В недавнем исследовании, опубликованном в Nature Metabolism, исследователи провели клинические исследования на мышах и людях, чтобы оценить влияние высокого потребления белка на аминокислотно-млекопитающую мишень сигнального пути аутофагии рапамицинового комплекса 1 (mTORC1). Они также оценили зависимость «доза-реакция», последующие эффекты и аминокислотную специфичность активации mTORC1.

Общие сведения

Исследования на животных показали, что высокое потребление белка связано с сердечно-сосудистыми заболеваниями в западных странах. Высокобелковая диета усиливает атерогенез за счет передачи сигналов mTORC1, опосредованных аминокислотами, и ухудшает аутофагию и митофагию макрофагов. Конкретные суставные процессы, лежащие в основе этой активации, остаются неизвестными, хотя авторы предполагают, что стимулирующее воздействие может быть связано с определенными «патогенными» аминокислотами.

Об исследовании

В настоящем исследовании ученые провели два клинических эксперимента для изучения связи «доза-реакция» между потреблением белка с пищей и аминокислотной специфичностью пути аминокислотной аутофагии mTOR в моноцитах или макрофагах человека.

В первом эксперименте изучались экстремальные значения потребления белка путем оценки влияния жидкой пищи, содержащей 50% или 10% белка, на активацию пути mTORC1 в моноцитах. Во втором эксперименте использовались более реалистичные условия, оценивая эти результаты у испытуемых, которые получали стандартное белковое питание или смешанное питание с большим количеством белка (15% килокалорий против 22% килокалорий). В исследовании анализировались моноциты, экспрессирующие кластер дифференцировки 14 (CD14 +), но не CD16, поскольку они представляют большинство моноцитов в кровообращении и с наибольшей вероятностью развиваются в атеросклеротические макрофаги.

Команда провела проточную цитометрию и выделение моноцитов из тромбоцитов. Они использовали вестерн-блоттинг, флуоресцентно-активированную сортировку клеток (FACS) и иммунофлуоресценцию, чтобы исследовать влияние питания с различным содержанием белка на серологические уровни аминокислот, передачу сигналов mTORC1 моноцитами и последующие последствия.

Команда исследовала 14 человек с избыточным весом [на основе индекса массы тела (ИМТ)] дважды после 12-часового ночного голодания. Участники употребляли пищу с низким и очень высоким содержанием белка. Исследователи использовали культивируемые макрофаги, полученные из человеческих моноцитов, для изучения специфичного для макрофагов ответа mTORC1 на аминокислоты и для оценки эффекта от дозировки.

Они измерили концентрации аминокислот в плазме и макрофагах с помощью газовой хроматографии-масс-спектрометрии и количественно определили количество аргинина в плазме с помощью жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии. Они определили размер атеросклеротических поражений, используя масляно-красное окрашивание срезов корня аорты.

Исследователи исследовали, происходит ли лейцинзависимая активация mTORC1 in vivo у мышей и культивируемых мышиных макрофагов. Мышей с нокаутом ApoE кормили шесть раз в течение восьми недель, включая западную диету с умеренным содержанием белка, западную диету с высоким содержанием белка, западную диету с умеренным содержанием белка с лейцином и аминокислотами, большее количество аминокислот и скорректированную по азоту версию с умеренным содержанием белка и аминокислот.

Они исследовали, присутствовали ли аминокислоты в сыворотке крови мышей C57BL / 6J, отнятых от груди в трехнедельном возрасте. Исследования, связанные с атеросклерозом, In vivo начались через восемь недель с использованием мышей-самцов данного генотипа, которых кормили разнообразным рационом.

Результаты

Исследование выявило лейцин как основной активатор передачи сигналов mTOR в макрофагах, что демонстрирует пороговое влияние потребления белка в больших количествах и циркулирующего лейцина на моноциты или макрофаги. Только белок выше 25 г за прием пищи активирует mTOR и имеет функциональные последствия. Потребление белков, превышающих 22% потребности в энергии с пищей, запускает сигнальный путь вредной аминокислоты-mTORC1-аутофагии в моноцитах и макрофагах человека, что вызывает атеросклероз у мышей-самцов. Исследование выявило тесную связь между высоким потреблением белка и риском атеросклеротических сердечно-сосудистых заболеваний, что указывает на возможность рекомендаций по диете и мерам лечения.

Общее содержание аминокислот в плазме крови увеличилось после приема жидкой пищи с высоким содержанием белка, но не после употребления жидкой пищи с низким содержанием белка. В течение трехчасового интервала после приема пищи потребление очень высокого уровня белка усиливало передачу сигналов mTORC1 и постепенно снижало интенсивность сигнала LC3, указывая на подавление аутофагии, опосредованное mTORC1. Вестерн-блоттинг-анализ показал сильное дозозависимое влияние лейцин-опосредованной активации mTORC1 при HMDMs, что оценивалось по фосфорилированию рибосомального белка S6 и рибосомальной протеинкиназы S6 (p-S6K).

Команда также обнаружила дозозависимый пороговый эффект для колокализации mTOR-LAMP2, подавления аутофагии (уменьшение образования точек LC3) и митофагии (снижение колокализации митохондриального маркера COXIV с аутофагосомным маркером LC3). Они наблюдали значительно повышенные уровни четырех аминокислот (Leu, Ile, Val и Thr) у мышей после введения белкового зонда по сравнению с контрольным зондом.

Лейцин был наиболее эффективным активатором mTORC1, при этом 1,6 г белка на кг содержимого зонда приводили к более высокой активации mTORC1, чем 0,8 г белка на кг содержимого зонда. Исследование показало, что повышенный уровень лейцина в пище необходим и достаточен для обеспечения проатерогенного воздействия высокобелковой диеты in vivo.

Результаты исследования показали, что высокое потребление белка, особенно за счет повышенного уровня лейцина в плазме, может подавлять mTORC1-опосредованную аутофагию и атерогенез в моноцитах и макрофагах, что имеет критические клинические последствия и для общественного здравоохранения.

Хотя потребление белка выше рекомендуемой нормы в 0,8 г / кг в день считается безопасным, исследование предполагает осторожность и проведение дополнительных клинических исследований. Лейцин был основной аминокислотой, ответственной за активацию mTOR в макрофагах, а увеличение потребления белка оказывало пороговое влияние на вредный сигнальный путь.

Требуется всестороннее обследование, чтобы определить точный порог между пользой диетического белка и негативными последствиями для здоровья.