Odżywcza stymulacja syntezy białek mięśniowych i tempa metabolizmu po operacji bariatrycznej

1. Cele

   Chirurgia bariatryczna stała się powszechnym sposobem leczenia ciężkiej otyłości i powoduje utratę masy tłuszczowej. Jednak masa mięśniowa jest również tracona po operacji bariatrycznej. Nadrzędnym założeniem badaczy jest to, że spożywanie preparatu odżywczego na bazie niezbędnych aminokwasów po operacji bariatrycznej pozwoli zachować masę mięśniową poprzez stymulację syntezy białek mięśniowych. W rezultacie wykorzystanie energii związane z połączeniem utrzymywanej masy mięśniowej i stymulowanej syntezy białek mięśniowych będzie przeciwdziałać spadkowi tempa metabolizmu, który normalnie występuje w warunkach hipokalorycznych. Utrzymanie wyższego całkowitego wydatku energetycznego poprzez spożycie niezbędnych aminokwasów przyspieszy utratę tkanki tłuszczowej, a także przyspieszy utratę masy ciała. Badacze proponują ponadto, że spożywanie preparatu odżywczego opartego na aminokwasach egzogennych zmniejszy akumulację lipidów wewnątrz komórek mięśniowych, co przełoży się na większą poprawę homeostazy glukozy i metabolizmu białek mięśniowych. Utrata masy mięśniowej u osób z otyłością poddawanych szybkiej utracie wagi po operacji bariatrycznej nie jest sama w sobie chorobą ani stanem medycznym.

   Następujące cele będą testować konkretne hipotezy związane z przesłanką naukową:

   Cel 1. Uzupełnienie zwykłej diety po operacji bariatrycznej o autorski preparat odżywczy na bazie aminokwasów egzogennych dwa razy dziennie przez 6 miesięcy pozwoli na utrzymanie masy mięśniowej i redukcję tkanki tłuszczowej bardziej niż uzupełnienie diety w izoazotową ilość białka serwatkowego. Masa mięśniowa zostanie zmierzona bezpośrednio przy użyciu nowej techniki rozcieńczania znacznika z wykorzystaniem kreatyny znakowanej deuterem. Masa tłuszczu i beztłuszczowa masa ciała będą mierzone za pomocą absorpcjometrii rentgenowskiej o podwójnej energii.

   Cel 2. Ułamkowa szybkość syntezy białek mięśniowych i całkowita synteza białek mięśniowych (masa mięśniowa x ułamkowa szybkość syntezy) zmniejszą się w mniejszym stopniu od wartości sprzed operacji u uczestników spożywających preparat odżywczy na bazie niezbędnych aminokwasów w porównaniu z białkiem serwatkowym. Frakcyjna szybkość syntezy białek mięśniowych będzie mierzona za pomocą nowej metody „wirtualnej biopsji”, która zapewnia zintegrowaną wartość w ciągu trzech tygodni.

   Cel 3. Wskaźnik całkowitego wydatku energetycznego przed operacją zostanie lepiej utrzymany u uczestników spożywających preparat odżywczy na bazie aminokwasów egzogennych w przeciwieństwie do białka serwatkowego. Zmiana całkowitego wydatku energetycznego będzie mierzona w odstępach 10-dniowych przy użyciu techniki podwójnie znakowanej wody, przed i 6 miesięcy po operacji.

   Cel 4. Sześć miesięcy po operacji bariatrycznej akumulacja wewnątrzkomórkowych lipidów w mięśniach zostanie w większym stopniu zmniejszona w stosunku do wartości sprzed operacji u uczestników spożywających preparat odżywczy na bazie aminokwasów egzogennych niż białko serwatkowe. Wewnątrzkomórkowa akumulacja lipidów w mięśniach będzie mierzona za pomocą spektroskopii rezonansu magnetycznego i obrazowania metodą rezonansu magnetycznego. Badacze przewidują, że większa redukcja wewnątrzkomórkowej akumulacji lipidów będzie związana z większą poprawą wrażliwości na insulinę pod względem homeostazy glukozy, a także pod względem syntezy białek mięśniowych.

   Pozytywne wyniki tego badania potwierdzą wartość preparatu odżywczego na bazie aminokwasów egzogennych w zakresie zwiększenia tempa utraty tkanki tłuszczowej oraz poprawy zmian składu ciała po operacjach bariatrycznych.

2. Tło

   Pomimo udanej utraty masy ciała i poprawy chorób współistniejących po operacji bariatrycznej, większość pacjentów z ciężką otyłością pozostaje z nadwagą. Pacjenci doświadczają również różnic w odpowiedzi na leczenie. Do 30% pacjentów doświadcza nieoptymalnej utraty wagi lub znacznego jej odzyskania. Ilość utraconej wagi i jej utrzymanie są ważne, ponieważ prowadzą do poprawy/remisji chorób współistniejących (cukrzyca, choroby serca itp.) oraz do zmniejszenia śmiertelności z powodu chorób układu krążenia lub raka. Jednym z kluczy do optymalnej utraty wagi z diety o ograniczonej kaloryczności i późniejszego utrzymania utraty wagi jest utrata tłuszczu bez utraty mięśni (inaczej beztłuszczowej masy ciała). To właśnie zmniejszony wydatek energetyczny wynikający ze spadku masy mięśniowej po utracie wagi znacząco przyczynia się do odzyskania wagi. Masa mięśniowa jest kluczowym motorem metabolizmu energetycznego, sprzyjającym spalaniu żywności jako paliwa, a nie magazynowaniu jej w postaci tłuszczu. Ponieważ mięśnie stanowią rezerwuar aminokwasów do utrzymania syntezy białek niezbędnych do przeżycia, ich masa jest zawsze zagrożona w warunkach nieodpowiedniego spożycia. Mięśnie szkieletowe, przy ograniczeniu kalorycznym diet odchudzających, katabolizują się, aby zapewnić organizmowi niezaspokojone zapotrzebowanie na białko. Utrzymanie mięśni staje się wyzwaniem w warunkach poważnego ograniczenia kalorii, takich jak po operacji bariatrycznej.

   Wykazano, że suplementacja białka chroni przed utratą masy mięśniowej występującą w przypadku utraty wagi, ale tylko wtedy, gdy jest ona wystarczająca. Standardowym podejściem do utrzymania masy mięśniowej podczas szybkiej, znacznej utraty wagi po operacji bariatrycznej jest suplementacja białka serwatki w diecie. Po operacji bariatrycznej suplementacja białka jest ograniczona przez niezdolność pacjentów do przyjmowania wystarczającej ilości kalorii. Mogą to dodatkowo utrudniać typowe powikłania okołooperacyjne, które ograniczają spożycie, takie jak nudności, wymioty i wczesne uczucie sytości. Dlatego pomimo standardowej suplementacji białka serwatki po operacji bariatrycznej, osiągnięto jedynie marginalne korzyści w zapobieganiu utracie mięśni. Essential Amino Acid, suplement interwencyjny w tym badaniu, to opatentowana formuła, która, jak wykazano naukowo, jest znacznie bardziej anaboliczna niż białko serwatki u wolno żyjących osób starszych i młodych zdrowych dorosłych przechodzących w łóżku. Suplement Essential Amino Acid stymuluje syntezę białek 3-5 razy skuteczniej niż białko serwatkowe, przy znikomej kaloryczności pozabiałkowej.

   Znaczenie roli mięśni w utracie wagi i jej utrzymaniu jest nie do przecenienia. Mięśnie, kluczowe dla metabolizmu energetycznego, odpowiadają za większość całkowitego wydatku energetycznego (odpowiednik wydatku energetycznego związanego z aktywnością fizyczną, spoczynkowego wydatku energetycznego oraz termogenezy indukowanej dietą - kalorie potrzebne do strawienia pokarmu). Zarówno aktywność fizyczna, jak i synteza białek mięśniowych stanowią znaczną część wydatku energetycznego. Poprzez swoją funkcję w aktywności fizycznej i syntezie białek, mięśnie w dużej mierze determinują wydatek kaloryczny leżący u podstaw zdolności do „zużycia” zjedzonego pokarmu, a nie magazynowania go w postaci tłuszczu.

   Otyłość to nie tylko zwiększona ilość tkanki tłuszczowej, ale także zwiększona ilość tłuszczu śródmięśniowego. Tłuszcz śródmięśniowy związany z otyłością upośledza funkcję mięśni polegającą na zapewnieniu prawidłowej homeostazy glukozy. Na szczęście, gdy zmniejsza się ilość tłuszczu zmagazynowanego w mięśniach, poprawia się wrażliwość na insulinę. Również upośledzona w warunkach zwiększonego tłuszczu śródmięśniowego, jest funkcja dostarczania aminokwasów do utrzymania niezbędnej syntezy białek. Upośledzona synteza białek stymulowana przez mitochondria mięśniowe potencjalnie zmniejsza spoczynkowy wydatek energetyczny i termogenezę indukowaną dietą. Odpowiednia suplementacja białka może przeciwdziałać zaburzeniom syntezy białek mitochondrialnych w mięśniach i teoretycznie prowadzić do zmniejszenia tłuszczu śródmięśniowego, poprawiając zarówno wydatek energetyczny, jak i wrażliwość na insulinę.

3. Projekt badania

Jest to randomizowane badanie kliniczne z podwójnie ślepą próbą, w którym zostaną określone reakcje na spożycie jednego z dwóch różnych suplementów diety po operacji bariatrycznej. Różnorodne czynniki związane ze składem ciała i metabolizmem mięśni zostaną określone ilościowo u uczestników z otyłością przed i około 6 miesięcy po operacji bariatrycznej. Wybrano ten przedział czasu, ponieważ dodatkowe zmiany masy ciała są na ogół stosunkowo niewielkie po 6 miesiącach od operacji; większość utraty wagi występuje w ciągu pierwszych 6 miesięcy. Uczestnicy zostaną losowo przydzieleni przez komputer, aby otrzymać suplement diety na bazie niezbędnych aminokwasów (interwencja) lub dostępny w handlu suplement białka serwatki (Beneprotein®).