Поза роллю дієтичних білків та амінокислот у профілактиці ожиріння, спричиненого дієтою

Анотація

Показано, що дієти з високим вмістом білка запобігають розвитку ожиріння, спричиненого дієтою, і можуть покращити пов'язані з цим метаболічні порушення у мишей. Дієтичні добавки лейцину можуть частково імітувати цей ефект. Однак молекулярні механізми, що викликають ці профілактичні ефекти, ще потребують задовільного пояснення. Тут ми розглядаємо дослідження, що показують зв’язок між споживанням великої кількості білка або загального амінозою азоту та обов’язковим споживанням води. Високе споживання азоту амінокислотами може зменшити зберігання ліпідів і запобігти резистентності до інсуліну. Висловлюються пропозиції щодо подальших систематичних досліджень з метою вивчення взаємозв’язку між споживанням води, насиченням та витратами енергії. Більше того, ці обстеження повинні краще розрізняти лейцин-специфічні та неспецифічні ефекти. Дослідження в цій галузі можуть надати важливу інформацію для обґрунтування дієтичних рекомендацій та стратегій сприяння довгостроковій втраті ваги та можуть допомогти зменшити проблеми зі здоров’ям, пов’язані із супутніми захворюваннями ожиріння.

1. Вступ

Епідемічний вимір поширеності ожиріння та пов'язаних з ним розладів представляє все більшу проблему як у розвинутих, так і в країнах, що розвиваються [1]. Тому важко знайти ефективні методи лікування та профілактичні стратегії зменшення надмірної ваги. Одним з дієтичних підходів є вживання високобілкової дієти, яка може сприяти зниженню ваги та підтримці ваги у тварин і людей. Крім того, дієти з високим вмістом білка можуть покращити гомеостаз глюкози, збільшити витрати енергії (ЕЕ), можуть знизити рівень ліпідів у крові, можуть знизити кров’яний тиск та зберегти м’язову масу [2–7]. Подібні ефекти були продемонстровані на мишах, коли співвідношення білка до вуглеводів у дієті з високим вмістом жиру було збільшено [8–11]. Крім того, дієтичні добавки функціонально різних одиничних амінокислот, включаючи аргінін, глутамін, гліцин та лейцин, можуть покращити метаболізм глюкози та ліпідів [12–18]. Однак основні механізми цих сприятливих ефектів не до кінця зрозумілі, і вони є предметом суперечок (узагальнено на рисунку 1).

амінокислот

Спрощена схема можливих механізмів сприятливого впливу дієтичного білка на метаболічний синдром. UCP, роз’єднуючий білок; DIT, індукований дієтою термогенез; mTOR, мішень для ссавців рапаміцину.

2. Амінокислоти та сигналізація про інсулін

3. Вага тіла та склад тіла

Ми показали, що індуковане дієтою з високим вмістом жиру накопичення жиру в організмі може бути зменшено одночасним введенням високого вмісту білка та лейцину, як у короткостроковій, так і в довгостроковій перспективі (рис. 2). Цікаво, що добавки еквімоларів аланіном зменшували приріст маси тіла в короткостроковому експерименті, подібно до лейцину, порівняно з мишами, що годували АП, хоча метаболічні функції обох амінокислот досить різні [8,19].

(A) Тривале накопичення жиру в організмі. Десяти тижнів самців мишей C57BL/6 годували протягом 20 тижнів ad libitum експериментальними напівсинтетичними дієтами з високим вмістом жиру (20% мас./Жиру), що містять різні концентрації білка та лейцину. AP, адекватний білок (10% мас./Мас. Сироваткового білка); HP, високобілковий (50% мас./Сироваткового білка); AP + L, AP, доповнений l-лейцином, що відповідає HP (+ 6% l-лейцину) [8]; () Короткочасне збільшення маси жиру в організмі. Десятитижневих самців мишей C57BL/6 годували протягом 7 днів ad libitum експериментальними напівсинтетичними дієтами з високим вмістом жиру (20% мас./Жиру), що містять різні концентрації білка, лейцину та аланіну. AP, адекватний білок (10% мас./Мас. Сироваткового білка); HP, високобілковий (50% мас./Сироваткового білка); AP + L, AP, доповнений l-лейцином, що відповідає HP (+ 6% мас./Мас. L-лейцину, 0,572 моль); AP + A, AP, доповнений еквімолярним l -аланіном (+ 4,5% мас./Мас. L -аланіну, 0,572 моль). Дані є середніми ± SEM, n = 9–10 [19].

Хронічний вплив НР також збільшував худою масу тіла, тоді як вага м. квадрицепси були вищими як в HP, так і в AP + L в довгострокових експериментах. Це можна пояснити позитивним балансом білка скелетних м’язів. Дійсно, ми підозрювали збільшення швидкості синтезу білка скелетних м’язів через більш високе включення 15 N-лізину після тривалого впливу HP та AP + L [8]. На противагу цьому, інші дослідження не виявили збільшення маси скелетних м’язів шляхом тривалого прийому лейцину у людей та щурів [31,44]. Амінокислоти з розгалуженими ланцюгами та, зокрема, лейцин, пропонують регулювати синтез м’язового білка шляхом активації шляху mTOR і тим самим стимулювати синтез білка на поступальному рівні [27,30,59]. Однак ми не знайшли жодних доказів активації mTOR або його подальших мішеней (таких як eIF4E-зв'язуючий білок 1 (4E-BP1) та рибосомний білок S6 (rS6-P) у скелетних м'язах у наших експериментах ([8,19 ]). Це на відміну від інших публікацій, що наголошують на ролі лейцину як потужного активатора шляху mTOR, що може бути обумовлено різницею видів або різними експериментальними установками [27,30,60,61].

Отже, ми припускаємо, що в якості альтернативи інший механізм може сприяти довгостроковій регуляції маси скелетних м’язів за допомогою харчових білків і лейцину. У цьому контексті повідомлялося про депресію деградації білка після прийому лейцину [62–65]. Запропоновано пригнічення лейцином убіквітин-протеасоми [66,67] або систем аутофагії-лізосоми [68], щоб викликати пригнічення розпаду м’язового білка. Однак антипротеолітичні функції лейцину менш задокументовані, ніж вплив на синтез м'язового білка, що заслуговує на подальше дослідження.