Stephane Walrand

1 unitate de cercetare endocrinologică, școala de medicină Mayo Clinic, Rochester, Minnesota; și 2 Departamentul de Biochimie, Școala de Medicină a Universității Wake Forest, Winston-Salem, Carolina de Nord

impactul

Kevin R. Scurt

1 unitate de cercetare endocrinologică, școala de medicină Mayo Clinic, Rochester, Minnesota; și 2 Departamentul de Biochimie, Școala de Medicină a Universității Wake Forest, Winston-Salem, Carolina de Nord

Maureen L. Bigelow

1 unitate de cercetare endocrinologică, școala de medicină Mayo Clinic, Rochester, Minnesota; și 2 Departamentul de Biochimie, Școala de Medicină a Universității Wake Forest, Winston-Salem, Carolina de Nord

Andrew J. Sweatt

1 unitate de cercetare endocrinologică, școala de medicină Mayo Clinic, Rochester, Minnesota; și 2 Departamentul de Biochimie, Școala de Medicină a Universității Wake Forest, Winston-Salem, Carolina de Nord

Susan M. Hutson

1 unitate de cercetare endocrinologică, școala de medicină Mayo Clinic, Rochester, Minnesota; și 2 Departamentul de Biochimie, Școala de Medicină a Universității Wake Forest, Winston-Salem, Carolina de Nord

K. Sreekumaran Nair

1 unitate de cercetare endocrinologică, școala de medicină Mayo Clinic, Rochester, Minnesota; și 2 Departamentul de Biochimie, Școala de Medicină a Universității Wake Forest, Winston-Salem, Carolina de Nord

Abstract

vârsta este asociată cu o scădere progresivă a conținutului de proteine ​​din organism, după cum se reflectă în scăderea masei fără grăsimi (FFM) (33). Reducerea FFM este atribuită în principal pierderii mușchilor scheletici, adică sarcopeniei și este asociată cu forța musculară redusă și rezistența la efort, precum și cu predispoziția la multe tulburări metabolice (33). Dizabilitățile legate de sarcopenie și tulburările asociate nu sunt pe deplin evaluate, dar duc la costuri substanțiale de îngrijire a sănătății (25).

Am abordat ipoteza că aportul crescut de proteine ​​îmbunătățește sinteza proteinelor din întregul corp și din mușchi și îmbunătățește funcția mitocondrială musculară la persoanele sănătoase, mai tinere și mai în vârstă. Pentru a testa această ipoteză, am examinat efectul dietelor de proteine ​​„obișnuite” sau „ridicate” de 10 zile asupra metabolismului proteic al întregului corp și al mușchilor scheletici și funcției mitocondriale musculare. Am măsurat, de asemenea, sensibilitatea la insulină și rata de filtrare glomerulară (GFR) pentru a aborda preocupările că o dietă bogată în proteine ​​poate afecta negativ acțiunea insulinei și funcția renală.

MATERIALE ȘI METODE

Subiecte.

Zece tineri și 10 participanți mai în vârstă au fost înscriși în studiu între noiembrie 2003 și septembrie 2004. Nouăsprezece participanți au finalizat studiul, iar o persoană în vârstă s-a retras din motive necunoscute. Datele și analizele prezentate sunt pentru cei 10 tineri și nouă persoane în vârstă care au finalizat studiul (Tabelul 1). Participanții au fost recrutați din comunitatea locală prin reclame și au fost plătiți pentru participarea lor. Toate au fost sănătoase pe baza istoricului, examenului fizic și testelor de laborator. Criteriile de excludere au inclus indicele de masă corporală ≥32 kg/m 2, fumatul, sarcina, exerciții fizice regulate mai mult de 30 de minute/săptămână în ultimii 3 luni care ar putea avea impact asupra rezultatelor studiului și medicamente, inclusiv β-blocante, steroizi și orice medicamente care afectează metabolismul sau funcția musculară, endocrină, cardiovasculară sau digestivă.

tabelul 1.

Mai tineri (n = 5 femei/5 bărbați) Mai în vârstă (n = 4 femei/5 bărbați)
Vârstă, an24,3 ± 1,270,0 ± 1,8 *
Masa corporală, kg69,5 ± 5,377,8 ± 2,8
IMC, kg/m 2 23,3 ± 1,027,2 ± 0,9 *
FFM, kg48,5 ± 4,145,7 ± 4,1
Grăsime corporală,% masă17,4 ± 0,527,1 ± 0,8 *

Valorile sunt medii ± SE. IMC, indicele de masă corporală; FFM, masă fără grăsimi.

masa 2.

Consumul de energie și proteine ​​și rata de oxidare a substratului

Mai Tânăr Bătrân UPHPUPHP
Aportul de energie
kcal/zi2.615 ± 1552.626 ± 1482.314 ± 1052.296 ± 102
kcal · kg BW −1 · zi −1 38,4 ± 1,738,2 ± 1,229,8 ± 1,0 † 29,7 ± 1,0 †
kcal · kg FFM −1 · zi −1 55,2 ± 1,855,4 ± 2,151,2 ± 1,750,7 ± 1,6
Aportul de proteine
ziua g72,7 ± 6,1146,5 ± 12,9 * 68,6 ± 4,6137,1 ± 9,5 *
g · kg BW −1 · zi −1 1,04 ± 0,032,08 ± 0,07 * 0,89 ± 0,051,79 ± 0,10 *
g · kg FFM −1 · zi −1 1,5 ± 0,03,0 ± 0,0 * 1,5 ± 0,03,0 ± 0,0 *
% Energie totală11,1 ± 0,421,8 ± 0,8 * 11,8 ± 0,423,6 ± 0,9 *
Oxidarea substratului, mg · kg FFM −1 · min −1
Proteină1,03 ± 0,071,44 ± 0,08 * 1,17 ± 0,061,41 ± 0,05 *
Carbohidrați2,04 ± 0,231,76 ± 0,461,57 ± 0,381,30 ± 0,30
Lipide1,29 ± 0,121,24 ± 0,131,41 ± 0,201,28 ± 0,16

Datele sunt mijloace ± SE. UP, dietă obișnuită cu proteine; HP, dietă bogată în proteine; BW, greutate corporală.

Sensibilitatea la insulină a fost măsurată în ziua 10 folosind un test de toleranță intravenoasă la glucoză după un post peste noapte, așa cum s-a descris anterior (4, 53). Doza de glucoză a fost de 0,3 g/kg corp, iar doza de insulină a fost 0,03 UI/kg corp. Modelul minim a fost utilizat pentru a calcula sensibilitatea la insulină (4). Glucoza a fost măsurată cu un analizor de glucoză Beckman (Beckman Instruments, Porterville, CA). Insulina și hormonul de creștere uman au fost măsurate cu teste imunoenzimatice în două situri (sistem de acces; Beckman Instruments, Chaska, MN).

Cinetica aminoacizilor a fost măsurată în ziua 11. Infuzii continue amorsate de l - [1-13 C] leucina (7,5 μmol · min -1 -1 kg FFM -1) și l - [15 N] lizină (15,5 μmol · min - 1 · kg FFM -1 au fost administrate așa cum s-a descris anterior (36, 40, 49). Probele de sânge și respirația au fost extrase înainte de perfuzia trasorului și la intervale orare pentru următoarele 8 ore. Calorimetria indirectă a fost efectuată timp de 45 de minute la ± 6 h de perfuzie de izotop (punctul mediu al perioadei de echilibru utilizate pentru calcule) pentru a măsura producția totală de CO2. La 3 și 8 ore în timpul perfuziei cu izotopi, biopsiile musculare percutanate ale vastului lateral au fost efectuate sub anestezie locală (35, 39). O parte din probele de mușchi au fost utilizate pentru măsurători mitocondriale, descrise mai jos, în timp ce restul a fost înghețat în azot lichid pentru măsurătorile rămase.

Analize de probe și calculul metabolismului proteinelor.

Azotul urinar a fost măsurat și echilibrul de azot calculat prin scăderea excreției de azot urinar 24 de ore din aporturile de azot în aceeași perioadă, așa cum s-a descris anterior (59).

Viteza de oxidare a substratului.

Ratele de oxidare a carbohidraților și lipidelor au fost calculate prin calorimetrie indirectă, după cum sa raportat anterior (17). Viteza de oxidare a leucinei a fost convertită la estimarea corespunzătoare a oxidării proteinelor din întregul corp folosind constanta de conversie (24 ore/zi)/(590 μmol leucină/g proteină) pentru a produce grame de proteine ​​oxidate pe zi. Aceste valori se potrivesc îndeaproape cu oxidarea proteinelor pe bază de azot urinar (r = 0,92, P Tabelul 2). Dieta HP a dus la o creștere similară a oxidării proteinelor la ambele grupe de vârstă, de la 1,03 ± 0,07 la 1,44 ± 0,08 mg · kg FFM -1 -1 min -1 la tineri și de la 1,17 ± 0,06 la 1,41 ± 0,05 mg · kg FFM - 1 · min -1 la participanții mai în vârstă, dar nu au modificat semnificativ ratele de oxidare ale carbohidraților sau ale grăsimilor. Nu au existat diferențe în ceea ce privește oxidarea combustibilului cu vârsta în ambele diete.