La principale scoperta di questo studio è che una combinazione di EAA liberi e proteine del siero di latte è altamente anabolica nei giovani volontari sani. La risposta anabolica alla composizione di EAA/proteine libere era dose-dipendente. È interessante notare che il guadagno in NB dopo il consumo di 12,6 g di EAA liberi più proteine del siero di latte è stato significativamente maggiore rispetto alla risposta di NB al consumo di 6,3 g del prodotto EAA/proteine libere quando normalizzato per la quantità di prodotto consumato (Fig. 4), a causa di una maggiore soppressione della ripartizione delle proteine. Le risposte anaboliche di entrambe le dosi di prodotto libero EAA/proteine del siero di latte erano maggiori della risposta a una bevanda commerciale a base di proteine del siero di latte quando normalizzata per la quantità consumata. Quando normalizzato per la quantità di prodotto consumato, la risposta a bassa dose di EAA/proteine libere di NB era approssimativamente tre volte maggiore rispetto al prodotto proteico del siero di latte, e la risposta di NB alla dose elevata del prodotto EAA/proteine libere era approssimativamente sei volte maggiore rispetto alla risposta al prodotto proteico del siero di latte.

I benefici anabolici degli integratori alimentari di proteine del siero di latte sono ben stabiliti, sia in individui sedentari che come aggiunte all’allenamento fisico (ad esempio, . Allo stesso modo, il consumo di integratori alimentari a base di EAA liberi è ben documentato per stimolare la sintesi proteica muscolare e il bilancio proteico netto, e il consumo prolungato migliora la funzione fisica negli individui più anziani. La stimolazione della sintesi proteica muscolare con il consumo di meno di 4 g di EAA è stata riportata per essere grande come la risposta al consumo di 25 g di dose di proteine del siero di latte. L’effetto anabolico potenziato degli integratori alimentari EAA liberi è stato attribuito da alcuni all’attivazione di mTORC1 e dei composti correlati coinvolti nell’avvio della sintesi proteica. La leucina in particolare è stata segnalata per svolgere un ruolo chiave nell’attivazione di mTORC1, e quindi la stimolazione della sintesi proteica muscolare. L’idea che l’aggiunta di leucina libera a una dose di proteine alimentari attivi mTORC1, amplificando così la risposta anabolica agli aminoacidi della proteina, è stata testata in studi precedenti. I risultati degli studi in cui la leucina libera è stata aggiunta alla proteina alimentare o ai pasti completi sono stati deludenti. In circostanze di ridotta reattività anabolica, come avviene nella cachessia da cancro, l’aggiunta di leucina a una composizione nutrizionale a base di siero di latte può migliorare la risposta anabolica. Tuttavia, nei soggetti sani più giovani, qualsiasi effetto benefico dell’aggiunta di leucina libera alla proteina intatta è di breve durata o non viene rilevato. Il problema di aggiungere solo leucina alla proteina alimentare è che la disponibilità degli altri EAA diventa limitante. In particolare, le concentrazioni plasmatiche degli altri aminoacidi a catena ramificata (valina e isoleucina) scendono al di sotto del livello di digiuno quando solo la leucina extra viene aggiunta alla proteina intatta.

Lo studio attuale è il primo di cui siamo a conoscenza in cui una formulazione equilibrata di EAA liberi è stata combinata con la proteina del siero di latte. La formulazione differisce dalla maggior parte delle composizioni nutrizionali EAA in quanto la leucina comprende solo il 20% degli EAA liberi. È stato postulato che l’entità della risposta anabolica alle proteine alimentari è determinata dall’aumento della concentrazione di leucina nel plasma, piuttosto che dalla quantità di proteine consumate. A sostegno di questa prospettiva, le composizioni di EAA progettate per gli individui anziani richiedono una percentuale sproporzionatamente alta di leucina per massimizzare la risposta anabolica rispetto a quanto sarebbe previsto dalla composizione delle proteine muscolari. Tuttavia, non è necessario un contenuto sproporzionatamente elevato di leucina nelle composizioni progettate per stimolare una risposta anabolica nei volontari più giovani e sani. Piuttosto, nello studio attuale il contenuto di leucina della composizione di EAA/proteine era basato sulla quantità necessaria per mantenere un equilibrio tra tutti i precursori sintetici delle proteine. Includendo solo il 20% di EAA come leucina, è stato possibile aumentare le proporzioni relative degli altri EAA, fornendo così tutti i precursori necessari alla sintesi delle proteine del corpo. Anche con una bassa dose di EAA liberi composta solo dal 20% di leucina, la concentrazione plasmatica di leucina è aumentata di quasi 3 volte (Fig. 2), mentre le concentrazioni degli altri EAA sono aumentate in proporzione ai loro requisiti per la sintesi delle proteine muscolari.

Oltre a poter produrre una composizione di proporzioni esatte di EAA, gli EAA liberi hanno il vantaggio di essere rapidamente e completamente assorbiti. Il rapido picco di risposta nel plasma EAA è probabilmente una ragione chiave per la loro efficacia. D’altra parte, la durata totale della risposta è limitata, perché così come le concentrazioni di EAA nel sangue aumentano rapidamente, allo stesso modo diminuiscono rapidamente. Per questo motivo, la composizione testata in questo studio contiene proteine oltre agli EAA per prolungare la risposta anabolica nel tempo dopo il consumo.

Gli aminoacidi non essenziali (NEAA) non sono necessari per la risposta anabolica acuta al consumo di EAA. Questo perché i NEAA sono normalmente prodotti nel corpo a tassi abbastanza veloci da evitare carenze. D’altra parte, gli studi condotti nel bestiame suggeriscono che la crescita e lo sviluppo massimi a lungo termine degli animali si ottengono con un equilibrio di circa il 20-30% di NEAA e il 70-80% di EAA. L’implicazione che la disponibilità di NEAA può alla fine diventare limitante per la sintesi proteica è supportata dal fatto che i NEAA, in particolare l’alanina e la glutammina, diminuiscono dopo il consumo di una singola dose di EAA in forma libera. L’aggiunta di proteine intatte a una miscela di EAA in forma libera è il modo più efficiente per garantire una quantità adeguata di NEAA nella dieta per massimizzare gli aumenti a lungo termine della massa magra e della funzione fisica derivanti dal consumo regolare. L’azione dei peptidi prodotti nella digestione delle proteine del siero di latte può aver contribuito a un effetto interattivo tra gli EAA liberi e le proteine del siero di latte. I peptidi della proteina del siero di latte sono riportati per avere una vasta gamma di benefici potenziali (ad esempio, ), e l’amplificazione della risposta anabolica agli EAA liberi può essere uno di questi benefici. Il disegno dello studio attuale non ha permesso di valutare il ruolo dei peptidi prodotti nella digestione della proteina del siero di latte.

È opportuno un commento sulla relazione tra la risposta delle proteine del corpo intero e delle proteine muscolari FSR. Qualitativamente le risposte della proteina muscolare FSR erano simili alle risposte della sintesi proteica del corpo intero con i tre trattamenti. Inoltre, le risposte della FSR muscolare nello studio attuale erano generalmente in linea con i risultati di studi comparabili. Per esempio, Churchward-Venne, et al., hanno riferito che il consumo di 1,5 g o 6 g di una composizione EAA ha aumentato la FSR muscolare del 40 e 36%, rispettivamente, rispetto a un aumento del 50% dopo il consumo di 40 g di proteine del siero di latte. I valori corrispondenti nel nostro studio sono stati il 39 e il 76% di aumento della FSR in risposta a 6,3 g e 12,6 g, rispettivamente, della composizione libera di EAA/proteine, e un aumento del 28% in risposta ai 12,6 g di proteine del siero di latte in Gatorade Recover. Tuttavia, nello studio attuale l’entità delle differenze nella risposta dell’equilibrio netto del corpo intero tra i trattamenti è stata molto maggiore delle differenze nella FSR, a causa di una soppressione della ripartizione proteica del corpo intero oltre a una maggiore stimolazione della sintesi proteica nel trattamento EAA/proteine ad alto dosaggio. Le due dosi delle composizioni EAA/proteiche hanno portato ad aumenti nel bilancio proteico netto di 3,6 ± 1,9 e 11,8 ± 1,8 g di proteine /4 h per le composizioni EAA/proteiche libere a basso e alto dosaggio, rispettivamente, rispetto ad un aumento di 3,0 ± 0,9 g per il Gatorade Recover. Questi risultati sottolineano l’importanza di quantificare sia i tassi di sintesi proteica che di scomposizione quando si valuta la risposta anabolica netta a un intervento nutrizionale.

La quantificazione della risposta dell’equilibrio netto del corpo intero al consumo di nutrienti ha permesso di confrontare la quantità di aminoacidi ± proteine consumate con il guadagno netto di proteine corporee. L’aumento delle proteine corporee era circa il 24% della quantità di proteine del siero di latte consumate con Gatorade Recover (Fig. 3). Questa percentuale di guadagno proteico netto è coerente con la relazione stabilita da tempo tra l’assunzione di N e la ritenzione di N a livelli di assunzione di N superiori al fabbisogno minimo, e fornisce supporto alla validità quantitativa del modello proteico del corpo intero. In contrasto con la risposta alla proteina del siero di latte, il guadagno di proteine corporee è stato di circa il 64 e il 105% delle dosi basse e alte della composizione EAA/proteica in forma libera, rispettivamente. Lo straordinario aumento della proteina corporea in relazione alla quantità di aminoacidi in forma libera nella composizione EAA/proteica riflette l’attivazione della capacità sintetica mediante il rapido aumento delle concentrazioni di EAA (compresa la leucina), gli effetti soppressivi di una dose elevata di EAA sulla ripartizione delle proteine e l’aumento del riutilizzo dei NEAA endogeni per produrre proteine complete.

È opportuno considerare alcuni dei vantaggi e dei limiti della quantificazione della risposta anabolica mediante misurazione della sintesi e della ripartizione delle proteine del corpo intero. Considerare la risposta all’ingestione di nutrienti a livello del corpo intero è ragionevole, poiché i nutrienti sono consumati a livello del corpo intero. È importante notare che la metodologia del turnover proteico dell’intero corpo permette di determinare simultaneamente i tassi di sintesi e scomposizione delle proteine, e studi recenti hanno evidenziato il ruolo precedentemente sottovalutato della scomposizione delle proteine nella risposta anabolica all’assunzione di proteine. La misurazione diretta della FSR delle proteine muscolari, d’altra parte, fornisce informazioni solo sulla risposta sintetica delle proteine. La misurazione accurata del bilancio netto delle proteine muscolari richiede la procedura invasiva del cateterismo arterioso e venoso profondo. Bilanciato contro i vantaggi della cinetica proteica del corpo intero, ci sono delle limitazioni. I risultati calcolati riflettono un raggruppamento delle risposte di tutte le proteine del corpo, e le proteine muscolari possono costituire solo il 25% del tasso totale della sintesi proteica del corpo intero in alcune circostanze. Poiché la maggior parte della sintesi proteica del corpo intero avviene altrove rispetto al muscolo, il tasso di sintesi proteica del corpo intero può non corrispondere direttamente alla FSR delle proteine muscolari in alcune circostanze. Tuttavia, per quanto riguarda lo studio attuale, la risposta della FSR muscolare corrispondeva generalmente ai cambiamenti nella sintesi proteica del corpo intero, suggerendo che almeno una parte del guadagno nell’equilibrio proteico netto si è verificato nel muscolo.

Ci sono diversi approcci metodologici per quantificare i tassi di sintesi e scomposizione delle proteine del corpo intero, che hanno tutti vantaggi e limiti. Abbiamo recentemente discusso in dettaglio la metodologia utilizzata nello studio attuale. Abbiamo concluso che i presupposti necessari, pur contribuendo potenzialmente alla variabilità dei risultati, non causano sovrastime o sottostime sistematiche dei valori calcolati. La validità della metodologia del corpo intero utilizzata nello studio attuale è supportata dal confronto dei risultati con i risultati di altri studi che utilizzano metodologie diverse. Come discusso sopra, c’è una stretta relazione tra il guadagno netto di N corporeo in seguito al consumo di proteine del siero di latte calcolato con il metodo del tracciante e il valore atteso sulla base di precedenti studi sull’equilibrio N. Inoltre, una scoperta chiave nello studio attuale è stata che la ripartizione proteica dell’intero corpo è stata significativamente soppressa con la dose più alta della composizione EAA/proteica. L’effetto soppressivo di alte concentrazioni di aminoacidi plasmatici sulla degradazione delle proteine muscolari nei soggetti umani è stato ben stabilito per più di 20 anni da studi di equilibrio artero-venoso.