a vázizom atrófia elsődleges (metabolikus változások) és másodlagos következményei (erősségvesztés, csökkent autonómia) miatt fontos közegészségügyi problémának tekinthető. Mint ismeretes, az atrófiás folyamat nyilvánvalóvá válik, amikor a vázizom fehérje lebomlása hosszabb idő alatt megnövekszik a fehérjeszintézis felett., Ebben az összefüggésben a leucin-kiegészítés ígéretes anti-atrophia terápiának tűnik, amely vagy a vázizom proteolízisének gátlásával és/vagy a fehérjeszintézis növelésével jár, ami valószínűleg mind dózisfüggő, mind a vázizom atrófia állapotától függő hatás. Ez a felülvizsgálat megvitatja a leucin-kiegészítés hatásait a vázizom proteolízis szabályozásában mind in vitro, mind in vivo vizsgálatokban.,
leucin kiegészítés anti-atrophia hatásai
a leucin kiegészítés megtakarító fehérje hatásai A Buse& Reid (1975) kezdeti vizsgálata óta ismertek ., Az izolált hatás tulajdonságai miatt a leucin valójában nem csak AA-nak tekinthető, hanem egy fiziofarmakológiai entitásnak is, amelynek beadása képes fontos antikatabolikus cselekvések előmozdítására, például a vázizom katabolizmusának csillapítására a fogyás során, a gyógyulási folyamat megkönnyítésére és a vázizom fehérje forgalmának javítására idős egyénekben .,
általánosságban elmondható , hogy a leucin-kiegészítés következetesen csökkenti a vázizom proteolízisét , ha intravénásan adják be, az egész izomba inkubálják, vázizomsejtekkel inkubálják és szájon át táplálják . Meg kell jegyezni, hogy a gátlás nagysága a fajtól, a kóros állapottól, különösen az atrophia modelltől függ., Fontos, hogy a vázizomsejtkultúrákban a leucin-kiegészítés antiproteolitikus hatásai is előfordulnak, de ebben a rendszerben a leucin dózisfüggő hatása úgy tűnik, hogy az egész izom inkubációjához képest alacsony koncentrációs tartományba tolódik .
krónikus vizsgálatokban a leucin-kiegészítés hatékonysága nem olyan jól bizonyított, mint az akut, de ezen a szinten a leucin-kiegészítés fontos antiproteolitikus hatásokat is mutat. Ami azt illeti, egy nemrégiben készült tanulmány által végzett Combaret et al. (2005) kimutatta, hogy az orális krónikus leucin kiegészítés (~0.,7 g/kg/nap 10 napos időszak alatt) a vázizom proteolízisére gyakorolt tartós gátló hatásokat ~30%-kal mutatta be, helyreállítva a proteaszómfüggő proteolízis hibás posztprandiális gátlását. A Ventrucci et al által végzett vizsgálat alátámasztja a leucin-kiegészítés által kiváltott csökkent proteolízis bizonyítékait is. (2004) azt mutatta, hogy a rák által kiváltott cachexia-tumor patkányokban a leucinnal dúsított étrend (3%) fogyasztása 20 napos időszak alatt körülbelül 11% – kal csökkentette a fehérje lebomlását a gastrocnemius izmokban, mintegy 47% – kal növelve a myosin nehéz lánctartalmát., Nemrég, ugyanazzal a tanulmánytervvel, Eley et al. (2007) kimutatta, hogy a BCAA napi 1 g/kg fogyasztása 12-15 napig körülbelül 33% – kal elnyomja a testsúlycsökkenést, és a soleus izmokban körülbelül 62% – kal csökkenti a fehérje lebomlását. Éppen ellenkezőleg, Sadiq et al. (2008) kimutatta, hogy borjaknál az EAA 5 napos intravénás infúziója (a leucin plazmaszintje ~0,24 mM) energia – és fehérjehiány alatt javította a nitrogén egyensúlyát, de a vázizom proteolízise nem csökkent., Összességében krónikus vizsgálatok kimutatták, leucin pótlás, mint egy fontos anti-atrophia stratégia, de a hiánya szabványügyi kapcsolódó, hogy a leucin-kiegészítés adag (a szervezetébe, majd felszívódik) rontja főbb következtetések kapcsolatos nagysága hatása. Az 1. táblázat összefoglalja a vázizom proteolízisére gyakorolt leucin-hatásokkal kapcsolatos fontos vizsgálatokat mind emberekben, mind állatokban.,
Akut Leucin Kiegészítés: Kapcsolat Adagot Hatás
, Hogy a hatékonyság az AA-kiegészítés szükséges, hogy megértsük a dózis-hatás a tulajdonságok parancsra., Ebben a tekintetben Michael Rennie csoportja fontos felfedezéseket tett az extra celluláris EAA (különösen a leucin) és az emberi vázizom fehérjeszintézise közötti görbe vonalú dózis-válasz kapcsolat létezésével kapcsolatban . A koncepció az, hogy normál körülmények között egyetlen étkezés elősegíti a fehérjeszintézisre gyakorolt maximális hatást. Ez a megállapítás mind felnőtt patkányokon, mind felnőtt embereken végzett vizsgálatokon alapul, amelyek azt mutatják, hogy a leucin plazmakoncentrációja PA állapotban körülbelül 0.,1 mM, PP állapotban pedig körülbelül 80% – kal vagy annál nagyobb mértékben növekszik, 0,2 mM-es átlagértékeket adva. úgy tűnik, hogy ez az érték képes elősegíteni a fehérjeszintézis maximális növekedését és a rendszer telítettségét .
amikor a probléma a fehérje lebomlásának gátlása, sokkal kevésbé ismert a dózishatás ezen tulajdonságáról, még állatkísérletekben is. A szakirodalomban bemutatott eredmények a vizsgált vázizomzat, a fehérje metabolizmusának mérésére használt izotóp és a vizsgált rendszer (in vitro vs in vivo vizsgálatok) alapján eltéréseket mutatnak., Ezeknek a vizsgálatoknak a mélyebb elemzése, különösen az in vitro vizsgálatok (ahol egyszerre lehet kimutatni a fehérjeszintézist és a fehérje lebomlásának metabolizmusát) azonban a módszertani különbségek ellenére új eredményeket tár fel. Ezért indokolt ezen vizsgálatok újbóli értelmezése, hogy új koncepciót hozzon létre a leucin dózis-hatás kapcsolatáról.,
vázizomsejtkultúrákban az aminoacidok (különösen a leucin) hiánya úgy tűnik, hogy elsősorban a lizoszómfüggő proteolízis aktiválásával szabályozza a fehérje lebomlását, továbbá az egész izom inkubációk során a leucin-kiegészítés csökkent ATP-ubiquitin-függő proteolitikus aktivitást eredményez . Azonban még mindig nincs aktuális mechanisztikus információ arról, hogy az AA által kiváltott táplálkozási jelet hogyan érzékeli az izomsejt (azaz intracellulárisan vagy extracellulárisan). Több tanulmány Mortimore és kollégái és Pösö et al., (1982), azt mutatta, hogy a májban az AA extra celluláris koncentrációja dózisfüggő módon diktálja a proteolízis gátlását a májsejtekben, és hogy az AA között a leucin volt a legerősebb inhibitor.
Ha a vázizomzathoz kapcsolódik, az intracelluláris AA koncentráció a legtöbb vizsgálatban nem áll rendelkezésre., Az extra celluláris AA-koncentrációk (plazmatikus szintek és/vagy extra celluláris szintek) alapján azonban feltételezhető, hogy a fehérjeszintézist szabályozó leucin-koncentráció a fehérje lebomlásának szabályozására is rendelkezésre áll, függetlenül a mechanizmus folyamatától. E feltételezés alapján több tanulmány eredményeit az alábbiakban foglaljuk össze. Azt sugallják, hogy a leucin adag képes okoz maximális hatást fehérje lebomlási magasabb lehet, mint az, hogy képes okoz maximális hatását a fehérje szintézis során negatív fehérje-egyensúly feltételeit., Úgy tűnik azonban, hogy ez a dózisfüggő hatás nem fordul elő vázizomsejtkultúrákban .
Állatkísérletek
A korábbi tanulmány, 1977-ben, Egerészölyv & Weigand azt mutatta, hogy a patkány izmok, rekeszizom inkubáljuk a leucin koncentrációja 0,5 mM (kétszer, hogy a leucin koncentrációban található a PP állam) volt képes növelni a harántcsíkolt izom fehérje szintézisét 36-38%. Ennek ellenére a fehérje lebomlását 4-ben gátolták.,7%, ami azt jelzi, hogy a magas fiziológiai leucin koncentráció képes mind a fehérjeszintézist erősen stimulálni, mind kisebb mértékben gátolni a fehérje lebomlását, még hormonális ellátás hiányában is. Ezzel egyetértésben Tischler et al. (1982), inkubált patkány membrán izmok széles leucin koncentráció (kezdve PA PP állam). Megfigyelték, hogy a 0,1 mM-es leucin koncentráció jelentősen növelte a vázizom fehérje szintézisét. Azonban ugyanez a leucin koncentráció (0.,1 mM) nem befolyásolta a fehérje lebomlásának sebességét, amelyet csak akkor változtattak meg, ha a leucin koncentrációját 0,2-0,5 mM-re növelték. ezen koncentrációtartományon belül a fehérje lebomlása fokozatosan nagyobb abszolút mennyiséggel csökkent, mint ami a fehérjeszintézist stimulálta (1.táblázat).
annak ellenőrzése érdekében, hogy ezeket az eredményeket csak AA in vitro alkalmazásakor figyelték meg, Kee et al., (2003) tanulmányt készített az extensor digitorum longus izmok felhasználásával, a táplálkozási ellátást in vivo körülmények között (infúzióban) biztosítják endogén hormonális tényezők jelenlétében. Az eredmények azt mutatták, hogy a 48 h éhes patkány, 4 h AA infúzió emelkedett a leucin plazma szint értékek mintegy 0.57 mM. Ez a növekedés a leucin plazma volt képes helyreállítani az inzulin, valamint corticosterone szint értékek megfigyelhető az ellenőrzött patkányok, egyidejűleg növekszik a harántcsíkolt izom fehérje szintézisét 55.6%., Ugyanakkor, ugyanabban a leucin koncentráció, a vázizom proteolysis csökkent, hogy csak 17.9% (érték nonstatistically különbözik a kiéhezett csoport), ami arra utal, hogy még a jelenlétében hormonális tényezők, a leucin koncentráció képes serkenti a fehérje szintézis, attenuált képest fehérje lebomlást.
egy másik vizsgálatban Hong & laikus (1984) kiéhezett patkányok szoleuszizmait (24 óra és 72 óra böjt) elemezte leucinnel (0,5 mM)., Megfigyelték, hogy a 24 órás és 72 órás éheztetett patkányokban a fehérjeszintézist 59% – kal, illetve 24% – kal növelték, de a fehérje lebomlását nem változtatták meg a leucin koncentrációjának felhasználásával a soleus izmokban. Éppen ellenkezőleg, Busquets et al. (2000) , inkubált patkány soleus izmok magasabb leucin koncentráció 5 mM és 10 mM. megfigyelték, hogy a vázizom proteolízis gátolták dózis-válasz módon, azaz a leucin koncentrációja 5 mM okozott gátlása 5,7% proteolízis, míg 10 mM gátlása 24,5%., Ez a tanulmány azt mutatja, hogy a leucin koncentrációjának 10-20× – es értékre történő növelése a többi vizsgálatban megfigyeltekhez képest képes volt a vázizom proteolízisének csökkenését eredményezni, ami összhangban van a Mitchell et al. (2004) megfigyelték, hogy az 5 mM leucin koncentrációjú vázizomsejtek inkubálása 8-12% – ban képes gátolni a vázizom proteolízisét., Így az in vitro körülmények között a vázizomfehérje-lebomlás gátlásával kapcsolatos leucin-koncentráció fennsíkját még nem állapították meg, de ezek a vizsgálatok azt sugallják, hogy a 10-20× magasabb leucin-koncentráció, mint a PP állapotban (~0,2 mM), még mindig képes kifejteni anti-proteolitikus hatásait.,
a fenti vizsgálatok korlátozása az volt, hogy bár az in vitro mérések minőségileg tükrözik az érintetlen állatban az inkubációs időszak előtt jelenlévő fehérje-forgalom arányát, az in vitro körülmények között az egész izomban mért fehérje-anyagcsere mindig negatív fehérje-egyensúlyban volt, még a kontroll izmokban is . Ez a helyzet azonban utánozhatja az in vivo atrófiás állapotban megfigyeltet, ahol a vázizom fehérje lebomlása fokozódik a fehérjeszintézis során ., Így bizonyos atrófiás körülmények között lehetséges, hogy a kiegészített leucin mennyisége, amely képes az izomproteolízis maximális gátlására, nagyobb lehet, mint a fehérjeszintézisre gyakorolt maximális hatás előállításához.
humán vizsgálatok
jelenleg pontos módszereket alkalmaztak a fehérjeszintézis in vivo mérésére, de amikor a kérdés a fehérje lebomlása, a különböző módszerek fontos korlátozásokat mutattak be, különösen akkor, ha az izom fehérje lebomlásával kapcsolatosak., Például a 3-metil-hisztidin (3-MH) vizeletkiválasztását széles körben alkalmazták az izomfehérje lebomlásának becslésére mind kísérleti állatokban, mind emberekben . A logika használatával húgyúti 3-MH olyan intézkedés, harántcsíkolt izom proteolysis, hogy a jelentős részét a 3-MH jelen izom aktin, valamint miozin, s ami a legfontosabb, 3-MH nem reutilized a fehérje szintézist, hogy egy index fehérje lebomlást ., Azonban a sajátossága húgyúti 3-MH kiválasztás vitatta, különösen alatt in vivo körülmények között, mert bizonyos atrophiás feltételek, mint a műtéti trauma megfigyelhető volt, hogy egy alkalmazott túltermelés 3-MH a nonmuscle források . A fehérje lebomlásának mérésére in vivo elfogadott másik módszer az, hogy a radioaktivitás elvesztését követi a radioizotóp tracer beadásával korábban jelzett fehérjéből. Amikor ezt a módszert alkalmazzák, az egyik fő probléma az, hogy a radioaktív AA fehérjebontásból származik, belép a prekurzor medencébe, és újra hasznosítják a fehérjeszintézist., A címkézett AA ilyen újrahasznosítása nyilvánvaló bontási arányokat eredményez, amelyek alábecsülik a valódi lebomlási arányokat . Végül fontos kérdés az egész test hozzájárulása a vázizomszövethez a fehérje lebomlási arányában. Hogy oldja meg ezt a kérdést, több humán tanulmány használni a arteriovenosus nettó egyenleg (NB) technika, hogy értékelje az árak a fehérjeszintézist, valamint a fehérje lebontását végtagok (amelyek többnyire izom), valamint az aminosav-fenilalanin már régen nyoma izom fehérje, mert nem gyártott vagy metabolizálódik izom., Ezzel a technikával az izomfehérje lebomlása a fenilalanin megjelenési sebességének kiszámított értékéből becsülhető a vénába, a vér aminosavak koncentrációjának állandó állapotában. Azonban egy általános probléma a használata sem a karját, vagy lábát, arteriovenosus NB technika értékelni izom anyagcsere akut, hogy ez a megközelítés gyakorlati korlátai kapcsolódó idő, valamint a vér szükséges, illetve, ami még fontosabb, nem teszi lehetővé, hogy az értékelés, a rövid életű hatást izom fehérje anyagcsere , difficulting dózis-hatás vizsgálatok proteolysis., Egyáltalán, bár nincs megbízható módszer az in vivo fehérje lebomlásának mérésére a vázizomban, az egész test fehérje lebomlása becsülhető a radioaktív izotópok vagy stabil izotópok fluxusából a plazmában vagy a vizeletben.
Több szerző bizonyította, hogy a leucin, valamint a BCAA kiegészítés (szájon át vagy infúzióban) egyaránt képes, növeli a fehérjeszintézist vagy csökkenti a fehérje lebomlását emberben ., A legtöbb humán vizsgálatban általános tendencia mutatkozik annak bizonyítására, hogy a leucin-kiegészítés képes a fehérje-megtakarító hatások elősegítésére, főként a fehérje lebomlásának gátlása miatt . Bár a proteolízis csökkenése több vizsgálatban úgy tűnt, hogy előfordul, nincs egyetértés a dózis-válasz kapcsolatról. Például Tessari et al. (1987) 180 percen keresztül AA oldatot infundált alanyokban (PA állapot), 0,2 mM-es leucin plazmatikus szintet elérve, és nem találtak hatást az endogén proteolízis szuppresszióra, míg Castellino et al., (1987) beadni egy AA megoldás (témák, a PA állam), aminek következtében egy leucin plazma koncentráció 0.28 mM alatt 180 perc, de azt mutatta, hogy az endogén leucin fluxus (mutatója proteolysis) csökkent 41.8%, összehasonlítva a bazális időszak. Ezek a különbségek összefügghetnek a fehérje lebomlásának elemzésére használt különböző módszertanokkal, amint azt Matthews (2005) javasolta, vagy akár a leucin/AA beadás differenciált formáihoz is kapcsolódhatnak ezekben a vizsgálatokban, ez a korlátozás a vázizomfehérje-szintézist vizsgáló vizsgálatokban is megfigyelhető.,
amint azt fentebb említettük, a leucin-kiegészítéssel és a vázizom proteolízissel kapcsolatos humán vizsgálatokban nincs egyetértés a dózis-válasz összefüggéssel kapcsolatban. A Sherwin (1978) által végzett vizsgálat azonban azt mutatta, hogy a 3 napos éhgyomorra benyújtott elhízott alanyok bazális leucinszintjét majdnem megduplázták (0,22 mM), összehasonlítva a pa-időszak kontrollált alanyaival, a leucin koncentráció általában képes a vázizom fehérje szintézisének maximális stimulálására a PP-időszakban, normál körülmények között., Ebben a vizsgálatban a leucin infúzió 68% – kal emelkedett a leucin plazmakoncentrációja a kontrollált alanyok felett két óra infúzió után, és 124% – kal a kontrollált alanyok felett 12 óra (0,81 mM) után, azonos infúziós sebesség mellett. Ez az akut leucin infúzió (az éhezés 4.napja) még mindig képes volt javítani a nitrogén egyensúlyát, visszatérve az előző szintre az infúzió utáni napon. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az infundált leucin-koncentrációhoz kapcsolódó fehérje-forgalom metabolizmus meghatározott pontját ezekben az alanyokban szabályozták., Ebben a vizsgálatban a fehérje lebomlását nem gátolta a leucin infúzió (3-metil-hisztidin felszabadulással mérve), de a nitrogén egyensúlya 23% – kal javult 12 óra leucin infúzió után. Egy nemrégiben készült tanulmány, amelyet Bohé et al. (2001), jelezte, hogy emberben a kevert AA-ból álló oldatot 0,4 mM-es leucin plazmatikus koncentrációt eredményező sebességgel infundálva csak két órán keresztül képes stimulálni a fehérjeszintézist, visszatérve a bazális állapotokba ezen idő elteltével., Így lehetséges, hogy a vázizomzat lebomlásának gátlása is hozzájárulhat a nitrogénmegtakarító válaszhoz a leucin infúzió 12 h-jában, legalábbis nem izomrendszeri szövetekben.
nemrégiben egy érdekes tanulmány, amelyet Katsanos et al. (2006) fiatal és idős egyéneknél a 26% – os leucin-koncentrációt (amely a tejsavófehérjében hasonló leucin-értékeket tartalmazott) tartalmazó EAA-ból álló belsőleges oldat fogyasztása a vázizomfehérje-anyagcserére 41% – kal dúsított EAA-oldat fogyasztása ellen., Megfigyelték, hogy fiatal betegeknél az alacsony dózisú leucin-kiegészítés (26%) képes volt növelni a vázizom fehérjeszintézist, míg idős betegeknél nem figyeltek meg hatást (bár mindkét csoportban hasonló plazmatikus leucin szinteket értek el ~0,45 mM)., Amikor azonban tartalmazó keverék magas leucin koncentráció (41%) egészítette ki, hogy az idős csoportban nőtt a harántcsíkolt izom fehérje szintézisét, hogy hasonló értékeket megfigyelhető a fiatal egyéneknél, helyreállítása a hibás táplálkozási válasz megfigyelt alacsony leucin kiegészíteni adag (bár ismét mindkét csoportban hasonló plazma leucin szint érhető el ~0,65 mM). Fontos, hogy csak a 41% – ban dúsított leucin oldattal kiegészített idős betegek mutattak erős hajlamot a fehérje lebomlásának gátlására., Lehetséges, hogy az időseknél a magasabb leucin-kiegészítő dózis képes lesz még jobban gátolni az izomfehérje lebomlását, de ezt a hipotézist még nem tesztelték.
Összefoglalva, az emberi tanulmányok, leucin kiegészítés egyértelműen serkenti az gátolja a harántcsíkolt izom proteolysis, illetve néhány ritka eredmény arra utal, hogy a leucin koncentráció képes csökken a fehérje lebontás lehet nagyobb, mint az, hogy képes maximálisan serkenti a fehérjeszintézist, különösen alatt atrophiás feltételek.
Vélemény, hozzászólás?