Dincolo de rolul proteinelor dietetice și al aminoacizilor în prevenirea obezității induse de dietă
Abstract
S-a demonstrat că dietele bogate în proteine previn dezvoltarea obezității induse de dietă și pot îmbunătăți tulburările metabolice asociate la șoareci. Suplimentarea dietetică cu leucină poate imita parțial acest efect. Cu toate acestea, mecanismele moleculare care declanșează aceste efecte preventive rămân a fi explicate în mod satisfăcător. Aici examinăm studii care arată o legătură între aportul ridicat de proteine sau aportul total de azot de amino și aportul obligatoriu de apă. Consumul ridicat de azot amino poate reduce depozitarea lipidelor și poate preveni rezistența la insulină. Se fac sugestii pentru studii sistematice suplimentare pentru a explora relația dintre consumul de apă, sațietate și cheltuielile de energie. Mai mult, aceste examinări ar trebui să distingă mai bine efectele specifice leucinei și efectele nespecifice. Cercetările în acest domeniu pot oferi informații importante pentru a justifica recomandările și strategiile dietetice în promovarea pierderii în greutate pe termen lung și pot ajuta la reducerea problemelor de sănătate asociate cu comorbiditățile obezității.
1. Introducere
Dimensiunea epidemică a prevalenței obezității și a tulburărilor asociate reprezintă o problemă în creștere atât în țările dezvoltate, cât și în țările în curs de dezvoltare [1]. Prin urmare, este o provocare să găsești tratamente eficiente și strategii preventive pentru a reduce gradul de supraponderalitate. Una dintre abordările dietetice este consumul de diete bogate în proteine care pot favoriza pierderea în greutate și menținerea în greutate la animale și oameni. Mai mult, dietele bogate în proteine ar putea îmbunătăți homeostazia glucozei, pot crește consumul de energie (EE), pot reduce lipidele din sânge, pot reduce tensiunea arterială și ar putea păstra masa corporală slabă [2-7]. Efecte similare s-au demonstrat la șoareci atunci când raportul proteină/carbohidrați într-o dietă bogată în grăsimi a crescut [8-11]. În plus, suplimentarea dietetică a diferiților aminoacizi funcționali, inclusiv arginina, glutamina, glicina și leucina, poate îmbunătăți metabolismul glucozei și lipidelor [12-18]. Cu toate acestea, mecanismele care stau la baza acestor efecte benefice nu sunt pe deplin înțelese și sunt zone de controversă (rezumate în Figura 1).
Schema simplificată a posibilelor mecanisme ale efectelor benefice ale proteinelor dietetice asupra sindromului metabolic. UCP, proteine de decuplare; DIT, termogeneză indusă de dietă; mTOR, țintă de rapamicină la mamifere.
2. Aminoacizi și semnalizare insulină
3. Greutatea corporală și compoziția corpului
Am arătat că o acumulare de grăsime corporală indusă de dietă bogată în grăsimi poate fi redusă prin administrarea simultană ridicată de proteine și leucină, atât pe termen scurt, cât și pe termen lung (Figura 2). Interesant este faptul că suplimentarea echimolară cu alanină a scăzut creșterea masei de grăsime corporală într-un experiment pe termen scurt în mod similar cu leucina în comparație cu șoarecii hrăniți cu AP, deși funcțiile metabolice ale ambilor aminoacizi sunt destul de diferite [8,19].
(A) Acumularea de grăsime corporală pe termen lung. Șoarecii masculi C57BL/6 de zece săptămâni au fost hrăniți timp de 20 de săptămâni ad libitum cu diete experimentale semisintetice bogate în grăsimi (20% greutate/greutate de grăsime) conținând concentrații diferite de proteine și leucină. AP, proteină adecvată (10% g/g proteină din zer); HP, bogat în proteine (50% g/g proteină din zer); AP + L, AP suplimentat cu l-leucină corespunzătoare HP (+ 6% l -leucina) [8]; () Câștig de masă grasă pe termen scurt. Șoarecii masculi C57BL/6 de zece săptămâni au fost hrăniți timp de 7 zile ad libitum cu diete experimentale semisintetice bogate în grăsimi (20% greutate/greutate de grăsime) conținând concentrații diferite de proteine și leucină și alanină. AP, proteină adecvată (10% g/g proteină din zer); HP, bogat în proteine (50% g/g proteină din zer); AP + L, AP suplimentat cu l-leucină corespunzătoare HP (+ 6% g / g l-leucină, 0,572 moli); AP + A, AP suplimentat cu l-alanină echimolară (+ 4,5% g/g l-alanină, 0,572 moli). Datele sunt mijloace ± SEM, n = 9-10 [19].
Expunerea cronică la HP a crescut și masa corporală slabă, în timp ce greutățile de m. cvadricepsul a fost mai mare atât în experimentele HP pe termen lung, cât și în AP + L. Acest lucru poate fi explicat printr-un echilibru pozitiv al proteinelor musculare scheletice. Într-adevăr, am suspectat rate crescute de sinteză a proteinelor din mușchii scheletici din cauza încorporării mai mari a 15 N-lizină după expuneri pe termen lung la HP și AP + L [8]. În schimb, alte studii nu au constatat o creștere a masei musculare scheletice prin suplimentarea pe termen lung a leucinei la oameni și șobolani [31,44]. S-a sugerat că aminoacizii cu lanț ramificat și în special leucina reglează sinteza proteinelor musculare prin activarea căii mTOR și astfel stimulează sinteza proteinelor la nivel translațional [27,30,59]. Cu toate acestea, în experimentele noastre nu am găsit nicio dovadă a activării mTOR sau a țintelor sale din aval (cum ar fi proteina 1 care leagă eIF4E (4E-BP1) și proteina ribozomală S6 (rS6-P) în mușchiul scheletic [8,19] Acest lucru este în contrast cu alte publicații care subliniază rolul leucinei ca activator puternic al căii mTOR, care s-ar putea datora diferențelor de specii sau diferitelor configurații experimentale [27,30,60,61].
În consecință, sugerăm că, alternativ, un alt mecanism poate contribui la reglarea pe termen lung a masei musculare scheletice de către proteinele din dietă și leucina. În acest context, a fost raportată o depresie a degradării proteinelor în urma suplimentării cu leucină [62-65]. Inhibițiile ubiquitin-proteazomului [66,67] sau ale sistemelor de autofagie-lizozom [68] de către leucină au fost sugerate pentru a declanșa suprimarea defalcării proteinelor musculare. Cu toate acestea, funcțiile anti-proteolitice ale leucinei sunt mai puțin documentate decât efectele asupra sintezei proteinelor musculare, ceea ce merită investigații suplimentare.