Ingestão de proteína e redução de passos em adultos mais velhos (DRI)

O declínio relacionado à idade na massa muscular esquelética, denominado sarcopenia, está associado a uma série de estados de doenças metabólicas, incluindo, mas não limitado a, câncer, acidente vascular cerebral, doença microvascular, diabetes tipo 2, Parkinson e Alzheimer. Além disso, o declínio na massa muscular esquelética também é acompanhado por uma redução ainda mais acentuada na força muscular esquelética, conhecida como dinapenia, que é uma predisposição para incapacidade e quedas.

A sarcopenia começa na 5ª década de vida e prossegue, pelo menos com base em estimativas derivadas da população, com uma perda de aproximadamente 0,8% ao ano, com perdas de força maiores e mais variáveis ​​em 2-5% ao ano após os 50 anos. No entanto, essas taxas de perda muscular e de força não são lineares. Em vez disso, o declínio constante na perda de massa muscular é pontuado por períodos de curto prazo de desuso muscular, que aceleram a força e a perda muscular e dos quais as pessoas mais velhas, em comparação com as mais jovens, têm dificuldade em se recuperar. Foi demonstrado que esses períodos agudos de desuso muscular resultam em um declínio acelerado transitório da força e da massa muscular esquelética, acelerando efetivamente a sarcopenia. Tais episódios de inatividade muscular manifestam-se a partir de uma variedade de circunstâncias, como hospitalização que requer repouso de curta duração, imobilização de membros devido a fratura ou cirurgia e períodos de convalescença inativa de doenças. Por exemplo, a gripe é a segunda causa mais comum de hospitalização de curto prazo em pessoas de 65 anos com uma internação média de 3-4 dias de duração durante a qual ocorre um desuso muscular substancial. Além disso, muitas cirurgias em idosos (p. Dado que a força física é um preditor de mortalidade por todas as causas, são críticas estratégias que impeçam o declínio ou melhorem a recuperação da força muscular esquelética e da massa funcional após períodos de inatividade em idosos.

Dados de nosso laboratório e de outros mostraram que a deambulação reduzida (ou seja, passos diários reduzidos), um modelo de um estado de desuso muscular notavelmente comum, mas aparentemente benigno, leva a uma perda significativa de músculo esquelético em indivíduos jovens e idosos. Os pesquisadores propõem que um período de desuso induzido pela redução do passo fornece um excelente modelo para estudar a dinapenia e atrofia induzidas pelo desuso. Em pessoas mais velhas, 2 semanas de atividade reduzida demonstraram diminuir a massa magra da perna em 3,9% e aumentar o tecido adiposo do tronco em 7,3%. Curiosamente, outros demonstraram que os indivíduos mais velhos perdem a mesma quantidade de músculo com apenas 10 dias de repouso na cama em comparação com a perda com 28 dias de repouso na cama em jovens. Durante o mesmo período de 10 dias, há uma perda chocante de força, potência e capacidade aeróbica dos membros inferiores e uma redução na atividade física. Esses dados demonstram o quão suscetíveis os idosos são mesmo a curtos períodos de desuso. Resultados diferentes foram observados por Suetta et al, que relataram, em resposta a 14 dias de gesso, um declínio de 8,9% e 5,2% no volume do músculo quadríceps femoral em homens jovens (n=9) e idosos (n=9), respectivamente . O que precisa ser avaliado, no entanto, é que os indivíduos mais velhos tinham um volume muscular 11% menor antes da imobilização (ou seja, sarcopenia), então a perda de massa muscular pode ter consequências ainda mais terríveis para os indivíduos mais velhos. Mais importante, homens mais velhos mostraram recuperação de apenas 63% de sua massa muscular e ~78% de sua força com 4 semanas de treinamento intensivo de resistência (que não é uma reabilitação padrão), contra uma recuperação completa em homens jovens. Os pesquisadores também têm dados preliminares que mostram que 2 semanas de redução do passo resultam em um declínio significativo na força muscular esquelética em homens mais velhos.

Uma estratégia potencial para aliviar a atrofia muscular induzida pelo desuso que ocorre durante a inatividade física seria aumentar a ingestão de proteína na dieta. De fato, alguns estudos mostram que altas doses de ingestão de aminoácidos diminuem a taxa de atrofia por desuso durante o repouso no leito. No entanto, mais recentemente, Dirks et al relataram que o aumento da ingestão de proteína de 1,1g/kg/d para 1,6g/kg/d, usando um suplemento duas vezes ao dia de 20g de proteína, não teve impacto na atrofia por desuso do músculo esquelético durante 5 dias de imobilização por meio de um elenco de perna inteira. A falta de concordância entre os estudos foi destacada como sendo relacionada a diferenças na ingestão de proteínas entre os grupos de controle. De fato, nos estudos que mostraram atenuação na perda de massa muscular durante o repouso no leito, os grupos de controle consumiam proteína a uma taxa não superior a 0,8g/kg/dia, enquanto no último estudo os participantes do grupo de controle consumiam 1,1g/kg /d e também é hipotetizado que a dose de proteína usada por Dirks et al foi abaixo do ideal, pois nosso trabalho mostra que doses mais altas de proteína de soro de leite são necessárias para homens mais velhos para estimular a síntese de proteína de maneira ideal. Os pesquisadores mostraram recentemente, usando uma análise retrospectiva combinada das taxas de síntese de proteína muscular, que os homens mais velhos tinham uma necessidade maior de proteína por refeição para estimular a síntese de proteína de maneira ideal. É importante ressaltar que este trabalho também mostrou que, com uma dose suficientemente alta de proteína de soro de leite (~ 30g), homens mais velhos tiveram taxas de síntese de proteína muscular não diferentes daquelas de homens jovens. Assim, embora seja considerado que o consumo duas vezes ao dia de um suplemento de 30 g aumentaria substancialmente a ingestão de proteínas, essa ingestão ainda estaria bem dentro das faixas aceitáveis ​​de distribuição de macronutrientes e apropriada para indivíduos mais velhos que são inativos e hipoenergéticos. Além disso, o estudo de Dirks et al foi conduzido em um ambiente de 'vida livre' no que diz respeito à dieta. Os investigadores propõem que, durante os períodos de hospitalização e convalescença, os idosos frequentemente apresentam um défice energético e estão desnutridos, nomeadamente no que diz respeito à ingestão de proteínas . De fato, um estudo com 102 pacientes hospitalares demonstrou que 21% estavam consumindo apenas 50% de suas necessidades diárias de energia e essa desnutrição foi associada a uma maior incidência de mortalidade hospitalar e 90 dias após a alta. Descobertas semelhantes foram corroboradas por outros relatórios que também mostram que a desnutrição é em grande parte causada pela ingestão inadequada de proteínas. Este último ponto é altamente relevante para nossa aplicação, pois durante períodos de déficit de energia até 25% da perda de massa corporal pode ser contabilizada por perdas de massa corporal magra. Tomados em conjunto, esses dados mostram que os períodos de desuso muscular são frequentemente acompanhados por períodos de déficit energético no idoso. Essa situação também é altamente provável durante, por exemplo, o inverno nas regiões do norte do Canadá e dos EUA, quando os idosos, principalmente aqueles que vivem em residências com ocupação individual, podem ficar em casa e, assim, reduzir drasticamente seus níveis de atividade e são menos propensos a caminhar até os pontos de venda.

A base mecanística da perda relacionada à idade de massa e função muscular esquelética As perdas de massa muscular esquelética são sustentadas por um desequilíbrio entre as taxas de síntese de proteína muscular (MPS) e degradação de proteína muscular (MPB). Em humanos saudáveis, sabe-se que a mudança na taxa de MPS em resposta à atividade contrátil e à alimentação proteica é o principal locus de controle da massa muscular humana. A esse respeito, os pesquisadores mostraram recentemente que a MPS pós-prandial em resposta à ingestão de proteínas é reduzida em aproximadamente ~20% após 14 dias de redução do passo em homens e mulheres mais velhos, e essa redução na MPS pós-prandial - denominada "resistência anabólica" - foi associada com uma perda de ~3,9% na massa livre de gordura da perna durante o período de 14 dias. Assim, propõe-se que a sensibilidade anabólica reduzida à ingestão de proteínas seja a principal responsável pela atrofia por desuso do músculo esquelético em humanos. Relevante para o cenário de hospitalização, os déficits de energia de curto prazo também reduzem a MPS pós-prandial em jovens e os pesquisadores têm dados preliminares para mostrar que 14 dias de uma dieta hipoenergética controlada também reduz a MPS em aproximadamente ~9% em homens e mulheres de meia-idade. Portanto, parece que tanto a deambulação reduzida quanto um estado de restrição de energia independentemente (e possivelmente sinergicamente) têm um impacto deletério na MPS em resposta à ingestão de proteínas, o que pode explicar as perdas rápidas e pontuadas de massa e força muscular esquelética que podem ocorrer com o avanço da idade . Nosso laboratório publicou dados para mostrar que o aumento do consumo de alimentos lácteos e proteínas durante a dieta e a perda de peso induzida por exercícios resulta em ganho de massa magra, ao mesmo tempo em que promove a perda de massa gorda em mulheres com sobrepeso e na pré-menopausa. No entanto, como o aumento da ingestão de proteína à base de leite na dieta durante e na recuperação de um período combinado de deambulação reduzida e dieta hipoenergética influencia o anabolismo muscular em homens e mulheres mais velhos permanece desconhecido. Outra característica marcante do metabolismo de proteínas com o envelhecimento é que, embora não haja diferenças aparentes na renovação de proteínas entre homens e mulheres jovens e saudáveis, as mulheres mais velhas demonstram taxas elevadas de MPS em repouso em relação aos homens mais velhos (> 70 anos), mas são menos sensíveis aos efeitos anabólicos de alimentação protéica e exercícios. A implicação desse fenômeno é que as mulheres idosas podem estar em risco ainda maior de atrofia por desuso durante períodos de inatividade física e ingestão de proteína abaixo do ideal em comparação com os homens.

Muitos dos estudos acima mencionados que avaliaram mudanças agudas nas taxas de MPS em resposta à ingestão de proteínas o fizeram infundindo um marcador de aminoácidos marcados e calculando a incorporação desse marcador no músculo esquelético durante um período de horas (para discussão estendida, consulte). Embora essa abordagem forneça informações importantes, especialmente quando combinada com medidas quantitativas de alterações na massa muscular, como uma ressonância magnética, a avaliação da MPS medida por infusão de traçador é limitada a ~ 5-6h. Desenvolvimentos mais recentes de técnicas analíticas permitiram o uso de uma metodologia de água deuterada que permite a avaliação de MPS com períodos de incorporação muito mais longos, ou seja, dias a semanas. De fato, esse método foi validado recentemente e seu uso está se tornando o interesse de muitos pesquisadores. No entanto, apenas alguns laboratórios demonstraram a capacidade de realizar essa medição com competência. Na verdade, os pesquisadores conduziram recentemente dois estudos usando essa metodologia, e os valores de MPS obtidos são totalmente consistentes com os relatórios publicados. Propõe-se que o uso da metodologia da água deuterada, que permite a medição do MPS em uma situação de vida livre e incorpora todas as medidas dietéticas e de atividade, seria um avanço substancial na determinação dos mecanismos subjacentes à perda de proteína muscular mediada pelo desuso. Assim, os pesquisadores pretendem aproveitar essas descobertas usando a metodologia da água deuterada para estudar como o aumento da ingestão de proteína na dieta durante e na recuperação de um período combinado de deambulação reduzida e déficit de energia influencia as taxas de longo prazo de MPS em homens idosos e mulheres.

Os mecanismos moleculares que sustentam a MPS em resposta à estimulação são complexos, multifatoriais e permanecem amplamente desconhecidos. No entanto, o que se sabe é que as proteínas contidas no eixo de sinalização Akt-mTORC1-p70S6K1 parecem fundamentais. Em um estudo conduzido pelos investigadores envolvendo etapas reduzidas, demonstrou uma redução na fosforilação de Akt, bem como uma redução de ~ 12% na sensibilidade à insulina. Assim, os pesquisadores se propõem a examinar como o conteúdo de proteínas contidas no eixo de sinalização Akt-mTORC1-p70S6K1 muda durante nossa intervenção. Os pesquisadores também examinarão as alterações na proporção DNA-proteína (um indicador do tamanho da célula), bem como a expressão de mRNA de miogenina, MAFBx e MuRF1, algumas das quais demonstraram alteração em resposta a um período de atrofia por desuso, usando PCR em tempo real. Assim, nossa análise molecular, juntamente com o uso da metodologia de água deuterada e um modelo real de atrofia por desuso e balanço energético negativo, fornece uma abordagem clínica baseada em mecanismo para estudar o impacto do aumento da ingestão de proteínas na miopenia relacionada à idade e dinapenia.

Os pesquisadores mostraram anteriormente que 14 dias de passos reduzidos induzem uma redução na MPS pós-prandial em aproximadamente ~20% em homens e mulheres mais velhos, e essa redução na MPS pós-prandial foi associada a uma perda de ~3,9% na massa livre de gordura nas pernas. Foi demonstrado que o aumento do consumo de alimentos lácteos e proteínas durante a dieta e a perda de peso induzida por exercícios resulta em ganho de massa magra, ao mesmo tempo em que promove a perda de massa gorda em mulheres com sobrepeso e na pré-menopausa. Com base nessas descobertas, os pesquisadores geraram recentemente dados piloto para mostrar que 14 dias de redução do passo resultam em uma diminuição significativa na força muscular. Além disso, mostrou uma redução de ~18% na MPS pós-prandial em resposta a 3 porções separadas de 25g de whey protein durante um período de 11 horas após 14 dias de restrição energética leve (-300 kcal) em homens idosos saudáveis ​​(~65 anos). Além disso, os pesquisadores têm dados preliminares para mostrar que 14 dias de uma dieta hipoenergética (-750 kcal/d) induz uma diminuição significativa de 9% na MPS pós-prandial em homens e mulheres obesos e com sobrepeso com idade entre 35 e 65 anos. Finalmente, os investigadores concluíram com sucesso um teste humano complexo em homens mais velhos (65-75 anos) que completaram uma única sessão de qualquer um dos exercícios de resistência; exercício intervalado de alta intensidade ou exercício aeróbico tradicional de baixa intensidade que utilizou a metodologia D2O tracer para avaliar diretamente o MPS durante um período de 24h e 48h. Esses valores de MPS são totalmente consistentes com os dados publicados anteriormente.