Effekterna av vassle vs. kollagen på MPS

Den åldersrelaterade nedgången i skelettmuskelmassa och styrka, kallad sarkopeni, är associerad med en mängd metabola sjukdomstillstånd inklusive, men inte begränsat till, cancer, stroke, mikrovaskulär sjukdom, typ 2-diabetes, Parkinsons och Alzheimers. Dessutom åtföljs minskningar i skelettmuskelmassa också av en ännu mer hastig minskning av skelettmuskelstyrkan, känd som dynapeni, som är en predisposition för funktionshinder och fall. Sarkopeni börjar under det femte decenniet av livet och fortsätter, åtminstone baserat på befolkningsbaserade uppskattningar, med en förlust på ~0,8% årligen, med styrkeförluster som är större och mer varierande vid 2-5% år efter 50 års ålder. Strategier för att kompensera förlusten av muskelmassa med åldrande är absolut nödvändiga för att upprätthålla livskvalitet och förmåga att utföra dagliga aktiviteter i en äldre befolkning.

Förluster av skelettmuskelmassa underbyggs av en obalans mellan hastigheten för muskelproteinsyntes (MPS) och muskelproteinnedbrytning (MPB). Hos friska människor är det känt att förändringen i MPS-hastigheten som svar på kontraktil aktivitet och proteinmatning är den primära kontrollplatsen för mänsklig muskelmassa. Med åldrande förändras de basala nivåerna av MPS inte jämfört med yngre vuxna, men ökningen av MPS-responsen efter en anabol stimulans som motståndsträning eller proteinintag avtrubbas när deltagarna utsätts för samma stimulans, kallad anabol resistens. Till exempel kräver äldre vuxna 3-6 gånger mängden motståndsövningsvolym och en dos på 0,4 g/kg jämfört med 0,24 g/kg högkvalitativt protein för att stimulera basalhastigheten av muskelproteinsyntes.

Proteinkvalitet och dos är också avgörande när man riktar in sig på maximal ökning av MPS. Vikten av smältbarhet av aminosyror är avgörande eftersom osmälta kostproteiner kan vara oabsorberade och utsöndrade snarare än att absorberas i tunntarmen eller bidra till mager massa. Livsmedels- och jordbruksorganisationen har godkänt den smältbara oumbärliga aminosyrapoängen (DIAAS) för att bedöma proteinkvaliteten eftersom den kan skilja mellan proteiner som tidigare klassats till ett motsvarande värde. Genom att använda DIAAS är proteiner med högsta smältbarhet och kvalitetspoäng de två huvudsakliga mjölkproteinerna kasein och vassle, som har poängen 1,18 respektive 1,09, medan hydrolyserade kollagenpeptider (härrörande från ben och broskvävnader) har en poäng på 0 eftersom det saknar aminosyran tryptofan. Viktigt är att kasein och vassle har högre leucininnehåll än kollagenpeptider, inklusive fler av andra essentiella aminosyror. Detta är särskilt viktigt eftersom data från vårt eget laboratorium har visat att en ökning av leucinkoncentrationen i en dryck med låg proteinblandning av makronäringsämnen räddar frekvensen av postprandial MPS till de som ses med högre proteinhalt. Dessutom är leucin en nyckelutlösare av det mekanistiska målet för rapamycinkomplex 1 (mTORC1), ett 280 kDa serin/treoninkinas känt för att aktivera viktiga translationsinitieringsfaktorer involverade i MPS. Således skulle proteindoser av lägre kvalitet såsom hydrolyserat kollagen i teorin kräva en större dos för att framkalla ett liknande svar på vassle eller kasein.

Användningen av hydrolyserat kollagen som ett komplement för att förbättra skelettmuskelanabolism har knappt undersökts tidigare litteratur med de flesta studier på människor som involverar användning av kollagenpeptidtillskott för att förbättra kollageninnehållande vävnader såsom hår, hud och broskleder. Av den aktuella litteraturen visade sig tillskott med kollagenpeptider i kombination med motståndsträning ha anmärkningsvärda effekter på ackumuleringen av mager massa hos äldre män med en åtföljande anmärkningsvärd minskning av fettmassan inom en 12-veckors träningsperiod. Det visade sig också ha anmärkningsvärda effekter på kvävebalansen hos äldre kvinnor i jämförelse med vassleprotein trots ett leucininnehåll i kollagen som är 1/16 av det som finns i vassleproteinisolat. Om den anabola potentialen hos hydrolyserat kollagen kan matcha den hos vassleprotein, kan det ge en viktig, kostnadseffektiv och genomförbar metod genom vilken äldre vuxna kan uppnå föreslagna proteinrekommendationer.

Proteinintag efter motståndsträning ger en potent och additiv stimulans över antingen anabol påverkan ensam. En motståndsövning har visat sig göra muskeln känslig för effekterna av protein. Vårt labb har tidigare visat att äldre vuxna uppnår den största ökningen av MPS efter en motståndsövning när de konsumerar 40 g vassleprotein och att denna effekt var större än att konsumera 40 g protein utan träning. Det kommer att vara avgörande för vår förståelse av äldre vuxnas proteinbehov att avgöra om konsumtion av vassleprotein och kollagenpeptider verkligen är likvärdiga och kan användas för att förstärka muskelproteinsyntetiska svar efter motståndsträning hos äldre vuxna.

Många studier som bedömer akuta förändringar i MPS-hastigheten som svar på proteinintag gör det genom att infundera ett märkt aminosyraspårämne och beräkna inkorporeringen av det spårämnet i skelettmuskulaturen under en period av timmar. Även om detta tillvägagångssätt ger viktig information, särskilt när det kombineras med kvantitativa mått på förändringar i muskelmassa såsom en MRI, är bedömningen av spårinfusionsuppmätt MPS begränsad till ~5-6 timmar. Sålunda har den senaste utvecklingen av analytiska tekniker möjliggjort användningen av en deutererat vattenmetodologi som möjliggör bedömning av MPS med mycket längre perioder av inkorporering, dvs dagar till veckor. Denna metod har faktiskt nyligen validerats och användningen av den har nu blivit ett intresse för många forskare. Men endast ett fåtal laboratorier har visat förmågan att kompetent utföra denna mätning. Faktum är att vi nyligen har genomfört två studier med denna metod, och MPS-värdena som vi fick överensstämmer helt med publicerade rapporter. Vi föreslår att användningen av metodiken för deutererat vatten i kombination med användningen av stabila isotopspårare kommer att ge oss mätningar av MPS i både en kontrollerad akut och en frilevande situation och skulle vara ett betydande framsteg när det gäller att bestämma mekanismer som ligger till grund för protein förtäring och åldrande.