Divizia de nutriție militară, S.U.A. Institutul de cercetare a armatei de medicină de mediu, Natick, Massachusetts, SUA

optimizate

Corespondență: Divizia de nutriție militară, S.U.A. Institutul de Cercetare Armată de Medicină a Mediului, 15 Kansas St., Bldg. 42, Natick, MA 01760, SUA. E-mail: [email protected] Căutați mai multe lucrări ale acestui autor

Divizia de nutriție militară, S.U.A. Institutul de cercetare a armatei de medicină de mediu, Natick, Massachusetts, SUA

Divizia de nutriție militară, S.U.A. Institutul de cercetare a armatei de medicină de mediu, Natick, Massachusetts, SUA

Divizia de nutriție militară, S.U.A. Institutul de Cercetare a Armatei de Medicină a Mediului, Natick, Massachusetts, SUA

Corespondență: Divizia de nutriție militară, S.U.A. Institutul de Cercetare Armată de Medicină a Mediului, 15 Kansas St., Bldg. 42, Natick, MA 01760, SUA. E-mail: [email protected] Căutați mai multe lucrări ale acestui autor

Divizia de nutriție militară, S.U.A. Institutul de cercetare a armatei de medicină de mediu, Natick, Massachusetts, SUA

Divizia de nutriție militară, S.U.A. Institutul de cercetare a armatei de medicină de mediu, Natick, Massachusetts, SUA

Abstract

Abrevieri

Energia dietetică și aportul de proteine ​​sunt determinanți nutriționali ai masei musculare scheletice. Întreținerea masei musculare scheletice se realizează în general prin consumul de energie suficientă pentru a satisface cererea de energie și proteinele la niveluri compatibile cu S.U.A. doza dietetică recomandată (DZR; 0,8 g/kg pe zi) (1). Cu toate acestea, în perioadele de cerere crescută de energie, necesarul de proteine ​​pentru a susține retenția de proteine ​​și menținerea masei musculare scheletice este crescut peste DZR. În prezent se recomandă ca persoanele fizic active (de exemplu., sportivi de tip aerob și de rezistență la exerciții fizice) consumă 1,2 până la 1,7 g de proteine ​​/ kg pe zi (2 - 4). De asemenea, se recomandă ca personalul militar care urmează antrenamente provocatoare din punct de vedere metabolic și operațiuni de luptă să consume o dietă care să ofere 1,5 până la 2,0 g/kg pe zi de proteine ​​pentru a facilita repararea proteinelor deteriorate, sinteza proteinelor musculare noi și menținerea masei musculare (5 ). Prin urmare, nu este surprinzător faptul că dietele bogate în proteine ​​au crescut în popularitate în rândul adulților activi fizic, cu greutate normală (3).

În general, persoanele supraponderale și obeze care aderă la o dietă susținută, moderată cu deficit energetic, pierd grăsimi și masă corporală slabă (LBM), care aproximează 75% masă grasă și 25% LBM (6). Cu toate acestea, scăderile în LBM pot fi mai severe la persoanele cu greutate normală, cum ar fi sportivii și personalul militar, care suferă adesea deficite energetice inevitabile de o severitate mai mare (7). Pierderea LBM la populațiile active poate duce la performanțe degradate și risc crescut de accidentare (8, 9). Din fericire, aportul de proteine ​​deasupra ADR protejează mușchii scheletici, deoarece studiile au arătat în mod constant că consumul de proteine ​​de două ori mai mare decât ADR creează LBM și că acest avantaj metabolic este independent de dimensiunea corpului (6, 7, 10-12).

Deși efectele independente ale energiei dietetice și ale aportului de proteine ​​asupra compoziției corpului au fost studiate pe larg și au fost explorate potențialele mecanisme energetice, endocrine și comportamentale pentru a explica adaptările compoziției corpului la manipulările energetice și proteice (13-16), interacțiunea între starea energetică și aportul de proteine ​​la rotația proteinelor din mușchii scheletici și sistemele de reglementare asociate rămâne în mare parte neexplorate (7, 17-22). Având în vedere că rotația proteinelor musculare, în special sinteza proteinelor musculare (MPS), este un regulator primar al masei musculare scheletice (23) și că efectele stimulatoare ale proteinelor dietetice asupra MPS sunt bine documentate (24 - 26), lipsa studiilor în această domeniul științei nutriționale este interesant. Studii recente din grupul nostru (7, 20) și altele (17) au furnizat date consistente care demonstrează efectele interactive ale energiei și proteinelor asupra fluctuației proteinelor musculare. Acest articol subliniază reglarea moleculară și nutrițională a masei musculare scheletice, cu accent acordat studiilor recente care stabilesc o legătură mecanicistă între aportul de energie și proteine ​​asupra rotirii proteinelor musculare și propune noi cercetări pentru a identifica strategii nutriționale adecvate pentru a atenua pierderea mușchilor scheletici în timpul deficitului de energie.

Reglarea moleculară a rotirii proteinelor din mușchii scheletici umani

Rotația proteinelor musculare scheletice este un proces dinamic care cuprinde sinteza proteinelor noi și defalcarea proteinelor existente. Rata de rotație a proteinelor musculare este dependentă de disponibilitatea aminoacizilor și de descompunerea proteinelor endogene (26, 27). Ciclarea aminoacizilor între MPS și defalcarea proteinelor musculare (MPB) este esențială pentru creșterea, întreținerea și repararea țesuturilor corpului, care facilitează adaptarea și recuperarea de la factorii de stres fizici (25). Dereglarea rotației proteinelor musculare poate contribui la progresia pierderii LBM (28 - 30).

Reglarea nutrițională a fluctuației proteinelor din mușchii scheletici umani

Cantitatea de proteine ​​alimentare consumată dictează activarea MPS. Există o relație dependentă de doză între proteinele dietetice și MPS și consumul de 20 până la 25 g servire (sau 0,25 până la 0,30 g proteină/kg de masă sau 2,5 g leucină) de proteine ​​de înaltă calitate stimulează maxim MPS postprandial timp de aproximativ 2 ore 54, 55). Atunci când se consumă doze mai mari de proteine ​​sau leucină, există o creștere însoțitoare a oxidării proteinelor fără stimul suplimentar anabolic (56, 57). Mecanismele care limitează stimularea MPS rămân neclare, dar pot include absorbția redusă a aminoacizilor datorită reglării negative a feedback-ului expresiei transportorului de aminoacizi (35, 39).

Evaluările cinetice și intracelulare ale MPB au produs date incoerente și limitate (31). Lipsa datelor reproductibile în acest domeniu se datorează probabil limitărilor metodologice (70) și contribuției relativ mici a MPB la reglarea masei musculare scheletice la indivizii sănătoși (31). Unele studii au arătat că consumul de proteine ​​și hiperinsulinemia secundară atenuează exercițiul post-rezistență MPB (71 - 73). Cu toate acestea, alții au arătat că furnizarea de aminoacizi exogeni poate regla MPB în sus (74) sau poate avea un impact minim - până la - lipsit de MPB, cel puțin atunci când este consumat în repaus sau înainte sau după exercițiu (57, 75-78) . Am demonstrat o creștere a expresiei genei MPB și UPS legate de absorbție după deficit de energie pe termen scurt (10 zile) și prelungit (21 zile) (18, 19). Cu toate acestea, consumul de proteine ​​care conțin proteine, amestecate de masă, atenuează activitatea proteolitică 26S în timpul deficitului de energie (18). O mai bună înțelegere a mecanismelor de reglare intracelulare a MPB va fi necesară pentru a înțelege pe deplin căile complexe care modulează masa musculară scheletică la populațiile susceptibile de pierderi musculare severe rezultate din lipsa nutrițională.

REZULTATE RECENTE

Dietele bogate în proteine ​​atenuează scăderile din sinteza proteinelor musculare și protejează masa musculară scheletică în timpul deficitului de energie

Măsura în care deficitul de energie modulează cifra de afaceri a proteinelor și LBM se datorează în mare măsură gradului și duratei în care aportul de energie este deficitar. La nivelul întregului corp, deficiența energetică acută are ca rezultat o creștere a proteolizei, a oxidării aminoacizilor și a excreției de azot, care devine mai puțin pronunțată și a platourilor în timp (79 - 83). Acest mecanism de adaptare pentru a proteja proteinele în timpul deficitului energetic prelungit a fost demonstrat de Ancel Keys în urmă cu aproape 70 de ani (84 - 86). În ciuda progreselor dramatice în ceea ce privește capacitățile analitice, au existat puține studii care au examinat adaptarea efectivă a mușchilor scheletici la deficitul de energie (7, 17, 20-22).

Laboratorul nostru a efectuat o serie de studii în care proteinele dietetice au fost manipulate pentru a înțelege mai bine controlul fluctuației proteinelor musculare în timpul deficitului de energie (7, 18-20). La adulții cu greutate normală, activi fizic, am demonstrat că deficitul energetic moderat pe termen scurt (10 zile) (500 kcal pe zi) atenuează MPS postabsorbtiv cu 19% cu reduceri concomitente ale semnalizării mTORC1 (20). MPB postabsorbtiv și markerii intracelulari ai proteolizei musculare au fost, de asemenea, crescute ca răspuns la deficitul de energie pe termen scurt (19). Deși aceste descoperiri nu au fost confirmate, creșterea proteolizei musculare în timpul deficitului energetic pe termen scurt este în concordanță cu studiile care demonstrează proteoliza întregului corp reglată în sus în etapele incipiente ale deficitului energetic (80). Scăderile observate în MPS au fost confirmate recent de Areta și colab. (17), care a raportat o reducere de 27% a MPS postabsorbtiv la o populație similară de adulți activi fizic, cu greutate normală, ca răspuns la un deficit energetic moderat de 5 zile.

3400 kcal pe zi) (87).

DIRECȚII VIITOARE ȘI CONCLUZIE

Laboratorul nostru răspunde în prezent la întrebarea practică - ar adăuga gustări care conțin proteine ​​la aportul zilnic de proteine ​​ar accelera recuperarea LBM după un deficit energetic inevitabil? Un factor determinant pentru această muncă este situațiile profesionale unice ale populației noastre țintă, care au obiective și cerințe distincte de publicul larg. Întrebările noastre nutriționale sunt, într-o anumită măsură, similare cu populațiile atletice și, deși există suprapuneri, personalul militar nu este sportiv competitiv care se antrenează și concurează în condiții optime. Mai degrabă, acestea funcționează în medii austere și în situații în care capacitatea de a mânca curge și curge. Mai mult, trebuie să se ocupe de factorii de stres obișnuiți în operațiunile de luptă (de exemplu., deficit de energie, lipsa de somn și transportul de sarcini susținut). Studiile efectuate pe studenții care participă la cursuri de pregătire militară și exerciții de operațiuni susținute cu durata de 3,5 până la 64 de zile au raportat pierderi în greutate variind de la 3 la 16% din masa corporală inițială (88 - 97). Mai important, LBM a reprezentat, în medie, peste 50% din masa totală pierdută, ceea ce evidențiază diferența dintre personalul militar și omologii lor civili, care suferă reduceri similare ale masei corporale totale, în general fără o scădere apreciabilă în LBM (98, 99 ).

În ciuda dovezilor care susțin o creștere a aportului de proteine ​​dietetice pentru conservarea LBM în timpul deficitului energetic (6, 7, 10-12), niciun studiu nu a stabilit necesarul de proteine ​​dietetice în timpul operațiilor militare simulate sau din lumea reală. Am observat recent că soldații care consumă 1,7 g de proteine ​​/ kg pe zi nu au reușit să rețină proteine ​​din tot corpul în timpul unui antrenament militar de 7 zile (87). Prin urmare, este clar că recomandările pentru 1,2 până la 1,7 g proteine ​​/ kg pe zi (și poate până la 2,0 g proteine ​​/ kg pe zi) pot fi specifice populației și probabil că nu există o cantitate de proteine ​​care să compenseze complet starea catabolică indusă de stresul operațional militar și de deficitele energetice severe (100). Astfel, alimentarea operațională a obiectivului principal ar trebui să fie reducerea la minimum a deficitelor de energie și furnizarea unor niveluri adecvate de proteine ​​pentru a economisi LBM (5, 7). Identificarea momentului în care manipulările ulterioare ale cantității, tipului și tiparului de aport de proteine ​​încep să mărească ratele de oxidare a proteinelor fără niciun impact discernibil asupra retenției de proteine ​​și LBM vor fi esențiale pentru definirea modului în care se utilizează cel mai eficient proteinele în rațiile de combatere.

Deși studii recente oferă o legătură mecanicistă între proteinele dietetice, rotația proteinelor musculare scheletice și reglarea masei musculare în timpul deficitului de energie, există câteva probleme importante care rămân fără răspuns. Există o relație dependentă de doză între cantitatea de proteine ​​consumată și severitatea deficitului energetic impus? MPS devine saturat la același nivel de proteine ​​în timpul deficitului de energie ca echilibrul energetic? În ce măsură manipularea atât a nivelului, cât și a tiparului de aport de proteine ​​mărește menținerea LBM în timpul deficitului de energie și facilitează acumularea LBM în timpul recuperării? În cele din urmă, ceea ce explică diferența interindividuală aparent mare în pierderea LBM în timpul deficitului de energie și cum are acest impact recomandările dietetice și/sau necesitățile de proteine ​​pentru populațiile susceptibile de pierderi musculare? În plus față de furnizarea de informații cu privire la interacțiunile dintre starea energetică și fluctuația proteinelor musculare, studiile viitoare concepute pentru a aborda aceste întrebări vor juca un rol esențial în dezvoltarea intervențiilor nutriționale vizate pentru optimizarea masei musculare scheletice la adulții activi fizic, cu greutate normală.