Kwasy omega-3 w prewencji atrofii mięśniowej – badanie

Suplementacja kwasów omega-3 może powodować szereg zmian w obrębie tkanek organizmu. Takie działanie jest wiązane z wbudowywaniem długołańcuchowych, wielonienasyconych kwasów n-3 w fosfolipidowe błony komórkowe. Wzrost liczby kwasów omega-3 w tych błonach może redukować powstawanie i emisję reaktywnych form tlenu (ROS), zmieniać ich strukturę, wpływać na ekspresję genów i zwiększać syntezę przeciwzapalnych cytokin [1].

PUFA n-3 i mięśnie

Doniesienia naukowe mówią też o korzystnym wpływie LC-PUFA n-3 (long-chain polyunsaturated fatty acids) na mięśnie szkieletowe. Wykazano, że suplementacja może wzmacniać syntezę białek mięśniowych, zwiększać masę kostną i beztłuszczową masę ciała, a także polepszać osiągi w treningu siłowym (u kobiet – bardziej) [2,3,4]. Takie efekty mogą być wynikiem zwiększonego udziału kwasów DHA i EPA w błonach komórek mięśniowych [5].

Geneza badania

Łącząc powyższe fakty, postanowiono odpowiedzieć na pytanie, czy kwasy omega-3 mogą zapobiegać atrofii mięśni w wyniku unieruchomienia. Zważywszy na szereg zmian, jakie suplementacja PUFA może wywołać w błonach komórkowych, postawiono hipotezę, że podaż nienasyconych kwasów z rodziny n-3 może „uwrażliwiać” miocyty na dostarczane do organizmu aminokwasy, a tym samym zapewniać stałe odżywienie i brak rozpadu komórek mięśniowych.

Opis badania

Dobór osób

W badaniu wzięły udział 22 zdrowe kobiety, ćwiczące rekreacyjnie (ok. 2 dni w tygodniu), w wieku 19-31 lat, o prawidłowym BMI, które przez ostatnie 6 miesięcy nie suplementowały kwasów omega-3 [6].

Wykonywane pomiary

Trwające 10 tygodni badanie rozpoczęło się od ustalenia parametrów wyjściowych dla mięśnia czworogłowego uda. Następnie w dniu „0” zmierzono siłę mięśnia, gęstość kości, wykonano jego biopsję oraz pobrano krew do badań. Dwa tygodnie później wykonano tylko test siły i morfologię. Wszystkie badania powtórzono tuż przed rozpoczęciem fazy unieruchomienia, po jej zakończeniu i po okresie powrotu do sprawności. W dniu 3 fazy unieruchomienia wykonano biopsję mięśnia, a w dniu 7 – biopsję i badanie gęstości kości [6].

Dieta i aktywność fizyczna

Grupa badanych otrzymywała 5 g kwasów omega-3 (2,97 g EPA i 2,03 g DHA), natomiast grupa kontrolna placebo w tej samej ilości. Unieruchomienie polegało na założeniu na jedną z nóg ortezy, pozwalającej na zgięcie nogi w kolanie do 60 stopni. Wszystkie badanie kobiety otrzymywały, począwszy od 3 dni przed unieruchomieniem do zakończenia unieruchomienia, trwającego 2 tygodnie, tę samą dietę, o dopasowanej do potrzeb kaloryce. Aktywność fizyczną kontrolowano za pomocą pedometru [6].

Regeneracja w sporcie. Żywienie i nie tylko

Wyniki

DHA i EPA

Odnotowano 3-krotny wzrost stężenia we krwi kwasów DHA i EPA 14 dnia badania, w porównaniu z dniem”0” oraz znaczny wzrost ich udziału w mięśniowych fosfolipidach do dnia poprzedzającego unieruchomienie. W dalszej fazie badania parametry nie uległy zmianom [6].

Parametry mięśniowe

W odpowiedzi na unieruchomienie, objętość mięśnia czworogłowego uda oraz powierzchnia przekroju poprzecznego uległa zmniejszeniu. Wartości te wróciły jednak do stanu z dnia „0” w grupie suplementującej kwasy omega-3, w okresie regeneracji. Takie zjawisko nie miało miejsca w grupie placebo [6].

Beztłuszczowa masa ciała i siła mięśniowa

Masa tkanki mięśniowej unieruchomionej nogi uległa zmniejszeniu o około 6% u kobiet przyjmujących placebo i wróciła do normy w okresie powrotu do sprawności. W grupie badanych  masa mięśni nie uległa znaczącym zmianom. W obu grupach doszło do zmniejszenia siły i generowanej mocy „nieużywanej” nogi, ale wartości te wróciły do tych sprzed unieruchomienia w wyniku przywracania sprawności [6].

Synteza białek mięśniowych

Stopień syntezy białek mięśniowych był wyższy w grupie suplementującej kwasy omega-3. W czasie unieruchomienia, synteza w nieużywanej nodze uległa spowolnieniu w obu grupach. Biorąc pod uwagę całkowity czas trwania badania, nie wykazano istotnych różnic statystycznych [6].

Ekspresja genów

Unieruchomienie mięśnia skutkowało zwiększeniem ekspresji niepożądanych, w kontekście budowania i zachowania masy mięśniowej, genów kodujących białka: ATF4, p53, p21 i LAT1. Jednakże w grupie kobiet przyjmujących kwasy n-3 wzrost ekspresji genu MuRF1, białka również odpowiedzialnego za atrofię, nie uległ znacznej zmianie. Wszystkie parametry wróciły do wartości wyjściowych w wyniku rehabilitacji [6].

Dyskusja

Suplementacja kwasów omega-3 wpłynęła na znaczny wzrost ich stężenia we krwi i w błonach komórek mięśniowych, co mogło wiązać się z obserwowanym, korzystnym ich wpływem. W badaniu wykazano, że kobiety z grupy badanych utrzymywały stan unieruchomionego mięśnia w niemal niezmienionej formie, a ewentualne „straty” ulegały kompensacji w okresie rehabilitacji, co nie zawsze udawało się osiągać w grupie placebo, przynajmniej w czasie trwania badania. Niestety tak dobrych efektów nie udało się uzyskać jeśli chodzi o ekspresję genów, z czym wiązano największe nadzieje. Jednakże PUFA n-3 mogą hamować powstawanie niektórych białek odpowiedzialnych za atrofię mięśni, co będzie wymagać potwierdzenia na większej grupie osób i być może wprowadzenia dłuższego czasu unieruchomienia. Nie mnie jednak badanie wypadło obiecująco i być może podaż kwasów omega-3 zyska na znaczeniu w ogólnie pojętej rehabilitacji.

Źródła:

1. Herbst, E. A., Paglialunga, S., Gerling, C., Whitfield, J., Mukai, K., Chabowski, A., Heigenhauser, G. J., Spriet, L. L., andHolloway, G. P. (2014) Omega-3 supplementation alters mitochondrial membranę composition and respiration kinetics in human skeletal muscle. J. Physiol. 592, 1341–1352

2. Da Boit, M., Sibson, R., Sivasubramaniam, S., Meakin, J. R., Greig, C. A., Aspden, R. M., Thies, F., Jeromson, S., Hamilton, D. L., Speakman, J. R., Hambly, C., Mangoni, A. A., Preston, T., and Gray, S. R. (2017) Sex differences in the effect of fish-oil supplementation on the adaptive response to resistance exercise training in older people: a randomized controlled trial. Am. J. Clin. Nutr. 105, 151–158

3. Smith, G. I., Julliand, S., Reeds, D. N., Sinacore, D. R., Klein, S., and Mittendorfer, B. (2015) Fish oil-derived n-3 PUFA therapy increases muscle mass and function in healthy older adults. Am. J. Clin. Nutr. 102, 115–122

4. Smith, G. I., Atherton, P.,Reeds, D.N.,Mohammed, B. S., Rankin, D., Rennie, M. J., and Mittendorfer, B. (2011) Dietary omega-3 fatty acid supplementation increases the rate of muscle protein synthesis in older adults: a randomized controlled trial. Am. J. Clin. Nutr. 93, 402–412

5. McGlory,C.,Wardle, S.L.,Macnaughton,L. S.,Witard,O.C., Scott, F., Dick, J., Bell, J.G., Phillips, S. M.,Galloway, S.D.,Hamilton,D. L., and Tipton, K. D. (2016) Fish oil supplementation suppresses resistance exercise and feeding-induced increases in anabolic signaling without affecting myofibrillar protein synthesis in young men. Physiol. Rep. 4

6. McGlory, C., Gorissen, S. H., Kamal, M., Bahniwal, R., Hector, A. J., Baker, S. K., … & Phillips, S. M. (2019). Omega-3 fatty acid supplementation attenuates skeletal muscle disuse atrophy during two weeks of unilateral leg immobilization in healthy young women. The FASEB Journal, fj-201801857RRR.