Suplementação de glutamato em homens jovens

O glutamato está envolvido em vários aspectos do metabolismo da glicose tanto no músculo quanto no fígado, porém seu papel ainda não foi totalmente definido. É o principal aminoácido absorvido pelo músculo esquelético em repouso e exercício, onde interage com o piruvato (derivado da glicólise) para produzir o intermediário do ciclo TCA 2-oxoglutarato e o precursor gliconeogênico alanina. O glutamato também é necessário para a produção de glutamina, outro precursor gliconeogênico, por meio de reações intramusculares com amônia. Dado que o músculo esquelético é responsável por 85% da eliminação de glicose do corpo inteiro, investigar a interação entre o glutamato, seus aminoácidos relacionados e a homeostase da glicose é de particular relevância. No entanto, apesar de suas muitas ligações com o fornecimento de energia, o papel do glutamato no metabolismo da glicose no músculo esquelético permanece pouco compreendido.

Poucos estudos manipularam as concentrações circulantes de glutamato e glicose em humanos, e nenhum avaliou o efeito dessa manipulação única no tecido muscular esquelético. Em adultos jovens saudáveis, uma dose de aproximadamente 10 g de glutamato monossódico (MSG) eleva transitoriamente as concentrações de glutamato no plasma (700-800%) e intramuscular (30%). A suplementação aguda de MSG também estimula aumentos modestos nas concentrações plasmáticas de aspartato, alanina e glutamina (que são produzidos a partir do glutamato dentro do músculo e subsequentemente liberados na circulação). Curiosamente, a insulina é secretada em resposta à suplementação de MSG, um efeito que parece ser mediado pela ligação do glutamato a um receptor de aminoácido excitatório no pâncreas. Além de sua ação no pâncreas, há algumas evidências que sugerem que o glutamato pode funcionar como um mensageiro secundário, aumentando a secreção de insulina estimulada pela glicose durante os períodos de maior disponibilidade de carboidratos (CHO). No entanto, este efeito secundário do glutamato na insulina é pouco compreendido.

A capacidade do glutamato de estimular independentemente a secreção de insulina fornece mais suporte para uma associação entre o glutamato e o metabolismo da glicose, mas apenas dois estudos até o momento administraram MSG durante um desafio oral com glicose para examinar diretamente essa relação. Um estudo não observou nenhum efeito do MSG na tolerância à glicose, no entanto, o pico de glutamato plasmático foi dramaticamente atenuado neste estudo em comparação com relatórios anteriores (~ 80 vs. 400-500 µM), provavelmente devido ao glutamato ser retido no intestino como resultado de co -ingestão com CHO. Em um estudo separado, os autores desenvolveram uma abordagem metodológica para contornar esse problema: ao escalonar a administração de MSG e CHO em 30 min, o glutamato e a glicose plasmáticas foram significativa e simultaneamente elevados. Além disso, a administração de MSG melhorou a tolerância à glicose. Em apoio a esses achados, também foram relatadas melhorias na depuração de glicose após uma refeição rica em gordura combinada com MSG. Curiosamente, nem todos os estudos observaram secreção aumentada de insulina com maior disponibilidade de glutamato. Isso sugere que a capacidade do carboidrato de estimular a secreção de insulina pode superar qualquer efeito do glutamato sobre esse hormônio, mas os mecanismos específicos ainda precisam ser totalmente elucidados.

Recentemente, pesquisadores desenvolveram um modelo de cultura celular para mostrar que o glutamato estimula a captação de glicose em miotubos L6 de ratos na ausência de insulina. Isso sugere que o glutamato é capaz de agir diretamente no músculo esquelético e corrobora achados anteriores de melhora da tolerância à glicose com suplementação aguda de MSG, apesar de não haver aumento adicional na secreção de insulina. Além disso, dados de células demonstram que a captação de glicose estimulada por glutamato resulta do aumento da translocação do transportador de glicose 4 (GLUT4) para o sarcolema, por meio da ativação da proteína quinase ativada por AMP (AMPK) e pela proteína quinase ativada por mitógeno p38 (MAPK). É possível que esses mecanismos sustentem melhorias mediadas por glutamato na tolerância à glicose em humanos. No entanto, isso - assim como o destino da glicose ao ser captada pela célula muscular - ainda não foi investigado.

Existe um alto grau de interação entre o metabolismo do glutamato e da glicose, mas ainda não está claro se as concentrações plasmáticas elevadas de glutamato e glicose influenciam a absorção mútua no músculo esquelético humano, bem como suas respectivas reações metabólicas intramusculares subsequentes. Portanto, o objetivo geral deste estudo é descobrir os efeitos da suplementação aguda de MSG+CHO nas concentrações plasmáticas e intramusculares de aminoácidos, bem como aspectos do metabolismo da glicose no músculo esquelético, em homens jovens saudáveis ​​em comparação com a ingestão de MSG e CHO sozinho.

Os investigadores escalonarão a administração de MSG e CHO em 30 minutos para atingir concentrações máximas simultâneas de glutamato e glicose na circulação. Nestas condições, pretende-se:

Primário:

1. Quantifique e compare as mudanças no glutamato circulante e no glutamato intramuscular após MSG+CHO versus MSG sozinho.
2. Avalie os efeitos agudos de MSG+CHO no pool intramuscular de aminoácidos livres (especificamente aspartato, alanina e glutamina) em comparação com a administração de MSG isoladamente.

Secundário:

1. Confirme os achados de nosso estudo anterior (7) que demonstrou que MSG+CHO atenua o aumento da glicose plasmática (mas não afeta as concentrações de insulina ou peptídeo C) em comparação com CHO sozinho.
2. Determine se MSG+CHO está associado a um maior ou menor grau de sinalização através da AMPK/p38 MAPK e/ou via da insulina no músculo esquelético em comparação com MSG e CHO sozinhos.
3. Explore se os aspectos da captação, armazenamento e/ou utilização de glicose no músculo esquelético são alterados durante MSG+CHO, em relação ao CHO sozinho.

Os investigadores levantam a hipótese de que, quando o glutamato e a glicose estiverem simultaneamente disponíveis em picos de concentração na circulação, eles observarão:

Primário:

1. Concentrações mais baixas de glutamato circulante e intramuscular após MSG+CHO versus MSG sozinho.
2. Concentrações intramusculares semelhantes de aspartato, alanina e glutamina em resposta a MSG+CHO e MSG sozinho.

Secundário:

1. Um aumento moderado na glicose plasmática (mas sem diferença nas concentrações de insulina ou peptídeo C) após MSG+CHO em comparação com CHO sozinho.
2. Expressão elevada e ativação de proteínas relacionadas a AMPK/p38 MAPK e sinalização de insulina após MSG+CHO. No entanto, a sinalização AMPK/p38 MAPK será maior após o MSG sozinho, com ativação insignificante da via de sinalização da insulina. Por outro lado, a sinalização de insulina será maior após CHO sozinho, com sinalização insignificante através de AMPK/p38 MAPK.

Aumento da captação de glicose no músculo esquelético (i.e. aumento da translocação de GLUT4 para a membrana plasmática) e utilização (i.e. taxas aumentadas de glicólise e fluxo através do ciclo do TCA), em comparação com a administração de CHO sozinho.

Os jovens elegíveis que consentiram em participar visitarão o laboratório em 4 ocasiões, cada uma separada por um período de washout de aproximadamente 1 semana. Após uma série de avaliações iniciais para avaliar a composição corporal, condicionamento físico, etc. (Visita 1), os participantes completarão 3 tentativas (Visitas 2, 3 e 4) em ordem aleatória. Para cada uma das 3 tentativas, os participantes chegarão de carro ou transporte público ao laboratório após um jejum noturno de 8 a 12 horas (sem comida ou bebida, exceto água após a meia-noite da noite anterior). Um cateter será inserido em uma veia antecubital e uma amostra de sangue em jejum será coletada (~8 mL). Os participantes consumirão 150 mg/kg de MSG de massa corporal ou um placebo em 5 minutos. Sangue (~ 8 mL) será coletado nos seguintes pontos de tempo: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 e 120 min. Imediatamente após a coleta de sangue de 30 minutos, os participantes consumirão uma bebida de 75 g de carboidratos (dextrose) ou um segundo placebo. Após a obtenção da última amostra de sangue, o cateter será removido. A quantidade total de sangue coletado durante cada teste será de aproximadamente 88 mL.