补充亮氨酸可以抵消废用引起的肌肉萎缩吗？ (LEU-DIMA)

众所周知，骨骼肌质量会随着健康的衰老而逐渐下降，这种现象通常被称为肌肉减少症。 随着时间的推移，这会导致功能独立性的丧失，并增加发生合并症的风险。 最近的估计表明，75-84 岁的人中有 30% 患有肌肉减少症。 随着 85 岁及以上人口的迅速增加，肌肉减少症给医疗保健服务带来了相当大的社会经济负担。 从生理角度来看，肌肉质量的维持取决于肌肉蛋白质合成 (MPS) 和分解 (MPB) 速率之间的良好平衡。 在年老时，MPS 对营养的反应受损（称为“合成代谢抵抗”），使肌肉处于慢性分解代谢状态并最终支持肌肉减少症的进展。

与年龄相关的肌肉合成代谢阻力可能源于不活动/废用期的累积，这与年轻人和老年人的肌肉质量下降（萎缩）密切相关。 事实上，相关的肌肉质量损失在肌肉废用开始时最快，仅在废用 5 天后肌肉质量就会显着下降。 这一点特别重要，因为老年人的平均住院时间为 5-6 天。 废用性肌肉失调归因于 MPS 对营养的反应下降，并可能导致 MPB 升高。 因此，这些废用期在一生中的累积可能会导致肌肉减少症的轨迹加速，这在衰老过程中很常见。 因此，最大化健康肌肉骨骼老化的营养策略应侧重于缓解短期废用期间的肌肉代谢失调。

在短期停用期间抵消肌肉退化的一种方法是增加饮食中的蛋白质消耗。 事实上，充足的蛋白质摄入是肌肉保持正净蛋白质平衡的必要条件，这种营养干预的重要性在废用期间增加。 然而，这种方法并不总是可行的，因为在停用期间活动水平更加有限，因此个人不太可能摄入足够的营养。 一种更可行的方法可能是通过补充氨基酸亮氨酸来增强次优蛋白质剂量的合成代谢效力。 亮氨酸的独特之处在于其通过刺激 MPS 和抑制 MPB 来增加蛋白质平衡的能力超过任何其他氨基酸。 亮氨酸在大鼠后肢固定过程中提供了强烈的抗分解代谢作用，这尚未在人类身上进行过检验。 因此，很明显，亮氨酸代表了一种可行的策略，可以抵消 MPS 和 MPB 的失调，并在年轻人和老年人的短期停用期间保持肌肉骨骼健康，因此值得进一步研究。

参加者：

将招募 24 名年龄在 18-35 岁之间的健康（非肥胖、非糖尿病、非吸烟者）男性参与该研究。 目前的研究将是一项有两个干预组的安慰剂对照双盲研究，其中，参与者将被随机分配到接受补充亮氨酸（LEU；n=12）或安慰剂（PLA；n=12），持续 7 天的单方治疗腿固定。 参与者将活跃，但未经运动训练（即 运动≤3x/周）。 所有研究程序都将得到明确解释，参与者将在获得基线措施之前提供书面知情同意书。

注册：

参与者将被邀请到伯明翰大学体育、锻炼和康复科学学院。 抵达后，参与试验的研究人员将向参与者解释研究设计和干预措施。 参与者将有机会提出与研究相关的任何问题，并有时间决定是否参加。 如果参与者愿意参加，将要求参与者签署同意书并填写健康问卷。 当参与者离开时，参与者将被随机分类到亮氨酸组或安慰剂组。 参与者将被要求填写一份为期三天的饮食日记，以评估习惯性饮食摄入量。

初步评估：

在对研究进行解释并获得知情同意后，参与者将在 0800-0900h 向实验室报告禁食 10 小时，并在 24 小时前避免剧烈运动和饮酒。 参与者的基线肌肉功能将通过使用等速测力计测量膝关节伸肌和屈肌的最大等长和等速强度来获得。 在力量测试之后，调查人员将为个人提供为期三天的饮食日记和活动监测器。 在基线强度测量后三天，参与者将在 10 小时过夜禁食后再次在 0800-0900h 向实验室报告。 参与者将在数字秤上称重，精确到 0.1 公斤，穿着轻便的衣服。 将进行双重 X 射线吸收测定法 (DXA) 和超声波扫描以确定大腿的成分（脂肪和无脂肪质量）。

固定化：

在初步评估后的早上 0800-0900h，参与者将进行 7 天的单侧腿固定。 将随机选择一条腿（左/右平衡）并放置在全腿护膝中。 参与者将使用拐杖走动并进行日常脚踝锻炼，以尽量减少深静脉血栓形成的风险，如合格的物理治疗师所指示的那样。 参与者也将被允许在夜间睡眠期间取下护膝。 训练有素的物理治疗师将指导参与者安全使用拐杖（即爬楼梯）。 在固定期间的每顿主餐中，参与者将消耗 5 克粉状 LEU 或 PLA 补充剂和 250-300 毫升水，这在安全范围内。 在整个固定期间，饮食摄入量将根据个人的总卡路里摄入量（从标准化方程式得出）进行控制，其中大量营养成分为 55% 碳水化合物、30% 脂肪和 15% 蛋白质。 蛋白质摄入总量相当于 1.0g/kg/天。 参与者的活动水平将在整个 7 天内通过腕戴式活动监测器进行监测。

实验性试验：

在 7 天固定期结束的早晨，参与者将在禁食一夜后于 0600-0700h 向实验室报告。 将重复超声和 DXA 评估，之后立即将导管插入双臂的前臂静脉以进行 i) 在 -150、-90、0、20、40、60、80、120、180、 240 分钟的实验性试验（总共约 100 毫升）和 ii) 连续输注稳定同位素氨基酸示踪剂（L- [环] 13C6 苯丙氨酸）。 在整个试验过程中，参与者将保持仰卧位。 输注 150 分钟后，将在局部麻醉下从固定和非固定腿的股四头肌中获得肌肉活检。 然后参与者将饮用 20 克牛奶蛋白饮料。 在输注 270 分钟和 390 分钟后，将对双腿进行进一步的活检。 因此，在试验期间将获得总共 6 个侵入性肌肉活组织检查（每条腿 3 个），每个活组织检查是从一个间隔约 3 厘米的单独切口获得的。 这种两阶段稳定同位素输注设计允许在从吸收后（0-120 分钟）到餐后条件（120-240 分钟）的过渡期间有效评估 MPS。 在禁食 10 小时后，在 0800-0900h 稳定同位素输注后一天重新评估腿部力量，以避免先前收缩对肌肉蛋白质周转的任何干扰影响。

数据分析：

为了计算肌原纤维和线粒体蛋白质的合成，研究人员将采用典型的复杂质谱技术来确定活检分离的肌肉蛋白质和血浆中同位素示踪剂的富集。 肌肉内的“合成代谢信号”（在 mTORC1 通路中）和“分解代谢”信号将通过蛋白质印迹和 q-rtPCR 分析来确定。 高分辨率呼​​吸测量法也将用于评估控制和固定肢体中活检分离的骨骼肌组织的线粒体功能。