Resumen
La hipertrofia muscular después del entrenamiento de resistencia (RT) implica la activación de la síntesis de proteínas miofibrilares (MP) para expandir el conjunto de proteínas miofibrilares. Sin embargo, el grado de hipertrofia después de la RT es muy variable y, por lo tanto, buscamos determinar la relación entre la activación aguda de MP y la hipertrofia inducida por RT. Medimos MPS y la activación de la proteína de señalización después de la primera sesión de ejercicio de resistencia (RE) en hombres no entrenados (n = 23) y luego examinamos la relación entre MP con una imagen de resonancia magnética determinada de hipertrofia. Para medir los MP, los hombres jóvenes (24 ± 1 año; índice de masa corporal = 26.4 ± 0.9 kg • m2) se sometió a una infusión constante de l- (anillo13do6) fenilalanina para medir a los parlamentarios en reposo, y después de su primer episodio de Re antes de las 16 semanas de RT. Las tasas de MP aumentaron 235 ± 38% (PAG<0.001) por encima del descanso 60–180 min después del ejercicio y 184 ± 28% (PAG= 0.037) 180–360 min después del ejercicio. El volumen de cuádriceps aumentó 7.9 ± 1.6% (−1.9–24.7%) (PAG<0.001) Después del entrenamiento. No hubo correlación entre los cambios en el volumen del músculo cuádriceps y las tasas agudas de MP medidas durante 1–3 h (r = 0.02), 3–6 h (r = 0.16) o el agregado de 1 a 6 h después del período de ejercicio (r = 0.10). La hipertrofia después de la RT crónica se correlacionó (r = 0.42, PAG= 0.05) con fosforilación de 4E-BP1Thr37/46 a 1 hora después de re. Llegamos a la conclusión de que las medidas agudas de MP después de una exposición inicial a RE en novatos no se correlacionan con la hipertrofia muscular después de la RT crónica.
Introducción
Hipertrofia del músculo esquelético después del entrenamiento de resistencia (RT) requiere la adición neta de nuevas proteínas miofibrilares; Por lo tanto, la síntesis de proteínas miofibrilares (MP) debe exceder la descomposición de la proteína miofibrilar (MPB). Utilizando la fosforilación inducida por la contracción como proxy para la activación y la actividad, se han medido las proteínas de la vía de señalización en la vía AKT (PKB) -MTOR en humanos y algunas (1)pero no todos (2)han informado correlaciones entre el estado de fosforilación de ciertas proteínas e hipertrofia. En muestras más grandes, las medidas de fosforilación de proteínas en múltiples proteínas de señalización no están relacionadas con la respuesta hipertrófica fenotípica altamente variable observada con RT (3); Sin embargo, planteamos la hipótesis de que existiría una relación más fuerte entre los MP y la hipertrofia.
Las tasas de MP medidas en el estado de la Fed se han utilizado para evaluar el efecto del ejercicio y las intervenciones nutricionales y su potencial para inducir hipertrofia muscular después de RT (4), (5). El trabajo previo de nuestro laboratorio ha demostrado que las respuestas de los MP medidos después del ejercicio de resistencia con la ingestión de leche o proteína de soya (4) o los carbohidratos (Tang et al., 2007) están alineados con la hipertrofia muscular inducida por RT durante el programa RT que emplea ejercicios similares y nutrición posterior al ejercicio en grupos separados de sujetos (6). Del mismo modo, informamos que el MPS agudo responde con: ejercicio de resistencia fatigante pesado y de carga ligera (7)y con diferentes volúmenes de ejercicio de resistencia (8) estaban de acuerdo con la hipertrofia muscular después de 10 semanas de RT en un conjunto diferente de sujetos (2). Tomados en conjunto, la congruencia entre las respuestas agudas de MPS y la hipertrofia crónica inducida por RT sugeriría que las medidas de los MP agudos posteriores al ejercicio pueden variar de manera similar y, por lo tanto, estar relacionadas con la hipertrofia muscular; Sin embargo, tal posibilidad no se ha probado.
Existe un alto grado de variabilidad en la respuesta hipertrófica a la RT. Los coeficientes típicos de variación de la respuesta hipertrófica medidas utilizando cambios en el tamaño de la fibra muscular en hombres y mujeres jóvenes y viejos pueden exceder el 100% (2), (3), (6), (9). Ha habido intentos de explicar esta variabilidad en la hipertrofia utilizando la expresión génica (3), (10)enumeración de células satelitales (9)medidas de la respuesta hormonal al ejercicio (11)y medición de proteínas de señalización celular (1), (12). Hasta la fecha, sin embargo, no hay estudios publicados que aborden la relación entre las medidas agudas de MP y la hipertrofia después de la RT en los mismos sujetos. Ambas expresión génica (3), (10) y contenido de células satelitales (9) se han demostrado relacionados con la hipertrofia en algunos casos, mientras que las respuestas hormonales sistémicas agudas posteriores al ejercicio no muestran una relación con la hipertrofia inducida por RT. En humanos, se ha demostrado que la señalización de proteínas se relaciona débilmente con la hipertrofia (13) o en tamaños de muestra muy pequeños (1) y no se observa constantemente (2), (12). El propósito de este estudio fue determinar si la síntesis de proteína miofibrilar aguda medida de manera aguda en sujetos sin tratamiento previo después de su primer ejercicio de resistencia con el consumo de proteínas se relacionó con la hipertrofia muscular después de 16 semanas de RT.
Métodos
Declaración de ética
Todos los participantes fueron informados sobre el propósito del estudio, los procedimientos experimentales involucrados y todos los riesgos potenciales involucrados antes de obtener el consentimiento por escrito. El Formulario de Protocolo y Consentimiento fue aprobado por la Junta de Ética de Investigación de Hamilton Health Sciences y la Universidad McMaster y cumplió con todos los estándares éticos para la investigación que involucra participantes humanos establecidos por la Declaración de Helsinki y por la declaración canadiense del Tri-consejo sobre la ética en la investigación humana (http://www.ethics.gc.ca/eng/policy-politique/initiatives/tcps2-eptc2/default/).
Sujetos
Veintitrés jóvenes sanos (177 ± 2 cm; 84.1 ± 3.5 kg; índice de masa corporal = 26.4 ± 1.0 kg • m−2; 24 ± 1 año, medias ± DE) participaron en el experimento. Los sujetos fueron recreativamente activos, pero no se habían involucrado en RT en el último año.
Diseño experimental
Los participantes se sometieron a una exploración de resonancia magnética (MRI) de su muslo derecho para determinar el volumen muscular y un escaneo de absptiometría de rayos X de doble energía (DXA) para evaluar la masa sin grasa y hueso del cuerpo entero (masa magra). Los sujetos se probaron entonces para determinar su fuerza isotónica máxima, que tradicionalmente se etiqueta como un máximo de repetición (1RM) para todos los ejercicios de entrenamiento. Al menos 5 días después de las pruebas de fuerza, los participantes informaron al laboratorio después de un ayuno durante la noche de 10 h para la infusión de isótopos estables. Se midieron los MP en reposo, los sujetos completaron cuatro conjuntos de 8 repeticiones de prensa de piernas, extensión de la pierna, rizo de pierna y prensa de pantorrilla. Luego ingirieron una bebida rica en proteínas que contenía 30 g de proteína de leche, 25,9 g de carbohidratos y 3,4 g de grasa (Musahi P30, Notting Hill, Australia). Luego se tomaron biopsias musculares a 1, 3 y 6 horas después del ejercicio para medir los MP. Luego, los sujetos completaron 16 semanas de RT mientras ingerían la bebida rica en proteínas inmediatamente después de su sesión de ejercicio y con el desayuno en días sin entrenamiento, como se describió anteriormente en (12) Brevemente, los participantes entrenaron cuatro veces por semana con dos entrenamientos de la parte superior y dos de la parte inferior del cuerpo. Los ejercicios de la parte inferior del cuerpo se describen anteriormente en la sesión de ejercicio agudo. Los ejercicios de la parte superior del cuerpo consistían en prensa en el pecho, prensa de hombro, fila sentada, lat plodada, rizo de bíceps y extensión de tríceps. El programa fue progresivo de manera lineal pasando de 3 conjuntos de 12 repeticiones a 4 series de 6 repeticiones. Al final del período de entrenamiento, se repitieron las exploraciones de resonancia magnética, DXA y pruebas de fuerza.
Protocolo de infusión
El día del juicio, los participantes informaron al laboratorio después de un ayuno durante la noche después de haber abstenido de cualquier actividad física extenuante durante al menos 3 días. Se insertó un catéter de plástico de calibre 20 en una vena antecubital y se obtuvo una muestra de sangre basal. Después del comienzo de una infusión constante cebada de l- (anillo-13do6) fenilalanina (Prime: 2 μmol kg−1; Infusión: 0.05 μmol kg−1 mínimo−1), los participantes descansaron durante 3 h antes de obtener una biopsia muscular para determinar la tasa de reposo (basal) de los MP. Luego, los sujetos completaron el protocolo de ejercicio de la parte inferior del cuerpo descrito anteriormente e ingirieron una bebida rica en proteínas (descrita anteriormente). Luego descansaron en la cama durante las siguientes 6 h mientras biopsias (Vastus lateral ) se tomaron 1, 3 y 6 h después del cese de la combate de ejercicios.
La bebida que contenía 30 g de proteína a base de leche se enriqueció en el 6% del contenido de fenilalanina de la proteína con libre (13do6) trazador de fenilalanina para minimizar las interrupciones en el estado estacionario isotópico, que es un enfoque que hemos utilizado numerosas veces antes con un buen mantenimiento del estado estacionario isotópico (14), (15). Las biopsias se obtuvieron con una aguja Bergström modificada para succión manual bajo anestesia local (xilocaína al 2%). Las muestras de biopsia se transfirieron y se liberaron de cualquier grasa visible y tejido conectivo, congelados en nitrógeno líquido (dentro de ∼20 s de ser tomado del músculo) y se almacenaron a -80 ° C hasta un análisis posterior.
Imagen
Después de llegar al sitio del escáner MRI, los sujetos descansaron en la posición supina durante 1 h antes de escanear para evitar la influencia de posibles cambios de fluido en el volumen muscular. Los sujetos recibieron instrucciones de no participar en ninguna actividad extenuante dentro de las 24 h del escaneo. Las exploraciones de resonancia magnética se realizaron en un escáner de 3 T (sistema de resonancia magnética de señalización de SignA; GE Medical, Milwaukee, WI) en el Brain-Body Institute, Imaging Research Center, St. Joseph’s Healthcare (Hamilton, Ontario). La adquisición de imágenes se llevó a cabo utilizando la recuperación de inversión de atenuación del fluido T1 en el plano axial con los siguientes parámetros: tiempo de repetición/tiempo de eco = 2,100 ms/23.8 ms; Campo de visión = 25–30 cm; Tamaño de la matriz = 512/512 espesor de rebanada = 5 mm. Las adquisiciones de imágenes del muslo utilizaron una bobina de torso de ocho canales con dos excitaciones. Había un espacio de 10 mm entre rodajas. El volumen del cuádriceps se calculó multiplicando el área de corte por la distancia entre las rodajas. El volumen se midió desde la primera rebanada donde el recto femoral era visible hasta la primera porción donde era visible el glúteo maximus. Se utilizó el software ImageJ (Institutos Nacionales de Salud de EE. UU., Bethesda, MD) para determinar el área de cada porción. Se realizaron pre y post-Scans a la misma hora del día y el ángulo de la junta y la compresión de la pierna se controlaron utilizando un marco de pie personalizado.
Se llevaron a cabo escaneos DXA de todo el cuerpo (QDR-4500A; Hologic, versión de software 12.31) se llevaron a cabo el entrenamiento previo y posterior para determinar el peso corporal total, la masa grasa y la masa delgada (sin grasa y sin huesos).
Transferencia Western
Las muestras musculares (∼40–50 mg) se homogeneizaron en hielo en tampón (10 μl mg−1 TRIS 25 MM 0.5% V/V Triton X-100 y tabletas de cócteles inhibidores de proteasa/fosfatasa (mini-tabilizadores de inhibidor de proteasa completo, Roche, Indianápolis, IN; Phosstop, Roche Applied Science, Mannhein, Alemania). Las muestras se centrifugaron a 15,000 gramodurante 10 minutos 4 ° C. El sobrenadante se eliminó y las concentraciones de proteínas se determinaron mediante el ensayo de proteína BCA (Thermo Scientific, Rockford, IL). Se prepararon muestras de trabajo de igual concentración en el búfer laemmli. Se cargaron cantidades iguales (20 µg) de proteína en geles prefabricados al 10% o gradiente (geles TGX mini-protos bio-Rad, laboratorios Bio-Rad, Hercules, CA) para la separación por electroforesis. Las proteínas se transfirieron luego a una membrana de fluoruro de polivinilideno, se bloquearon (leche descremada al 5%) y se incubaron durante la noche a 4 ° C en anticuerpo primario: fosfo-AKTSer473 (1∶1000, Tecnología de señalización celular, #4058) Phosfo-MtorSer2448 (1∶1000, Tecnología de señalización celular, #2971), Phosfo-4E-BP1Thr37/46 (1∶1000, Tecnología de señalización celular, #2855), Phosfo-S6Ser240/244 Proteína ribosómica (1∶2000, tecnología de señalización celular, #2215). Las membranas se lavaron y se incubaron en anticuerpo secundario (1 hora a temperatura ambiente) antes de la detección con quimioluminiscencia (Supersignalwest Dura Duración extendida sustrato de duración, termoescientífico, #34075) en un sistema de imágenes FluorChem SP (Alpha Innotech, Santa Clara, CA). El estado de fosforilación se expresó en relación con la α-tubulina (1∶2000, tecnología de señalización celular, #2125). Las imágenes se cuantificaron por densitometría puntual utilizando el software ImageJ (Institutos Nacionales de Salud de los Estados Unidos).
Análisis isotópicos
Como se describió anteriormente (7) Se usaron aproximadamente 20 mg (peso húmedo) del músculo para aislar aminoácidos intracelulares libres. Se usó una pieza de músculo separada (∼30 mg) para aislar, hidrolizar, purificar, derivatizar y …
