Синергия диеты в синтезе мышечного белка (POTATO)

1. Предварительное тестирование

   1.1 Подготовка: Участники прибудут на сеанс предварительного тестирования после ночного голодания (~10 часов без употребления калорийных продуктов/напитков) и воздержания от физических упражнений в течение 72 часов до этого. Перед любыми очными процедурами участникам будут разъяснены процедуры и риски, связанные с участием, посредством ознакомления с документом информированного согласия. Участникам будет предложено задавать вопросы и получить на них ответы до того, как их спросят, хотят ли они продолжить. Подтверждение будет задокументировано через подпись на форме процесса информированного согласия.

   1.2 Антропометрия: После предоставления согласия у участников будут измерены рост и вес, чтобы подтвердить, что индекс массы тела (ИМТ) находится в пределах допустимых значений (18,5 - 30 кг/м^2). Поскольку участники уже были оценены по всем другим критериям включения и исключения, допустимый ИМТ приведет к включению в исследование и продолжению сеанса предварительного тестирования. После подтверждения соответствия критериям исследования артериальное давление будет измерено обученным членом исследовательской группы. Затем состав тела будет определен с помощью двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (DEXA) в соответствии с рекомендациями производителя. Вкратце, участникам будет предложено удалить все металлические предметы с тела перед тем, как обученный техник разместит их для точного измерения мышечной массы и массы жира. Сканирование длится примерно 6-10 минут, в течение которых участнику будет дана инструкция оставаться неподвижным.

   1.3 Запись привычного рациона питания: Текущие пищевые привычки будут оценены с помощью онлайн-автоматизированной самоуправляемой системы записи рациона (ASA24). Участники получат свои индивидуальные имя пользователя и пароль во время этого сеанса, и им будет предложено вести запись в течение 3 последовательных дней (2 будних дня и 1 выходной день) перед каждым испытанием. Поскольку система онлайн, участники могут заполнять ее вне лаборатории в удобное для них время.

   1.4 Скорость основного обмена: Скорость основного обмена (СОО) будет оценена с помощью непрямой калориметрии. Это неэкспертный тест, при котором СОО измеряется с использованием автоматизированной системы газового анализа. Это устройство измеряет потребление кислорода и выработку углекислого газа как разницу между концентрациями вдыхаемого и выдыхаемого газа. Перед началом теста участники будут лежать на столе на спине, а прозрачный жесткий пластиковый колпак и мягкая прозрачная пластиковая драпировка будут размещены на шее, голове и плечах участников для сбора выдыхаемых газов. Затем участники будут лежать неподвижно, не засыпая, в то время как будут собираться концентрации дыхательных газов. Тестирование завершится, когда СОО стабилизируется как минимум на 20 минут (обычно ~30 минут от начала).

   1.5 Тестирование десяти повторений с максимальным весом (10RM): После тестирования скорости основного обмена у участников будет протестирован 10RM для разгибания ног и жима ногами. Для начала участники будут крутить педали в выбранном ими темпе на стандартном велоэргометре в течение ~5 минут. Затем участники выполнят подход из 8-10 повторений с ~50% от их прогнозируемого 10RM, после чего последует отдых в течение 1-2 минут. Затем нагрузка будет установлена на ~90% от их прогнозируемого 10RM. Нагрузка будет увеличиваться на 2,5-5,0% после каждой успешной попытки до отказа (обычно в течение 5 попыток). Между максимальными попытками будет предоставлено две минуты отдыха, а между упражнениями - 5 минут. Сначала будет протестировано разгибание ног, затем жим ногами. Перед выходом из лаборатории участникам будет позволено задать любые вопросы, которые у них есть, перед завершением сеанса.

   1.6 Акселерометры: Перед выходом из лаборатории участникам будет выдан акселерометр (Actigraph) для оценки уровня ежедневной физической активности (т.е. количества шагов). Исследовательский персонал продемонстрирует правильное использование и проинструктирует участников носить устройство на протяжении всего исследования. После демонстрации участникам напомнят воздерживаться от любых дополнительных физических упражнений и носить устройство в течение двух дней перед испытаниями.

   1.7 Планирование: Перед выходом из лаборатории участники и исследовательская группа определят дату первого инфузионного испытания (не менее чем через 7 дней после предварительного тестирования). Более того, исследовательская группа предоставит участникам стандартизированную еду для употребления накануне первой инфузии и инструкции воздерживаться от интенсивных физических упражнений и употребления алкоголя в течение 72 и 24 часов соответственно перед первым испытанием. Участникам также будет предложен перекус перед выходом из лаборатории.

2. Инфузионные испытания

2.1 Подготовка: Не менее чем через 7 дней после предварительного тестирования или предыдущей инфузии участников попросят вернуться в лабораторию для инфузионного испытания. Утром каждого инфузионного дня участники прибудут в лабораторию утром после ночного (~10 часов без употребления калорийных продуктов/напитков) голодания и воздержания от интенсивных физических упражнений и употребления алкоголя в течение 72 и 24 часов соответственно. В течение 3 дней, предшествующих каждому испытанию, участникам будет предложено записывать свое потребление пищи с помощью онлайн-автоматизированной самоуправляемой системы записи рациона за 24 часа (ASA24).

2.2 Стабильная изотопная инфузия: По прибытии в лабораторию участники лягут на спину на клиническую кровать, после чего им будет установлен внутривенный катетер в вену тыльной стороны руки или предплечья. Будет сделано не более четырех попыток установить катетер. После взятия исходного образца крови будет введена стартовая доза L-[1-13C] лейцина и L-[ring 2H5] фенилаланина перед началом постоянной инфузии с использованием калиброванного инфузионного насоса. Стабильные изотопные аминокислотные трассеры, используемые в этом эксперименте, не являются радиоактивными и совершенно безопасны. Эти стабильные изотопы обогатят аминокислотный пул в организме, что позволит нам определить скорость включения аминокислот в ткани. Приготовление трассеров для внутривенного введения будет происходить в стерильной среде под ламинарным потоком, предназначенным для приготовления трассеров и в соответствии с руководящими принципами Надлежащей производственной практики.

2.3 Сбор крови: После того как исследователи начнут инфузию, второй катетер будет установлен в вену руки или предплечья с другой стороны, чтобы исследователи могли собирать кровь на протяжении всего испытания. На протяжении всего испытания кровь будет периодически собираться из катетера. Перед сбором некоторых образцов нагретое одеяло (60°C) будет размещено на месте катетера (рука или кисть), чтобы "артериализировать" (имитировать кровь в артериях) образцы крови. Всего будет собрано 17 образцов крови (~174 мл) во время первого испытания, в то время как во втором испытании будет собрано 15 образцов крови (~149 мл). Регулярный сбор крови позволяет определить изотопное обогащение, концентрации аминокислот и концентрации свободных жирных кислот в крови. Между заборами катетер будет поддерживаться проходимым с помощью капельницы с 0,9% физиологическим раствором с низкой скоростью.

2.4 VCO2: Выработка углекислого газа (VCO2) будет определена из выдыхаемого воздуха, отобранного через открытый контур с мундштуком, присоединенным к шлангу. Сразу после проведения анализа VCO2 (10 минут) участников попросят выдохнуть в отдельный мундштук, присоединенный к пластиковому пакету. Этот образец дыхания хранится в стерильной вакутейнере для будущего анализа обогащения стабильным изотопным трассером в дыхании.

2.5 Сбор мышечной ткани: Всего будет собрано пять мышечных биопсий (три как часть 1-й инфузии и две во время 2-й инфузии). Процедура биопсии включает удаление небольшого кусочка мышечной ткани с использованием стерильной полой иглы (игла Бергстрёма) и будет выполнена доктором Николаасом Бурдом под руководством доктора Джареда Уилларда, доктора медицины. Участники будут лежать на кровати, и область для биопсии будет выбрита, если потребуется. Затем область будет стерилизована с использованием 4% глюконата хлоргексидина, после чего 5 мл местного анестетика (2% Ксилокаин с 1:100 000 адреналина) будет введено подкожно с особой осторожностью, чтобы избежать инфильтрации в мышцу. Как только анестетик подействует (~10 минут), доктор Бурд сделает небольшой разрез (~4-5 мм) на коже, чтобы создать отверстие, через которое будет введена игла для биопсии для сбора ткани. Доктор Бурд быстро отрежет небольшой кусочек мышцы (~50-100 мг; размером примерно с стандартный ластик карандаша) и извлечет иглу из ноги испытуемого. Во время сбора образца (~30 секунд) испытуемые могут почувствовать ощущение глубокого давления в ноге. Стерильная одноразовая драпировка будет размещена под бедром участника, и стерильные перчатки будут использованы для всех процедур биопсии.

После завершения биопсии обученный член исследовательской группы будет оказывать давление стерильной марлей, пока кровотечение не остановится (не менее 10 минут). Затем место разреза будет закрыто с использованием бабочковых швов (Steri-strips) с последующим наложением повязки. Эластичная давящая повязка будет наложена поверх повязки, чтобы минимизировать вероятность образования синяка. Затем участникам будет дана инструкция оставить бабочковые швы и давящую повязку на ране на 96 и 24 часа соответственно. Участнику будет предоставлен "набор для ухода за биопсией" (описанный в разделе 10.1/Набор для ухода за биопсией), чтобы правильно ухаживать за разрезом после выхода из лаборатории. Член исследовательской группы свяжется с участниками на следующий день после испытания, чтобы проверить процесс заживления.

Силовые упражнения и прием пищи: Сразу после закрытия второй биопсии участники начнут разминку для острого сеанса силовых упражнений. Для начала участники будут крутить педали в выбранном ими темпе на стандартном велоэргометре в течение 5 минут. Затем участники начнут силовые упражнения. Участники выполнят разминочный подход с ~60% от их десяти повторений с максимальным весом (10RM), измеренным на предварительном тестировании, затем 4 подхода по 10-12 повторений с ~90% 10RM с отдыхом 1-3 минуты между подходами как для разгибания ног, так и для жима ногами. Участники будут соответствовать нагрузке, подходам и повторениям из первого испытания во время своего второго испытания.

Сразу после завершения упражнений участники вернутся в инфузионную комнату для приема пищи. Во время первого испытания участники будут рандомизированы и сбалансированы для употребления либо 1 средней картофелины сорта Рассет с кожурой и комбинации из 2 унций-эквивалента нежирного говяжьего фарша (274 ккал, 19,3 г белка, 5 г жира, 37 г углеводов и 4 г клетчатки), либо 2 ломтиков белого хлеба и комбинации из говядины (262 ккал, 19,8 г белка, 6,8 г жира, 28 г углеводов и 1,8 г клетчатки), либо 2 унций-эквивалента говядины (93% постного мяса/7% жира; 110 ккал, 14,8 г белка и 5 г жира) во время стартовых постоянных инфузий для измерения белкового обмена. Во время второго испытания участники будут случайным образом назначены для употребления одного из оставшихся условий.

Коммерчески доступный картофель сорта Рассет с кожурой будет нарезан на кубики размером 1 дюйм и запечен вместе с котлетой из говяжьего фарша при 200°C в течение ~30 минут, или пока внутренняя температура говядины не достигнет 75°C непосредственно перед употреблением в день испытания. Еда будет приготовлена до внутренней температуры не менее 165°F в соответствии с минимальной внутренней температурой USDA для предотвращения болезней пищевого происхождения.