Kosterní svalová atrofie je považováno za důležitý problém v oblasti veřejného zdraví vzhledem k jeho primární (metabolické změny) a sekundární důsledky (ztrátu pevnosti, snížení autonomie). Jak je známo, proces atrofie se projeví, když se degradace proteinů kosterního svalstva zvyšuje nad syntézou bílkovin během prodlouženého časového období., V této souvislosti, leucin doplnění se zdá být slibný anti-atrofie terapie, jednající buď inhibicí kosterní svalové proteolýzy a/nebo zvýšení syntézy bílkovin, což je účinek, který může být jak závislé na dávce, stejně jako kosterní svalová atrofie stavu závislé. Tento přezkum bude diskutovat o účincích suplementace leucinem při regulaci proteolýzy kosterních svalů ve studiích in vitro i in vivo.,
Anti-atrofie účinky Suplementace Leucinu
protein šetřící účinky suplementace leucinu byly známé od počáteční studie Buse & Reid (1975) ., Vzhledem k jeho vlastnosti izolované akce, leucin je vlastně považována nejen AA tvoří bílkoviny, ale také physiopharmacological subjekt, jehož správa je schopen podporovat důležité anti-katabolické účinky, jako je útlum kosterní svalové katabolismu během hubnutí, usnadnění hojení procesu a zlepšení kosterní svalové bílkoviny obrat ve věku jedinců .,
obecně platí, že suplementace leucinu důsledně ukazuje pokles proteolýzy v kosterním svalu, kdy podáván intravenózně , inkubovány s celou svalů , inkubovány s kosterní svalové buňky a pod perorální krmení . Je třeba poznamenat, že velikost inhibice je odlišná podle druhu, patologického stavu a zejména modelu atrofie., Důležité je, že v kosterním svalu buněčných kulturách antiproteolytic účinky suplementace leucinu dochází také, ale v tomto systému leucin dávce závislý účinek se zdá být posunut na nízké koncentrační rozmezí, kdy ve srovnání s celou svalové inkubace .
V chronických studiích suplementace leucinu účinnost není tak dobře demonstroval, jak v akutní, ale v této úrovni suplementace leucinu také ukazuje důležité antiproteolytic účinky. Ve skutečnosti, nedávná studie provedená Combaret et al. (2005) ukázalo, že perorální chronická suplementace leucinem (~0.,7 g/kg/den po dobu 10 dnů) představil dlouho-trvající inhibiční účinky na kosterní svalové proteolýzy přibližně o ~30%, obnovit vadné postprandiální inhibici proteazom-dependentní proteolýzy. Také podporuje důkaz snížené proteolýzy indukované suplementací leucinu, studie provedená Ventrucci et al. (2004) ukázala, že v rakovinné kachexie-nádorová vyvolané krysy, konzumace leucin obohacené stravy (3%) po dobu 20 dnů snížená degradace proteinů v lýtkového svalstva přibližně o 11%, zvýšení myosin těžkého řetězce obsahu kolem 47%., Nedávno, se stejným designem studie, Eley et al. (2007) prokázalo, že spotřeba 1 g/kg/den BCAA po dobu 12-15 dnů potlačuje úbytek tělesné hmotnosti přibližně o 33% a snižuje degradaci bílkovin přibližně o 62% ve svalech soleus. Naopak, Sadiq et al. (2008) ukázal, že v telat, 5 dní intravenózní infuze EAA (vykreslování leucin plazmatické hladiny ~0.24 mM) pod energetický a proteinový deficit zlepšení dusíkové bilance, ale kosterní svalové proteolýzy nebylo oslabené., Celkově chronické studie prokázaly suplementace leucinu jako důležitý anti-atrofie strategie, ale nedostatek standardizace týkající se suplementace leucinu dávka (požití a vstřebává) narušuje hlavní závěry vztahující se k rozsahu účinku. Tabulka 1 shrnuje důležité studie týkající se účinků leucinu na proteolýzu kosterních svalů u lidí i zvířat.,
Akutní Suplementace Leucinu: Vztah mezi Dávkou a Účinkem
přinést o účinnosti AA doplnění, je nutné pochopit jeho dávka-účinek vlastnosti., V tomto ohledu, Michael Rennie ‚ s group učinila významné objevy týkající se existence křivočarý vztah dávka-odezva mezi další buněčné EAA (zejména leucin mezi nimi) a lidské kosterní sval syntézu bílkovin . Koncept spočívá v tom, že za normálních podmínek se zdá, že jediné jídlo podporuje maximální účinky na syntézu bílkovin. Toto zjištění je založeno na studiích prováděných jak u dospělých potkanů, tak u dospělých lidí, což ukazuje, že plazmatická koncentrace leucinu ve stavu PA je přibližně 0.,1 mM a v PP státu, je zvýšena přibližně 80% nebo více, čímž se průměrné hodnoty 0,2 mM. Tato hodnota se zdá být schopen podporovat maximální zvýšení syntézy bílkovin a nasycení systému .
Pokud je problémem inhibice degradace bílkovin, je o této vlastnosti dávkového účinku známo mnohem méně, a to i ve studiích na zvířatech. Výsledky uvedené v literatuře ukazují, variace, na základě kosterních svalů studoval, izotop využity k měření metabolismu bílkovin a systém studoval (in vitro vs in vivo studie)., Hlubší analýza těchto studií, zejména studií in vitro (kde je možné současně detekovat syntézu bílkovin a metabolismus degradace bílkovin), však odhaluje nová zjištění navzdory metodickým rozdílům. Reinterpretace těchto studií je tedy oprávněna vytvořit nový koncept vztahu dávka-účinek leucinu.,
V kosterním svalu buněčných kultur, absence aminokyseliny (zejména leucin), zobrazí se pro kontrolu degradace proteinů a to především prostřednictvím aktivace lysosome-dependentní proteolýzy Navíc během celé svalové inkubace, leucin suplementace vede ke snížené ATP-ubiquitin-dependentní proteolytické aktivity . Stále však neexistují žádné aktuální mechanistické informace o tom, jak je nutriční signál indukovaný AA snímán svalovou buňkou (tj. intracelulárně nebo extracelulárně). Několik studií Mortimore a kolegy a Pösö et al., (1982), ukázal, že v játrech diktuje extra buněčná koncentrace AA v závislosti na dávce, inhibici proteolýzy uvnitř jaterních buněk a že mezi AA byl leucin nejsilnějším inhibitorem.
pokud souvisí s kosterním svalem, intracelulární koncentrace AA není ve většině studií k dispozici., Nicméně, na základě extra celulární koncentrace AA (plazmatické hladiny a/nebo další buněčné úrovni), je možné předpokládat, že koncentrace leucinu dárek pro řízení syntézy bílkovin je také k dispozici pro řízení degradace proteinů, a to bez ohledu na mechanismus procesu. Na základě tohoto předpokladu jsou výsledky několika studií shrnuty níže. Naznačují, že dávka leucinu, která může způsobit maximální účinky na degradaci bílkovin, může být vyšší než dávka, která může způsobit maximální účinky na syntézu bílkovin během negativních podmínek rovnováhy bílkovin., Zdá se však, že tento účinek závislý na dávce se nevyskytuje v kulturách buněk kosterních svalů .
Studie na Zvířatech
V dřívější studii v roce 1977, Buse & Weigand ukázal, že krysy bránice svaly inkubovány s leucin koncentraci 0,5 mM (dvakrát, že leucin koncentrace se nachází v PP státu) byla schopná zvýšit kosterní sval syntézu bílkovin v 36-38%. Nicméně degradace bílkovin byla inhibována ve 4.,7%, což naznačuje, že vysoké fyziologické koncentrace leucinu je schopen obojí, silně stimuluje syntézu bílkovin a v menším rozsahu, inhibice degradace proteinů, a to i v nepřítomnosti hormonální dodávky. Po dohodě s tím Tischler et al. (1982) , inkubované krysí membránové svaly se širokou koncentrací leucinu (od PA do PP). Zjistili, že koncentrace leucinu 0,1 mM významně zvýšila syntézu proteinů kosterního svalstva. Stejná koncentrace leucinu (0.,1 mM) nemělo mít vliv na míru degradace proteinů, které byly změněny pouze tehdy, když leucin koncentrace byla zvýšena v rozmezí od 0,2 do 0,5 mM. V tomto rozmezí koncentrace, degradace proteinů postupně zmenšil o větší absolutní množství, než ta, která stimuluje syntézu bílkovin (Tabulka 1).
aby se ověřilo, zda byly tyto výsledky pozorovány pouze při podávání AA in vitro, Kee et al., (2003) provedli studii pomocí extensor digitorum longus svaly, s nutriční dodávky poskytovány během in vivo podmínek (infuze), v přítomnosti endogenní hormonální faktory. Výsledky ukázaly, že v 48 h vyhladověl krysy, 4 h AA infuze zvýšené leucinu v plazmě na hodnotách přibližně 0.57 mM. Tento nárůst na leucinu v plazmě byl schopen obnovit inzulínu a hladiny kortikosteronu na hodnoty pozorované v kontrolovaných laboratorních potkanů, současně se zvyšuje kosterní sval syntézu bílkovin v 55.6%., Nicméně, ve stejné koncentrace leucinu, kosterní svalové proteolýzy byla snížena na pouze 17,9% (hodnota nonstatistically liší od hladověl skupiny), což naznačuje, že dokonce i v přítomnosti hormonální faktory, leucin koncentrace schopné stimulovat syntézu proteinů, je oslabené ve srovnání se degradace proteinů.
V jiné studii, Hong & Laik (1984) analyzovali soleus svaly vyhladověl krysy (24 h a 72 h půstu) inkubovány s leucinu (0,5 mM)., Povšimli si, že v 24 h a 72 h postil krysy, syntéza bílkovin se zvýšil o 59% a 24% příslušně, ale degradace proteinů nebyla změněna s využitím tohoto leucin koncentrace v soleus svaly. Naopak Busquets et al. (2000) , inkubovány krysa soleus svaly s vyšším leucin koncentraci 5 mM a 10 mM. Pozorovali, že kosterní svalové proteolýzy byla inhibována dávka-odezva způsobem, tj. leucin koncentrace 5 mM způsobil inhibici 5,7% v proteolýze, vzhledem k tomu, 10 mM způsobily inhibice 24,5%., Tato studie ukazuje, že zvýšení koncentrace leucinu na hodnoty 10-20×, že těm, které byly pozorovány v jiných studiích, byl schopen přinést pokles proteolýzy v kosterním svalu, což je výsledek, který je v souladu s další studie, podle Mitchell et al. (2004), který zjistil, že inkubace buněk kosterních svalů s koncentrací leucinu 5 mM byla schopna inhibovat proteolýzu kosterních svalů u 8-12%., Tak, plošina pro leucin koncentrace vztahující se k inhibici kosterní svalové degradace proteinů v in vitro podmínkách byla dosud stanovena, ale tyto studie naznačují, že leucin koncentraci 10-20× lepší, aby jeden měl v PP státu (~0,2 mM) je stále schopno vyvinout jeho anti-proteolytické účinky.,
omezení výše uvedených studií bylo, že i když in vitro měření kvalitativně odráží sazby z obratu proteinů, které byly přítomny u intaktního zvířete před inkubační doba, metabolismus bílkovin měří v celých svalů během in vitro podmínkách bylo vždy vyslovováno stav negativní bílkovinné bilance i v ovládání svalů . Tato situace by však mohla napodobit situaci pozorovanou v atrofickém stavu in vivo, kde se degradace proteinů kosterního svalstva zvyšuje při syntéze bílkovin ., Tak, za určitých atrofické podmínky, je možné, že množství doplněné leucin schopen maximálně brání svalové proteolýzy může být větší, než která byla použita k vytvoření maximálního účinku na syntézu bílkovin.
humanitních Studií
V současné době, přesné metodiky byly využity k měření proteosyntézy in vivo, ale když problém je degradace proteinů, různé metody prezentovány důležité omezení, zejména pokud jde o degradaci proteinů ve svalech., Například vylučování 3-methyl-histidinu (3-MH) močí bylo rozsáhle používáno k odhadu rozpadu svalových bílkovin jak u experimentálních zvířat, tak u lidí . Důvody pro použití močových 3-MH jako měřítko kosterní svalové proteolýzy je, že hlavní část 3-MH je přítomen ve svalových aktin a myosin, a co je důležitější, 3-MH není reutilizovány pro syntézu bílkovin, je index degradace proteinů ., Nicméně, specifičnost infekce močových 3-MH vylučování byla zpochybněna, a to zejména za podmínky in vivo, protože podle některých atrofické podmínky, jako je chirurgické trauma bylo pozorováno, nepřiměřený nadprodukce 3-MH od nonmuscle zdrojů . Další metodikou přijatou in vivo pro měření degradace bílkovin je sledovat ztrátu radioaktivity z proteinu dříve označeného podáváním radioizotopového traceru. Při použití této metody je hlavním problémem to, že radioaktivní AA odvozená z rozpadu bílkovin vstupuje do prekurzorového fondu a je znovu využita pro syntézu bílkovin., Taková recyklace značených AA má za následek zjevnou míru rozpadu, která podceňuje skutečnou míru degradace . Konečně důležitou otázkou je přínos celého těla versus kosterní svalové tkáně v rychlosti degradace bílkovin. Řešit tuto otázku, několik lidských studiích využili arteriovenózní net balance (NB) technika k vyhodnocení sazby proteosyntézu a odbourávání bílkovin v končetinách (které jsou většinou svalu), a aminokyselinu fenylalanin byl použit k trasování svalových bílkovin, protože to není ani vyrobené, ani metabolizován ve svalové tkáně., Použití této techniky, svalové bílkoviny členění lze odhadnout z vypočtené hodnoty pro rychlost fenylalaninu vzhled do žíly, během ustáleného stavu koncentrace krve aminokyseliny. Nicméně, obecný problém s použitím buď na předloktí nebo nohy arteriovenózní NB technika zhodnotit metabolismus svalů akutně, je, že tento přístup má praktické omezení související s časem a krve potřebné, a co je důležitější, neumožňuje hodnocení krátkodobé účinky na svalový metabolismus bílkovin , difficulting dávka-odezva studium proteolýzy., Vůbec, zatímco tam je nedostatek spolehlivých metod pro měření in vivo degradace proteinů v kosterním svalu, celé tělo, odbourávání bílkovin může být odhadnuta z toku značeného nebo stabilní izotopy v plazmě nebo dusíku v moči.
Několik autorů prokázalo, že leucin, stejně jako nebo suplementace BCAA (ústní nebo infuze) je schopen oba, zvyšuje syntézu bílkovin nebo snížení degradace proteinů u lidí ., Ve většině lidských studií existuje obecná tendence prokázat, že suplementace leucinem je schopna podporovat účinky šetřící bílkoviny, většinou v důsledku inhibice degradace bílkovin . Přestože se zdálo, že pokles proteolýzy se vyskytl v několika studiích, neexistuje shoda ve vztahu dávka-odpověď. Například Tessari et al. (1987) infuze AA řešení v předmětech (PA státu) po dobu 180 min, dosažení leucin plazmatické hladiny 0,2 mM, a žádný vliv na endogenní potlačení proteolýzy bylo zjištěno, vzhledem k tomu, že Castellino et al., (1987) infuze AA řešení (předměty v PA státu), že poskytnuté leucin plazmatických koncentrací 0,28 mM po dobu 180 min, a ukázal, že endogenní leucin tok (ukazatel proteolýzy) se snížil o 41,8% ve srovnání s bazální období. Tyto rozdíly mohou být ve vztahu k různé metody používané k analýze degradace proteinů, jak navrhl Matthewse (2005) nebo dokonce v souvislosti s diferenciální formy leucinu/AA správy v těchto studiích, omezení rovněž pozorovány ve studiích zkoumajících kosterní sval syntézu bílkovin.,
jak je uvedeno výše, v lidských studiích týkajících se suplementace leucinem a proteolýzy kosterního svalstva neexistuje shoda ohledně vztahu mezi dávkou a odpovědí. Nicméně, studie provedená Sherwin (1978) ukázal, že obézní předměty předloženy do 3 dnů půstu prezentovány bazální hladiny leucinu téměř zdvojnásobil (0,22 mM) při srovnání s kontrolované subjekty v PA období, leucin koncentrace obvykle schopen maximálně stimuluje kosterní sval syntézu bílkovin v PP období, za normálních podmínek., V této studii, leucin infuze zvýšená plazmatická koncentrace leucinu v 68% kontrolovaných subjektů po dvou hodin po infuzi a 124% nad kontrolovaných subjektů po 12 h (0,81 mM), pod stejnou rychlost infuze. Tento akutní leucin infuze (4. den půstu) byl stále schopen zlepšit rovnováhu dusíku, návrat do předchozí úrovně na den po infuzi. Tyto výsledky naznačují, že stanovený bod metabolismu obratu bílkovin související s infuzovanou koncentrací leucinu byl u těchto subjektů regulován., V této studii nebyla degradace proteinu inhibována infuzí leucinu (měřeno uvolněním 3-methyl-histidinu), ale rovnováha dusíku byla zlepšena o 23% po 12 h infuze leucinu. Nedávná studie provedená Bohé et al. (2001) , je uvedeno, že u lidí, infuzí roztok složený ze smíšené AA v míře, která vykreslen leucin plazmatické koncentrace 0,4 mM, byl schopný stimulovat syntézu bílkovin pouze dvě hodiny, se vracet k bazální státy po této době., Je tedy možné, že inhibice kosterní svalové degradace může být také přispěl k dusíku šetřící reakce během 12 h leucinu, infuze, alespoň v nonmuscular tkání.
velmi nedávno, zajímavá studie provedená Katsanos et al. (2006) , ve srovnání, u mladých a starších subjektů, spotřeba perorální roztok složený ze SZÚ obsahující leucin koncentrace o 26% (která obsahovala podobné leucin hodnoty vyskytly ve syrovátkový protein) proti konzumaci SZÚ řešení obohacené o leucin 41%, na kosterní sval, metabolismus bílkovin., Pozorovali, že u mladých jedinců, nízké dávky leucinu doplnění (26%) byl schopen zvýšit kosterní sval syntézu bílkovin, zatímco ve starších subjektů nebyl pozorován žádný účinek (i když v obou skupinách, podobně plazmatické hladiny leucinu bylo dosaženo ~0,45 mM)., Nicméně, když směs obsahující vysoké koncentrace leucinu (41%) byla doplněna, starší skupina zvýšila kosterní sval syntézu bílkovin srovnatelné hodnoty pozorované u mladých jedinců, obnovit vadné nutriční reakce pozorované v nízké leucin doplněna dávkou (i když opět, v obou skupinách, podobně plazmatické hladiny leucinu bylo dosaženo ~0,65 mM). Důležité je, že pouze starší subjekty doplněné o 41% obohacený roztok leucinu představovaly silnou tendenci inhibovat degradaci bílkovin., Je možné, že u starších pacientů, vyšší suplementace leucinu dávka bude schopen inhibovat i další degradaci svalových bílkovin, ale tato hypotéza nebyla zatím testována.
Shrneme-li, v humánních studiích suplementace leucinu jasně indukuje inhibici proteolýzy v kosterním svalu a tam jsou některé řídké výsledky naznačují, že leucin koncentrace schopen snížení degradace proteinů může být větší, než je schopen maximálně stimuluje syntézu bílkovin, a to zejména pod atrofické podmínky.
Napsat komentář