Влияние кетонов на атрофию мышц во время ограничения калорийности у худых женщин

Термодинамика утверждает, что масса тела снижается в периоды, когда расход энергии превышает потребление энергии. Этот отрицательный энергетический баланс может быть достигнут либо за счет снижения потребления энергии, называемого ограничением калорийности, либо за счет увеличения расхода энергии, то есть за счет более высокого уровня физической активности, либо за счет сочетания того и другого. Устойчивый дефицит энергии приводит к чистой потере массы тела за счет потери как жира, так и массы скелетных мышц в соотношении примерно 3:11, в зависимости от серьезности ограничения калорий, состава диеты и начального процентного содержания жира в организме. Уменьшение мышечной массы связано с комбинацией сниженного синтеза мышечного белка в сочетании с повышенным убиквитин-протеасом-опосредованным мышечным протеолизом, что приводит к отрицательному чистому обмену белка.

В контексте спорта многие спортсмены пытаются похудеть для достижения различных целей, таких как повышение производительности за счет оптимизации отношения мощности к весу, участие в соревнованиях в определенной весовой категории или по эстетическим причинам. Однако потеря массы тела часто сопровождается пагубной потерей массы скелетных мышц, что связано с множеством негативных последствий, включая ухудшение физической работоспособности и повышенную восприимчивость к травмам. Следовательно, спортсмены, подвергающиеся периодам ограничения калорий, стремятся к снижению массы тела за счет потери жира, сводя к минимуму потерю мышечной массы. Недавние исследования показали, что повышенное потребление белка, превышающее рекомендуемую норму (0,8 г/кг/день), снижает потерю мышечной массы при ограничении калорий. Исследования показали, что диета с высоким содержанием белка оказывает незначительное влияние на мышечный протеолиз по сравнению с обычным диетическим белком, но восстанавливает синтез мышечного белка, который, вероятно, является основным механизмом сохранения мышечной массы. В частности, у молодых здоровых спортсменов показано, что более высокое потребление белка в 1,6-2,4 г на кг массы тела в день уменьшает потерю мышечной массы во время кратковременных периодов ограничения калорий.

У женщин-спортсменов более длительные периоды низкой доступности энергии (с расстройством пищевого поведения или без него) часто связаны с менструальными дисфункциями и снижением минеральной плотности костей, синдром, называемый «триадой спортсменки». Триада особенно распространена в видах спорта, которые подчеркивают эстетику или стройность и могут иметь последствия для здоровья на всю жизнь. Тем не менее, вмешательства, которые минимизируют потерю мышечной массы и предотвращают нарушение регуляции гормонального и костного метаболизма у женщин в периоды ограничения калорийности, все еще отсутствуют.

Кетоновые тела, т.е. D-β-гидроксибутират (βHB), ацетоацетат (AcAc) и ацетон представляют собой природные химические соединения, синтезируемые в печени из циркулирующих жирных кислот в условиях низкого уровня глюкозы и инсулина в крови. В нормальных физиологических условиях концентрация кетонов в сыворотке крови остается низкой (<0,1 мМ). Однако при голодании или применении кетогенной диеты, то есть с низким содержанием углеводов, сывороточные концентрации βГБ и АсАс могут повышаться до 5–8 мМ и 1–2 мМ соответственно. В этих условиях кетоновые тела служат альтернативным и более эффективным источником энергии для различных тканей, в том числе головного мозга, сердца и скелетных мышц, тем самым «щадя» запасы глюкозы. В нормальных условиях мозг может использовать только глюкозу в качестве энергетического топлива для поддержания функций центральной нервной системы. Поэтому сохранение запасов глюкозы в периоды энергетического стресса чрезвычайно важно для выживания. Кроме того, такое сбережение запасов глюкозы предотвращает распад мышечных белков, которые могут использоваться в качестве предшественников для глюконеогенеза, обеспечивая глюкозу для мозга и других тканей. Следовательно, доступность кетоновых тел снижает распад мышечных белков для глюконеогенеза и, таким образом, сохраняет массу скелетных мышц даже при ограниченной доступности энергии. Следовательно, повышение уровня кетоновых тел может быть важной стратегией для предотвращения истощения скелетных мышц в периоды энергетического стресса.

С недавнего времени уровень кетоновых тел в сыворотке крови можно повысить за счет приема сложного эфира кетоновых тел (R)-3-гидроксибутил (R)-3-гидроксибутирата (3HHB). Доказано, что этот эфир кетоновых тел, всасываемый перорально, безопасен и хорошо переносится как животными, так и людьми, и может повышать уровень кетоновых тел в течение 30 минут до 5-6 мМ, аналогично уровням после примерно одной недели голодания. Наличие этого сложного эфира кетоновых тел позволяет проводить контролируемые исследования влияния кетоновых тел на гомеостаз мышц без отрицательных побочных эффектов голодания и кетогенной диеты, то есть высоких уровней триглицеридов и холестерина в сыворотке. Влияние 3HHB на выносливость все еще обсуждается. Однако недавнее исследование, проведенное в нашей лаборатории, показало, что прием 3ГГБ после тренировки увеличивает маркеры синтеза белка, что было дополнительно подтверждено экспериментами in vitro. Миобласты C2C12 показали повышенный синтез мышечного белка, опосредованный лейцином, при инкубации физиологических концентраций кетоновых тел. Совсем недавно мы обнаружили, что пищевые добавки с 3HHB существенно улучшили выживаемость и поддержание функциональной способности и мышечной целостности в мышиной модели раковой кахексии.

Из-за этих анаболических свойств кетоновых тел и того факта, что кетоновые тела предотвращают распад мышечных белков для глюконеогенеза во время энергетического стресса, кетоновые тела могут быть многообещающей стратегией для предотвращения или лечения истощения скелетных мышц. Таким образом, наша цель состоит в том, чтобы исследовать влияние потребления 3ГГБ на истощение мышц и его неблагоприятные последствия в период ограничения калорийности у худых женщин. Кроме того, мы сравниваем эффекты потребления 3HHB с диетой с высоким содержанием белка, которая в настоящее время считается лучшей стратегией для минимизации потери мышечной массы в периоды гипоэнергии. В заключение мы стремимся исследовать синергетические эффекты приема 3HHB в сочетании с диетой с высоким содержанием белка.