A leucina suplementar pode compensar a atrofia muscular induzida pelo desuso? (LEU-DIMA)

Está bem estabelecido que a massa muscular esquelética diminui progressivamente com o envelhecimento saudável, um fenômeno comumente denominado sarcopenia. Com o tempo, isso leva a uma perda na independência funcional e aumenta o risco de desenvolver uma comorbidade. Estimativas recentes sugerem que 30% das pessoas com idade entre 75 e 84 anos sofrem de sarcopenia. Como a população de 85 anos ou mais está se expandindo rapidamente, a sarcopenia representa um fardo socioeconômico considerável para os serviços de saúde. Do ponto de vista fisiológico, a manutenção da massa muscular depende de um bom equilíbrio entre as taxas de síntese de proteína muscular (MPS) e degradação (MPB). Na velhice, a resposta da MPS à nutrição é prejudicada (denominada 'resistência anabólica'), deixando o músculo em um estado catabólico crônico e, finalmente, sustentando a progressão da sarcopenia.

A resistência anabólica muscular associada à idade pode resultar de um acúmulo de períodos de inatividade/desuso, que estão fortemente associados a um declínio na massa muscular (atrofia) tanto em jovens quanto em idosos. De fato, a perda associada de massa muscular é mais rápida no início do desuso muscular, com declínios significativos na massa muscular ocorrendo após apenas 5 dias de desuso. Isso é de particular importância visto que o tempo médio de internação em idosos é de 5 a 6 dias. O descondicionamento muscular induzido pelo desuso é atribuído a declínios no MPS em resposta à nutrição e, potencialmente, a um MPB elevado. Portanto, um acúmulo desses períodos de desuso ao longo da vida pode levar a uma aceleração na trajetória da sarcopenia que é comumente vista com o envelhecimento. Consequentemente, as estratégias nutricionais para maximizar o envelhecimento musculoesquelético saudável devem se concentrar em aliviar a desregulação metabólica muscular durante o desuso de curto prazo.

Uma abordagem para neutralizar a deterioração muscular durante o desuso de curto prazo é aumentar o consumo de proteína na dieta. De fato, a ingestão adequada de proteína é uma necessidade para que o músculo permaneça em um balanço positivo de proteína líquida, com a importância dessa intervenção nutricional aumentando durante os períodos de desuso. No entanto, essa abordagem nem sempre é viável, pois os níveis de atividade são mais limitados durante os períodos de desuso e, portanto, os indivíduos são menos propensos a consumir uma ingestão nutricional adequada. Uma abordagem mais viável pode ser aumentar a potência anabólica de doses de proteína abaixo do ideal por meio da suplementação com o aminoácido leucina. A leucina é única em sua capacidade de aumentar o equilíbrio de proteínas mais do que qualquer outro aminoácido por meio da estimulação de MPS e supressão de MPB. A leucina fornece um forte efeito anticatabólico durante a imobilização dos membros posteriores em ratos, que ainda não foi examinado em humanos. Portanto, está claro que a leucina representa uma estratégia viável para compensar a desregulação de MPS e MPB e preservar a saúde musculoesquelética durante o desuso de curto prazo em indivíduos jovens e idosos e, portanto, merece uma investigação mais aprofundada.

Participantes:

Vinte e quatro homens saudáveis ​​(não obesos, não diabéticos, não fumantes) com idades entre 18 e 35 anos serão recrutados para participar do estudo. O estudo atual será um estudo duplo-cego controlado por placebo com dois grupos de intervenção, nos quais os participantes serão designados aleatoriamente para receber leucina suplementar (LEU; n = 12) ou placebo (PLA; n = 12) durante 7 dias de tratamento unilateral imobilização da perna. Os participantes serão ativos, mas atleticamente não treinados (ou seja, exercício ≤3x/semana). Todos os procedimentos do estudo serão claramente explicados e os participantes fornecerão consentimento informado por escrito antes de obter as medidas iniciais.

Inscrição:

Os participantes serão convidados para a Escola de Ciências do Esporte, Exercício e Reabilitação da Universidade de Birmingham. Na chegada, um pesquisador envolvido no estudo explicará o desenho do estudo e as intervenções ao participante. Os participantes terão a oportunidade de fazer qualquer pergunta relacionada ao estudo e terão tempo para decidir se querem ou não participar. Se o participante concordar em participar, será solicitado que ele assine um formulário de consentimento e preencha um questionário de saúde. Quando o participante sair, o participante será categorizado aleatoriamente no grupo leucina ou placebo. Os participantes serão solicitados a preencher um diário alimentar de três dias para avaliar a ingestão alimentar habitual.

Avaliações preliminares:

Após a explicação do estudo e a obtenção do consentimento informado, os participantes se apresentarão ao laboratório às 08:00-09:00 h, tendo jejuado por 10 horas e abstendo-se de exercícios vigorosos e álcool por 24 horas antes. A função muscular basal dos participantes será adquirida por meio de medidas de força isométrica e isocinética máxima dos músculos extensores e flexores do joelho usando um dinamômetro isocinético. Após o teste de força, os investigadores fornecerão aos indivíduos um diário de dieta de três dias e um monitor de atividade. Três dias após as medidas de força de linha de base, os participantes se apresentarão novamente ao laboratório às 08h00-09h00, após um jejum noturno de 10 horas. Os participantes serão pesados ​​em balança digital com aproximação de 0,1kg em roupas leves. Absorciometria dupla de raios-x (DXA) e ultrassonografia serão realizadas para determinar a composição da coxa (gordura e massa isenta de gordura).

Imobilização:

Às 08h00-09h00 da manhã seguinte às avaliações preliminares, os participantes serão submetidos a 7 dias de imobilização unilateral da perna. Uma única perna será selecionada aleatoriamente (contrabalançada esquerda/direita) e colocada em uma joelheira de perna inteira. Os participantes irão deambular usando muletas e realizar exercícios diários de tornozelo para minimizar o risco de trombose venosa profunda, conforme indicado por um fisioterapeuta qualificado. Os participantes também poderão remover a joelheira durante o sono noturno. Um fisioterapeuta treinado instruirá o participante sobre o uso seguro de muletas (ou seja, subir escadas). Durante cada refeição principal no período de imobilização, os participantes consumirão 5 g de suplemento de LEU ou PLA em pó com 250-300 ml de água, dentro dos limites seguros. A ingestão alimentar será controlada durante todo o período de imobilização de acordo com a ingestão calórica total do indivíduo (derivada de equações padronizadas), com uma composição de macronutrientes de 55% de carboidrato, 30% de gordura e 15% de proteína. A quantidade total de proteína ingerida será igual a 1,0g/kg/dia. Os níveis de atividade do participante serão monitorados durante o período de 7 dias por meio de um monitor de atividade usado no pulso.

Testes experimentais:

Na manhã que marca o final do período de imobilização de 7 dias, os participantes se apresentarão no laboratório às 06h00-07h00 após um jejum noturno. As avaliações de ultrassom e DXA serão repetidas, imediatamente após o que um cateter será inserido em uma veia do antebraço de ambos os braços para i) amostragem de sangue frequente em -150, -90, 0, 20, 40, 60, 80, 120, 180, 240 minutos do ensaio experimental (∼100mL no total) e ii) uma infusão contínua de um marcador de aminoácido isótopo estável (L- [anel] 13C6 fenilalanina). Os participantes permanecerão em decúbito dorsal durante todo o ensaio. Após 150 min de infusão, uma biópsia muscular será obtida do músculo quadríceps das pernas imobilizadas e não imobilizadas sob anestesia local. Os participantes irão então consumir uma bebida de proteína de leite de 20g. Outras biópsias serão obtidas de ambas as pernas após 270 minutos e 390 minutos de infusão. Assim, um total de 6 biópsias musculares invasivas serão obtidas durante o teste (3 de cada perna), com cada biópsia obtida de uma incisão separada com espaçamento de aproximadamente 3 cm. Este projeto de infusão de isótopos estáveis ​​de dois estágios permite uma avaliação eficiente da MPS na transição de condições pós-absortivas (0-120 min) para pós-prandiais (120-240 min). A força da perna será reavaliada um dia após a infusão de isótopos estáveis ​​às 08:00-09:00h após um jejum de 10 horas para evitar qualquer efeito de interferência da contração anterior no volume de negócios da proteína muscular.

Análise de dados:

Para calcular a síntese de proteínas miofibrilares e mitocondriais, os investigadores adotarão técnicas sofisticadas típicas de espectrometria de massa para determinar o enriquecimento de traçadores isotópicos em proteínas musculares isoladas por biópsia e plasma. Os "sinais anabólicos" intramusculares (na via mTORC1) e os sinais "catabólicos" serão determinados via western blot e análise q-rtPCR. A respirometria de alta resolução também será usada para avaliar a função mitocondrial do tecido muscular esquelético isolado por biópsia nos membros controle e imobilizado.