki chrzęstnej) uzyskały wynik 0, ponieważ brakuje aminokwasu tryptofanu. Co ważne, kazeina i serwatka mają wyższą zawartość leucyny niż peptydy kolagenowe, w tym więcej innych niezbędnych aminokwasów. Jest to szczególnie ważne, ponieważ dane z naszego własnego laboratorium wykazały, że zwiększenie stężenia leucyny w mieszanym napoju makroskładnikowym o niskiej zawartości białka ratuje wskaźniki poposiłkowego MPS do poziomu obserwowanego przy wyższej zawartości białka. Co więcej, leucyna jest kluczowym wyzwalaczem mechanistycznego celu kompleksu rapamycyny 1 (mTORC1), kinazy serynowo-treoninowej o masie cząsteczkowej 280 kDa, o której wiadomo, że aktywuje kluczowe czynniki inicjacji translacji zaangażowane w MPS. Zatem dawki białka o niższej jakości, takie jak hydrolizowany kolagen, teoretycznie wymagałyby większej dawki, aby wywołać podobną reakcję na serwatkę lub kazeinę.

Stosowanie hydrolizatu kolagenu jako suplementu w celu zwiększenia anabolizmu mięśni szkieletowych było wcześniej słabo zbadane w literaturze, przy czym większość badań na ludziach obejmowała stosowanie suplementacji peptydem kolagenowym w celu wzmocnienia tkanek zawierających kolagen, takich jak włosy, skóra i stawy chrzęstne. W aktualnej literaturze stwierdzono, że suplementacja peptydami kolagenowymi w połączeniu z ćwiczeniami oporowymi ma znaczący wpływ na przyrost beztłuszczowej masy ciała u starszych mężczyzn z towarzyszącym znaczącym spadkiem masy tłuszczowej w ciągu 12-tygodniowego okresu treningowego. Stwierdzono również, że ma niezwykły wpływ na bilans azotowy u starszych kobiet w porównaniu z białkiem serwatki, pomimo zawartości leucyny w kolagenie, która stanowi 1/16 zawartości izolatu białka serwatki. Jeśli potencjał anaboliczny hydrolizowanego kolagenu jest w stanie dorównać białku serwatki, może to stanowić ważną, opłacalną i wykonalną metodę, dzięki której osoby starsze będą w stanie osiągnąć sugerowane zalecenia dotyczące białka.

Spożycie białka po ćwiczeniach oporowych zapewnia silny i dodatkowy bodziec w porównaniu z samym wpływem anabolicznym. Wykazano, że ćwiczenia oporowe uwrażliwiają mięśnie na działanie białka. Nasze laboratorium wykazało wcześniej, że osoby starsze osiągają największy wzrost MPS po ćwiczeniach oporowych, spożywając 40 g białka serwatkowego i że efekt ten był większy niż po spożyciu 40 g białka bez ćwiczeń. Kluczowe dla naszego zrozumienia zapotrzebowania na białko osób starszych będzie ustalenie, czy spożycie białka serwatkowego i peptydów kolagenowych jest rzeczywiście równoważne i czy można je wykorzystać do zwiększenia odpowiedzi syntezy białek mięśniowych po ćwiczeniach oporowych u osób starszych.

Wiele badań, które oceniają ostre zmiany w częstości MPS w odpowiedzi na spożycie białka, dokonuje tego poprzez wlew wyznakowanego znacznika aminokwasowego i obliczenie włączenia tego znacznika do mięśni szkieletowych w okresie godzin. Chociaż podejście to dostarcza ważnych informacji, zwłaszcza w połączeniu z ilościowymi pomiarami zmian masy mięśniowej, takimi jak MRI, ocena MPS mierzonego wlewem znacznika jest ograniczona do ~ 5-6 godzin. W związku z tym niedawny rozwój technik analitycznych umożliwił zastosowanie metodologii wody deuterowanej, która umożliwia ocenę MPS przy znacznie dłuższych okresach włączania, tj. dni do tygodni. Rzeczywiście, ta metoda została niedawno zwalidowana, a jej stosowanie staje się obecnie przedmiotem zainteresowania wielu badaczy. Jednak tylko kilka laboratoriów wykazało zdolność do kompetentnego wykonania tego pomiaru. W rzeczywistości przeprowadziliśmy ostatnio dwa badania z wykorzystaniem tej metodologii, a uzyskane przez nas wartości MPS są całkowicie zgodne z opublikowanymi raportami. Proponujemy, aby zastosowanie metodologii wody deuterowanej w połączeniu z wykorzystaniem znaczników stabilnych izotopów zapewniło nam pomiary MPS zarówno w sytuacji kontrolowanej, ostrej, jak i wolno żyjącej i byłoby znacznym postępem w określaniu mechanizmów leżących u podstaw białka spożycie i starzenie się.