Suplementacja glutaminianem u młodych mężczyzn

Glutaminian bierze udział w kilku aspektach metabolizmu glukozy zarówno w mięśniach, jak i wątrobie, jednak jego rola nie została w pełni określona. Jest głównym aminokwasem pobieranym podczas odpoczynku i ćwiczeń mięśni szkieletowych, gdzie wchodzi w interakcję z pirogronianem (pochodzącym z glikolizy) w celu wytworzenia produktu pośredniego cyklu TCA, 2-oksoglutaranu i prekursora glukoneogenezy, alaniny. Glutaminian jest również wymagany do produkcji glutaminy, innego prekursora glukoneogenezy, poprzez reakcje domięśniowe z amoniakiem. Biorąc pod uwagę, że mięśnie szkieletowe są odpowiedzialne za 85% usuwania glukozy w całym organizmie, badanie wzajemnego oddziaływania między glutaminianem, powiązanymi z nim aminokwasami i homeostazą glukozy ma szczególne znaczenie. Jednak pomimo wielu powiązań z dostarczaniem energii, rola glutaminianu w metabolizmie glukozy w mięśniach szkieletowych pozostaje słabo poznana.

Niewiele badań manipulowało stężeniem glutaminianu i glukozy w krążeniu u ludzi i żadne nie oceniało wpływu tej wyjątkowej manipulacji na tkankę mięśni szkieletowych. U zdrowych, młodych dorosłych dawka około 10 g glutaminianu sodu (MSG) przejściowo zwiększa stężenie glutaminianu w osoczu (700-800%) i domięśniowo (30%). Ostra suplementacja MSG stymuluje również niewielki wzrost stężenia asparaginianu, alaniny i glutaminy w osoczu (które są wytwarzane z glutaminianu w mięśniach, a następnie uwalniane do krążenia). Intrygujące jest to, że insulina jest wydzielana w odpowiedzi na suplementację MSG, efekt, w którym pośredniczy wiązanie glutaminianu z pobudzającym receptorem aminokwasowym w trzustce. Oprócz działania na trzustkę, istnieją pewne dowody sugerujące, że glutaminian może działać jako wtórny przekaźnik poprzez zwiększanie stymulowanego glukozą wydzielania insuliny w okresach zwiększonej dostępności węglowodanów (CHO). Jednak ten wtórny wpływ glutaminianu na insulinę jest słabo poznany.

Zdolność glutaminianu do niezależnej stymulacji wydzielania insuliny zapewnia dalsze wsparcie dla związku między glutaminianem a metabolizmem glukozy, jednak tylko w dwóch badaniach podawano MSG podczas doustnej prowokacji glukozą, aby bezpośrednio zbadać ten związek. W jednym badaniu nie zaobserwowano wpływu MSG na tolerancję glukozy, jednak szczytowy poziom glutaminianu w osoczu był znacznie stępiony w tym badaniu w porównaniu z poprzednimi doniesieniami (~ 80 vs. 400-500 µM), prawdopodobnie z powodu zatrzymywania glutaminianu w jelitach w wyniku -spożycie z CHO. W oddzielnym badaniu autorzy opracowali metodologiczne podejście do obejścia tego problemu: poprzez rozłożenie podawania MSG i CHO o 30 minut, poziom glutaminianu i glukozy w osoczu były znacząco i jednocześnie podwyższone. Ponadto podawanie MSG poprawiło tolerancję glukozy. Na poparcie tych ustaleń odnotowano również poprawę klirensu glukozy po wysokotłuszczowym posiłku połączonym z MSG. Co ciekawe, nie we wszystkich badaniach zaobserwowano zwiększone wydzielanie insuliny przy większej dostępności glutaminianu. Sugeruje to, że zdolność węglowodanów do stymulowania wydzielania insuliny może zniwelować jakikolwiek wpływ glutaminianu na ten hormon, ale specyficzne mechanizmy pozostają do pełnego wyjaśnienia.

Niedawno badacze opracowali model hodowli komórkowej, aby wykazać, że glutaminian stymuluje wychwyt glukozy w miotubach L6 szczura przy braku insuliny. Sugeruje to, że glutaminian jest zdolny do bezpośredniego działania na mięśnie szkieletowe i potwierdza wcześniejsze odkrycia dotyczące poprawy tolerancji glukozy przy ostrej suplementacji MSG, pomimo braku dalszego wzrostu wydzielania insuliny. Ponadto dane komórkowe pokazują, że wychwyt glukozy stymulowany glutaminianem wynika ze zwiększonej translokacji transportera glukozy 4 (GLUT4) do sarkolemmy, poprzez aktywację kinazy białkowej aktywowanej przez AMP (AMPK) i kinazy białkowej aktywowanej mitogenem p38 (MAPK). Możliwe, że te mechanizmy leżą u podstaw poprawy tolerancji glukozy u ludzi za pośrednictwem glutaminianu. Jednak to - jak również los glukozy po wchłonięciu przez komórkę mięśniową - nie zostało jeszcze zbadane.

Istnieje wysoki stopień wzajemnej zależności między metabolizmem glutaminianu i glukozy, ale pozostaje niejasne, czy podwyższone stężenia glutaminianu i glukozy w osoczu wpływają na wzajemne wychwytywanie przez ludzkie mięśnie szkieletowe, jak również na ich późniejsze odpowiednie domięśniowe reakcje metaboliczne. Dlatego nadrzędnym celem tego badania jest odkrycie wpływu ostrej suplementacji MSG + CHO na stężenie aminokwasów w osoczu i domięśniowo, a także aspekty metabolizmu glukozy w mięśniach szkieletowych u zdrowych młodych mężczyzn w porównaniu ze spożyciem MSG i CHO sam.

Badacze rozłożą podawanie MSG i CHO o 30 minut, aby osiągnąć jednoczesne szczytowe stężenia glutaminianu i glukozy we krwi. W tych warunkach celem jest:

Podstawowy:

1. Oceń ilościowo i porównaj zmiany krążącego glutaminianu i glutaminianu domięśniowego po MSG + CHO w porównaniu z samym MSG.
2. Oceń ostry wpływ MSG + CHO na domięśniową pulę wolnych aminokwasów (w szczególności asparaginian, alaninę i glutaminę) w porównaniu z samym podawaniem MSG.

Wtórny:

1. Potwierdź wyniki naszego poprzedniego badania (7), które wykazało, że MSG + CHO osłabia wzrost poziomu glukozy w osoczu (ale nie wpływa na stężenie insuliny lub peptydu C) w porównaniu z samym CHO.
2. Określ, czy MSG+CHO jest związane z większym lub mniejszym stopniem sygnalizacji przez AMPK/p38 MAPK i/lub szlak insulinowy w mięśniach szkieletowych w porównaniu z samym MSG i CHO.
3. Zbadaj, czy aspekty wychwytu, magazynowania i/lub wykorzystania glukozy przez mięśnie szkieletowe ulegają zmianie podczas stosowania MSG+CHO w porównaniu z samym CHO.

Badacze stawiają hipotezę, że gdy glutaminian i glukoza są jednocześnie dostępne w szczytowych stężeniach w krążeniu, zaobserwują:

Podstawowy:

1. Niższe krążące i domięśniowe stężenie glutaminianu po MSG + CHO w porównaniu z samym MSG.
2. Podobne domięśniowe stężenia asparaginianu, alaniny i glutaminy w odpowiedzi na MSG + CHO i sam MSG.

Wtórny:

1. Stępiony wzrost poziomu glukozy w osoczu (ale bez różnicy w stężeniach insuliny lub peptydu C) po MSG + CHO w porównaniu z samą CHO.
2. Podwyższona ekspresja i aktywacja białek związanych zarówno z AMPK/p38 MAPK, jak i sygnalizacją insuliny po MSG+CHO. Jednak sygnalizacja AMPK/p38 MAPK będzie największa po zastosowaniu samego MSG, przy znikomej aktywacji szlaku sygnalizacyjnego insuliny. I odwrotnie, sygnalizacja insuliny będzie największa po samym CHO, przy znikomej sygnalizacji przez AMPK/p38 MAPK.

Zwiększony wychwyt glukozy w mięśniach szkieletowych (tj. zwiększona translokacja GLUT4 do błony plazmatycznej) i wykorzystanie (tj. zwiększone szybkości glikolizy i przepływu przez cykl TCA), w porównaniu z podawaniem samej CHO.

Kwalifikujący się młodzi mężczyźni, którzy wyrazili zgodę na udział, odwiedzą laboratorium 4 razy, z których każda będzie oddzielona okresem wymywania trwającym około 1 tygodnia. Po serii podstawowych ocen w celu oceny składu ciała, sprawności itp. (wizyta 1), uczestnicy przejdą 3 próby (wizyty 2, 3 i 4) w losowej kolejności. W przypadku każdej z 3 prób uczestnicy przyjeżdżają do laboratorium samochodem lub transportem publicznym po 8-12 godzinnym nocnym poście (bez jedzenia i picia, z wyjątkiem wody po północy poprzedniej nocy). Cewnik zostanie wprowadzony do żyły łokciowej i zostanie pobrana próbka krwi na czczo (~8 ml). Następnie uczestnicy spożywają 150 mg/kg masy ciała MSG lub placebo w ciągu 5 minut. Krew (~8 ml) zostanie pobrana w następujących punktach czasowych: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 i 120 min. Bezpośrednio po 30-minutowym pobraniu krwi uczestnicy spożywają 75 g napoju zawierającego węglowodany (dekstrozę) lub drugie placebo. Po pobraniu ostatniej próbki krwi cewnik zostanie usunięty. Całkowita ilość krwi pobranej podczas każdej próby wyniesie ~88 ml.