Idea, że „jesteśmy tym, co jemy” jest powszechna od setek lat i od dawna bada się związek pomiędzy składem ciała a spożyciem pożywienia. Syntezę i rozkład białek ustrojowych (kinetykę białek całego ciała) w odpowiedzi na spożycie w diecie bada się od prawie stu lat. Niemniej jednak nadal istnieją kontrowersje dotyczące optymalnego podejścia do określania kinetyki białek całego ciała.
W niniejszym artykule naukowcy z Uniwersytetu w Arkansas: profesor Robert Wolfe, profesor Arny Ferrando, dr David Church we współpracy z profesorem Il-Young Kim, profesorem Sanghee Park z Gachon University i profesorem Paulem Moughanem z Massey University (Nowa Zelandia) przedstawili krytyczny przegląd najczęściej stosowanych podejść do określania reakcji kinetyki białek całego ciała na spożycie białka w diecie, który został opublikowany w czasopiśmie Journal of Otwarta nauka o żywieniu klinicznym 36 (2021): 78-90. https://doi.org/10.1016/j.nutos.2021.02.006
Według przeglądu profesora Wolfe’a i współpracowników ogólne zasady modeli białek całego ciała skupiają się na ogólnych procesach syntezy i rozkładu białek, a nie na składnikach i różnych pulach. Zasadniczo, znakowane cząsteczki wykorzystywane są jako znaczniki, które umożliwiają ilościowe określenie szybkości pojawiania się endogennych śladów na podstawie rozkładu białek ustrojowych oraz szybkości wychwytu śladu w procesie syntezy białek. Znaczniki podaje się zwykle dożylnie, ale w niektórych przypadkach także doustnie. Oszacowanie bilansu białek netto w całym organizmie (tj. odpowiedzi anabolicznej) jest równe syntezie białek minus rozkład. Główny autor, profesor Wolfe, powiedział: “Ilościowe określenie reakcji anabolicznej na spożycie białka w diecie jest niezbędnym zastosowaniem. Istnieją różne modele, za pomocą których można osiągnąć ten cel, każdy ma zalety i ograniczenia.”
Metoda strumienia azotu (N) ma tę wyjątkową zaletę, że wymaga jedynie doustnego podawania znacznika, dzięki czemu jest metodą nieinwazyjną. Ponadto model umożliwia obliczenie wszystkich aspektów kinetyki białek całego ciała przy minimalnych założeniach. Jednakże przy takim podejściu trudno jest określić ilościowo zmiany w odpowiedzi na pojedynczy posiłek. Profesor Wolfe podkreśla, że pomimo zalet tej metody przy długotrwałym stosowaniu, „metodą N-flux nie można wiarygodnie określić szybkich zmian w kinetyce białek, jakie zachodzą po pojedynczym posiłku zawierającym białko w diecie”.
Przygotowany stały wlew znacznika niezbędnych aminokwasów można zastosować do ilościowego określenia szybkich zmian w kinetyce białek całego ciała w stosunku do stanu podstawowego, które zachodzą po spożyciu pojedynczego posiłku zawierającego białko dietetyczne. Profesor Wolfe wspomniał Science Featured, że wyrażanie danych jako odpowiedzi ze stanu podstawowego ma tę wyraźną zaletę, że uwzględnia różnice w podstawowych szybkościach kinetyki białek pomiędzy poszczególnymi osobnikami. Ważną zaletą jest również krótki czas, w którym można zastosować model oparty na dożylnie podawanym znaczniku niezbędnych aminokwasów. Głównym wyzwaniem w przypadku modeli opartych na znacznikach aminokwasów niezbędnych po posiłku jest rozróżnienie, ile nieznakowanych śladów we krwi powstało w wyniku uwolnienia w wyniku rozkładu białek w organizmie, a nie w wyniku wchłaniania strawionego białka z diety. Spożycie samoistnie znakowanego białka pomaga rozróżnić, czy zaobserwowany ślad we krwi powstał w wyniku spożycia białka, czy rozpadu białek w organizmie. Ograniczeniem tego podejścia jest jednak brak dostępności samoistnie znakowanych białek. Mówiąc bardziej zasadniczo, niezmierzone rozcieńczenie samoistnie znakowanego białka może prowadzić do znacznego niedoszacowania szybkości wchłaniania białka z diety, co w konsekwencji powoduje przeszacowanie szybkości rozkładu białka w organizmie.
Alternatywne podejście do stosowania białka samoistnie znakowanego nazywa się podejściem „biodostępności”, w którym wchłanianie śladowego niezbędnego aminokwasu oblicza się na podstawie znanej ilości spożytego białka, ilości śladowego aminokwasu zawartego w białku pokarmowym i rzeczywistej strawności białka w jelicie krętym. “Zaletą podejścia opartego na biodostępności jest to, że można określić ilościowo reakcję na kombinację różnych białek, które prawdopodobnie znajdą się w normalnym posiłku. Ponadto nie jest wymagany fizjologiczny stan stacjonarny, co oznacza, że metoda dobrze nadaje się do ilościowego określania reakcji na posiłek” – powiedział profesor Wolfe. Dodał: “Z drugiej strony można określić jedynie całkowitą reakcję anaboliczną, ponieważ można oszacować jedynie całkowity udział egzogennej fenyloalaniny w krążeniu obwodowym, a nie szybkość jej wchłaniania. Ponadto metoda często musi opierać się na wartościach literaturowych dotyczących prawdziwej strawności jelita krętego, co w niektórych przypadkach może być niedokładne”. Z drugiej strony powyższy rysunek pokazuje, że zastosowanie górnej lub dolnej granicy prawdopodobnej prawdziwej strawności w jelicie krętym często nie wpływa znacząco na wnioski.
Podsumowując, najbardziej odpowiednia metoda ilościowego określenia kinetyki białek całego ciała zależy od stopnia niepewności co do założeń wymaganych w danej sytuacji. W tym przeglądzie wykazano, że wszystkie podejścia do uzyskania całkowitego białka w organizmie mają pewne ograniczenia. Profesor Wolfe i współpracownicy zalecają, aby w przypadku wszystkich metod górne i dolne granice kinetyki białek całego ciała były obliczane przy użyciu realistycznych wartości maksymalnych i minimalnych dla założonych parametrów. W walidacji obliczonych wyników może również pomóc jednoczesne użycie dwóch modeli wymagających różnych założeń.
Referencje w czasopiśmie i autorzy zdjęć:
Wolfe, Robert R., Il-Young Kim, David D. Church, Paul J. Moughan, Sanghee Park i Arny A. Ferrando. „Modele kinetyczne białek całego ciała do ilościowego określenia reakcji anabolicznej na spożycie białka w diecie”. Otwarta nauka o żywieniu klinicznym 36 (2021): 78-90. https://doi.org/10.1016/j.nutos.2021.02.006
O autorze
Robert R. Wolfe, dr, profesor
Dr Wolfe jest kierownikiem Katedry Długowieczności Żywienia Jane i Edwarda Warmacków na Uniwersytecie Nauk Medycznych Arkansas w Little Rock, AR. Dr Wolfe piastował wcześniej stanowisko Johna Sealy’ego z wyróżnieniem w dziale badań klinicznych w oddziale medycznym Uniwersytetu Teksasu w Galveston w Teksasie. Dr Wolfe jest światowym liderem w dziedzinie metabolizmu człowieka i metodologii oznaczania stabilnych izotopów, mającym na swoim koncie ponad 600 publikacji, pięć książek i dziewięć patentów. Według Google Scholar jego prace były cytowane ponad 77 000 razy (współczynnik h = 137). NIH finansował go przez całą jego 40-letnią karierę. Był członkiem kilku komisji rządowych i branżowych odpowiedzialnych za określanie zapotrzebowania na białko w diecie i otrzymał wiele wyróżnień i nagród za swoją pracę. Ujawnienia: Dr Wolfe jest udziałowcem Essential Blends, LLC i Amino Company, Inc. Dr Wolfe otrzymał granty badawcze i honorarium od National Cattleman’s Beef Association. Nie ma innych ujawnień.
