Прием глутамата у молодых мужчин

Глутамат участвует в нескольких аспектах метаболизма глюкозы как в мышцах, так и в печени, однако его роль до конца не определена. Это основная аминокислота, потребляемая скелетными мышцами в состоянии покоя и при выполнении упражнений, где она взаимодействует с пируватом (полученным в результате гликолиза) с образованием промежуточного продукта цикла ТСА 2-оксоглутарата и глюконеогенного предшественника аланина. Глутамат также необходим для производства глутамина, другого глюконеогенного предшественника, путем внутримышечных реакций с аммиаком. Учитывая, что скелетные мышцы отвечают за 85% утилизации глюкозы в организме, изучение взаимодействия между глутаматом, родственными ему аминокислотами и гомеостазом глюкозы имеет особое значение. Однако, несмотря на его многочисленные связи с обеспечением энергией, роль глутамата в метаболизме глюкозы в скелетных мышцах остается плохо изученной.

В нескольких исследованиях манипулировали циркулирующими концентрациями глутамата и глюкозы у людей, и ни в одном из них не оценивался эффект этой уникальной манипуляции на ткани скелетных мышц. У здоровых молодых людей доза примерно 10 г глутамата натрия (MSG) временно повышает концентрацию глутамата в плазме (700-800%) и внутримышечно (30%). Острый прием глутамата натрия также стимулирует умеренное увеличение концентрации аспартата, аланина и глутамина в плазме (которые вырабатываются из глутамата в мышцах и впоследствии высвобождаются в кровоток). Интересно, что инсулин секретируется в ответ на прием глутамата натрия, эффект, который, по-видимому, опосредуется связыванием глутамата с возбуждающим аминокислотным рецептором на поджелудочной железе. В дополнение к его действию на поджелудочную железу есть некоторые данные, позволяющие предположить, что глутамат может функционировать как вторичный мессенджер, усиливая стимулированную глюкозой секрецию инсулина в периоды повышенной доступности углеводов (CHO). Однако этот вторичный эффект глутамата на инсулин плохо изучен.

Способность глутамата независимо стимулировать секрецию инсулина обеспечивает дополнительную поддержку связи между глутаматом и метаболизмом глюкозы, однако только в двух исследованиях на сегодняшний день вводили глутамат натрия во время пероральной провокации глюкозой, чтобы непосредственно изучить эту взаимосвязь. В одном исследовании не наблюдалось влияния глутамата натрия на толерантность к глюкозе, однако пик глутамата плазмы был резко снижен в этом исследовании по сравнению с предыдущими отчетами (~ 80 против 400-500 мкМ), вероятно, из-за того, что глутамат задерживается в кишечнике в результате коагуляции. -проглатывание с CHO. В отдельном исследовании авторы разработали методологический подход, чтобы обойти эту проблему: за счет разнесения введения MSG и CHO на 30 минут глутамат и глюкоза в плазме были значительно и одновременно повышены. Кроме того, введение глутамата натрия улучшало толерантность к глюкозе. В поддержку этих выводов также сообщалось об улучшении клиренса глюкозы после приема пищи с высоким содержанием жиров в сочетании с глутаматом натрия. Интересно, что не во всех исследованиях наблюдалась повышенная секреция инсулина при более высокой доступности глутамата. Это говорит о том, что способность углеводов стимулировать секрецию инсулина может подавлять любое влияние глутамата на этот гормон, но конкретные механизмы еще предстоит полностью выяснить.

Недавно исследователи разработали модель клеточной культуры, чтобы показать, что глутамат стимулирует поглощение глюкозы в мышечных трубках L6 крысы в ​​отсутствие инсулина. Это говорит о том, что глутамат способен воздействовать непосредственно на скелетные мышцы, и подтверждает предыдущие результаты улучшения толерантности к глюкозе при остром приеме глутамата натрия, несмотря на отсутствие дальнейшего увеличения секреции инсулина. Кроме того, клеточные данные показывают, что стимулированное глутаматом поглощение глюкозы является результатом повышенной транслокации переносчика глюкозы 4 (GLUT4) в сарколемму посредством активации AMP-активируемой протеинкиназы (AMPK) и митоген-активируемой протеинкиназы p38 (MAPK). Возможно, что эти механизмы лежат в основе опосредованных глутаматом улучшений толерантности к глюкозе у людей. Однако это, а также судьба глюкозы при поглощении мышечной клеткой, еще предстоит исследовать.

Существует высокая степень взаимодействия между метаболизмом глутамата и глюкозы, но остается неясным, влияют ли повышенные концентрации глутамата и глюкозы в плазме на поглощение друг друга скелетными мышцами человека, а также на их последующие соответствующие внутримышечные метаболические реакции. Таким образом, основная цель этого исследования состоит в том, чтобы раскрыть влияние однократного приема глутамата натрия + углеводы на концентрации аминокислот в плазме и внутримышечно, а также аспекты метаболизма глюкозы в скелетных мышцах у здоровых молодых мужчин по сравнению с приемом внутрь глутамата натрия и угрей. один.

Исследователи будут смещать введение MSG и CHO на 30 минут для достижения одновременных пиковых концентраций глутамата и глюкозы в крови. В этих условиях целью является:

Начальный:

1. Количественно и сравнить изменения в циркулирующем глутамате и внутримышечном глутамате после MSG + CHO по сравнению с одним MSG.
2. Оцените острые эффекты MSG + CHO на внутримышечный пул свободных аминокислот (в частности, аспартата, аланина и глутамина) по сравнению с введением только MSG.

Вторичный:

1. Подтвердить результаты нашего предыдущего исследования (7), которое продемонстрировало, что MSG + CHO ослабляет повышение уровня глюкозы в плазме (но не влияет на концентрацию инсулина или С-пептида) по сравнению с монотерапией CHO.
2. Определите, связан ли MSG + CHO с большей или меньшей степенью передачи сигналов через AMPK / p38 MAPK и / или путь инсулина в скелетных мышцах по сравнению с MSG и CHO отдельно.
3. Выясните, изменяются ли аспекты поглощения, накопления и/или использования глюкозы скелетными мышцами во время MSG + CHO по сравнению с одним CHO.

Исследователи предполагают, что, когда глутамат и глюкоза одновременно доступны в максимальных концентрациях в кровотоке, они будут наблюдать:

Начальный:

1. Более низкие концентрации циркулирующего и внутримышечного глутамата после приема MSG+CHO по сравнению с приемом только MSG.
2. Сходные внутримышечные концентрации аспартата, аланина и глутамина в ответ на прием MSG+CHO и только MSG.

Вторичный:

1. Притупленное повышение уровня глюкозы в плазме (но без различий в концентрациях инсулина или С-пептида) после MSG + CHO по сравнению с одним CHO.
2. Повышенная экспрессия и активация белков, связанных как с AMPK/p38 MAPK, так и с передачей сигналов инсулина после MSG+CHO. Однако сигнальный путь AMPK/p38 MAPK будет максимальным после приема только MSG с незначительной активацией сигнального пути инсулина. И наоборот, передача сигналов инсулина будет наибольшей после одного CHO с незначительной передачей сигналов через AMPK/p38 MAPK.

Повышенное поглощение глюкозы скелетными мышцами (т. повышенная транслокация GLUT4 к плазматической мембране) и утилизация (т.е. повышенная скорость гликолиза и поток через цикл ТСА) по сравнению с введением только CHO.

Приемлемые молодые люди, давшие согласие на участие, посетят лабораторию 4 раза, каждый из которых будет разделен периодом вымывания примерно в 1 неделю. После серии исходных оценок для оценки состава тела, физической формы и т. д. (посещение 1) участники завершат 3 испытания (посещения 2, 3 и 4) в рандомизированном порядке. Для каждого из 3 испытаний участники прибудут в лабораторию на автомобиле или общественном транспорте после ночного голодания в течение 8-12 часов (никакой еды или питья, кроме воды после полуночи накануне вечером). Катетер будет вставлен в локтевую вену и будет взят образец крови натощак (~ 8 мл). Затем участники будут потреблять либо 150 мг/кг массы тела глутамата натрия, либо плацебо в течение 5 минут. Кровь (~ 8 мл) будет взята в следующие моменты времени: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 105 и 120 мин. Сразу же после 30-минутного забора крови участники будут потреблять 75 г углеводного (декстрозного) напитка или второе плацебо. После получения последней пробы крови катетер удаляют. Общий объем крови, взятый во время каждого испытания, составит ~ 88 мл.