Ефект на диета с високо съдържание на мазнини и високо съдържание на протеини върху хипертрофия на скелетната мускулатура, предизвикана от упражнения при плъхове

протеини

1 Лаборатория за хранене с упражнения, Висше училище по спорт и упражнения, Университет по здраве и спорт в Осака, Осака, Япония

2 Отдел по нефрология, Катедра по вътрешни болести, Медицински университет Вакаяма

3 Катедра по хранене, Университет на префектура Шига, Шига, Япония

Резюме

Получено на 04 септември 2019 г .; Приет на 18 септември 2019 г .; Публикувано на 03 октомври 2019 г .;

Академичен редактор:Хайме Хинзпетер, доктор по медицина, Университет на Чили, Сантяго, Чили.

Проверено за плагиатство: Да

Преглед от:Единична щора

Конкуриращи се интереси

Авторите са декларирали, че не съществува конкурентен интерес.

Цитат:

Въведение

Съобщава се, че съставът на тялото варира в зависимост от расата, като се казва, че западняците имат повече скелетна мускулна маса от хората от азиатски произход 1, 2, 3. Генетичните фактори вероятно се дължат предимно на такива вариации, но хранителните навици през поколенията също са фактори, които влияят върху скелетната мускулна маса. Западната диета се счита за богата на протеини и мазнини в сравнение с азиатската диета. Съотношението протеин-енергия обаче не се различава значително между западната диета (12,2% в САЩ и 12,9% във Франция) и азиатската диета (11,1% в Китай и 13,1% в Япония), въпреки че мазнините към -енергийното съотношение е по-високо при западната диета (37,2% в САЩ и 41,8% във Франция), отколкото при азиатската диета (29,5% в Китай и 28,8% в Япония) 4. Следователно, по-голямата скелетна мускулна маса при западняците може да бъде свързана с по-високото съотношение на мазнините в диетата им.

Изследванията, изследващи ефекта на храненето върху синтеза на мускулни протеини, са се фокусирали върху аспекти като тип 5 и погълнатото количество 6 протеин, както и върху ефектите на комбинацията от протеини и въглехидрати 7. Малко проучвания обаче са оценили ефекта от диетата с високо съдържание на мазнини върху синтеза на протеини в тялото. Доказано е, че синтеза на скелетни мускулни протеини е по-висок, когато храненето след тренировка е осигурено скоро след тренировка в сравнение с по-късно 8, 9, 10 .

Следователно в настоящото проучване ние изследвахме ефектите от различни диети, включително стандартна диета (AIN-93G), диета с високо съдържание на мазнини и диета с високо съдържание на протеини, консумирана скоро след тренировка върху мускулна хипертрофия, предизвикана от упражнения при плъхове.

Материали и методи

Животни и експериментален дизайн

Шестдесет и три мъжки плъха Sprague-Dawley (на възраст 4 седмици, Japan CLEA, Осака, Япония) бяха разделени на случаен принцип в 3 групи: нормална диета (AIN-93G) (N, n = 21), диета с високо съдържание на протеини (HP, n = 21) и група с високо съдържание на мазнини (HF, n = 21). Всички животни бяха настанени индивидуално в стая за животни при 23 ± 1 ° C с включени светлини от 08:00 до 20:00. Храненето беше осигурено от 8:00 до 09:00 и от 20:00 до 21:00 за 8 седмици. Тъй като енергийният прием варираше между групите, като беше по-висок в СН и по-нисък в групите с НР, приемът на храна беше манипулиран, за да се получи сравнително телесно тегло в трите групи и да се елиминира влиянието на самото телесно тегло върху мускулната маса. Питейна вода беше достъпна по всяко време. По време на експериментите всеки ден се измерва телесното тегло на плъховете и приема на храна.

Протоколът от това проучване е одобрен от Експерименталния комитет за грижа за животните към Университета за здраве и спорт в Осака.

Диетичен състав

Диетичните състави са показани в Таблица 1. N е стандартна диета за гризачи (AIN-93G). Съотношението протеин към енергия на HP е 35%, което е горната граница на допустимите граници на разпределение на макроелементи (AMDR) при хора 11, 12. Съотношението мазнини и енергия на HF е 40%, което се съобщава за увеличаване на мастната маса на корема в сравнение с N 13

маса 1. Състав на експериментална диета

Съставка (g/kg)
н HF HP
Царевично нишесте 397 297 290
Млечен казеин 200 237 379
α - царевично нишесте 132 98 97
Глюкоза 100 77 63
Пречистено соево масло 70 190 70
Целулоза 50 50 50
Минерална смес 35 35 35
Витаминна смес 10 10 10
Холин битартрат 3 3 3
L-цистеин 3 3 3
трет-бутилхидрогинон 0,014 0,014 0,014
Енергия (kcal/kg) 3740 4422 3771
Енергийна норма (%)
Протеин 18.8 18.8 35.1
Дебел 18.4 40,0 18.7
Въглехидрати 61.4 39.4 44,0

Обучение за упражнения

Протоколът за упражнения, използван в настоящото проучване, е потвърден, че води до хипертрофия на дълъг флексорен халюцис (FHL) 14. Накратко, около 10 плъха бяха обучени едновременно в клетка с телена мрежа (дължина 29 × ширина 39 × височина 100 см), поставена върху електрическа котлон, регулирана до 53 ° C с електрически трансформатор (SLIDAC SD 105; Toshiba, Токио, Япония ). Плъховете се движеха наоколо и се тълпяха по повърхността на стената и по време на упражнението рядко бяха разположени на дъното на катерачния апарат. Температурата от 53 ° C е минималната температура, която може да се използва, за да провокира плъховете да се изкачат, без риск от причиняване на нараняване при изгаряне в случай, че плъховете се спуснат върху котлона. Режимът на упражнения се състоеше от упражнения 3 пъти седмично (5 минути × 6 комплекта/ден) по време на 8-седмичното проучване. Плъховете бяха оставени да почиват 5 минути между всеки набор. Този режим на упражнения е показал, че не предизвиква значителни промени в надбъбречното тегло или намалява приема на храна или увеличаване на телесното тегло в предишни проучвания в нашата лаборатория 14 .

Дисекция

Дисекцията е извършена 8 седмици след започване на експеримента. Плъховете бяха жертвани преди тренировка (Pre-Ex), след тренировка (Post-Ex), след 30-минутно хранене със съответната диета след тренировка (Post-Ex-Fed) и след 30-минутно гладуване след тренировка (Post- Ex-Fast) (n = 5-6/група/жертва) в последния ден от експеримента. Плъховете бяха евтаназирани чрез изтегляне на кръв от коремната аорта под упойка. Черният дроб, далакът, бъбреците, сърцето, FHL, флексорните мускули на предмишницата и периреналната, задната коремна, мезентериална и генитална мастна тъкан бяха отстранени и претеглени и съхранявани при -30 ° C до анализи.

Образци от FHL на единия крак бяха бързо отстранени, претеглени и съхранени при -80 ° C до Western blot анализи на еукариотни фактори за иницииране (p70 S6K, p-eEF2). Кръвните проби се центрофугират и получената плазма се съхранява при -30 ° С до анализи.

Анализи

Биохимични анализи

Концентрацията на азот в плазмата се измерва по метод на уреаза-индофенол (У-азотен B-тест Wako; Wako Pure Chemical Industries, Осака, Япония). Концентрацията на глюкоза в плазмата се измерва с помощта на метода Murotaze-GOD (тест за глюкоза CII Wako; Wako Pure Chemical Industries). Концентрацията на инсулин в плазмата се измерва, като се използва сандвич-ензимно-свързан имуносорбентен анализ (Mercodia Rat инсулин ELISA Kit; Mercodia, Uppsala, Швеция). Анализът на плазмената концентрация на аминокиселини е възложен на външни изпълнители и е анализиран с анализатор на аминокиселини (Mitsubishi Chemical Medience, Токио, Япония).

Флексорните мускули на предмишниците, получени от плъховете в групите преди тренировка, бяха изсушени чрез замразяване и съдържанието на вода беше получено като разлика в теглото между преди и след сушенето. Количеството протеин в мускула е измерено по метода на Kjeldahl, а общото съдържание на липиди е измерено по метода на Folch.

Статистически анализи

Данните, получени Pre-Ex, Post-Ex, Post-Ex-Fed и Post-Ex-Fast, бяха анализирани с еднопосочен дисперсионен анализ във всеки момент от време. Когато се наблюдава значимост, се използва тестът на Tukey-Kramer. Експресията на p70 S6K и p-eEF2 между Pre-Ex и Post-Ex беше сравнена с a т-тест и техният израз Post-Ex, Post-Ex-Fed и Post-Ex-Fast бяха анализирани с еднопосочен дисперсионен анализ и тест на Tukey-Kramer. Стойностите на Р под 5% се считат за статистически значими. Използвани са само данните от Pre-Ex групите за окончателното телесно тегло, приема на храна, теглото на органите и тъканите и състава на сгъващите мускули на предмишниците, за да се елиминира острият ефект от последния пристъп на хранене и храненето или гладуването след последното упражнение.

Резултати

Крайното телесно тегло и общият прием на храна по време на експеримента не се различават значително между трите групи (Таблица 2).

Таблица 2. Крайно телесно тегло и общ прием на храна по време на проучването

н HF HP
Телесно тегло ж 379,5 ± 14,1 385,5 ± 8,3 379,8 ± 15,2
Прием на храна Kcal/8 седмици 3810,6 ± 172,2 3831,9 ± 209,1 3873,5 ± 181,7

Стойностите на теглото на органите и тъканите са показани в Таблица 3. Теглото на FHL е значително по-високо в групата с HF, отколкото в групата с HP, а теглото на FHL в групата N не се различава значително от това в групите с HF и HP. Теглото на черния дроб, бъбреците, всички събрани мастни тъкани и флексорните мускули на предмишницата не се различават значително между групите.

Таблица 3. Тегла на органи и тъкани

н HF HP
Орган Черен дроб ж 12,39 ± 1,08 11,78 ± 0,76 12,58 ± 0,71
Бъбреци ж 2,32 ± 0,12 2,34 ± 0,17 2,54 ± 0,16
Мастна тъкан Периенал ж 1,18 ± 0,2 1,36 ± 0,47 1,65 ± 0,35
Епидидимална ж 4,13 ± 0,74 3,95 ± 1,49 5,38 ± 0,68
Задна коремна ж 3,56 ± 0,45 4,00 ± 1,11 4,67 ± 0,86
Мезентериална ж 5,88 ± 0,65 5,68 ± 1,36 6,25 ± 0,56
Обща сума ж 14,75 ± 1,62 14,99 ± 3,61 17,96 ± 1,89
Мускул FHL ж 1,25 ± 0,08 ab 1,33 ± 0,05 a 1,18 ± 0,08 b
Флексорни мускули на предмишницата ж 2,03 ± 0,07 2,09 ± 0,09 1,96 ± 0,14

Изследвахме ефекта от консумацията на различни диети върху предизвиканата от упражнения мускулна хипертрофия при плъхове и установихме, че след осем седмици тренировки, мускулната маса е значително по-висока в групата с HF, отколкото в групата с HP, докато масата в HP и HF групите не се различават съществено от тези в N групата. По-високата маса в HF групата може да се дължи на общото съдържание на липиди, което е по-голямо в тази група, отколкото в HP групата. Въпреки това, общото съдържание на липиди в HF групата е сравним с това в групата на HP. Следователно, изглежда, че диетата на НР улеснява мускулната хипертрофия, предизвикана от упражнения, в сравнение с другите две диети. Това е в съответствие с констатациите от предишното ни проучване, което показва, че диетата на HP не е увеличила мускулната маса 16 .

Фосфорилирането на p70 S6K се е увеличило значително след тренировка в сравнение с преди тренировка (Фигура 1а). В настоящото проучване експресията на фосфорилиран p70 S6K е по-висока 30 минути след тренировка както при хранене, така и на гладно (Фигура 2а). Изразът обикновено е по-висок в състояние на хранене, отколкото в състояние на гладно, въпреки че изразът не се различава значително. Тези резултати предполагат, че протеиновият синтез се е активирал чрез упражнения в това проучване. Въпреки това, няма значителни разлики в експресията между диетичните групи (Фигура 1а). В допълнение, фосфорилирането на eEF2 не показва нито упражняващ ефект, нито ефект на хранене след тренировка (хранени или на гладно) (Фигура 1b и Фигура 2b). По този начин, експресията на тези протеини не може да бъде отговорна за теглото на FHL, което е значително по-голямо в групата на HF, отколкото в групата на HP.

Счита се, че горната граница на количеството протеин, достъпно за мускулен протеинов синтез, е около 2,0 g/kg телесно тегло/ден при хора 12, а прекомерно погълнатият протеин не се използва за протеинов синтез, а се окислява предимно. Прайс и др. 22 съобщават, че както следпрандиалният синтез на телесни протеини, така и пост-абсорбционното разграждане на телесни протеини се увеличават с увеличаването на обичайния прием на протеин. Juillet et al. 23 показа, че увеличаването на обичайния прием на протеин намалява задържането на протеин след хранене на азот, главно чрез намаляване на ефективността на периферната му наличност и анаболната употреба. Morens и сътр. 24 съобщава, че няма значителна разлика в теглото на скелетната мускулатура, когато HP (50% от енергията) се дава на плъхове в продължение на 15 дни в сравнение с резултатите от прилагането на N (14% от енергията). По този начин, консумацията на HP вероятно няма да улесни мускулната хипертрофия, предизвикана от упражнения.

Заключение

Консумирането на диета с високо съдържание на протеини е малко вероятно да улесни хипертрофия на скелетната мускулатура, предизвикана от упражнения, в сравнение с N или HF, вероятно поради дисбаланс в плазмените концентрации на аминокиселини. По-високите нива на аминокиселини в плазмата в HF групата, отколкото в групата на HP, могат да бъдат свързани с по-голямо увеличение на скелетната мускулна маса при тренирани плъхове.