Протеин: что это, в чем есть и для чего его пьют :: Здоровье :: РБК Стиль
Вместе с эндокринологом и тренером разбираемся, кому стоит пить протеиновые коктейли и как это делать с максимальной пользой.
Материал прокомментировали:
- Алевтина Федина, терапевт, медицинский директор сервиса управления здоровьем Checkme
- Екатерина Иванова, методист тренажерного зала сети фитнес-клубов WorldClass
Белок — главный строительный материал для нашего организма. Высокобелковая диета способствует росту мышц и набору силы, поэтому она пользуется популярностью у спортсменов. Но постоянно получать много белка из обычных продуктов очень сложно. Для того чтобы сделать питание спортсменов проще и приятнее, и были придуманы белковые коктейли (protein shakes) — в России их называют просто «протеины».
Зачем нужен белок
Из белков состоят мышцы, сухожилия, кожа, соединительные ткани, волосы и ногти. Также они участвуют во множестве других процессов в организме, начиная с производства гормонов и управления метаболизмом, заканчивая поддержанием иммунитета и регуляцией уровня жидкости.
Если мы получаем белки в достаточном количестве, кожа остается упругой, суставы — здоровыми, а мышцы растут. Если белка в рационе не хватает, даже тяжелые физические нагрузки не приведут к заметному росту мускулатуры.
Белок: функции, нормы, особенности и источники
Здоровому человеку, который не планирует быстро набрать мышечную массу и не занимается тяжелыми видами спорта, нужно потреблять 0,8 г белка на 1 кг массы тела. Их легко получить, придерживаясь обычной сбалансированной диеты. Пожилым людям, беременным и кормящим женщинам белка нужно в полтора раза больше.
Для спортсменов, которые хотят нарастить мускулатуру, необходимо потреблять уже от 1,5 до 2,2 г белка на 1 кг. Получается, что атлету весом 90 кг нужно по крайней мере 135 г белка ежедневно. Для этого он может, к примеру, съедать 100 г творога, 300 г куриной грудки и шесть яиц. Такая диета может стать как минимум испытанием, а то и настоящей пыткой. А для вегетарианцев или веганов получить такое количество белка из обычной еды почти нереально.
Что такое протеин
По-английски белок — это protein. В русском языке это слово не используется. Но «протеинами» называют смеси для коктейлей и другие специальные добавки к пище с высоким содержанием белка.
Протеиновые коктейли — источник легкодоступного белка. Доказано, что они способствуют ускорению роста мышечной массы при занятиях спортом [1]. Кроме того, если пить их после тренировок, мышцы будут восстанавливаться быстрее [2]. Протеины продаются в виде порошков, которые нужно добавлять в молоко или воду. Чаще всего можно встретить ванильные, шоколадные и клубничные, но сегодня существует огромное количество других вкусов, например, дыни, сникерса или кофе.
Стандартная порция — 30 г смеси, которую разводят в 150–250 мл жидкости. В таком коктейле будет 15–29 г протеина, а также небольшое количество жиров и углеводов. Помимо порошковых коктейлей, существуют и другие высокобелковые продукты: смеси для выпечки, батончики и даже протеиновые чипсы.
В каких еще продуктах содержится протеин
Как отмечает Алевтина Федина, несмотря на удобство протеиновых коктейлей, самый лучший способ получать белки — обычная здоровая пища.
К натуральным продуктам — рекордсменам по содержанию белка относятся (на 100 г):
- птица — 27 г;
- свинина — 27 г;
- говядина — 26 г;
- тыквенные семечки — 25 г;
- рыба — 22 г;
- морепродукты — 22 г;
- красная чечевица — 18 г;
- красная фасоль — 16 г;
- маш, нут, черная фасоль — 14 г;
- гречка и цельнозерновой хлеб — 13 г;
- киноа и тофу — 8 г.
Какие бывают протеины
Есть несколько десятков разновидностей протеиновых порошков. Они различаются по двум параметрам.
Первый — способ изготовления, от которого зависит содержание белка. Здесь существуют три вида:
- Концентраты. Производятся с помощью экстракции белка из пищевых продуктов. Обычно они содержат 60–80% собственно протеина, а оставшиеся 20–40% приходятся на жиры и углеводы. Такие смеси менее удобны для спортсменов, зато стоят меньше остальных.
- Изоляты. Более очищенный белок, где примеси составляют 5–10%. Такие порошки хорошо подходят для набора мышечной массы и нормализации веса.
- Гидролизаты. Здесь белки с помощью химических процессов расщеплены на более мелкие цепочки аминокислот. Такой протеин усваивается быстрее всего, поэтому идеален для употребления после тренировки.
Второй параметр — продукт, из которого протеин изготовлен.
Сывороточные
Этот вид протеинов производится из молочной сыворотки. Такие смеси считаются наиболее эффективными по влиянию на рост мышц и ускорение метаболизма. Сывороточный протеин имеет самый разнообразный аминокислотный профиль, то есть с ним организм получит максимальное количество необходимых аминокислот. Кроме того, у него самая высокая биологическая усвояемость. «Все животные источники белка относятся к высокоценным по профилю аминокислот, — объясняет Екатерина Иванова. — Но в сывороточных белках содержится относительно больше аминокислот ВСАА, которые дают больший метаболический отклик в организме спортсмена, чем другие».
Наконец, у таких смесей нейтральный вкус, который позволяет делать вкусные коктейли, и высокая растворимость. Все эти свойства делают сывороточный протеин самым популярным, особенно среди спортсменов.
По-английски такой протеин называется whey — это слово на коробках и банках в спортивных магазинах можно увидеть так часто, что многие начинающие спортсмены принимают его за название бренда добавок. Сывороточный протеин не подходит людям с непереносимостью лактозы, так как содержит ее в небольшом количестве.
Говяжьи
Этот тип порошков изготавливают из говяжьего мяса. По аминокислотному профилю и скорости усвоения он похож на сывороточный, однако у него меньшая биодоступность. Кроме того, в нем ниже содержание лейцина — аминокислоты, запускающей рост мышц. Еще одна проблема — худшая растворимость и специфический привкус, который производителям приходится забивать агрессивными ароматизаторами и подсластителями.
Казеиновые
Такие протеины тоже производятся из молока, но по другой технологии, чем сывороточные. Казеин, основной компонент такого порошка, — это главный белок молока, творога и сыров. Несмотря на одинаковое сырье такие коктейли — полная противоположность сывороточных. Они усваиваются дольше всего, так как обволакивают желудок, тем самым снижая аппетит. При этом они наиболее низкокалорийные, поэтому хорошо подходят для похудения. Но для спортсменов это не лучший вариант: исследования показывают, что влияние казеинового протеина на синтез мышечного белка на 132% ниже, чем сывороточного [3].
Яичные
Это не самый распространенный вид протеинов. Его воздействие пока плохо изучено, но в целом его считают несколько менее эффективным, чем сывороточный. Главные плюсы яичного протеина — отсутствие лактозы.
Яичный белок содержит авидин — это вещество препятствует усвоению биотина, витамина B-комплекса [4]. Из обычных яиц мы получаем его слишком мало для того, чтобы он реально мог навредить. Но в протеиновых порошках из яичных белков его гораздо больше. Дефицит биотина приводит к сухости кожи, депрессии, сонливости, проблемам с сердечно-сосудистой системой и накоплением холестерина.
Веганские
Для тех, кто не может или не хочет потреблять в пищу продукты животного происхождения, существуют растительные протеины. Чаще всего встречаются соевый, гороховый и конопляный. В целом они менее эффективны, чем невеганские разновидности, поэтому для всеядных людей никаких преимуществ у растительных протеинов нет. Но для веганов такие коктейли могут стать отличным источником натурального белка, которого им часто не хватает.
Для спортсменов лучше всего подходит гороховый протеин, так как усваивается довольно быстро, хотя и медленнее, чем сывороточный, и содержит много BCAA. Одно исследование показало, что по влиянию на рост мышечной массы он сопоставим с сывороточным [5].
Конопляный протеин пока слабо исследован, однако известно, что в нем содержится множество полезных биоактивных соединений, которые повышают иммунитет, защищают сердечно-сосудистую систему и снижают окислительный стресс [6].
Соевый протеин — единственный из всех растительных — содержит весь набор незаменимых аминокислот. Тем не менее это самый спорный из всех видов протеина. Так, американский диетолог Кимберли Снайдер не рекомендует пить белковые коктейли на основе сои. Но доказательная наука не находит у такого протеина никаких серьезных противопоказаний. Ошибочно считается, что соя снижает количество тестостерона, необходимого в том числе и для быстрого роста мышц, и стимулирует производство женских половых гормонов, однако исследования опровергают это [7]. Кроме того, часто соевый протеин делают из ГМО-сои, но и здесь ученые не смогли найти никаких вредных свойств.
Многокомпонентные протеины
Часто можно встретить смешанные порошки, в которые входят и «быстрые», и «медленные» виды протеина. Это относительно универсальный вариант коктейля, который можно выпить и после тренировки, и в качестве высокобелкового перекуса.
«Среди порошковых белковых добавок быстрее всего усваивается гидролизат белка — сывороточный или говяжий, — рассказывает Екатерина Иванова. — Далее по удлинению времени усвоения следуют смесь гидролизата и изолята, изолят, концентрат. Если рассматривать скорость усвоения, то быстрее всего усваиваются сывороточные молочные белки, далее яичные, говяжьи, соевые и в конце иные растительные. Поэтому чаще выбор падает на сывороточные изоляты, в том числе и по соотношению с ценой. Они и представляют большую часть ассортимента белковых добавок».
Что надо знать о правильном питании: инструкция для начинающих
Гейнер
Отдельная разновидность протеина — гейнер. Это смесь, в которой, помимо белков, содержатся еще и углеводы. Это специализированное спортивное питание для профессиональных и полупрофессиональных спортсменов и бодибилдеров. Если вы о нем раньше не слышали — значит, он вам точно не понадобится.
«Задачи гейнера — создать высококалорийный заменитель пищи с высоким содержанием углеводов, значительно поднять энергетическую ценность рациона и при этом хоть немного разгрузить пищеварительную систему, — объясняет Екатерина Иванова. — С подобными задачами сталкиваются исключительно профессиональные спортсмены во время продолжительных интенсивных нагрузок. При этом гейнером заменяется один из приемов пищи, чаще до или после тренировки. Всем остальным людям такие коктейли не нужны».
Как и когда принимать протеин
Как отмечает Алевтина Федина, если вы питаетесь сбалансированно, то, скорее всего, получаете достаточное количество белка из пищи, и протеиновые коктейли вам не нужны: «Если у человека недостаток массы тела, то протеин, действительно, может помочь. Разумеется, предварительно нужно проконсультироваться с врачом, ведь часто у людей с недостатком веса или анорексией начинаются проблемы с внутренними органами и их функциями. И неверная дозировка протеина может навредить».
Екатерина Иванова согласна — по ее словам, принимать протеины стоит лишь в случае доказанного дефицита белка: «Сами по себе протеины малополезны по сравнению с цельной пищей, богатой белком, разве что они превосходят ее в скорости усвоения, но и это не столь важно для здорового человека. А излишний белок может привести к белковой перегрузке и интоксикации».
Есть две стратегии приема протеиновых коктейлей, которые, впрочем, допустимо сочетать. Во-первых, можно принимать их с привязкой к занятиям спортом, до или после тренировки. Как отмечает Иванова, это стоит делать лишь в случае, если у спортсмена доказана нехватка белка, а получать его в достаточном количестве с обычной пищей не получается. В таком случае нужно рассчитать количество недостающего протеина и довести его с помощью коктейлей до 1,5 г на 1 кг массы тела в сутки.
По словам специалиста, восполнять запас аминокислот, то есть получать порцию белка, необходимо каждые пять-шесть часов. Поэтому рекомендуется употреблять белок за час-два часа до тренировки, лучше вместе с другими продуктами, особенно богатыми углеводами. А следующий прием пищи надо запланировать так, чтобы он уложился в пятичасовой промежуток. При этом, как отмечает Иванова, любую пищу стоит принимать не раньше чем через 40–60 минут после тренировки — так организму будет легче адекватно и последовательно включить собственные анаболические гормоны, необходимые для роста и восстановления мышц.
Кроме того, протеиновые коктейли и другие высокобелковые продукты можно использовать как перекус. Алевтина Федина допускает такую практику, но не рекомендует систематически заменять протеиновыми коктейлями полноценные завтрак, обед или ужин: «Любой прием пищи даст вам гораздо более усваиваемые белки, жиры и углеводы. Если вы не успеваете полноценно пообедать, тогда допустимо перехватить протеиновый коктейль или батончик, но на регулярной основе так делать категорически нельзя».
Вред протеина
По словам Алевтины Фединой, протеин запрещен при заболеваниях почек и желудочно-кишечного тракта, а также тем, у кого есть аллергия на компоненты протеиновой смеси. Людям с диабетом и заболеваниями печени можно принимать его только с одобрения врача.
В целом науке неизвестно о серьезных побочных эффектах протеиновых коктейлей. При употреблении в меру и под контролем врача и тренера они считаются безвредными.
«Протеин может быть безопасным, если подобрать качественный продукт и строго соблюдать дозировки, держа на контроле показатели собственного здоровья, — продолжает врач. — Но если заменять им приемы пищи, постоянно увеличивать его количество и игнорировать обследования организма, то все может закончиться снижением функции почек».
Тем не менее есть несколько научных свидетельств о вреде протеиновых коктейлей. Главная проблема заключается в том, что их производство почти никак не регулируется ни в США, ни в России, ни в Европе. Как показали исследования, во многих порошках на американском рынке содержатся опасные тяжелые металлы, такие как свинец, мышьяк и ртуть, следы пластика бисфенола-А, пестицидов и других загрязнителей [8].
Кроме того, пока еще мало изучены риски, связанные с долговременным употреблением больших доз чистого белка. Исследование 2013 года показало, что продолжительный прием протеиновых коктейлей может повредить почкам и печени, а также нарушить баланс кальция в организме [9].
«При бесконтрольном употреблении протеина страдают почки: от повышенной нагрузки снижается их функция, начинаются воспаление и ухудшение фильтрации. Впоследствии нарушаются обмен веществ и электролитный баланс, начиная с повышения содержания азотистых продуктов, — объясняет Алевтина Федина. — Это заканчивается отравлением организма и ацидозом. Нарушение функции почек также приводит к повышенному артериальному давлению, что чревато риском инфарктов и инсультов, и часто — развитием аневризмов. Также большое количество протеина без соразмерной физической нагрузки может привести к набору веса».
Спортивные врачи — о фитнесе, лечебной физкультуре и здоровом питании
Вред протеинов
← →
__DATA__
(2005-09-26 12:09)
[0]
Какие минусы существуют у протеинов помимо их высокой цены?
← →
Alex Konshin ©
(2005-09-26 12:12)
[1]
Насколько я помню, протеины — это по-русски белки. Соответственно, вред и польза зависят от того, какие именно белки.
← →
Sandman29
(2005-09-26 12:18)
[2]
И от съедаемого количества.
← →
__DATA__
(2005-09-26 12:19)
[3]
Продают же их, спортсменам, строителям рекомендуют, стоятправда довольно дорого. Одни из них MegaMass называются
← →
__DATA__
(2005-09-26 12:21)
[4]
> [2] Sandman29 (26.09.05 12:18)
В продаваемых протеинах прилагается инструкция со всеми дозировками
← →
Думкин ©
(2005-09-26 12:21)
[5]
«овес нынче дорог», а про мясо -тихо молчим.
← →
Seg
(2005-09-26 12:21)
[6]
В овощах, фруктах и мясе есть все вещества, необходимые организму.
А если здоровья нет, то и протеины не помогут.
Если о минусах — то от долгого употребления начинается депрессия.
← →
Ega23 ©
(2005-09-26 12:24)
[7]
Природой заложено? Нет. Значит — вредно.
Витаминов тоже касается.
← →
Думкин ©
(2005-09-26 12:26)
[8]
Был такой дядька. Поллинг.
Родители у него жили мало. А он почти в 2 раза больше. И 2-х Нобелей еще отхватил.
Силен был.
И пришла ему мысль — надо жрать витамины мешками. И вот оттуда и решил — что от того и прожил так долго. И энергию имел и т. п.
А ведь схалтурил дядька. соврал. а 2 Нобеля только весу прибавили — научно-необоснованному мнению.
И с протеинами — почти так.
Кушайте. А потом расскажете. Но именно — протеины — из тех банок. А не мясо.
← →
stone ©
(2005-09-26 12:26)
[9]
> __DATA__ (26.09.05 12:19) [3]
> Продают же их, спортсменам
Если это не «левак» и в рекомендуемых дозах, то ничего страшного нет. Для наращивания мышечной массы необходимо от 0,5 г белка на 1 кг веса в день (для начинающих) до (если не ошибаюсь) 2 г. — опытным спортсменам. Питаясь повседневной пищей (с учетом, что не всегда соблюдается рацион и режим питания) не всегда удается получить необходимое количество белка, поэтому используют высокобелковые пищевые добавки типа «MegaMass «. Превышение необходимой дневной дозы плюсов никаких не дает, кроме того возрастает нагрузка на органы пищеварения и печень.
← →
Ega23 ©
(2005-09-26 12:29)
[10]
не всегда удается получить необходимое количество белка, поэтому используют высокобелковые пищевые добавки типа
А яичницу пожрать — не судьба?
← →
Думкин ©
(2005-09-26 12:29)
[11]
> Ega23 © (26.09.05 12:24) [7]
природой заложена еще чума и оспа.
← →
Ega23 ©
(2005-09-26 12:30)
[12]
природой заложена еще чума и оспа.
Бывает…
← →
йгуые
(2005-09-26 12:34)
[13]
> [12] Ega23 © (26.09.05 12:30)
Если суждено умереть в 25, значит можно много курить, пить не опасаясь за здоровье, всеравно ведь в 25 заложено . ..
← →
Sandman29
(2005-09-26 12:35)
[14]
имхо употребление протеинов сродни употреблению витаминов. если не хватает и в рекомендованной дозе — всегда пожалуйста. я и сам с началом осени стал поливитамины употреблять, потому как природных уже не хватает. ну не ем я морковку, свеклу и яблоки килограммами уже 🙂
← →
stone ©
(2005-09-26 12:38)
[15]
> Ega23 © (26.09.05 12:29) [10]
> не всегда удается получить необходимое количество белка,
> поэтому используют высокобелковые пищевые добавки типа
>
> А яичницу пожрать — не судьба?
В яичнице белков как раз не много, гораздо больше жиров и углеводов… Если уж заменять естественной пищей, то лучше творог.
← →
Ega23 ©
(2005-09-26 12:42)
[16]
В яичнице белков как раз не много, гораздо больше жиров и углеводов. .. Если уж заменять естественной пищей, то лучше творог.
Ну не знаю, я этим никогда не интересовался.
Могу сказать только, что почему-то за 2 года службы и на том самом пресловутом солдатском рационе (никаких витаминов от Поллинга и никаких добавок от Mega Mass) народ на дембель уходил с вполне конкретными мышцами и запасом выносливости как у лошади.
Странно, не правда-ли?
← →
Sandman29
(2005-09-26 12:42)
[17]
яичника вредна, во-первых, там желток, а во-вторых, жаренная пища. даже здоровым людям рекомендуют не больше 1 яйца в день независимо от способа приготовления.
← →
DelphiN! ©
(2005-09-26 12:44)
[18]
> [16] Ega23 © (26.09.05 12:42)
Потаму-что народ только и делал что на турнике подтягивался, а у нормально человека времени столько просто нет чтобы сутками на турниках висеть, помоему лучше протеин кушать и в спорт зал ходить 3 раза в неделю на час, при этом иметь хорошее здоровье, красивую фигуру, и гору времени . ..
← →
stone ©
(2005-09-26 12:45)
[19]
> Странно, не правда-ли?
Ничего странного, регулярное питание (соблюдение режима) + постоянные физические упражнения.
← →
Думкин ©
(2005-09-26 12:46)
[20]
> Sandman29 (26.09.05 12:42) [17]
А можно еще прочитать про Смока белью и его рацион. Он не был здоровым — его таким выдумал Джек лондон, сам сваливший с Клондайка почти сразу по прибытии.
Но Ega23 прав — вармейский рацион при всей его аскетичности — очень здорово влияет. Положительно.
Хотя я склоняюсь к тому, что там это — в основном — из-за режима и жизни и питания — все-таки регулярного, кроме единичных всплесков.
← →
Sandman29
(2005-09-26 12:54)
[21]
Думкин © (26. 09.05 12:46) [20]
Прекрати черпать медицинскую информацию из художественной литературы, да еще и 19 века 🙂
← →
Ega23 ©
(2005-09-26 13:19)
[22]
вармейский рацион при всей его аскетичности
Кстати, если по калориям смотреть — получается даже больше стандартного американского военного рациона.
← →
Seg
(2005-09-26 13:25)
[23]
сутками на турниках висеть
Это где это у нас в войсках на турниках висят?
Хотя, действительно только висят, потому, что даже подтянуться не могут.
Зато водку пьют, траву курят, таблетки глотают, в петлю лезут, по бабам гуляют.
← →
Ломброзо ©
(2005-09-26 15:26)
[24]
Ega23 © (26. 09.05 13:19)
вармейский рацион при всей его аскетичности
Кстати, если по калориям смотреть — получается даже больше стандартного американского военного рациона.
Анек вспомнил:
Встречаются два тыловых генерала, наш и американский. Наш у американца спрашивает: «А вот скажи, какова у вас калорийность суточного рациона американского рядового»? Тот губами пошевелил, на пальцах прикинул:
— Так мол и так, 6 тыщ килокалорий.
— Не п..ди! Не может солдат три мешка брюквы сожрать!
← →
Андрей Жук ©
(2005-09-26 15:34)
[25]
А как калории считают — засовывают все в печку, сжигают и считают сколько тепла выделилось? Или еще как?
← →
Ломброзо ©
(2005-09-26 15:41)
[26]
Андрей Жук © (26.09.05 15:34)
А как калории считают — засовывают все в печку, сжигают и считают сколько тепла выделилось? Или еще как?
Зачем. Можно, конечно, и спалить, но это антинаучно. Известно, что грамм углеводов и белков — это 4,5 кКал, а грамм жиров — целых 9. Определить содержание в пищевом продукте тех, других и третьих — пара пустяков.
← →
Андрей Жук ©
(2005-09-26 15:42)
[27]
> Известно, что грамм углеводов и белков — это 4,5
> кКал, а грамм жиров — целых 9.
А это как определили? Таки сжигали?
← →
Ломброзо ©
(2005-09-26 15:47)
[28]
Андрей Жук © (26.09.05 15:42)
А это как определили? Таки сжигали?
А шут его знает. Сжечь, оно конечно, проще, но любой студент-химик с легкостью рассчитает выход энергии экзотермической реакции.
← →
Андрей Жук ©
(2005-09-26 15:52)
[29]
А я где-то читал, что важны не только количество калорий, а, так сказать, и «качество». В фашистских концлагерях рацион составлял где-то 1200 Кк, а люди пухли с голода, хотя человек может жить и с 600 Кк.
← →
Sandman29
(2005-09-26 16:10)
[30]
Андрей Жук © (26.09.05 15:52) [29]
Я читал, что если взять 2 группы крыс, первую практически не кормить, а вторую кормить досыта, но при этом регулярно пугать котом, то вторые сдыхают (от стресса), а первые живут.
← →
Юрий ©
(2005-09-26 16:40)
[31]
> Какие минусы существуют у протеинов помимо их высокой цены?
Как уже было сказано повышенная нагрузка на печень и почки, а также застой роста мышечной массы, после прекрашения употребления. Незначительный застой, у каждого по разному, но он будет.
← →
Seg
(2005-09-26 16:48)
[32]
Не знаю, кому пришло в голову, что в одной шоколадке калорий столько же, сколько в курице.
← →
ANB ©
(2005-09-26 17:15)
[33]
Все эти добавки делаются из сои. Вывод — жрем побольше дешевой колбасы/сосисок — эффект будет тот же. А по сабжу — вреда никакого, пользы тоже. Если не качаться, то никакие белковые добавки не помогут. Хотя, насчет вреда — не может просто поедание белка приводит к быстрому росту мышечной массы, не добавляют ли туда еще и стероидов ?
← →
stone ©
(2005-09-26 17:27)
[34]
> Все эти добавки делаются из сои. Вывод — жрем побольше дешевой
> колбасы/сосисок — эффект будет тот же.
Там помимо сои еще много различных «улучшителей вкуса», так что эффект совсем не тот же.
> А по сабжу — вреда никакого, пользы тоже. Если не качаться,
> то никакие белковые добавки не помогут.
Согласен.
> Хотя, насчет вреда — не может просто поедание белка приводит
> к быстрому росту мышечной массы, не добавляют ли туда еще
> и стероидов ?
В этом нет смысла, т.к. наращивание мышечной массы процесс длительный, а стероиды дают «мгновенный» прирост сил/энергии. Для «быстрого» увеличения используют другие средства, но они дают лишь визуальный эффект, т.е. масса не растет, а как бы раздувается. Этот эффект временный, если же совсем бросить занятия, мышцы «обвиснут».
Синтетический протеин в спортивном питании приводит к проблемам со здоровьем, а после – к смерти
Эксперт отметила, что чаще всего синтетические протеины встречаются в спортивном питании. «С каждым годом ко мне обращается все больше людей после стабильного длительного употребления синтетического протеина и белковых смесей. Сами синтетические протеины принимаются для того, чтобы был виден результат физической нагрузки у людей, занимающихся спортом, танцами и так далее», – сообщила токсиколог.
Основная проблема, с которой к врачу приходят пациенты, – это возникающая почечная недостаточность. При употреблении белковых смесей в больших количествах (это относится и продукции некоторых больших корпораций, выпускающих биодобавки) начинается белковое перерождение, или как еще его называют медики, амилоидоз.
Если пациент употребляет протеин на длительной основе – месяц, два месяца, полгода – к почечной недостаточности прибавляется и сердечно-сосудистая недостаточность. Почки – основной из фильтрационных органов человеческого организма, поэтому при заболевании почек азотистые соединения не могут фильтроваться. «Если страдают почки, тут же по общей системе страдает и сердце: начинается гипертоническая болезнь, повышается давление, из-за чего происходит ишемизация тканей, то есть нарушение кровоснабжения тканей различных мышц. Развивается острый коронарный синдром, после чего может последовать смерть. Чаще всего так и бывает», – объяснила Насибуллина.
«Многие потребители (наши будущие пациенты) редко читают мелкий шрифт»
Заболевание могут получить люди, относящиеся к разным возрастным группам, как мужчины, так и женщины. При этом в среднем между первым приемом протеина и визитом к врачу проходит три-четыре месяца, после которых начинают чувствоваться изменения в работе органов и систем.
В чем выражаются эти изменения? Это очень быстрая утомляемость, сильные отеки на ногах на фоне подтянутого тела, уменьшение диуреза – пациенты жалуются, что при нормальном питьевом балансе они редко ходят в туалет. Помимо отрицательных моментов, связанных с самой структурой веществ, они вдобавок могут быть некачественными и вызвать отравления.
«К сожалению, очень многие потребители (наши будущие пациенты) мало читают мелкий шрифт. Для хорошего и результативного действия веществ в синтетический продукт добавляют большое количество гормонов. Каждая пятая упаковка спортивного питания даже в США, при их серьезном отношении к этому, уже считается некачественной, потому что в ней есть большой список запрещенных веществ. Например, тестостерон. При гормональном дисбалансе, который мы получаем извне, появляется большой риск бесплодия, нарушения работы щитовидной железы и надпочечников».
В любом случае самое главное нарушение, из-за которого обращаются к врачу, – это наблюдаемый пациентом сбой работы организма. Нарушения работы щитовидной железы и надпочечников выявляются довольно быстро, а вот самое серьезное нарушение – бесплодие – фиксируется только после длительного периода безрезультатных попыток заведения ребенка.
ГОСТов, регламентирующих правильное изготовление синтетического протеина, к сожалению, не существует, так как Государственный стандарт был изобретен в СССР, а советское время подобные вещества не производились. Поэтому ГОСТом протеин не сертифицируется. Тем не менее во всех инструкциях присутствует оговорка: «Необходима консультация с лечащим врачом». Таким образом производитель снимает с себя ответственность.
«Синтол, закачанный в руки, выглядит неэстетично»
Помимо порошков и таблеток существуют инъекции и стимуляторы, запускающие набор мышечной массы. Зачем люди прибегают к их помощи? По мнению Насибуллиной, они делают это из-за гонки за красивым телом и за лайками в Instagram’е и других соцсетях. Однако в процессе этой гонки они забывают о здоровье, основные показатели которого ухудшаются. Чтобы выпустить какой-то лекарственный препарат, влияющий на работу сердечно-сосудистой системы, необходимо огромное количество лет проверки. Аппарат выпускают на рынок только тогда, когда доказана его безопасность и результативность. Обычно на выведение препарата на рынок уходит 30–35 лет.
«Если говорить о профессиональном спорте, то зачастую отрицательный эффект инъекций умалчивается, выставляются напоказ лишь положительные последствия», – констатировала токсиколог.
Некоторое время назад в Интернете был популярен человек, закачавший себе в руки синтол. Доктор прокомментировала действия химика-самоучки: «Это вызывает местный эффект, который заканчивается системным. Если мы говорим про тех людей, которым это важно, то это выглядит неэстетично. Кроме того, это огромное количество инфекций, занесенных в руки. Врачи и медперсонал боятся самостоятельно делать себе уколы, а тут постоянное введение препарата. По этому пациенту видно, что он уже больной человек».
«Высокий процент людей страдает из-за протеина импотенцией»
Несмотря на последствия, многие люди все же принимают белковые добавки. Однако говорить, что от их применения есть польза, пока рано, так как препараты еще не изучены до конца. «Нет доказанных статей, есть статьи, заказанные корпорациями, производящими препараты. Поэтому полное и стопроцентное влияние веществ не доказано», – подчеркнула врач.
Впрочем, Насибуллина отметила, что правильно подобрать способ увеличения мышечной массы возможно. «Сейчас, так как индустрия спортивного питания поднялась вверх, появились спортивные диетологи. Везде оговаривается: проконсультируйтесь со своим лечащим врачом. А кто-то пошел к этому врачу? Кто-то уточнил: можно мне или нельзя? Нет ли проблем с печенью, почками? Только после решения этих вопросов возможен подбор доз», – заявила она. Но все же к хроническому употреблению добавок врачи относятся скептически – постоянно заменять нормальные белки синтетическими неправильно.
Есть стереотип, что мужчины, употребляющие подобные препараты, испытывают проблемы в интимной сфере. Токсиколог полностью его подтвердила: «Возьмите любое спортивное питание и почитайте истинный состав. В 90% случаев это будет гормональный аппарат. Не зря существует эндокринология, где ювелирно высчитывают, как вводить и какой препарат для корректировки тех или иных гормонов. А тут мы просто берем и увеличиваем дозу, что вызывает дисбаланс и проблемы даже похлеще импотенции. Очень высокий процент людей страдает импотенцией из-за протеинов».
Несмотря на всю тяжесть последствий, просто бросить прием протеина не выйдет, так как возникнет синдром зависимости. При гигантских дозах белка мышечная ткань нарастает, однако этот эффект непродолжителен. Даже если продолжить походы в спортзал, но убрать протеиновые коктейли, все, что будет набрано с ними, пропадет. «Это происходит потому, что мы никогда не будем принимать то количество белка в обычной жизни, сколько употребляют спортсмены с протеиновыми наполнителями. Как только мы убираем эту дозу белка, мышцы перестанут работать и контурироваться, как ранее», – сообщила врач.
«Не стоит налегать на энергетические батончики – один прием в два-три дня»
Существует категория лиц, которым полностью запрещено употребление синтетических белков. Это дети в возрасте до 16 лет. «Дело в гормональном фоне: как организм переваривает, какие ферменты у детишек. Однако если родители разрешают, мы ничего не можем поделать. Также синтетические белки запрещены пациентам с почечной недостаточностью, печеночной недостаточностью, сердечно-сосудистой недостаточностью. Беременные – вообще отдельная категория лиц, которая должна принимать минимальный объем препаратов. Но им и физическая активность в спортзале противопоказана. Только какие-то минимальные нагрузки в профилактических целях», – рассказала доктор.
С использованием протеина неразрывно связано и употребление энергетических батончиков. Они основаны либо также на протеинах, либо на злаках – эти два варианта сильно отличаются друг от друга. На самом деле употребление батончиков – это удовлетворение углеводного баланса. Там происходит замещение углеводов сахарозаменителями, в том числе и синтетическими. Так что от батончика таких последствий, как от синтетического питания, не будет. «Среднее потребление – один батончик в два-три дня. Тем не менее врачи против батончиков с сахарозаменителем, если он химический. Он тут же вызывает гастрит, нарушение слизистой оболочки желудка и язву», – заметила Насибуллина. Стоит понимать, что после одного съеденного батончика в организме ничего не произойдет, но если употреблять их постоянно, то наступят перечисленные выше последствия.
Кроме того, токсиколог заметила, что при употреблении протеинов возможно появление эффекта плацебо. Однако если говорить о подготовке к условному конкурсу бодибилдеров, то там он не сработает, так как в ход идет все: от запрещенных препаратов до изнуряющих диет, от которых случаются внезапные смерти от сердечной недостаточности прямо в спортзалах.
Что же нужно делать для набора мышечной массы без применения синтетических белков? Препараты, которые пропагандируются в залах, – химического происхождения, поэтому они вызовут не очень хорошие последствия. «Вы не придете туда за здоровьем, вы придете за калечащим себя веществом. Есть прекрасные диетологи, которые могут помочь увеличить в личном рационе человека количество белковых продуктов, но не синтетических. Первым делом стоит идти не за абонементом, а к врачу. Около 50% посетителей спортзала приходят туда с хроническими заболеваниями», – подытожила Насибуллина.
В молодом возрасте люди не чувствуют всех проблем от приема синтетического протеина, однако ближе к сорока годам кольнет то здесь, то там, а затем наступит катастрофа. Абонемент даже в самый дорогой клуб никогда не даст гарантии здоровья.
Протеин – это не только научное название пищевого белка
Протеины и их влияние на мужскую потенцию
Протеин – это не только научное название пищевого белка. В настоящее время протеины – это специальные высокобелковые порошкообразные смеси, которые принимают спортсмены для активного роста мышечной массы. Довольно часто встречается мнение, что они способны наносить вред мужской потенции, поэтому стоит разобраться, так ли это на самом деле.
Истинное влияние протеина на потенцию
Чтобы разобраться в особенностях протеина, следует понять, из чего состоят такие смеси. Существуют разновидности спортивного питания на основе соевого, яичного и сыворочного белка. Первые две полезны для организации дополнительных приемов пищи в тренировочный период, когда организму требуется больше белка для роста мышц, а последний принимается непосредственно перед тренировкой и после нее для насыщения мышц энергией и снятия лишней усталости.
Неоднократно доказано, что любому мужчине и не только спортсменам жизненно необходимо употреблять как можно больше белка. Крепкие и здоровые мышцы – залог стабильной выработки организмом гормона тестостерона. Именно он отвечает за поддержание стабильной сексуальной функции. Таким образом, те, кто утверждает, что спортивный протеин является вредным для потенции, неправы. Скорее всего, он путают спортивное питание с искусственными химическими добавками и гормоны, которыми «грешат» некоторые спортсмены. Именно эти добавки со временем угнетают мужское здоровье.
А вот то, в чем не усомнились многие мужчины, это препарат Черный носорог. Все больше представителей сильного пола оставляют положительные отзывы о Блэк Рино для потенции, поскольку сексуальная дисфункция может развиваться и независимо от того, занимается человек спортом ли нет. В любом возрасте и ситуации это натуральное средство отлично поправляет здоровье. Достаточно изучить отзывы о Black Rhino и самолично убедиться в этом.
В чем вред протеина
Увы, но современный рынок активно наводнила суррогатная продукция. Это дешевые протеиновые смеси, в которых отсутствует белок в чистом виде, но имеются всяческие дополнительные примеси:
- мука;
- дешевая и переработанная соя;
- вредные жиры;
- углеводы;
- консерванты;
- ароматические добавки.
Прием таких препаратов усугубляет здоровье мужчины. Перед покупкой спортивного питания или любого другого препарата, необходимо внимательно ознакомиться с отзывами о нем, а также изучить состав. Сегодня обозначились несколько лидеров российского и мирового спортивного питания, поэтому достаточно выбирать качественную продукцию, чтобы не испытывать проблем со здоровьем.
Может ли протеиновая добавка вызвать проблемы с сердцем
В США 20-летняя стриптизерша почувствовала себя плохо после участия в TikTok-челлендже. Перед тренировкой девушка употребила сухой протеиновый коктейль, после чего попала в больницу с сердечным приступом. Действительно ли опасны протеиновые добавки, выяснял «360».
Что случилось
Американка Бриатни Портильо танцует стриптиз, а также транслирует приватные шоу на платформе OnlyFans. Недавно она перенесла сердечный приступ после участия в TikTok-челлендже Dry scooping («Сухая ложка»). В нем спортсмены-любители заглатывают ложку протеинового порошка перед тренировкой. Считается, что так он подействует быстрее, чем разведенный в воде или молоке.
Бриатни подкрепилась порошком всухомятку и начала разминку. Вскоре она почувствовала тяжесть и боль в груди.
Танцовщица списала все на паническую атаку, но симптомы усиливались, и тренировку пришлось прекратить. Когда боль в груди уменьшилась, девушка пошла на работу.
Там, в прохладной гримерке стриптизершу бросило в жар, хотя на ней было только бикини. Боль усилилась, распространившись на спину и левую руку, рассказала Бриатни BuzzFeed.
По симптомам она опознала сердечный приступ и позвонила в службу спасения 911. В больнице девушке сделали электрокардиограмму, ее состояние описали как острый коронарный синдром без подъема сегмента ST на ЭКГ.
При таком приступе коронарные артерии не блокируются полностью, пояснила кардиолог Николь Харкин. При этом сердечная мышца испытывает кислородное голодание.
Врач отметила, что помимо протеинов предтренировочный комплекс обычно содержит большое количество кофеина, а также искусственные красители, подсластители и эмульгаторы.
Прием всех этих веществ может нанести вред организму из-за резкого увеличения частоты сердечных сокращений и роста артериального давления, добавила Харкин.
Бриатни врачи посоветовали исключить из рациона кофеин, внимательно читать этикетки добавок, а также следить за частотой пульса с помощью фитнес-браслета или умных часов.
Мнение специалиста
Петербургский фитнес-тренер Никита Скрипник рассказал «360», что протеиновый порошок не может вызвать сердечный приступ, вне зависимости от того, как его употреблять — в сухом или разведенном виде.
«Технически это высушенная сыворотка, которая дополнительно обогащается витаминами, минералами — тем, что нужно для активных людей», — сообщил собеседник.
Протеин, добавил он, является пищевой добавкой и помогает сбалансировать спортивный рацион по белкам, жирам и углеводам.
Побочной реакцией может быть аллергия на компоненты препарата, например, консервант или краситель. Люди с непереносимостью лактозы отреагируют на молочный белок.
Кроме того, при неправильном хранении протеин может испортиться — протухнуть, как и любой белковый продукт, предупредил специалист.
Новичкам, которые пришли в зал, чтобы привести себя в форму, эта добавка не требуется. Лучше сосредоточиться на регулярных тренировках, контроле за питанием и отдыхе, отметил Скрипник.
«А протеиновая добавка, как и любая пищевая добавка, является маленьким помощником такого кита как питание», — считает тренер.
Смесь белковая Myprotein Impact Whey |
71,77/84 |
20/4 |
1,14/7,6 |
включает в свой состав концентрат сывороточного белка, какао-порошок |
Val 137 |
Бензойная кислота — 735,72 |
|
Смесь белковая Ostrovit |
71,60/78 |
19/2,4 |
1,86/1,8 |
включает в свой состав концентрат сывороточного белка, соль поваренную. |
Phe+Tyr 115 |
Бензойная кислота — 631,58 |
|
Смесь белковая Geneticlab Nutrition Whey Pro |
73,34/75 |
16/9 |
4,87/2,86 |
включает в свой состав концентрат сывороточного белка. |
Val 124 |
Бензойная кислота — 566,43 |
|
Смесь белковая DO4A |
57,02/60,5 |
35/22,1 |
0,28/7 |
включает в свой состав концентрат сывороточного белка, ксантановую камедь, мальтодекстрин, соль поваренную. |
Phe+Tyr 114 |
Бензойная кислота — 67,7 |
|
Смесь белковая R-LINE Nutrition Power Whey |
73,59/75,2 |
17/8,7 |
0,5/9,7 |
включает в свой состав концентрат сывороточного белка, ксантановую камедь. |
Val 117 |
Бензойная кислота — 778,27 |
|
Смесь белковая RPS Nutrition Whey Protein |
18,90/68 |
71/10 |
1,23/5,7 |
включает в свой состав концентрат сывороточного белка, микрокристаллическую целлюлозу, ксантановую камедь, гуаровую камедь, какао-порошок, кукурузный крахмал, кофе, соль поваренную. |
Phe+Tyr 85 |
Бензойная кислота — 1064,45 |
|
Смесь белковая KFD Premium WPC 80 |
71,66/79 |
19/9 |
5,01/1,57 |
включает в свой состав концентрат сывороточного белка. |
Val 121 |
Бензойная кислота — 139,35 |
|
Батончик Iron Man 32 Protein Bar |
23,04/32 |
46/46 |
13,22/7,6 |
включает в свой состав концентрат молочного белка, изолят сывороточного белка, частицы растительного компонента (кокосовая стружка), гидролизат коллагена, какао-порошок, жир (глазурь шоколадная). |
140 Phe+Tyr |
Бензойная кислота — 187,84, сорбиновая кислота — 978,65, сернистая кислота — 0,001 |
|
Батончик Power Pro |
19,96/36,9 |
51/35,4 |
11,67/9,6 |
включает в состав молочные белки, концентрат сывороточного белка, казеин, гидролизат коллагена, мальтодекстрин, какао-порошок, жир (шоколадная глазурь) |
113 Met (без цистеина) |
Бензойная кислота — 129,16, сорбиновая кислота — |
|
Батончик Best bar |
30,67/33 |
48/6,8 |
5,13/4,5 |
включает в свой состав концентрат сывороточного белка, концентрат молочного белка, растительные пищевые волокна, коллагеновый белок, частицы растительного компонента, масло растительное. |
120 Phe+Tyr |
Бензойная кислота — 32,41, сорбиновая кислота — 1021,9 |
|
Батончик Bombbar |
30,81/33 |
42/6 |
9,54/9 |
включает в свой состав концентрат сывороточного белка, концентрат молочного белка, жир, частицы растительных компонентов. |
119 Phe+Tyr |
Бензойная кислота — 55,29, сорбиновая кислота — 337,67 |
|
Смесь белковая Maxler Golden Whey |
65,94/75,75 |
22/12,12 |
2,17/4,5 |
включает в свой состав концентрат сывороточного белка, изолят сывороточного белка, гидролизат сывороточного белка, соль поваренную. |
Val 129 |
Бензойная кислота — 288,09 |
Побочные эффекты протеина — выдумка или реальность ?
Выбирая спортивное питание человек интересуется его свойствами и влиянием на организм. Имеются ли побочные эффекты и безопасно ли спортивное питание для организма?
Что же такое белок?
Протеин и белок — слова-синонимы. Это главная составляющая живых организмов, источник роста. Каждый человеческий орган состоит из аминокислот (элементы самого белка). Больше всего протеина в мышцах, которые на 2/3 состоят из BCAA, глютамина и ряда других соединений. Вот почему при дефиците белка они первыми попадают под удар.
Для покрытия потребностей организм нуждается в 2-2,5 граммах белка на кило веса. Если перевести этот объем в эквивалент пищи, то в день спортсмен нуждается примерно в килограмме мяса. Съесть такой объем тяжело физически и дорого, поэтому был разработан другой способ — выделение белка из различных продуктов. Так появился концентрированный протеин.
Сегодня он добывается из сыворотки молока, сои, риса, пшеницы и других продуктов. Благодаря этому побочные эффекты от приема сведены к минимуму или отсутствуют вовсе. Более того, белок полезен для организма и обеспечивает следующий результат:
восполняет дефицит аминокислот;
восстанавливает мускулатуру, которая была повреждена в период тренировочного процесса;
запускает процесс суперкомпенсации;
защищает организм от катаболических эффектов;
активизирует обменные процессы.
Мифы о вреде протеина
Если почитать публикации в сети и газетах, то можно прийти к мнению о вреде протеина и его опасности для организма. В прессе рассказывается о побочных эффектах, которые затрагивают многие органы. Есть даже предположение, что протеин по своему действию опаснее анаболических стероидов. Мол, регулярный прием добавки «сажает» печень и почки, а также наносит вред многим внутренним органам.
Как правило, все эти утверждения не имеют под собой никакого основания, кроме некоторых исключений, о которых пойдет речь ниже.
Специалисты не могли остаться в стороне от предположений, которые блуждают в сети. Они провели тщательный анализ связи между объемом поступающего в организм протеина и здоровьем людей. При этом испытуемые принимали различные типы белка — животный и растительный. Главные критерии, которым должны были соответствовать участники — возраст от 18 лет, привычный образ жизни, готовность принимать участие в долгосрочных исследованиях. Сам эксперимент проводился в течение 11 лет — с 2000 по 2011.
Результаты следующие:
Костная система.
Здесь стоит отметить двоякое действие спортивного питания:
-ускоряет вывод кальция, который уходит с мочой;
-ускоряет производство кальция и делает его доступным для усвоения.
Побочные эффекты, которые имеют отношение к костной системе, компенсируются выработкой дополнительных факторов роста. Это значит, что белок положительным образом сказывается на здоровье костей, а его негативное влияние — миф.
Сердце и сосуды.
Отдельное внимание заслужила сердечно-сосудистая система. Ранее считалось, что прием протеина повышает уровень смертности, связанной с заболеваниями сердца. На самом деле такая теория не нашла подтверждения. Но некоторые моменты стоит выделить:
-Была выявлена взаимосвязь между появлением ишемической болезни сердца и потреблением белка.
-Риск артериальной гипертензии возрастает на фоне повышенного потребления протеина. При этом результаты не выносят четкий обвинительный приговор. Влияние рассматривается только с позиции минимальной вероятности.
-Взаимосвязь между коронарной болезнью сердца и уровнем потребления белка незначительна.
Канцерогенное действие.
Многие отмечают побочные эффекты, связанные с повышением риска возникновения раковых заболеваний. В этом отношении стоит отметить следующее:
-Воздействие протеина на риск появления рака груди не доказано. При этом не имеет значения, какой вид белка принимал испытуемый — растительный или животный.
-Взаимосвязь между злокачественной опухолью яичников и потреблением белка не обнаружена, как и в отношении предстательной железы.
-Вероятность рака гортани выше в случае приема животного протеина и ниже, если белок имеет растительное происхождение.
-В отношении рака почек взаимосвязи выявлено не было.
Потенция.
В сети все чаще встречаются предположения, что протеин неким образом влияет на потенцию. Такие побочные эффекты отпугивают представителей сильного пола, которые бояться потерять мужскую силу. На самом деле это миф. Снижение потенции из-за белка возможно только при самовнушении. Что касается самого утверждения, то оно связано с соевым протеином, в составе которого присутствуют эстрогены — женские гормоны. Они негативно сказываются на половой системе мужчины. Но чтобы почувствовать вред, соевый белок должен потребляться в огромном количестве. Избежать проблемы легко — достаточно принимать сывороточный протеин, в котором отсутствуют упомянутые негативные компоненты.
Почки. При организации исследований отдельное внимание было уделено влиянию спортивного питания на почки. Считается, что этот продукт ускоряет процесс образования камней в мочеполовой системе. Но проведенные эксперименты не подтвердили опасений. Единственные, кому не рекомендуется прием добавки — люди с признаками почечной недостаточности. В этом случае нагрузка на почки возрастает.
Диабет. Еще одна теория касается риска появления диабета в случае повышенного приема белка. Было проведено три исследования, которые не дали точного ответа на вопрос — вредна добавка в отношении диабета или нет. Из трех групп, которые принимали участие в исследовании, у участников двух из них была обнаружена незначительная взаимосвязь в отношении протеина животного происхождения. Что касается растительных белков, то здесь закономерности выявлено не было. Влияние имеет и ряд дополнительных факторов, среди которых наличие вредных привычек у человека, уровень физической активности, отношение к алкогольной продукции, индекс массы тела, применение гормональных препаратов и так далее.
Печень. Множество слухов ходит и в отношении влияния протеина на печень. Мол, чрезмерный прием добавки приводит к снижению ее функции, повышенной нагрузке. Практика применения показала, что спортсмены, имеющие здоровую печень, не ощущают проблем или дискомфорта. Если же с органом имеются проблемы, то обследование и рекомендация врача не будут лишними.
Влияние на женщин. Снова стоит вернуться к соевому протеину и содержанию эстрогенов в его составе. На самом деле, спортивное питание содержит минимум этого гормона, поэтому негативно сказаться на здоровье или как-то повлиять на гормональный фон неспособно
Итог
Негативное влияние протеина на организм — не больше чем миф. При отсутствии проблем со здоровьем и соблюдении правильной дозировки опасаться приема добавки не стоит. Единственное, что возможно — реакция на какой-либо компонент при индивидуальной непереносимости. Но в этом случае самое страшное, что может случиться — расстройство ЖКТ и метеоризм.
Потребление с пищей общих, животных и растительных белков и риск всех причин, смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и рака: систематический обзор и метаанализ доза-реакция проспективных когортных исследований
Резюме
Цель Изучить и количественно оценить потенциал Доза-реакция между потреблением общего, животного и растительного белка и риском смертности от всех причин, сердечно-сосудистых заболеваний и рака.
Дизайн Систематический обзор и метаанализ проспективных когортных исследований.
Источники данных PubMed, Scopus и ISI Web of Science до декабря 2019 года, а также ссылки на найденные соответствующие статьи.
Выборка исследования Проспективные когортные исследования, в которых сообщались оценки риска для всех причин, смертности от сердечно-сосудистых заболеваний и рака у взрослых в возрасте 18 лет и старше.
Синтез данных Модели случайных эффектов использовались для расчета объединенных величин эффекта и 95% доверительных интервалов для самых высоких и самых низких категорий потребления белка и для учета различий между исследованиями.Линейный и нелинейный анализы доза-реакция были выполнены для оценки зависимости доза-реакция между потреблением белка и смертностью.
Результаты 32 проспективных когортных исследования были включены в систематический обзор и 31 — в метаанализ. За период наблюдения от 3,5 до 32 лет произошло 113 039 смертей (16 429 от сердечно-сосудистых заболеваний и 22 303 от рака) среди 715 128 участников. Потребление общего белка было связано с более низким риском смертности от всех причин (размер объединенного эффекта 0.94, 95% доверительный интервал от 0,89 до 0,99, I 2 = 58,4%, P <0,001). Потребление растительного белка было значимо связано с более низким риском смертности от всех причин (размер объединенного эффекта 0,92, 95% доверительный интервал 0,87–0,97, I 2 = 57,5%, P = 0,003) и смертности от сердечно-сосудистых заболеваний (общий коэффициент риска 0,88 , 95% доверительный интервал от 0,80 до 0,96, I 2 = 63,7%, P = 0,001), но не со смертностью от рака. Потребление общего и животного белка не было существенно связано с риском сердечно-сосудистых заболеваний и смертности от рака.Анализ зависимости реакции от дозы показал значительную обратную связь между потреблением растительного белка и смертностью от всех причин (P = 0,05 для нелинейности). Дополнительные 3% энергии из растительных белков в день были связаны с 5% снижением риска смерти от всех причин.
Выводы Более высокое потребление общего белка было связано с более низким риском смертности от всех причин, а потребление растительного белка было связано с более низким риском смертности от всех причин и сердечно-сосудистых заболеваний.Замена продуктов с высоким содержанием животного белка источниками растительного белка может быть связана с долголетием.
Введение
Сердечно-сосудистые заболевания и рак являются двумя основными причинами смерти, от которых в 2016 году во всем мире умерло 26,9 миллиона человек.1 Диета играет важную роль в этих состояниях. Оптимальный состав макроэлементов диеты для поддержания долголетия остается неопределенным 23, особенно в отношении потребления белка. В последние десятилетия произошел глобальный переход к высокобелковой диете.Кроме того, недавно стало популярным соблюдение диеты с высоким содержанием белка из-за ее возможного влияния на потерю веса, сохранение мышечной массы и повышение силы.56
Диеты с высоким содержанием белка также были связаны с улучшением кардиометаболических биомаркеров, включая кровь уровень глюкозы и артериального давления. Все больше данных свидетельствует о том, что диеты, богатые белком, особенно растительным, значительно снижают концентрацию липидов в сыворотке крови без какого-либо значительного влияния на концентрацию холестерина липопротеинов высокой плотности и риск сердечно-сосудистых заболеваний.7 Эти эффекты могут быть связаны с биоактивными пептидами и аминокислотным составом растительных белков, но другие компоненты в тех же продуктах также могут вносить свой вклад. Сообщалось также о значительной положительной связи между потреблением животного белка и повышением частоты сердечно-сосудистых заболеваний и некоторых видов рака, 8 что может быть связано с содержанием аминокислот с высоким содержанием серы в животных белках.
Результаты о связи между общим потреблением белка и продолжительностью жизни все еще остаются противоречивыми.Общее потребление белка было связано со снижением риска смертности в некоторых исследованиях, 910 но другие не смогли найти таких доказательств.1112 Те же самые результаты были получены и для животных или растительных белков.111314 В нескольких исследованиях было обнаружено, что потребление животных белков было связано с более высокий риск смертности, 151617 в то время как другие сообщили об отсутствии значимой связи между потреблением животных или растительных белков и риском всех причин и причин конкретной смертности.111318 Недавний метаанализ показал, что потребление соевого белка было связано со сниженным риском молочной железы смертность от рака, но она не была связана со всеми причинами и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний.19 Нет информации о силе и форме зависимости «доза-реакция» между потреблением белков и риском смерти. Мы провели систематический обзор и мета-анализ доза-реакция проспективных когортных исследований, чтобы обобщить связь между потреблением диетического белка и риском смертности от всех причин, сердечно-сосудистых заболеваний и рака.
Методы
Результаты этого систематического обзора и метаанализа были представлены на основе предпочтительных элементов отчетности для рекомендаций по систематическому обзору и метаанализу (PRISMA).20
Стратегия поиска
Мы провели систематический поиск всех статей, опубликованных до 31 декабря 2019 г., в онлайн-базах данных, включая PubMed / Medline, ISI Web of Science и Scopus, без ограничений по языку или времени публикации. Дополнительная таблица 1 предоставляет подробную информацию о поисковых запросах. Чтобы не пропустить какую-либо публикацию, мы также проверили списки ссылок на извлеченные статьи и недавние обзоры. Неопубликованные исследования не были включены, поскольку они могли иметь более низкое методологическое качество, чем опубликованные исследования, из-за отсутствия экспертной оценки.21 Повторяющиеся цитаты были удалены.
Критерии включения и исключения
Опубликованные исследования включались, если они были наблюдательными проспективными исследованиями, проведенными на взрослых людях, или исследованиями, в которых сообщалось о величине эффекта, включая отношения рисков или относительные риски или отношения шансов с соответствующими 95% доверительными интервалами для связи между потреблением общего белка, животного белка или растительного белка в качестве представляющего интерес воздействия и смертности от всех причин, сердечно-сосудистых заболеваний, общего или специфического рака в качестве представляющего интерес результата.Все исходы были классифицированы на основе МКБ-10 Всемирной организации здравоохранения (Международная классификация болезней, 10-й пересмотр) .22 Если один и тот же набор данных был опубликован более чем в одной публикации, мы включали тот, который содержит более полные результаты или наибольшее количество участников.
Мы исключили письма, комментарии, обзоры, метаанализы и экологические исследования. Мы также исключили исследования, проведенные на детях или подростках и на пациентах с хроническим заболеванием почек или на гемодиализе, на последней стадии рака или критическом состоянии.Кроме того, были исключены исследования, в которых азот мочевины в моче рассматривался как суррогатный показатель потребления белка, а также исследования, в которых в качестве воздействия рассматривались отдельные пищевые источники белка, а не общий белок. Если в исследовании сообщалось о величине эффекта для риска заболевания и смертности вместе, мы не включали его в анализ. Более того, были исключены исследования с недостаточным количеством данных, а также исследования по потреблению белка из определенных источников, таких как соя или бобовые.
Извлечение данных
Два исследователя (SN и OS) провели извлечение данных независимо и разрешили любые разногласия в консультации с главным исследователем (AE).Из каждой подходящей статьи мы извлекли имя первого автора, год публикации, дизайн исследования, место проведения исследования, возрастной диапазон и состояние здоровья на момент включения в исследование, пол, размер когорты, частоту смерти, продолжительность наблюдения, воздействие, метод. используется для оценки воздействия, категорий сравнения и соответствующих величин эффекта категорий сравнения вместе с 95% доверительными интервалами и смешивающими переменными, скорректированными в статистическом анализе. Когда данные были представлены отдельно для мужчин и женщин, мы рассматривали каждую часть как отдельное исследование.Если во включенном исследовании сообщалось о нескольких оценках риска, мы извлекали полностью скорректированные величины эффекта. Численные оценки были извлечены из графиков с помощью Plot Digitizer (http://plotdigitizer.sourceforge.net/).
Оценка риска систематической ошибки
Риск систематической ошибки был оценен с использованием инструмента нерандомизированных исследований воздействий (ROBINS-E) 23. Этот инструмент включает семь областей — систематическая ошибка из-за смешения, отклонения от предполагаемых воздействий и отсутствующих данных и предвзятость при выборе участников, классификации воздействий, измерении результатов и выборе результатов, представленных в отчете.Исследования были разделены на категории с низким риском, умеренным риском, серьезным риском и критическим риском систематической ошибки в каждой области. В дополнительной таблице 2 представлены результаты оценки риска систематической ошибки.
Статистические методы
Отношения шансов, относительные риски и отношения рисков (вместе с 95% доверительными интервалами) для сравнения наивысшего и самого низкого категорий общего потребления, животного и растительного белка были использованы для расчета логарифмических соотношений шансов, относительных рисков , и отношения рисков со стандартными ошибками.Для анализа использовалась модель случайных эффектов, в которой мы рассчитали как статистику Q, так и I 2 в качестве индикаторов неоднородности. 24252627 I 2 значения более 50% рассматривались как значительная неоднородность между исследованиями.21 Модель случайных эффектов. может учитывать различия между исследованиями и, таким образом, может обеспечить более консервативные результаты, чем модель с фиксированными эффектами. для получения общей оценки, а затем включил размер объединенного эффекта в метаанализ.Исследования, в которых изучалась только смертность от рака или сердечно-сосудистых заболеваний в зависимости от потребления белка, также учитывались в метаанализе смертности от всех причин. Если оценка была представлена для самой низкой категории потребления белка по сравнению с самой высокой категорией, мы вычисляли самые высокие и самые низкие оценки с помощью метода Орсини.30 Когда была обнаружена значительная неоднородность между исследованиями, мы провели анализ подгрупп, чтобы изучить возможные источники неоднородности. . Эти анализы основывались на месте проведения исследования, продолжительности наблюдения, поле, инструментах оценки питания, состоянии здоровья участников исследования, странах с высоким и низким / средним доходом, однократных / повторных измерениях потребления белка, типе величины эффекта и статистическом контроле для вмешивающиеся факторы (индекс массы тела (ИМТ), общее потребление энергии и макроэлементы (жиры и углеводы)).Неоднородность между подгруппами исследовалась с помощью модели фиксированных эффектов.
Систематическая ошибка публикации была проверена путем визуального осмотра графиков воронок. Формальная статистическая оценка асимметрии воронкообразного графика также проводилась с помощью теста асимметрии регрессии Эггера и теста Бегга. Метод обрезки и заполнения использовался для выявления влияния вероятных пропущенных исследований на общий эффект. Мы также провели анализ чувствительности с использованием модели фиксированных эффектов, в которой каждое проспективное когортное исследование было исключено по очереди, чтобы изучить влияние этого исследования на общую оценку.
Метод, предложенный Гренландией31 и Орсини30, использовался для вычисления тенденции на основе оценок отношения шансов, относительного риска или отношения рисков и их соответствующих 95% доверительных интервалов по категориям потребления белка. В этом методе требовалось распределение случаев и отношения шансов, относительные риски или отношения рисков с оценками дисперсии для трех или более количественных категорий воздействия. Мы рассмотрели среднюю точку потребления белка с пищей в каждой категории.Для исследований, которые сообщали о потреблении белка в виде диапазона, мы оценивали среднюю точку в каждой категории, вычисляя среднее значение нижней и верхней границы. Когда высшая и низшая категории были открытыми, мы предполагали, что длина этих открытых интервалов такая же, как и у соседних интервалов.
Для изучения возможной нелинейной связи между потреблением белка и смертностью был применен двухэтапный метаанализ «доза-ответ» со случайными эффектами. Этот метаанализ был проведен путем моделирования потребления белка и ограниченных кубических сплайнов с тремя узлами при фиксированных центилях 10%, 50% и 90% распределения.На основе метода Орсини 30 мы рассчитали ограниченные кубические сплайновые модели с помощью обобщенного метода оценки тенденций наименьших квадратов, который учитывает корреляцию внутри каждого набора сообщенных соотношений шансов, относительных рисков или соотношений рисков. Затем конкретные оценки исследования были объединены методом ограниченного максимального правдоподобия в многомерном метаанализе случайных эффектов.32 Значение вероятности нелинейности оценивалось с помощью проверки нулевой гипотезы, в которой коэффициент второго сплайна считался равным нулю. .Линейная связь доза-ответ между дополнительными 3% энергии белков и смертностью была исследована с использованием двухэтапного метода оценки тенденции обобщенных наименьших квадратов. Сначала были оценены линии наклона, характерные для исследования, а затем эти линии были объединены для получения общего среднего наклона.30 Линии наклона для конкретных исследований были объединены с помощью модели случайных эффектов. Статистический анализ проводился с использованием STATA версии 14.0. Значение P менее 0,05 считалось значимым для всех тестов, включая Q-тест Кохрана.
Участие пациентов и общественности
Ни один из пациентов не участвовал в постановке вопроса исследования или оценке результатов, а также в разработке планов дизайна или реализации исследования. Пациентов не просили дать совет относительно интерпретации или записи результатов. Нет планов по распространению результатов исследования среди участников исследования или соответствующего сообщества пациентов.
Результаты
Поиск литературы
Всего в ходе первоначального поиска было обнаружено 18 683 статьи.После исключения дублирующих статей и тех, которые не соответствовали критериям включения, было выявлено 57 полнотекстовых статей потенциально релевантных исследований. После полнотекстового обзора были исключены еще 25 статей: семь, в которых были включены пациенты с хроническими заболеваниями почек или проходившие гемодиализ, шесть, которые проводились в отделении интенсивной терапии или на пациентах в критическом состоянии, одна — с пациентами с терминальной стадией. рак, и четыре, которые сообщили о связи с диетическими источниками белка, а не с потреблением общего белка.34353637 Была исключена одна статья, в которой смертность и ишемическая болезнь сердца были объединены в качестве результата.38 Другая статья, в которой азот мочевины в моче рассматривалась как суррогатный индекс потребления белка и сообщала о соотношении рисков смертности по категориям азота мочевины ночной мочи, была исключена. 39 Одна статья, в которой рассматривались общие схемы питания40, и три статьи с недостаточным количеством данных414243 также были исключены. В одном исследовании тип потребления белка оценивался, а не количество по отношению к смертности, и поэтому был исключен.44
Наконец, 32 бумаги когортных исследований были включены в систематическом обзоре, 7
12131415161718454647484950515253545556575859606162636465 и 31 статей были включены в мета-analysis.7
121314151617184546474849505152535455565758596061636465 Двадцать два документа, сообщили размеры эффекта для всех причин смертности, 7
121314151617184647495051525455596365 17 для сердечно-сосудистой смертности от болезней,
1314151617184749505153575864 и 14 для смертности от рака. 7
15161718454648566061 Из этих публикаций 26 сообщали о размерах эффекта для потребления общего белка, 7
14161718454647484950515253545556596061636465 16 для потребления животного белка, 7
131415161845495658616264 и 18 для потребления растительного белка.7
1213141516184549565758616264 На рисунке 1 показана блок-схема выбора исследования.
Рис. 1
Блок-схема выбора исследований
Из 32 публикаций, включенных в систематический обзор, некоторые исследования проводились на одних и тех же популяциях. Исследование Сонг и др. 15 было проведено на базе данных Исследования здоровья медсестер и Последующего исследования медицинских работников, а исследование Прейса и др. 64 было проведено на основе набора данных последующего исследования медицинских работников. В текущем исследовании исследование Song et al15 было включено в основной анализ, поскольку оно было более полным, чем исследование Preis et al, но в нем отсутствовали необходимые данные для анализа зависимости реакции от дозы между потреблением общего белка и смертностью.Однако в исследовании Preis et al64 сообщалось о такой информации, поэтому она была включена в анализ реакции на дозу. Исследование Song et al15 было учтено при подсчете общего числа участников и случаев смертности.
Кроме того, были опубликованы две статьи (Папаниколау и др., 201913 и Левин и др., 201417), основанные на наборе данных Третьего национального исследования здоровья и питания (NHANES III). Исследование Papanikolaou et al13 было включено в основной анализ из-за его полноты; однако из-за отсутствия необходимых данных для анализа доза-эффект в этом исследовании 13 мы также использовали исследование Levine et al.17
Также были опубликованы три дополнительных исследования ((Holmes et al 1999 и 2017, 5556 Song et al 20187), основанные на наборах данных исследования здоровья медсестер или последующих исследований медицинских специалистов. Все три исследования были посвящены пациентам с онкологическими заболеваниями, которые были исключены из других исследований, опубликованных из этих наборов данных. Таким образом, эти три исследования были включены. Два исследования Холмса и др. 5556 были выполнены на пациентах с раком груди в наборе данных исследования здоровья медсестер; в одном из них сообщалось о величине эффекта для смертности от рака а другой — размер эффекта для смертности от всех причин.Поэтому оба были включены. Для расчета общего числа участников и случаев смертности была рассмотрена одна из повторяющихся публикаций (Holmes et al, 2017; 56, Song et al, 2016; 15, Papanikolaou et al, 201913).
Характеристики включенных исследований
В таблицах 1-3 показаны характеристики включенных проспективных когортных исследований. Количество участников этих исследований варьировалось от 288 до 135 335, с возрастным диапазоном от 19 до 101 года. Всего в 32 публикации, рассматриваемые в данном систематическом обзоре, вошли 715 128 участников.За период наблюдения от 3,5 до 32 лет общее количество смертей от всех причин составило 113 039, от сердечно-сосудистых заболеваний — 16 429 и от рака — 22 303. Был рассмотрен размер выборки из наиболее полного отчета. когда оно было опубликовано более одного раза.131556 Три статьи включали только мужчин, 126164 и семь публикаций включали только женщин.11144855566063 Из оставшихся исследований три статьи сообщали о соотношении рисков для мужчин и женщин отдельно.95258 Всего в 14 публикациях описывались исследования в США, 711131415175253555661626364 17 в странах за пределами США,
1618454647484950545758596065 и 1 население из 18 разных стран.51
Таблица 1
Характеристики включенных исследований связи между потреблением белка и смертностью от всех причин у взрослых в возрасте 19 лет и старше
Таблица 2
Характеристики включенных исследований связи между потреблением белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний у взрослых в возрасте старше 18 лет
Таблица 3
Характеристики включенных исследований связи между потреблением белка и смертностью от рака у взрослых в возрасте> 18 лет
Для изучения потребления белка в 11 публикациях использовались диетические записи или отзывы 1012131747525357596165 и в 19 использовался опросник частоты приема пищи.7
151618454648495155565860626364 В исследованиях, проведенных Halbesma et al54 и Courand et al, 50 потребление общего белка оценивалось с использованием азота мочевины ночной мочи. В общей сложности 31 публикация использовала исходные данные о потреблении белка в своем анализе (однократное измерение), тогда как в одной статье среднее потребление белка в течение периода наблюдения (повторные измерения) рассматривалось как основное воздействие15. Все исследования, кроме одного60, скорректировали ассоциации. для возраста.
Большинство когорт контролировали некоторые общепринятые факторы риска, включая ИМТ (n = 24), курение (n = 22) и потребление алкоголя (n = 14).Другие также скорректированы с учетом физической активности (n = 14), потребления энергии (n = 25), других диетических переменных (n = 14) и макроэлементов (жиров или углеводов; n = 12). На основе инструмента ROBINS-E 15 статей имели низкий риск систематической ошибки во всех компонентах (дополнительная таблица 2). 71112131415161718465155626364 В девяти статьях были представлены размеры эффекта для смертности от сердечно-сосудистых заболеваний и рака, без каких-либо данных о размере эффекта для смертности от всех причин.104548535657586061 Сообщенные размеры эффекта в этих исследованиях были объединены, и общий размер эффекта был рассмотрен в метаанализе смертности от всех причин.
Систематический обзор
Из 29 статей о связи между потреблением общего белка и смертностью от всех причин шесть сообщили об обратной связи, 9 10 47 48 54 55 одна показала положительную связь, 7 и другие сообщили об обратной связи. значимая ассоциация. 12-18 45 46 49-53 56 58-61 63-65 Что касается связи между потреблением животного белка и смертностью от всех причин, два исследования показали обратную связь 10 16 , а другие не показали значимой связи. 7 9 12-15 18 45 49 58 61 62 64 Более того, семь публикаций показали обратную связь между потреблением растительного белка и смертностью от всех причин. 9 11 16 18 49 57 64 Что касается смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, то в двух исследованиях сообщалось о защитной связи с потреблением общего белка, 10 47 в одном исследовании с животным белком, 10 и в шести статьях с растительным белком. 11 14 15 18 57 64 Одно исследование показало обратную связь между потреблением общего белка и смертностью от рака. 48 Одно исследование также показало обратную связь между потреблением растительного белка и смертностью от рака. 7
Мета-анализ потребления белка и смертности от всех причин
Из 29 статей, посвященных потреблению общего белка и смертности от всех причин, 21 представила достаточно данных для сравнения самых высоких и самых низких категорий общего потребления белка. 304 участника вошли в эти статьи, 72 261 умерли. Суммарный размер эффекта для смертности от всех причин при сравнении самого высокого и самого низкого потребления общего белка был равен 0.94 (95% доверительный интервал от 0,89 до 0,99, P = 0,02), что указывает на значительную обратную связь между общим потреблением белка и смертностью от всех причин (рис. 2). Между исследованиями наблюдалась значительная неоднородность (I 2 = 58,4%, P <0,001).
Рис. 2
Лесной график для ассоциации между потреблением белка и риском смертности от всех причин у взрослых в возрасте 19 лет и старше, выраженный как сравнение между наивысшей и самой низкой категориями потребления белка. Ромбы представляют объединенные оценки из анализа случайных эффектов
Когда связь между потреблением животного белка и смертностью от всех причин была исследована в 11 публикациях, 1011131415161719565861, включая в общей сложности 304 100 участников и 60 495 смертей, значимой связи не было обнаружено (размер объединенного эффекта при сравнении самого высокого и самого низкого потребления было 1.00, 95% доверительный интервал от 0,94 до 1,05, P = 0,86) с умеренной неоднородностью исследований (I 2 = 45,2%, P = 0,04; рис. 2). Однако потребление растительного белка, которое было изучено в 13 статьях 10111213141516171956575861 с 439 339 участниками и 95 892 смертельными случаями, было обратно пропорционально связано со смертностью от всех причин (совокупный размер эффекта при сравнении самого высокого и самого низкого потребления был 0,92, 0,87-0,97, P = 0,002) при значительной разнородности исследований (I 2 = 57.5%, P = 0,003; рис 2).
Мета-анализ потребления белка и смертности от сердечно-сосудистых заболеваний
Десять публикаций
14151618505158 изучали связь между потреблением общего белка и риском смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. Эти исследования включали в общей сложности 427 005 участников и 15 518 смертей. Суммарный размер эффекта смертности от сердечно-сосудистых заболеваний при сравнении максимального и минимального потребления белка составил 0,98 (95% доверительный интервал от 0,94 до 1,03, P = 0,51), что указывает на отсутствие четкой значимой связи между общим потреблением белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний (рис. 3). .Среди исследований не было обнаружено значительной разнородности (I 2 = 16,4%, P = 0,28).
Рис. 3
Лесной график для ассоциации между потреблением белка и риском смертности от сердечно-сосудистых заболеваний у взрослых в возрасте 19 лет и старше, выраженный как сравнение между наивысшей и самой низкой категориями потребления белка. Ромбы представляют объединенные оценки из анализа случайных эффектов.
Связь между потреблением животного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний была исследована в восьми работах,
1415161858, которые включали 290 542 участников и 13 667 смертей.Не было обнаружено значимой связи (совокупный размер эффекта при сравнении самого высокого и самого низкого потребления составил 1,02, 95% доверительный интервал от 0,94 до 1,11, P = 0,56), при отсутствии значительной гетерогенности среди исследований (I 2 = 31,7%, P = 0,16 ; рис 3). Однако для потребления растительного белка, которое было изучено в 10 статьях
13141516185758 с общим числом 425 781 участника и 14 021 смертельным исходом, была обнаружена обратная связь с сердечно-сосудистыми заболеваниями (совокупный размер эффекта при сравнении самого высокого и самого низкого потребления был равен 0.88, от 0,80 до 0,96, Р = 0,003; рис 3). Между исследованиями не было обнаружено значительной разнородности (I 2 = 63,7%, P = 0,001).
Мета-анализ потребления белка и смертности от рака
Двенадцать статей,
151618454648566061 с общим числом участников 292 629 и 22 118 случаями смерти, исследовали связь между потреблением общего белка и смертностью от рака. Суммарный размер эффекта для смертности от рака при сравнении самого высокого и самого низкого потребления белка составил 0,98 (95% доверительный интервал 0.92–1,05, P = 0,63), что указывает на отсутствие четкой связи; однако между исследованиями были обнаружены доказательства умеренной неоднородности (I 2 = 40,9%, P = 0,06; рис. 4). Такие же результаты были получены для потребления животного белка и смертности от рака на основе девяти публикаций
151618455661 с общим числом 274 370 участников и 21 759 смертей (объединенный размер эффекта при сравнении самого высокого и самого низкого потребления белка составил 1,00, 95% доверительный интервал от 0,98 до 1,02, P = 0,88), при отсутствии значительной разнородности исследований (I 2 = 0%, P = 0.46; рис 4). То же самое относится и к потреблению растительного белка, которое было рассмотрено в девяти статьях
151618455661 с 274 370 участниками и 21 759 смертельными исходами (совокупный эффект при сравнении максимального и минимального потребления белка составил 0,99, 0,94–1,05, P = 0,68). Более того, в этом случае не было обнаружено значительной разнородности исследований (I 2 = 12,2%; P = 0,33; рис. 4).
Рис. 4
Лесной график связи между потреблением белка и риском смертности от рака у взрослых в возрасте 19 лет и старше, выраженный как сравнение между наивысшей и самой низкой категориями потребления белка.Ромбы представляют объединенные оценки из анализа случайных эффектов
Линейный и нелинейный анализ доза-реакция
Восемь
1718465164 из 21 публикации о связи между общим потреблением белка и смертностью от всех причин были включены в анализ доза-реакция (рис. 5). Не было обнаружено значимой нелинейной связи (P = 0,40 для нелинейности). Кроме того, метаанализ линейной доза-ответ не показал значимой связи между общим потреблением белка и смертностью от всех причин на дополнительные 3% энергии от белка в день (размер объединенного эффекта 0.99, от 0,97 до 1,00, P = 0,10; дополнительный рис 1). Объединив данные пяти 10151618 из 11 статей по анализу зависимости реакции от потребления животного белка и смертности от всех причин, не было обнаружено значительной нелинейной связи (P = 0,54 для нелинейности; рис. 5). Более того, линейная связь между увеличением энергии животных белков на 3% в день и смертностью от всех причин не была значимой (суммарный эффект 0,99, 0,96–1,02, P = 0,61; дополнительный рисунок 1). В результате анализа дозозависимости потребления растительного белка и смертности от всех причин, основанном на шести статьях
161857 из 13 публикаций, была обнаружена значимая нелинейная связь (P = 0.05 для нелинейности; рис 5). На основе линейного анализа доза-реакция, дополнительные 3% энергии из растительных белков в день были связаны со снижением риска смерти от всех причин на 5% (общий размер эффекта 0,95, 95 от 0,93 до 0,98, P <0,001; дополнительный рисунок 1 ).
Рис. 5
Нелинейная доза-ответная связь между потреблением общего, животного и растительного белка (на основе процента ккал / день ( 1 ккал = 4,18 кДж = 0,00418 МДж ) с риском смерти от всех причин, сердечно-сосудистых заболеваний болезнь (ССЗ) и рак у взрослых в возрасте 19 лет и старше.Потребление белка с пищей моделировали с помощью ограниченных кубических сплайнов в многомерной модели доза-реакция со случайными эффектами. Черная линия указывает на линейную модель; сплошная фиолетовая линия указывает модель сплайна; пунктирные линии представляют 95% доверительный интервал. ES = размер эффекта
Нелинейный анализ реакции на дозу семи из 10 статей
17185164 не показал значимой связи между потреблением общего белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний (P = 0,07; рис. 5). Результаты метаанализа линейной доза-ответ не показали значимой связи между общим потреблением белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний (размер объединенного эффекта 0.98, от 0,97 до 1,00, P = 0,08; дополнительный рис 2). На основании пяти публикаций
1618 не было обнаружено значительной нелинейной связи между потреблением животного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний (P = 0,37 для нелинейности; рис. 5). Как и в случае метаанализа нелинейной доза-реакция, линейный анализ доза-реакция не показал существенной связи между потреблением животного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний на основе дополнительных 3% энергии из животных белков в день (размер объединенного эффекта 0,98, 0.94 до 1,02, P = 0,32; дополнительный рис 2). Обратная связь между потреблением растительного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний была обнаружена в нелинейном анализе зависимости реакции от дозы, основанном на шести статьях
161857 (P <0,001 для нелинейности; рис. 5). Линейный анализ «доза-ответ» не показал значимой связи между дополнительными 3% энергии от потребления растительного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний (суммарный эффект 0,96, 95 0,89–1,04, P = 0,30; дополнительный рисунок 2).
Из 13 статей о связи между потреблением общего белка и смертностью от рака пять 916171846 были включены в нелинейный анализ реакции на дозу.Не было обнаружено значимой связи между потреблением общего белка и смертностью от рака (P = 0,84; рис. 5). Это также относится к потреблению животного белка (P = 0,93) и растительного белка (P = 0,52) на основе четырех документов
18 (рис. 5). Линейный анализ реакции на дозу показал, что дополнительные 3% энергии от общего потребления белка (суммарный эффект 0,98, 0,94–1,03, P = 0,39), потребления животного белка (0,99, 0,96–1,02, P = 0,50) и растительного белка потребление (0,94, 0,85–1,03, P = 0,19) не было связано со смертностью от рака (дополнительный рисунок 3).
Анализ подгрупп и чувствительности, а также систематическая ошибка публикации
Чтобы проверить надежность результатов и изучить возможные источники неоднородности между исследованиями, был проведен анализ подгрупп. Эти анализы проводились на основе заранее определенных критериев, включая место проведения исследования, продолжительность наблюдения, пол, инструменты оценки питания, состояние здоровья участников исследования, страны с высоким и низким или средним уровнем дохода, однократные или многократные измерения потребления белка, тип размера эффекта. и статистический контроль влияющих факторов (ИМТ, общее потребление энергии и макроэлементы (жиры и углеводы)).В дополнительной таблице 3 представлены результаты для различных подгрупп.
Значительная обратная связь была обнаружена между общим потреблением белка и смертностью от всех причин у женщин в исследованиях, в которых для оценки общего потребления белка использовался опросник по частоте приема пищи, среди тех исследований, которые не контролировали общее потребление энергии и потребление макроэлементов, со сроком наблюдения менее 15 лет, и те, которые проводились людям с сопутствующими заболеваниями. Что касается смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, значительная обратная связь с общим потреблением белка была замечена в исследованиях, которые не контролировали общее потребление энергии и потребление макроэлементов, а также среди тех, у которых период наблюдения составлял менее 15 лет.
Для потребления животного белка в исследованиях с продолжительностью наблюдения менее 15 лет наблюдалась значительная обратная связь со смертностью от всех причин. Кроме того, обратная связь между потреблением животного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний наблюдалась в исследованиях, которые не контролировали потребление макроэлементов.
Потребление растительного белка было обратно пропорционально связано со смертностью от всех причин как у мужчин, так и у женщин, в исследованиях, которые проводились в США и странах за пределами США, в исследованиях с последующим наблюдением более 15 и менее 15 лет, в исследования, в которых для оценки диеты применялся вопросник о частоте приема пищи, среди исследований, которые контролировали их анализ потребления энергии и макроэлементов и ИМТ, в исследованиях, проведенных на лицах без сопутствующих заболеваний, в исследованиях, проведенных в странах с высоким уровнем дохода, и в исследованиях, в которых сообщалось об опасности коэффициент для их анализа.Такие же результаты наблюдались между потреблением растительного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний, но эта связь не была значительной у мужчин и женщин в исследованиях, которые проводились в США, и в исследованиях с последующим наблюдением более 15 лет.
Результаты анализа чувствительности с использованием модели фиксированных эффектов показали, что исключение исследований Song et al, 15 Kurihara et al, 57 Budhathoki et al, 18 и Sun et al11 привело к изменению значительной обратной связи между растительным белком. потребление и смертность от сердечно-сосудистых заболеваний до минимально значимой обратной связи.Анализ чувствительности для других исследованных ассоциаций показал, что исключение какого-либо отдельного исследования из анализа не повлияло заметно на величину совокупного эффекта. Отсутствие пропущенных исследований не было условно вменено в области графиков с улучшенными контурами воронок. На основании теста ранговой корреляции Бегга систематической ошибки публикации обнаружено не было. Что касается связи между общим потреблением белка и смертностью от всех причин и от сердечно-сосудистых заболеваний, а также между потреблением растительного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний, тест линейной регрессии Эггера показал возможную систематическую ошибку публикации.Однако применение метода обрезки и заполнения не привело к изменению средней величины эффекта, что также свидетельствует о том, что на результаты не повлияла систематическая ошибка публикации.
Обсуждение
В этом систематическом обзоре и метаанализе мы обнаружили значительную обратную связь между потреблением общего белка и смертностью от всех причин; не было обнаружено четкой значимой связи между общим потреблением белка или животного белка и сердечно-сосудистыми заболеваниями и смертностью от рака. Потребление растительного белка было связано с более низким риском смертности от всех причин и сердечно-сосудистых заболеваний.Обратная связь между потреблением растительного белка и смертностью от всех причин и сердечно-сосудистыми заболеваниями оставалась значимой в исследованиях, которые контролировали потребление энергии, ИМТ и макроэлементов, а также в исследованиях с последующим наблюдением менее 15 лет и в исследованиях, в которых применялась частота приема пищи. анкета для оценки питания.
Сравнение с другими исследованиями
Мы систематически и количественно обобщили предыдущие исследования связи между потреблением общего, животного и растительного белка и смертностью.Недавний систематический обзор и метаанализ показали, что потребление соевого белка в значительной степени связано со снижением риска смертности от рака груди, но не связано со смертностью от всех причин и сердечно-сосудистыми заболеваниями.19 Кроме того, высокое потребление бобовых, зерно и орехи как основные источники растительных белков были связаны с более низким риском всех причин и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний.6667 Долгосрочные наблюдательные исследования показали, что высокое потребление общих и животных белков было связано с повышенным риском рака и диабета.176869 Замена белков мяса на белки, не относящиеся к мясу, благоприятно ассоциируется с уровнем инсулина натощак и снижением инсулинорезистентности.70 Потребление низкоуглеводных, высокопротеиновых и жировых диет не было связано с повышенным риском ишемической болезни сердца у женщин. Однако, когда были выбраны растительные источники жира и белка, эти диеты были связаны с более низким риском ишемической болезни сердца.71 В целом, все доступные исследования подтверждают благотворное влияние растительных белков на здоровье человека.
В этом метаанализе не было обнаружено значительной связи между потреблением животного белка и смертностью. В отличие от наших результатов, один метаанализ показал, что каждое сокращение трех порций обработанного мяса в неделю было связано с небольшим снижением риска общей смертности от рака в течение всей жизни.72 Кроме того, потребление рыбы было связано с более низким риском. смертности от всех причин среди потребителей с высоким уровнем потребления, чем среди потребителей с наименьшим потреблением73. молочные продукты.Кроме того, противоречивые ассоциации между потреблением мяса животных и животного белка. Здесь мы сравнили наши результаты с предыдущим метаанализом 72 мяса животных. В этом метаанализе переменной воздействия было мясо как группа продуктов питания, тогда как нашей переменной воздействия был белок как питательное вещество. Мясо животных содержит жир, натрий, железо и витамины группы B в дополнение к белку, поэтому эти питательные вещества могут по-разному влиять на риск смертности, тогда как животный белок — это белок только из животных источников.Следовательно, результаты по мясу животных и животному белку могут быть разными. при этом смертность объясняется жирностью мяса. Некоторые исследования, изучающие связь между потреблением животного белка и смертностью, контролировали анализ потребления жиров.12151618586264 Кроме того, различные методы, используемые при переработке и приготовлении мяса, могут дать дополнительное объяснение расхождения.
При интерпретации наших результатов необходимо учитывать, что люди не потребляют отдельные макроэлементы, такие как белки.Потребление с пищей других питательных веществ и биологически активных факторов в пищевых продуктах, содержащих белок, также может объяснять связь между потреблением белка и смертностью. Кроме того, когда вклад одного питательного вещества оценивается как риск заболевания, следует учитывать взаимодействие между питательными веществами в кишечнике. Некоторые исследования, включенные в этот метаанализ, контролировали смешанные эффекты других макроэлементов (жиров или углеводов). мало изменилось, тогда как обратная связь между потреблением общего белка и смертностью от всех причин стала несущественной.Следовательно, потребление жиров с пищей вряд ли объясняет защитную связь между потреблением растительного белка и смертностью. Потребление белков животного и растительного происхождения может быть маркером более широкого рациона питания — или даже социальным классом, важным независимым предиктором многих последствий для здоровья. Наши результаты следует интерпретировать в этом контексте, и в будущих исследованиях следует рассмотреть, является ли потребление животных и растительных белков маркером общей диеты или социального класса.
Механизмы
В этом исследовании потребление растительного белка было обратно пропорционально смертности от всех причин и сердечно-сосудистых заболеваний. Такой же результат наблюдался в отношении потребления общего белка и смертности от всех причин. Учитывая, что растительный белок является частью общего белка, наблюдаемая обратная связь между потреблением общего белка, по-видимому, связана с его компонентом растительного белка. Механизмы, посредством которых растительные белки могут влиять на здоровье человека, не очень хорошо известны. В то время как потребление животного белка было связано с повышенными концентрациями инсулиноподобного фактора роста 1, потребление растительных белков с пищей не было связано с повышенными уровнями.7475 Повышенный уровень инсулиноподобного фактора роста 1 был связан с повышенным риском возрастных заболеваний, таких как рак. 7677 Кроме того, пищевые растительные белки были связаны с благоприятными изменениями артериального давления, окружности талии, массы тела и тела. состав, который может помочь снизить риск нескольких хронических заболеваний, включая сердечно-сосудистые заболевания и диабет 2 типа.78 Потребление животного белка, независимо от массы тела, было связано с гиперхолестеринемией, тогда как потребление растительных белков было связано с низким уровнем плазмы холестерин.798081
Бактериальная ферментация растительных белков в кишечнике может помочь снизить выработку потенциально токсичных и канцерогенных метаболитов, таких как аммиак, амины, фенолы, метаболиты триптофана и сульфиды.82 Биоактивные пептиды, полученные из растительных белков, также могут быть полезны для здоровья. продвижение свойств. Эти белки и пептиды обладают антиоксидантным, противовоспалительным, антигипертензивным и антимикробным действием. 838485 Было показано, что аноректические пептиды проявляют свою антиобезогенную активность за счет уменьшения потребления пищи.86 Более ранние исследования показали, что биоактивные пептиды могут снижать уровень холестерина в крови. 87 Кроме того, различные ассоциации между белками животного или растительного происхождения и риском смертности могут быть связаны с различиями в аминокислотном составе. Растительные белки содержат меньшее количество аминокислот лизина и гистидина, чем животные белки; Было показано, что высокое потребление этих аминокислот увеличивает секрецию липопротеинов, содержащих апо B.88. Следовательно, потребление растительных белков может быть связано с защитой от сердечно-сосудистых заболеваний через этот механизм.Помимо аминокислот, растительные белки богаты незаменимыми аминокислотами, такими как предшественники аргинина и пирувата, что, в свою очередь, может привести к усилению регуляции глюкагона и снижению секреции инсулина.89 Действие глюкагона на гепатоциты опосредуется повышением циклической активности. концентрации аденозинмонофосфата, которые подавляют синтез необходимых ферментов для липогенеза de novo и активируют рецепторы липопротеинов низкой плотности и продукцию антагониста инсулиноподобного фактора роста 1.89
Сильные и слабые стороны этого исследования
Этот метаанализ имеет несколько сильных сторон. Во-первых, большое количество участников и включенных смертей позволило нам количественно оценить связь потребления белка и риска смерти, что сделало его более мощным, чем любое отдельное исследование. Во-вторых, был проведен анализ реакции на дозу для оценки линейных и нелинейных ассоциаций. В-третьих, поскольку все включенные исследования были проспективными, влияние ошибки отзыва и отбора незначительно.Кроме того, мы рассмотрели подтипы общего потребления белка, включая белки животного и растительного происхождения. Эти данные дают исчерпывающее представление о связи между потреблением диетического белка и риском смертности на основе текущих данных.
Это исследование имеет некоторые ограничения, большинство из которых являются общими для наблюдательных исследований и метаанализов. Остаточные или неизмеряемые смешивающие факторы могли повлиять на величину связи между потреблением белка и смертностью. Хотя в большинстве исследований учитывались потенциальные искажающие факторы, некоторые не учитывали потребление других питательных веществ с пищей, а другие не рассматривали общее потребление энергии и ИМТ как коварианты.Отсутствие контроля над другими питательными веществами, такими как количество и тип диетического жира, который присутствует в большинстве пищевых источников белка, может повлиять на независимую связь потребления белка со смертностью. Кроме того, в некоторых исследованиях в этом обзоре не было представлено достаточно информации для включения в метаанализ «доза-реакция». Кроме того, в включенных когортах использовались различные методы оценки питания, в том числе анкеты по частоте приема пищи, воспоминания о питании и записи, а единицы потребления белка варьировались в разных исследованиях.Ошибки измерения при оценке диеты неизбежны и, как правило, недооценивают связь с потреблением белка. Кроме того, наши выводы о потреблении животного белка могут быть менее распространены на экономику с низким или средним уровнем дохода, в которой диеты богаты углеводами, а потребление животных источников низкое.
Выводы, последствия для политики и будущие исследования
Мы обнаружили, что высокое потребление общего белка связано с более низким риском смертности от всех причин.Потребление растительного белка также было связано с более низким риском смертности от всех причин и сердечно-сосудистых заболеваний, что согласуется с его благотворным влиянием на кардиометаболические факторы риска, включая липидный и липопротеиновый профиль крови, артериальное давление и гликемическую регуляцию. Эти результаты имеют важное значение для общественного здравоохранения, поскольку потребление растительного белка можно относительно легко увеличить, заменив животный белок, и это может иметь большое влияние на долголетие. Кроме того, дополнительные 3% энергии из растительных белков в день были связаны с 5% снижением риска смерти от всех причин.Таким образом, наши результаты решительно подтверждают существующие диетические рекомендации по увеличению потребления растительных белков среди населения в целом. Экстраполяцию этих результатов на население мира следует проводить с осторожностью, поскольку большинство исследований, включенных в метаанализ, проводились в западных странах, а из других стран было сообщено о нескольких исследованиях. Следовательно, необходимы дальнейшие исследования. Дополнительные исследования также должны быть сосредоточены на механизмах, посредством которых диетический белок влияет на смертность.
То, что уже известно по этой теме
-
Было предложено употребление высокобелковых диет для контроля массы тела и улучшения кардиометаболических нарушений.
-
Регулярное употребление красного мяса и высокое потребление животных белков связано с несколькими факторами здоровья проблемы
-
Данные о связи между различными типами белков и смертностью противоречат друг другу
Что добавляет это исследование
-
Высокое потребление общего белка связано с более низким риском смертности от всех причин
-
Потребление растительного белка связано с более низким риском смертности от всех причин и от сердечно-сосудистых заболеваний, а дополнительные 3% энергии из растительных белков в день связаны с 5% снижением риска смерти от всех причин
-
Эти результаты подтверждают текущие диетические рекомендации по увеличению потребления растительных белков. в общей популяции
Специфические химические и структурные повреждения белков, продуцируемых синхротронным излучением
Реферат
Радиационное повреждение — неотъемлемая проблема рентгеновской кристаллографии.Обычно предполагается, что он неспецифический и проявляется как постепенное ухудшение общего качества данных, полученных для данного кристалла, по мере того, как сбор данных продолжается. Основываясь на данных синхротронного рентгеновского излучения третьего поколения, собранных при криогенных температурах, мы показываем для ферментов Torpedo californica ацетилхолинэстеразы и лизоцима куриного яичного белка, что синхротронное излучение также может вызывать высокоспецифические повреждения. Дисульфидные мостики разрываются, и карбоксильные группы кислотных остатков теряют свое определение.Особенно восприимчивыми оказываются сильно экспонированные карбоксилы и карбоксилы в активном центре обоих ферментов. Остаток каталитической триады, His-440, в ацетилхолинэстеразе также, по-видимому, намного более чувствителен к радиационному повреждению, чем другие остатки гистидина. Наши результаты имеют прямое практическое значение для повседневного сбора рентгеновских данных на высокоэнергетических синхротронных источниках. Кроме того, они обеспечивают прямой подход к изучению радиационной химии белков и нуклеиновых кислот на детальном структурном уровне, а также могут дать информацию о предполагаемых «слабых звеньях» в данной биологической макромолекуле, которая может иметь структурное и функциональное значение.
Хотя радиационное повреждение является неотъемлемой проблемой рентгеновской кристаллографии, до сих пор оно не было широко исследовано. Обычно предполагается, что он неспецифический и проявляется как постепенное ухудшение общего качества данных, полученных для данного кристалла, по мере сбора данных (1–3). Кристаллографическое сообщество макромолекул отреагировало на реальность радиационного повреждения, применив криотехнологии (4, 5). Однако даже во время сбора данных при криогенных температурах с использованием средств синхротронного излучения средней интенсивности, значительные повреждения с точки зрения потери разрешения неоднократно наблюдались для больших структур, таких как рибосома (6), а также для глобулярных белков (7). .В источниках третьего поколения нередки случаи, когда лучи вводимых устройств ослабляют или расфокусируют луч (8) просто для того, чтобы снизить доступную плотность потока, которая слишком высока даже для глобулярных белков и нуклеиновых кислот. Чтобы оптимально использовать яркие синхротронные источники, необходимо понять механизм радиационного повреждения и его подробные последствия.
Далее мы представляем исследование двух белков, которое обеспечивает описание молекулярных последствий радиационного повреждения при криогенных температурах.Первоначальное исследование, проведенное в рамках подготовки к измерениям с временным разрешением на ацетилхолинэстеразе Torpedo californica ( Tc AChE) (9), показало, помимо потери дифракционной способности кристалла и общего увеличения атомной B факторы, высокоспецифические эффекты рентгеновского облучения. К ним относятся, в частности, разрыв дисульфидных связей и потеря определения карбоксильных групп кислотных остатков. Очень похожее специфическое радиационное повреждение наблюдалось в исследованиях второго фермента, лизоцима куриного яичного белка (HEWL), что свидетельствует об общности наблюдаемого явления.Наши исследования имеют прямое практическое значение для макромолекулярных кристаллографов, использующих яркие синхротронные источники, как в отношении сбора данных, так и интерпретации полученных структур. Кроме того, они послужили отправной точкой для более подробных исследований механизма радиационного повреждения с использованием источников рентгеновского излучения вставных устройств на синхротроне третьего поколения (R.B.G.R. and S.M., неопубликованная работа). Наконец, они показывают, что радиохимия макромолекул, подвергшихся воздействию синхротронного излучения, может отслеживаться на детальном структурном уровне и, таким образом, может дополнять и дополнять данные, полученные с использованием существующих методов, используемых в исследованиях излучения, таких как электронный спиновой резонанс и электронно-ядерный двойной резонанс. спектроскопия (10, 11).
Методы
Материалы.
Tc AChE представляет собой гликопротеин с субъединичной молекулярной массой 65000. Он содержит три внутримолекулярные дисульфидные связи и межмолекулярный дисульфид на С-конце, который участвует в образовании димера. Tc AChE очищали после солюбилизации фосфатидилинозитол-специфической фосфолипазой C с помощью аффинной хроматографии, как описано (12). Тригональные кристаллы пространственной группы P3 1 21 были выращены из 34% полиэтиленгликоля 200/0.3 М морфолиноэтансульфоновая кислота, pH 5,8, при 4 ° C (13).
HEWL представляет собой мономерный белок с молекулярной массой 15000, содержащий четыре внутрицепочечные дисульфидные связи. Он был получен от Appligene (Illkirch, Франция). Тетрагональные кристаллы пространственной группы P4 3 2 1 2 были выращены из 2–6% NaCl / 0,2 М ацетата Na, pH 4,7 (14).
Сбор и обработка данных.
ТКАЧЭ .
Кристаллы были перенесены в минеральное масло и подвергнуты мгновенному охлаждению с использованием охлаждающего устройства Oxford Cryosystems (Oxford Cryosystems, Oxford, U.K.), работающий при 100 К. На монокристалле серия из девяти полных наборов данных (A – I) была собрана на канале ондуляторного пучка ID14-Eh5 в Европейском центре синхротронного излучения в Гренобле. Незатененный пучок использовался на длине волны 0,931 Å. Для каждого набора данных было собрано 70 кадров с диапазоном колебаний 0,5 ° и временем экспозиции 3 секунды на кадр при начальном угле, определяемом с помощью программы стратегии (15). Полная продолжительность сбора каждого набора данных составила 19 мин.Данные были обработаны с использованием denzo и scalepack (16) (см. Таблицу 1). Предел разрешения, определенный с помощью / <σI> и R merge в оболочке с самым высоким разрешением, составлял 2,0–2,1 Å для первых трех наборов данных (A – C) и постепенно снижался до 3,0 Å для последний набор данных (I).
Таблица 1
Статистика дифракционных данных АЧЭ
HEWL.
Как часть более длинного временного ряда, три набора данных были собраны на одной и той же ондуляторной линии луча, на той же длине волны, что и для Tc AChE, но с ослабленным (около . 15-кратная) балка. Время экспозиции составляло 1 с, диапазон колебаний — 0,5 ° на кадр. Общее время для сбора одного набора данных составило 14 минут. Ослабленный луч пришлось использовать для предотвращения серьезных перегрузок отражений низкого разрешения. Между вторым и третьим наборами данных (B и C) кристалл экспонировался в течение 132 секунд без ослабления пучка. Кристалл дифрагировал лучше, чем 1,2 Å для всех трех наборов данных, и обработку данных проводили, как описано для Tc AChE (см. Выше) (см. Таблицу 2).
Таблица 2
Статистика дифракционных данных HEWL
Расчет доз.
Типичный поток в месте расположения образца используемого канала пучка составляет 5 × 10 12 фотонов / сек через коллиматор диаметром 0,15 мм. Как определено размером кристалла и рассчитанным коэффициентом поглощения, 1,2% и 2,1% фотонов были поглощены кристаллами Tc, AChE и HEWL, соответственно, что привело к выделению энергии порядка 10 7 Gγ. на набор данных для Tc, AChE и 10 5 Gγ на набор данных для HEWL.Между вторым и третьим наборами данных, собранных на кристалле HEWL, он был подвергнут воздействию полной поглощенной дозы порядка 10 7 Gγ.
Уточнение и анализ структуры.
Для обоих белков все данные, вплоть до предела высокого разрешения, были использованы для уточнения. Для Tc AChE карты электронной плотности были получены для каждого набора данных обычным уточнением с использованием программы cns (17), начиная с модели нативного Tc AChE, а именно, с идентификационным кодом 2ACE (13 ), с небольшими корректировками, полученными из структуры с более высоким разрешением, PDB ID code 1VXR (18) (см. Таблицу 3).Все шесть остатков цистеина, участвующие во внутрицепочечных дисульфидных связях, были уточнены как аланины, чтобы избежать любого потенциального смещения в картах электронной плотности (межцепочечный дисульфид не наблюдался; ссылка 19). Программы molscript (20), bobscript (20, 21) и raster3d (22) были использованы для создания иллюстраций, показывающих динамику возникновения конкретных структурных повреждений, с использованием плотности электронов, рассчитанной программой cns (17), и отображаемых с помощью o (23). Для HEWL структуры были уточнены с помощью shelxl (24) на основе модели HEWL, а именно кода PDB ID 194L (M.К. Вэни, С. Майнян, М. Рис-Каутт и А. Дюкрю, личное сообщение) (см. Таблицу 4).
Таблица 3
Статистика уточнений АЧЭ
Таблица 4
Статистика уточнения HEWL
Результаты
Сравнение последовательности уточненных структур для Tc AChE выявляет специфические и зависящие от времени изменения электронной плотности в области, соответствующей дисульфидному мостику между Cys-254 и Cys-265 (рис.1 а ). Чтобы быть уверенным, что на этих картах не было систематической ошибки модели, все шесть остатков цистеина, участвующие во внутрицепочечных дисульфидных связях, были уточнены как аланины. Это позволило однозначно визуализировать атомы Sγ на разностных картах Фурье (рис. 1 b ). Две другие дисульфидные связи, Cys-402 – Cys-521 (рис. 2) и Cys-67 – Cys-94 (данные не показаны), кажутся значительно более стабильными в течение того же периода времени. Подобный разрыв связей SS был отмечен в ряде других рентгеновских кристаллографических измерений на Tc AChE с использованием ID14-Eh5, в которых изменялась криогенная температура и использовались как более короткие, так и более длительные времена воздействия (данные не показаны). .
Рисунок 1
Последовательные карты Фурье, показывающие зависимость от времени расщепления дисульфидной связи Cys-254 – Cys-265 в Tc AChE. Остатки цистеина были уточнены как остатки аланина, чтобы избежать систематической ошибки модели. ( a ) Карты 3Fo-2Fc с контуром 1,5 σ. ( b ) Карты Fo-Fc с контуром 3 σ.
фигура 2
Последовательные карты Фурье, показывающие динамику структурных изменений дисульфидной связи Cys-402 – Cys-521 в Tc AChE.Сбор и уточнение данных были такими же, как на рис. 1. ( a ) карты 3Fo-2Fc, очерченные на 1,5 σ. ( b ) Карты Fo-Fc с контуром 3 σ.
Детальный анализ девяти временных стадий для связи Cys-254 – Cys-265 показывает, что уже в первом наборе данных (Рис. 1 bA ) наблюдается некоторое снижение плотности для Cys-265Sγ по сравнению с Cys- 254Sγ, с исчезновением какой-либо плотности связей, уже заметной во втором наборе данных. Впоследствии кажется, что Cys-265Sγ сначала удаляется от Cys-254γ (рис.1 bB и bC ), затем отделяется и окончательно исчезает. Хотя кажется, что Cys-254Sγ не движется, его электронная плотность постепенно уменьшается, и к восьмому этапу (рис. 1 bH ) он больше не виден.
Сравнение общих структур не обнаруживает каких-либо серьезных изменений в конформации основной цепи, происходящих одновременно с разрывом дисульфидной связи. Факторы B действительно изменяются как функция времени, но не равномерно по всему белку.В частности, факторы B для боковых цепей Cys, Asp и Glu увеличиваются намного больше, чем для других аминокислот (рис. 3). Исследование отдельных аминокислот показывает, что скорость увеличения фактора B для боковой цепи Cys-265 для первых трех наборов данных является самой высокой для всего белка, а для боковой цепи Cys-254 — превышает это значение только для боковой цепи экспонированного остатка глутаминовой кислоты, Glu-306. Боковая цепь глутаминовой кислоты в каталитической триаде, Glu-327, также показывает заметное увеличение фактора B на 50% во втором (B) по сравнению с первым (A) набором данных.Хотя коэффициенты B для остатков гистидина в целом заметно не увеличиваются (рис. 3), для остатка каталитической триады, His-440, увеличивается на 34%.
Рисунок 3
Гистограмма, показывающая увеличение факторов B для боковых цепей различных типов аминокислот в Tc AChE в результате синхротронного облучения. Горизонтальная линия показывает среднее увеличение факторов боковой цепи B . Числа по оси x показывают количество вхождений каждого типа аминокислоты в Tc AChE.Отдельные столбцы показывают среднее увеличение фактора B для каждого типа аминокислоты для второго набора данных (B) по сравнению с первым набором данных (A), а именно ( B Фактор B — B Коэффициент A ) / B коэффициент A . Данные на этом рисунке, а также значения увеличения факторов B , упомянутые в тексте, получены из моделей, в которых шесть атомов Sγ остатков цистеина, участвующих во внутрицепочечных дисульфидных связях, были включены в уточнение.
Для HEWL воздействие незатухающего рентгеновского луча вызвало химическое повреждение, подобное тому, которое наблюдается для Tc AChE. Наиболее заметным эффектом был разрыв дисульфидной связи. Cys-6 – Cys-127 — наиболее чувствительная дисульфидная связь. Связь Cys-76 – Cys-94 частично расщеплена, при этом четко видно альтернативное положение ротамера для Cys-94Sγ. Связи Cys-30 – Cys-115 (Fig. 4 A ) и Cys-64 – Cys-80 оказались наименее восприимчивыми. Факторы B для остатков аспарагиновой кислоты и для двух глутаматов, присутствующих в лизоциме, увеличиваются больше, чем для других аминокислот.Использование ослабленного луча позволило существенно уменьшить разрыв связи. В частности, сравнение первых двух наборов данных, собранных с установленным аттенюатором, не показывает видимых различий в картах электронной плотности для связи Cys-30 – Cys-115 (рис. 4 B ). Однако сравнение второго набора данных с третьим набором данных, собранных аналогичным образом, но после воздействия на кристалл незатухающего луча, показывает четкие пики на последовательной карте разности Фурье, что указывает на значительное снижение электронной плотности обоих атомов Sγ в третьих данных. установлен по сравнению со вторым (рис.4 С ).
Рисунок 4
Последовательные карты Фурье и разностные карты Фурье, показывающие разрыв дисульфидной связи Cys-30 – Cys-115 в HEWL в зависимости от дозы рентгеновского излучения с разрешением 1,2 Å. ( A ) Исходная карта 2Fo-Fc, очерченная на 1,5 σ. ( B ) Разностная карта Фурье, wF A — wF B , для двух последовательных наборов данных, собранных с помощью аттенюатора, с контуром 5 σ (w относится к сигма-взвешиванию (39). (C) Разностная карта Фурье , wF B — wF C , для двух последовательных наборов данных, между которыми на кристалл воздействовал незатухающий пучок с контуром 6 σ.
Обсуждение и выводы
Разработка и создание все более ярких источников рентгеновского излучения привели нас к точке, в которой количество фотонов, которые кристалл может поглотить, прежде чем исчезнет его кристаллическая дифракция, достигается довольно быстро, даже при криогенных температурах. Этот результат согласуется с предсказаниями Гонсалеса и Нейва (3), которые были основаны на экстраполяции радиационных повреждений, возникающих во время экспериментов с источником второго поколения, использующим полихроматический пучок.В серии наборов данных, собранных на монокристалле Tc AChE на канале ондуляторного пучка ID14-Eh5 синхротронного источника третьего поколения на Европейском центре синхротронного излучения, разрешение уменьшилось с 2,0 Å для первого до 3,0 Å. Å для девятого подряд набора данных. Наблюдаемый распад не является неожиданным, поскольку наши расчеты показывают, что доза поглощенной энергии на набор данных для Tc AChE была порядка 10 7 Gγ, т. Е. Аналогична значению 2 × 10 7 Gγ что, по расчетам Хендерсона (25), требуется, чтобы полностью искоренить кристаллическую дифракцию белков.
Наше наблюдение специфического радиационного повреждения, включая разрыв дисульфидных мостиков и потерю определения карбоксильных групп кислотных остатков, было, однако, неожиданным. Разрыв дисульфидной связи ионизирующим излучением был описан во множестве исследований в растворах (см. Ссылку 26 и ссылки в ней). Helliwell (27) сообщил о разрыве дисульфидной связи в кристаллическом дез-пентапептидном инсулине в условиях синхротронного излучения при комнатной температуре, а Берли, Петско и Ринг (личное сообщение) сделали аналогичные наблюдения для рибонуклеазы, используя обычный источник рентгеновского излучения.В наших экспериментальных (криогенных) условиях мы воспроизводимо наблюдаем определенный порядок расщепления, при этом связь Cys-254 – Cys-265 является наиболее чувствительной в Tc AChE и Cys6-Cys127 наиболее восприимчивой в HEWL. Разрыв гомологичного дисульфида Cys-292 – Cys-302 в рентгеновской структуре AChE Drosophila melanogaster (MH, неопубликованные результаты) наблюдался в наборе данных, собранных на синхротронном источнике второго поколения (NSLS- X12c в Брукхейвенской национальной лаборатории).Селективное расщепление дисульфидной связи Cys-6 – Cys-127 в лизоциме ранее наблюдалось в исследовании стационарного радиолиза в растворе (28).
Из гистограммы увеличения факторов B для Tc AChE, представленной на рис. 3, можно видеть, что остатки, наиболее подверженные воздействию синхротронного излучения, помимо цистеинов, представляют собой кислотные остатки, глутамат и аспартат. Один из остатков, который особенно страдает, — это поверхностный остаток AChE, Glu-306; другой — Glu-327, который является членом каталитической триады, характерной для серингидролаз.В лизоциме оба кислотных остатка в активном центре, а именно Glu-35 и Asp-52, затронуты вместе с поверхностными остатками, Glu-7 и Asp-87. Увеличение факторов B может быть следствием повышенной подвижности или декарбоксилирования, известного эффекта ионизирующего излучения (29). Кислотные остатки часто видны в активных центрах ферментов, как в случае обоих ферментов в настоящем исследовании. Важным следствием наших экспериментов является осознание того, что любой необычно большой фактор B , т.е.е. видимая подвижность, наблюдаемая для таких остатков, может иметь не функциональное значение, а просто результат специфического радиационного повреждения во время определения структуры.
Среди всех 14 остатков гистидина в Tc AChE остаток каталитической триады His-440 больше всего подвержен влиянию рентгеновского излучения, о чем свидетельствует заметное увеличение его фактора B . Это открытие может быть связано с наблюдениями Faraggi и соавторов (28), которые показали, что импульсный радиолиз влияет в первую очередь на остатки гистидина в активных центрах.Однако увеличение фактора B также может быть связано с увеличением фактора B , отмеченным выше для кислотного члена каталитической триады, Glu-327. Наше наблюдение, что остатки активного центра являются одними из наиболее чувствительных к радиации остатков, предполагает, что, как и дисульфидные связи, конформации активного центра представляют собой «слабые связи» или «напряженные» конфигурации в белковых структурах.
Возникает важный вопрос: являются ли наблюдаемые нами конкретные структурные изменения следствием «первичного» взаимодействия, т.е.е., между рентгеновскими лучами и фрагментами, которые подвергаются специфическому повреждению, или «вторичным», то есть опосредованным свободными радикалами, генерируемыми рентгеновскими лучами, либо внутри белка («прямое» повреждение), либо в растворителе («непрямое» повреждение). » повреждать). Степень, в которой радиационное повреждение белков и нуклеиновых кислот является прямым или косвенным, действительно является предметом споров (см., Например, обзор в ссылке 30). Первичное повреждение может затронуть преимущественно атомы серы, потому что при используемой длине волны они имеют значительно более высокое сечение поглощения, чем атомы углерода, кислорода или азота.Ранее в исследованиях импульсного радиолиза было показано, что дисульфидные связи чувствительны к радикалам (26) и, следовательно, к вторичным повреждениям. Рентгеновское облучение молекул воды в области растворителя высвобождает высокореакционные частицы, включая водород и гидроксильные радикалы, и гидратированные электроны (28, 29). Эти виды должны быть способны атаковать белок даже в криогенных условиях (31). Действительно, кажется, существует корреляция между доступностью растворителя и восприимчивостью дисульфидов к повреждению рентгеновскими лучами.Таким образом, Cys-254-Cys-265 в Tc AChE и Cys-6-Cys-127 в HEWL являются наиболее чувствительными дисульфидами в своих соответствующих белках, и оба, по-видимому, имеют самую большую доступную для растворителя поверхность среди дисульфидов в этом белок. Однако было показано, что облучение расщепляет дисульфидные мостики в сухих белках (29). Таким образом, необходимо учитывать возможное участие прямого радиационного повреждения (30, 32) в возникновении конкретных структурных изменений, которые мы наблюдаем.
Наши результаты имеют важное практическое значение в отношении сбора рентгеновских данных с использованием ярких синхротронных источников.Рис. 1 aA, aC, bA и bC ясно показывает, что конкретное повреждение происходит с самого начала воздействия на кристалл рентгеновского луча. Тем не менее, разрешение этих первых трех наборов данных практически идентично, хотя наблюдалось некоторое снижение отношения сигнал / шум для отражений с более высоким разрешением. Все эти наборы данных были полными. Однако избыточность была низкой в результате минимизации времени сбора данных. Таким образом, во время стандартного сбора данных на блестящих ондуляторных каналах синхротронных источников третьего поколения, который нацелен на высокую избыточность, весьма вероятно возникновение специфических радиационных повреждений того типа, о котором мы сообщаем (31).Следуя тенденциям на рис. 1 и 2 видно, что каждый набор данных представляет собой среднее значение временного ансамбля, что может потребовать экстраполяции до нулевого времени. Ранее мы наблюдали разорванную дисульфидную связь (Cys-254 – Cys-265) в Tc AChE с использованием набора данных, который был собран на канале вигглера источника второго поколения (NSLS-X25 в Брукхейвенской национальной лаборатории). Банк данных по белкам (33) может содержать значительное количество структур (см., Например, ссылки 34 и 35) с разорванными дисульфидными связями: было бы полезно, если бы программы валидации могли помочь выяснить, были ли эти структуры затронуты радиационным повреждением.Очевидно, что эти программы выиграют от серьезного исследования химии и физики, лежащих в основе радиационного повреждения кристаллов белка на мощных синхротронных источниках.
Наблюдаемые нами радиационные повреждения также могут объяснить, почему сбор данных многоволновой аномальной дисперсии (MAD) (36) был проблематичным для синхротронных источников третьего поколения. Примечательно, что практически все сильные ондуляторные MAD-лучи третьего поколения регулярно используют аттенюаторы (8).
В некоторых областях исследований, связанных с синхротронами, свободные радикалы, генерируемые рентгеновскими лучами, фактически использовались для изучения биологических систем в растворах (37). Например, сворачивание молекулы РНК отслеживалось в масштабе времени 10 мс, отслеживая ее поверхность, доступную для гидроксильных радикалов (38). Мы ожидаем, что как только механизм (ы), лежащий в основе радиационного повреждения в кристаллографии монокристаллических белков, станет более понятным, появится возможность использовать множество последовательной информации, полученной в качестве ценного инструмента в радиационной химии и биологии.
Благодарности
Мы благодарим Артура Гроллмана, Льва Вайнера и Мартина Кэффри за ценные обсуждения и Дебору Фасс за критическое и конструктивное прочтение рукописи. Эта работа была поддержана Медицинским и материальным командованием армии США по контракту № DAMD17–97-2–7022, Четвертой рамочной программой Европейского Союза по биотехнологии, Центром биомолекулярной структуры и сборки Киммельмана (Реховот, Израиль) и Dana Фонд. Щедрая поддержка госпожи А.Выражаем благодарность Тане Фридман. R.B.G.R. благодарит за поддержку в рамках контракта ERBFMGECT980133 на обучение и мобильность исследователей доступ к крупномасштабным объектам, заключенного с Европейской лабораторией молекулярной биологии в Гренобле, и I.S. Бернштейн-Мейсон профессор нейрохимии.
Сноски
-
↵ † M.W. и R.B.G.R. внесли равный вклад в это исследование.
-
↵ ‡‡ Кому запросы на переиздание следует направлять по адресу: Отдел структурной биологии, Институт Вейцмана, Реховот, 76100, Израиль.Электронная почта: Joel.Sussman {at} weizmann.ac.il.
-
Размещение данных: девять структур AChE и структура HEWL, собранных при 100 К, были депонированы в Protein Data Bank, www.rcsb.org (коды PDB ID 1QID, 1QIE, 1QIF, 1QIG, 1QIH, 1QII, 1QIJ, 1QIK и 1QIM и 1QIO соответственно.
Сокращения
- AChE,
- ацетилхолинэстераза;
- TC АЧЭ,
- Торпеда калифорнийская АЧЭ;
- HEWL,
- лизоцим белка куриного яйца
- Поступила 6 октября 1999 г.
- Принято 16 ноября 1999 г.
- Copyright © 2000, Национальная академия наук
Гороховый протеин повсюду, полезен ли он для здоровья?
Q: Я внезапно вижу гороховый белок повсюду. Что это такое и полезно ли это?
A: Гороховый протеин — это экстракт колотого гороха, и производители продуктов питания добавляют этот протеин в различные продукты, такие как энергетические батончики, коктейли для замены еды, вегетарианские гамбургеры и даже злаки.Вы также можете использовать его в виде порошка для приготовления смузи.
Сейчас, когда белку уделяется много внимания, гороховый белок — это здоровый вариант. Традиционные подходы к увеличению количества протеина могли включать большие порции мяса, но есть убедительные доказательства того, что избыток красного и переработанного мяса увеличивает риск рака и других хронических заболеваний.
Растущий интерес к вегетарианской и растительной диете, вероятно, привел к увеличению доступности гороха и других растительных белков.Гороховый белок также привлекает людей с непереносимостью лактозы или людей, не содержащих молочный белок. Но по сравнению с получением белка из продуктов, которые содержат множество других ценных питательных веществ, это не ответ для всех.
Растущий интерес к вегетарианской и растительной диете, вероятно, привел к увеличению доступности гороха и других растительных белков.
Гороховый белок по сравнению с другими растительными белками
Белки состоят из аминокислот, и девять аминокислот являются незаменимыми в нашем рационе.В отличие от животных источников белка, в растительной пище часто мало одной или нескольких из этих девяти аминокислот, которые составляют «полноценный» белок. Тем не менее, исследования показывают, что если в течение дня вы употребляете различные источники белка, нет необходимости потреблять полноценные белки с каждым приемом пищи.
Как и бобовые, из которых он сделан, гороховый белок содержит все незаменимые аминокислоты, но с низким содержанием метионина. Это означает, что его следует использовать только в качестве одного из множества различных источников белка, а не в качестве основного выбора в течение дня.
Гороховый протеин — это не все одно и то же. Содержание белка и других питательных веществ варьируется в зависимости от бренда и от того, является ли он концентратом или изолятом (изоляты обычно содержат больше белка). Даже при одинаковом количестве белка количество клетчатки разное. Некоторые из них являются хорошим источником клетчатки, но в большинстве своем содержат мало. В этом белке относительно мало жиров, но по крайней мере один из тех, на которые я смотрел, содержал определенное количество трансжиров (тип жира, наиболее явно вредный для здоровья сердца).
По сравнению с продуктами, обогащенными белком, с белком, выделенным из семян конопли, риса и большинства других зерен, белок гороха содержит лучший баланс незаменимых аминокислот.
По сравнению с продуктами, обогащенными белком, с белком, выделенным из семян конопли, риса и большинства других зерен, белок гороха содержит лучший баланс незаменимых аминокислот.
Менее желательным аспектом горохового протеина является его зернистая текстура. Таким образом, кажется, что он лучше всего работает в смузи с множеством других ингредиентов или в продуктах, обогащенных белком, по рецептам, которые преодолевают эту проблему.
Гороховый белок в общей картине
Как диетолог, я рад видеть, что люди думают о способах удовлетворения потребностей в белке помимо больших порций мяса и о том, как включить белок в пищу в течение дня.Но важно понимать, что только потому, что граммы белка, указанные в батончике или напитке, выглядят хорошо, белок не превращает еду, в которой не хватает питательных веществ, в здоровую пищу.
Подумайте, что еще вы получаете от продуктов, содержащих белок. Стандартная порция порошка горохового протеина, указанная на этикетках, часто содержит около 21 грамма протеина. Это примерно 3 унции мяса, рыбы или птицы (размером с колоду карт).
Однако при экстракции белка некоторые другие питательные вещества сухого гороха могут быть удалены.В колотом горохе содержится большое количество магния, фолиевой кислоты и калия, но на этикетках нет указаний на то, сколько из них удерживается в порошке горохового протеина. Порция порошка горохового протеина часто остается хорошим источником железа. Но в изолированном гороховом белке также отсутствуют углеводные соединения гороха, которые могут поддерживать противовоспалительные кишечные бактерии.
Продукты, содержащие меньшее количество белка, могут в сумме удовлетворить ваши потребности в белке и обеспечить другие питательные вещества и фитохимические вещества. Например, смешивание смузи с соевым молоком или тофу, добавление горстки орехов в закуску или добавление в салат также дает магний, калий, полифенолы и витамин Е.
Если вы выберете его для увеличения количества белка, просто помните, что цельные продукты содержат больше, чем белок: следите за общей картиной.
Итог
Гороховый белок может быть полезным ингредиентом для придания структуры безглютеновой пище или улучшения текстуры. Если вы выберете его для увеличения количества белка, просто помните, что цельные продукты содержат больше, чем белок: следите за общей картиной того, что ваши продукты обеспечивают для улучшения общего состояния здоровья.
Карен Коллинз, MS, RDN, CDN, является советником AICR по питанию.Карен — спикер, писатель и консультант, которая специализируется на том, чтобы помогать людям разобраться в новостях о питании. Вы можете следить за ее блогом Smart Bytes® через ее веб-сайт и следить за ней в Twitter @KarenCollinsRD.
Фенотипические и генетические последствия повреждения белков
Образец цитирования: Криско А., Радман М. (2013) Фенотипические и генетические последствия повреждения белков. PLoS Genet 9 (9):
e1003810.
https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1003810
Редактор: Патрик Х.Виоллиер, Медицинская школа Женевского университета, Швейцария
Поступила: 27 апреля 2013 г .; Принята к печати: 6 августа 2013 г .; Опубликовано: 19 сентября 2013 г.
Авторские права: © 2013 Krisko, Radman. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.
Финансирование: Исследование финансировалось Средиземноморским институтом наук о жизни (Хорватия) и INSERM (Франция).Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.
Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.
Введение
Активность протеома поддерживает жизнь, тогда как геном обеспечивает сохранение жизни путем непрерывного обновления протеома, при условии, что протеом обладает способностью репарации, репликации и экспрессии генома. Выделенные белки определяют скорость мутаций через точность механизма репликации ДНК, а также эффективность и точность систем репарации ДНК, таких как несовпадение пар оснований ДНК и репарация повреждений.Поскольку ошибки в биосинтезе белков в 10 5 раз чаще, чем мутации [1], было бы разумно ожидать, что эти ошибки при воздействии на ключевые белки должны иметь каскадный эффект, допуская дополнительные ошибки в репликации ДНК, вызывая мутации. , и биосинтез белка, вызывая дополнительные ошибки. Лесли Оргел предположил, что именно такой порочный круг биосинтетических ошибок является основной причиной старения [2].
Высокая точность воспроизведения ключевых клеточных белков достигается за счет выборочных этапов кинетической корректуры в ходе биосинтеза ДНК, РНК и белков [3], [4], а также за счет молекулярной репарации, исправления ошибок и обслуживания (например.g., выборочный оборот) системы. Следовательно, ожидается, что качество протеома повлияет на качество генома, а также на каталитическую активность, точность взаимодействия белков и контроль экспрессии генов. Здесь мы исследуем эффекты физиологического окислительного повреждения, нанесенного конкретно белкам, на клеточные биосинтетические системы как на уровне генома, так и на уровне протеома. Мы проверяем предсказание о том, что повреждение протеома должно влиять на судьбу клетки — мутагенез и выживаемость — больше, чем нанесенное исправимое повреждение генома.
Исследования индуцированного мутагенеза обычно измеряют повреждение ДНК, вызванное мутагенным агентом, игнорируя тот факт, что лечение, повреждающее ДНК, также вызывает окислительное повреждение белков и других клеточных компонентов. Индуцированные мутации возникают в результате обработки остаточных (не восстановленных) повреждений ДНК, поэтому эффективность соответствующих белков репарации и репликации также должна определять частоту индуцированных мутаций. Мы измерили серьезное окислительное повреждение белков (необратимое карбонилирование белка, PC) и ДНК (восстанавливаемый 8-оксогуанин) и обнаружили замечательную корреляцию между PC и как спонтанным, так и индуцированным ультрафиолетом светом мутагенезом, а также снижением активности репарации ДНК.
Наши результаты подтверждают ошибочную гипотезу катастрофы Оргеля, показывая, что повреждение белка может приводить или даже непосредственно вызывать мутации ДНК. Однако Orgel неожиданно обнаружил, что ошибки в биосинтезе и сворачивании белков предрасполагают белки к необратимому окислительному повреждению, которое в конечном итоге изменяет или разрушает их функцию.
Результаты и обсуждение
Отрицательная корреляция между биосинтетической способностью клетки и окислением протеома
Биологические эффекты окислительного стресса трудно интерпретировать, потому что окислительные процессы, опосредованные реактивными формами кислорода и азота (ROS и RNS), повреждают все классы биологических молекул.Чтобы конкретно изучить биологические последствия необратимого окислительного повреждения белков (карбонилирование белка, ПК), мы произвели изменения внутриклеточных уровней ПК при постоянных уровнях АФК и окислительного повреждения ДНК. Чтобы увеличить или уменьшить восприимчивость белков к карбонилированию, мы использовали наблюдения, что условия увеличения ошибок в биосинтезе и сворачивании белка приводят к увеличению PC [5] — [7].
Мы сосредоточились на ассоциированном с рибосомами шапероне, триггере (Tig, функциональный гомолог эукариотического RAC / NAC) [8], [9], а также шаперонине GroEL / ES и комплексах шаперона DnaK / DnaJ (гомологи эукариотических Комплексы Hsp60 / Hsp10 и Hsp70 / Hsp40 соответственно).Tig действует во время синтеза зарождающегося полипептида, предотвращая преждевременное сворачивание, то есть неправильное сворачивание белков, покидающих рибосомный туннель. После высвобождения из Tig некоторые белки сворачиваются без какой-либо дополнительной помощи, но, в зависимости от их размера и сложности домена, популяции «клиентских» белков доставляются либо в GroEL / ES, либо в комплекс DnaK / DnaJ [8], [8], [ 10].
Используя мутанты по верности рибосомам ( rpsL141 и rpsD14 ) и делецию или сверхэкспрессию трех классов шаперонов (Tig, DnaK / DnaJ и GroES / EL), мы показали, что увеличение или уменьшение ошибок в синтезе и сворачивании белка увеличивает или снижает PC при постоянной ROS (рис. 1A и 2B).Поскольку точность биосинтеза и сворачивания белка влияет также на уровни насыщения ПК при УФ-облучении (подробности ниже), похоже, что отклонение от нативной структуры определяет «целевой размер» белка (субпопуляция белков, чувствительных к карбонилированию) для окислительного повреждения. в камере. Эти результаты относятся к раннему предложению Курланда [11]: снижение приспособленности клеток из-за снижения точности трансляции может быть следствием влияния ошибок неверного восприятия на структуры белков, а также на рост клеток.
Рис. 1. Карбонилирование протеома коррелирует с биосинтетической способностью клетки.
Экспоненциально растущие штаммы E.coli с разными уровнями шаперонной активности и ошибками трансляции показывают разные уровни (а) карбонилирования белка и (б) размер одиночного взрыва бактериофага λ. (c) (χ) Существует отрицательная корреляция между общим карбонилированием протеома и биосинтетической способностью, измеренной как размер одиночного взрыва бактериофага λ. Идентичность штамма, соответствующая номерам, указана в (d).Результаты представляют собой средние значения трех измерений, каждое в трех экземплярах. Планки погрешностей представляют собой стандартное отклонение. R 2 Значение линейной посадки указано на панели (c). «Oe» означает чрезмерное выражение.
https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1003810.g001
Рисунок 2. Скорость мутации коррелирует с общим карбонилированием протеома.
(a) Доля клеток с фокусом MutL-CFP (частота мутаций) уменьшается с увеличением активности шаперона и точности трансляции у дикого типа (белые столбцы) и MutH-дефицитных E.coli (черные полосы). (b) уровни 8-оксогуанина и ROS (флуоресценция DHR123) в каждом штамме в отсутствие и в присутствии 1 мМ тролокса, (c) корреляция между фракцией клеток с фокусами MutL-CFP и общим карбонилированием протеома. Идентичность штамма, соответствующая номерам, указана на рисунке 1D. Результаты представлены как среднее значение 3 измерений, каждое в трех экземплярах. Планки погрешностей представляют собой стандартное отклонение. «Oe» означает чрезмерное выражение.
https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1003810.g002
Чтобы количественно оценить влияние окисления протеома на общую биосинтетическую способность клетки, мы использовали проверенный генетический метод — количество λ-фагов, продуцируемых отдельными клетками E. coli (размер одного взрыва), — который выявил сильная корреляция между радиационно-индуцированным ПК и размером одиночного всплеска [12]. Бактериофаг λ требует и отвлекает механизмы транскрипции, трансляции и репликации ДНК клетки-хозяина для собственного воспроизводства. На рисунках 1A и 1B мы показываем клеточный ПК до заражения (диапазон поглощения 0.От 16 до 0,51) и размер единичного взрыва (от 3 до 90) после заражения единственной вирусной частицей. Существует устойчивая отрицательная линейная корреляция (R 2 = 0,75) между размером одиночного пакета λ и физиологическим PC клетки-хозяина (рис. 1C). Уровень АФК был идентичным во всех изученных штаммах (рис. 2В), а геном инфицированного вируса не был поврежден, что позволяет предположить, что большие различия в размере всплеска λ связаны с большими различиями в PC клетки-хозяина и / или некоторых других параллельных окислительных белках. повреждать.Более того, антиоксидантная обработка 1 мМ водорастворимого витамина Е (тролокс), присутствующего только перед инфицированием, значительно улучшила продукцию λ во всех испытанных штаммах пропорционально антиоксидантному эффекту на ПК (рис. 1, таблица S1), что позволяет предположить, что ПК, скорее, чем одна неправильная укладка, предотвращает биосинтез в E. coli .
Двойной мутант Δ tig Δ lon , лишенный шаперона, ассоциированного с рибосомами, и основная протеаза накапливает большое количество карбонилированных белков, неспособен образовывать колонии и продуцирует только 3-5 фагов на клетку (рис. 1В).Однако он образует колонии на чашках с тролоксом и продуцирует около 30 фагов на клетку при выращивании в присутствии тролокса до заражения (сравните 17 и 18 на рисунке 1B).
Частота спонтанных мутаций коррелирует с окислением протеома
Поддержка идеи о том, что протеомные изменения должны приводить к изменениям (мутациям) генома, пришла из наблюдения, что два мутатора (фенотип с высокой частотой мутаций) локусов mutA и mutC кодируют измененные тРНК — ключевые элементы в биосинтезе белка [13].Здесь мы обращаемся к вопросу: можем ли мы обнаружить генетические последствия протеомного повреждения? Чтобы определить глобальную скорость геномных мутаций в растущих E.coli (штаммы, перечисленные на рисунке 1D и в таблице S2), мы использовали уникальный метод, который обнаруживает каждую геномную мутацию (каждая рассматривается как фокус флуоресценции MutL-CFP), возникающая в последнем Цикл репликации ДНК — в отдельных клетках и в режиме реального времени — с прямым получением чисел для скорости мутаций в масштабе всего генома [14]. Функциональный белок MutL, меченный флуоресцентным белком (CFP), образует стойкие очаги только на не исправленных несовпадениях, которые представляют собой возникающие новые мутации [14].Только белок MutS, распознающий несовпадения, необходим для образования фокусов MutL при нерепарированных несовпадениях [14]. У мутантов mutH , дефицитных на поздней стадии репарации ошибочного спаривания, все ошибки репликации остаются во вновь синтезированной ДНК, формирующей фокусы MutL-CFP, так что скорость мутации соответствует частоте ошибок репликации ДНК.
Мы обнаружили, что как в клетках дикого типа, так и в клетках mutH высокоточная рибосомная мутация ( rpsL141 ) и сверхэкспрессия шаперонов Tig, GroEL / ES и DnaK снижают скорость мутаций для создания наиболее мощного антимутатора. когда-либо наблюдавшийся эффект (в среднем 10-кратный для mutH и 3-кратный для дикого типа, рис. 2А).Частота клеток с фокусом MutL-CFP снижается с 0,3% у дикого типа (что соответствует генетическим оценкам [15]) до 0,09% или ниже. Трехкратный антимутаторный эффект (p <0,0001) у дикого типа отражается в среднем 9-кратным мутаторным эффектом в штаммах с рибосомами низкой точности ( rpsD14 ) или делециями tig и dnaK . (Делеция groEL / ES является летальной) демонстрирует около 3% клеток, несущих фокус MutL-CFP (рис. 2A). Уровни АФК и уровни 8-оксогуанина, наиболее мутагенного окислительного повреждения ДНК, остаются одинаковыми во всех штаммах (рис. 2В).Такое резкое изменение частоты мутаций не связано с изменением количества связывающего несовпадение белка MutS (рис. S1), и стандартный генетический метод измерения колоний, устойчивых к рифампицину [14] (рис. S2A), показывает надежную корреляцию с микроскопическим методом [14]. , Рисунок S2B, рисунок S3).
Ожидается, что повреждение репликации ДНК, репарации несовпадений и других белков, обеспечивающих низкие скорости мутаций (например, биосинтез пула dNTP и системы санитарии), вызовет усиленный мутагенез. Действительно, частота спонтанных мутаций хорошо коррелирует с конститутивным PC (рис. 2C).Удвоение ПК коррелирует с более чем 100-кратным увеличением частоты мутаций.
Устранение репарации ошибочного спаривания с помощью делеции гена mutH увеличивает частоту клеток, несущих фокусы MutL-CFP, до ~ 30% (рис. 2А) — 100-кратный эффект мутатора. Однако избыточная экспрессия шаперонов Tig, GroEL / ES и DnaK в мутанте mutH снижает возникающие мутации только до 2–5% клеток, предположительно за счет улучшенной точности репликации ДНК. Делеции tig и dnaK в мутанте mutH еще больше увеличивают скорость мутаций: ~ 50% клеточной популяции несет по крайней мере одну новую мутацию в результате снижения точности репликации.
Антиоксидант снижает скорость окисления и мутации белков
Возникает ключевой вопрос: являются ли несущие ошибки и неправильно свернутые белки немедленно нефункциональными или неисправными, и их окисление является всего лишь эпифеноменом или меткой для протеолиза, или могут ли неправильно свернутые белки все еще функционировать, и их активность может быть спасена (например, с помощью шаперонов). ) если не окислен в неправильно свернутом состоянии? Только в последнем случае мы ожидаем, что антиоксиданты восстановят функцию белка, и только если ПК (и / или какое-либо другое параллельное окислительное повреждение) является причиной мутаций, мы ожидаем снижения частоты мутаций при лечении антиоксидантами.Мы обнаружили поразительный параллелизм между снижением на 1 мМ тролокса как конститутивного РПЖ, так и частоты мутаций (p <0,0001) в трех штаммах (рис. 3). Уровень подавления внутриклеточной продукции АФК (около 40%, рис. 2B) тролоксом соответствует снижению как PC, так и частоты мутаций (таблица S1).
Рис. 3. Trolox снижает степень карбонилирования белка и частоту мутаций.
Параллельное снижение скорости мутаций (белый и черный кружки) (доля клеток с фокусом MutL-CFP) и конститутивного карбонилирования белка (белый и черный квадраты) в присутствии 1 мМ тролокса (черные символы) по сравнению с отсутствием тролокса элементы управления (белые символы).Результаты представлены как среднее значение 3 измерений, каждое в трех экземплярах. Планки погрешностей представляют собой стандартное отклонение.
https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1003810.g003
Результаты на рисунках 2 и 3 впервые определяют основную причину спонтанных мутаций в бактериальных клетках. Уменьшение частоты спонтанных мутаций возможно только за счет уменьшения доминирующего источника мутаций, если он один. Антимутаторный эффект снижения ПК (при постоянных уровнях АФК и повреждения ДНК) двумя способами (избыточная продукция шаперона и тролокс) определяет окислительное протеомное повреждение как основной фактор, определяющий частоту спонтанных мутаций.
Геномный полиморфизм и окисление протеома
Очевидно, нарушения в нативной структуре, вероятно, обнажающие боковые цепи чувствительных аминокислот (Lys, Arg, Pro, Thr) [16], предрасполагают белки к окислению. Поскольку только небольшое количество карбонилированных белков может быть обнаружено на 2D-вестерн-блоттинге в E. coli [5], [6] и человеческих клетках [17], похоже, что большинство нативных белков имеют развитую устойчивую к окислению структуру. Постоянное наблюдение значительно более высоких уровней ПК в mutH , чем у его предка дикого типа (рис. 1A), может быть связано либо с некоторым продолжающимся обратимым эффектом мутации mutH , либо с необратимым накоплением мутаций во время размножения клеток mutH ( при скорости его мутатора 0.3 мутации на поколение клеток), которые включают варианты белков, склонных к окислению. Введение копии гена mutH + в плазмиду (pBAD) восстановило частоту мутаций дикого типа, но не снизило уровень PC (не показан), что позволяет предположить, что накопленные геномные мутации (полиморфизм) являются вероятной причиной повышенного PC.
Обнаружение увеличения PC из-за мутационного полиморфизма белка в mutH выше 100-кратного более высокого фона ошибок трансляции может быть объяснено «моноклональностью» мутантных белков в клетке, в то время как каждая случайная ошибка трансляции затрагивает только одну молекулу белка. .Учитывая небольшую фракцию протеома E. coli , которая восприимчива к карбонилированию, сильная предрасположенность к карбонилированию нескольких мутантных белков с большим числом копий может повысить глобальный уровень ПК.
Только те изменения полиморфных белков, которые нейтральны для приспособленности клеток или стали нейтральными из-за буферного эффекта шаперонов [18], будут сохраняться в растущей жидкой культуре. Действительно, избыток PC (над уровнем дикого типа) в штамме мутатора mutH подвержен более сильным эффектам делеций шаперона и сверхэкспрессии, чем в штамме дикого типа (рис. 1A).Следовательно, измеряя PC, мы можем обнаружить последствия случайных дефектов белков, возникающих во время их биосинтеза и фолдинга, а также повторяющихся дефектов специфических белков, кодируемых мутантными генами.
УФС-светоиндуцированный мутагенез коррелирует с карбонилированием протеома
УФ-свет, вероятно, является наиболее распространенным внеклеточным источником мутагенной активности в природе, генерирующим большое количество АФК (вставка к рисунку S4A). Высоко мутагенный и цитотоксический УФ-свет — это модельный мутаген, который мы выбрали для тестирования на штаммах с различной активностью шаперонов и уровнями окисления белков.
Делеции tig или dnaK увеличивают максимальные уровни ПК (рис. S4A), тогда как избыточная экспрессия шаперонного комплекса Tig, DnaK или GroEL / ES приводит к более низким уровням ПК при насыщении, чем в клетках дикого типа (рис. S4B). Если бы ПК также был ключевым фактором, определяющим частоту индуцированных мутаций, то плато ПК при насыщении УФ-светом у разных штаммов (рис. S4) должно совпадать с плато частот индуцированных УФС мутаций.
Поскольку все мутационные промежуточные продукты, несущие повреждение, плохо распознаются белками репарации ошибочного спаривания [14], мы использовали высокую эффективность УФС-света для индукции мутаций в направлении устойчивости к рифампицину (рис. 4А).Частоты мутаций, вызванных УФ-излучением, достигают насыщения при дозах УФ-С, которые насыщают также ПК (от 250 до 300 Дж / м 2 , рис. S4). E.coli с рибосомной мутацией низкой достоверности rpsD14 и те, у которых дефицит Tig или DnaK, достигают плато с частотой на порядок большей частоты мутаций (10 -3 ) по сравнению с диким типом (10 -4 ) . Штаммы, несущие мутацию с высокой рибосомной точностью rpsL141 или сверхэкспрессирующие Tig, DnaK или GroEL / ES, насыщаются при частотах мутаций 10 -6 -10 -5 .Делеции шаперона увеличивают восприимчивость к мутациям, индуцированным UVC, при всех испытанных дозах UVC, в то время как сверхэкспрессия шаперона вызывает снижение индуцированного UVC мутагенеза.
Рис. 4. Частота УФ-индуцированных мутаций коррелирует с общим карбонилированием протеома.
(a) Дозовый ответ частоты мутаций, вызванных UVC, в штаммах E.coli с увеличением активности шаперона и точности трансляции. (b) Карбонилирование белков в конце периода восстановления коррелирует с дозой УФ-излучения.(c) Корреляция между частотой мутации, вызванной УФС, и карбонилированием белка, измеренной сразу после облучения. Частоты спонтанных мутаций для каждого штамма помечены знаком X. Результаты частот мутаций представлены в виде медианы трех измерений, каждое в трех экземплярах. Измерения карбонилирования белка представлены как среднее значение трех измерений, каждое в трех экземплярах. Планки погрешностей представляют собой стандартное отклонение. «Oe» означает чрезмерное выражение.
https: // doi.org / 10.1371 / journal.pgen.1003810.g004
Подобно корреляциям PC (рис. 4B, нулевой УФ) с частотой спонтанных мутаций (рис. 4A, нулевой УФ) во всех изученных штаммах, частоты мутаций, индуцированных UVC, простираются от спонтанной мутации частоты в виде параллельных кривых вдоль диапазона доз УФС (рис. 4А). Похоже, что спонтанное окислительное повреждение протеома сенсибилизирует клетки к UVC-мутагенезу пропорционально уровню PC до облучения (рис. 4A). График частот спонтанных и вызванных UVC мутаций по сравнению с PC на фиг. 4C показывает положительную корреляцию, простирающуюся от частот спонтанных мутаций до частот UVC-индуцированных мутаций, которые достигают насыщения при той же дозе UVC, что и PC в каждом штамме.
UVC-индуцированный мутагенез зависит от SOS-ответа, который индуцирует синтез белков, необходимых для фиксации индуцированных мутаций, например, RecA и ДНК-полимеразы V [19]. Корреляция между UVC-индуцированным мутагенезом и PC, по-видимому, не связана с системой SOS, потому что (i) неиндуцибельная мутация репрессора SOS lexA1 препятствует мутагенезу UVC, но существенно не изменяет индуцированный UVC PC (рис. S5) и ( ii) Индукция SOS (измеренная по экспрессии гена sulA ) в штаммах с делецией или сверхэкспрессией DnaK не может объяснить наблюдаемые различия в мутагенезе (Таблица S3).Это означает, что система SOS не контролирует индуцированный мутагенез, контролируя повреждение белка, и что повреждение белка не контролирует индукцию SOS при проверенных дозах UVC. Тем не менее, корреляция между мутагенезом PC и UVC может быть объяснена влиянием PC на остаточное, не восстановленное повреждение ДНК — субстрат для УФ-индуцированного мутагенеза (рис. 4 и 5). Другими словами, УФС-индуцированный мутагенез коррелирует с ПК, поскольку ПК снижает эффективность репарации мутагенных повреждений ДНК (см. Ниже).
Рисунок 5.Повреждение белков снижает эффективность восстановления ДНК.
Уровень 8-оксогуанина в ДНК (а) сразу после облучения и (б) в конце периода восстановления, когда он по-разному увеличивается с УФ-излучением в зависимости от точности биосинтеза белка и активности шаперона. (c) Уровень 8-оксогуанина коррелирует с уровнем карбонилирования белка сразу после облучения. (d) Уровень 8-оксогуанина после инкубации после облучения коррелирует с карбонилированием белка.Уровни карбонилирования 8-оксогуанина и белка до облучения помечены знаком X. Результаты представлены как среднее значение двух измерений, каждое в трех экземплярах. Планки погрешностей представляют собой стандартное отклонение. R 2 Значение линейной посадки указано на панели (а). «Oe» означает чрезмерное выражение.
https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1003810.g005
УФС-светоиндуцированный мутагенез по сравнению с окислительным повреждением ДНК и белков: повреждение белка снижает репарацию ДНК
Спектры секвенированных мутаций показывают, что невосстановленные повреждения ДНК являются конечным мутагенным промежуточным звеном в индуцированном мутагенезе [20].Чтобы оценить степень окислительного повреждения ДНК, вызванного УФ-излучением, мы измерили 8-оксогуанин — одно из наиболее мутагенных повреждений ДНК — в восьми штаммах при нескольких дозах УФ-излучения сразу после облучения и после дозозависимого восстановления после облучения. период. В отличие от PC и частоты мутаций (см. Выше), (i) уровень 8-оксогуанина в ДНК, измеренный сразу после облучения, линейно увеличивается с дозой UVC и не насыщается в диапазоне примененных доз (рис. 5A) и (ii) UVC -индукция 8-оксогуанина в ДНК идентична для всех штаммов независимо от их шаперонной активности и точности трансляции.Очевидно, что частота индуцированных мутаций не коррелирует с повреждением ДНК, вызванным УФ-излучением. После периода восстановления уровень 8-оксогуанина снижается во всех штаммах в результате репарации ДНК (рис. 5B). Однако степень снижения варьируется: мутант rpsL141 и штаммы, сверхэкспрессирующие шапероны, демонстрируют большее снижение уровней 8-оксогуанина, т. Е. Более эффективную репарацию, тогда как мутант rpsD14 и штаммы с недостаточностью шаперонов демонстрируют меньшую репарацию. 8-оксогуанина, чем у дикого типа (рис. 5В).
Чтобы установить взаимосвязь между острым повреждением белка (до и после воздействия УФС) и эффективностью репарации ДНК после облучения, мы коррелировали количество нерепарированного 8-оксогуанина с уровнем ПК, присутствующего сразу после облучения (рис. 5С). Низкие начальные уровни PC ( rpsL141 и избыточное выражение шаперона), вызванные облучением, коррелируют с эффективным удалением 8-оксогуанина во время восстановления после облучения. Более того, высокие конститутивные уровни PC ( rpsD14, и делеции шаперонов) коррелируют со снижением восстановления 8-оксогуанина после облучения.
Поскольку непоправленные повреждения имеют значение для выживания и мутагенеза, мы также искали корреляции между остаточным уровнем 8-оксогуанина и остаточным уровнем PC после периода восстановления. На рис. 5D показана взаимосвязь между этими двумя параметрами: более низкие уровни остаточного (постинкубационного) ПК коррелируют с более эффективной репарацией повреждений ДНК, вызванных УФ-С, оставляя меньше остаточного 8-оксогуанина в ДНК рибосомного мутанта rpsL141 и в штаммах с избыточной экспрессией шаперонов, чем в штаммах дикого типа.Высокие уровни остаточного PC (у мутанта rpsD14 и штаммов с дефицитом шаперонов) коррелируют с высокими уровнями 8-оксогуанина, остающегося в геноме, что отражает снижение репарации ДНК, что приводит к увеличению частоты мутаций, вызванных UVC.
Мы пришли к выводу, что, хотя частоты индуцированных мутаций не коррелируют с начальным повреждением ДНК, вызванным UVC, они действительно коррелируют с остаточным, не восстановленным повреждением ДНК, возникающим в результате связанного с ПК снижения репарации ДНК. Следовательно, наблюдаемая положительная корреляция между кумулятивным (спонтанным и индуцированным УФС) ПК и индуцированным мутагенезом.
Выводы и последствия
Мы обнаружили сильные фенотипические эффекты поврежденного протеома, включая мутаторные и антимутаторные фенотипы, путем манипулирования исключительно окислительным повреждением белков. Наше открытие о том, что частота спонтанных мутаций и частота мутаций, вызванных УФС светом, определяется уровнем окислительного протеомного повреждения, а не нанесенным повреждением ДНК, по-видимому, ломает парадигму. Однако только неисправленные ошибки копирования (измеренные здесь in vivo, на уровне отдельной клетки) и повреждения ДНК являются мутагенными, и мы показываем, что окислительное повреждение белка сильно ограничивает эффективность протеома репарации ДНК.
Поскольку уменьшение физиологического окислительного повреждения протеома за счет избыточной продукции шаперона или антиоксидантной обработки снижает частоту спонтанных мутаций ниже уровня дикого типа, мы идентифицируем окислительное повреждение протеома как основную причину спонтанных мутаций в делящихся бактериях. Корреляция между скоростями мутаций и окислением белков при отсутствии репарации ошибочного спаривания предполагает, что точность механизма репликации ДНК также определяется его окислительным повреждением.Кроме того, частота индуцированных мутаций определяется кумулятивным (спонтанным и индуцированным УФ-светом) повреждением белка, которое является узким местом в восстановлении повреждений ДНК, вызванных УФ-излучением.
Накопленное окислительное повреждение белков, вызванное радиационно-индуцированными АФК [12] или повышенной восприимчивостью к АФК [5] — [7, настоящая работа], как показано здесь, снижает эффективность и точность жизненно важных биосинтетических процессов (Рисунок 1 ), включая репликацию и репарацию ДНК (рис. 5), что приводит к высокому уровню мутаций (рис. 2–4), клеточной заболеваемости (рис. 1) и гибели клеток [12], [21], [22] и животных [23].Таким образом, настоящая работа может иметь отношение к выяснению до сих пор неясных основных механизмов естественного и индуцированного лекарствами уничтожения бактерий [24] и опухолевых клеток [25].
Прогрессирующая потеря многих жизненно важных клеточных функций и повышенная частота мутаций — характеристики стареющих человеческих клеток, которые экспоненциально накапливают ПК с возрастом человека [26], подобно увеличению частоты возрастных заболеваний и смерти. Это поднимает интригующий концептуальный вопрос: поскольку фенотипы окислительного протеомного повреждения имитируют старение, является ли старение фенотипом увеличения протеомного повреждения? Принимая во внимание, что ПК является лучшим доступным биомаркером старения [26], наша работа предполагает, что ПК и другие повреждения белков могут быть его наиболее вероятной причиной.Возможно, что описанные функциональные и мутагенные последствия ПК применимы также к клеткам человека. В этом случае окислительное протеомное повреждение становится ведущим кандидатом на общую предотвратимую основную причину старения и возрастных заболеваний.
Материалы и методы
Штаммы бактерий, условия роста и облучение
Все использованные штаммы перечислены в таблице S2. Они были получены из секвенированной E.coli MG1655 дикого типа путем трансдукции и / или трансформации P1.Для всех экспериментов бактерии выращивали в бульоне LB при 37 ° C до экспоненциальной фазы (OD600 = 0,2–0,3). Здесь следует подчеркнуть, что мутанты с двойной делецией E.coli характеризовались нарушением роста и обилием белковых агрегатов, что не позволило нам надежно определить частоту мутаций с помощью микроскопического метода, который мы использовали.
УФ-излучение
Бактерии выращивали в бульоне LB при 37 ° C до экспоненциальной фазы (OD600 = 0,2–0,3), промывали 0.01 M MgSO 4 и концентрируют в пять раз. Все радиационные эксперименты проводились на льду при мощности дозы 4,5 Дж / м 2 · с -1 и 254 нм. Количество жизнеспособных клеток оценивали путем посева серийных разведений на чашки LB (в течение ночи при 37 ° C). Чтобы предотвратить фотореактивацию, после УФ-обработки все облученные клетки мы хранили в темноте при 4 ° C до дальнейшей обработки.
При необходимости проводили пострадиационную инкубацию, продолжительность которой зависела от дозы облучения следующим образом: 110 минут для 120 Дж / м 2 , 248 минут для 270 Дж / м 2 и 330 минут для 360 Дж / м 2 .
Антиоксидантное лечение с помощью Trolox
Overnight Культуры E.coli разводили в 200 раз в среде LB с добавлением 1 мМ тролокса (конечная концентрация) и выращивали до средней логарифмической фазы (OD 0,2). Согласно следующему эксперименту (УФ-облучение, размер единичной вспышки, определение скорости мутаций) клетки были надлежащим образом подготовлены (описаны в другом месте в разделе «Материалы и методы»). Важно отметить, что для экспериментов по облучению клетки получали, как описано выше, так что тролокс не присутствовал в среде во время облучения.
Белковые экстракты и измерение карбонилирования белков
Клетки E. coli , экспоненциально растущие в богатой среде и облученные, осаждали центрифугированием сразу после облучения и ресуспендировали в 10 мМ PBS, pH 7,4, с добавлением смеси ингибиторов протеаз, содержащих апротинин, бестатин, лейпептин, пепстатин А. , E-64 и AEBSFxHCL, без EDTA (Pierce). Ресуспендированные клетки немедленно замораживали в жидком азоте. Клетки разрушали с помощью механического гомогенизатора и центрифугировали 20 мин при 12000 × g.Затем к образцам добавляли агент для удаления липидов 10 мг / 100 мкл (Sigma 13360-U), выдерживали 1 час при комнатной температуре при встряхивании и центрифугировали 15 мин при 10000 × g. Количество белка в супернатанте измеряли по методу Лоури [27]. Белковые экстракты, разведенные до 10 мкг / мл, загружали в лунки (Maxisorp, Nunc) и инкубировали в течение ночи при 4 ° C, чтобы позволить белкам адсорбироваться на поверхность, с последующей DHR дериватизацией адсорбированных белков и обнаружением дериватизированного динитрофенола (DNP) — карбонил специфическим моноклональным антителом мыши к DNP, конъюгированным с HRP.Последующая инкубация с ферментным субстратом 3,3 ‘, 5,5’-тетраметилбензидином приводила к окрашенному продукту, который количественно определяли с использованием считывающего устройства для микропланшетов с максимальной поглощательной способностью при 450 нм.
Выделение геномной ДНК и измерение 8-оксогуанина
Геномная ДНК
была выделена из штаммов E.coli с использованием набора для очистки геномной ДНК Qiagen. 100 мкл геномной ДНК загружали в лунки Maxisorp (Nunc) в концентрации 1 мкг / мл и инкубировали в течение ночи при 4 ° C.За этой стадией следовала 1-часовая инкубация с первичным антителом мыши против 8-дезоксигуанина и козьим антимышиным антителом, вторичным антителом, конъюгированным с HRP. Последующая инкубация с ферментным субстратом 3,3 ‘, 5,5’-тетраметилбензидином (TMB) приводила к окрашенному продукту, который количественно определяли с использованием считывающего устройства для микропланшетов с максимальной поглощательной способностью при 450 нм.
Вестерн-блот-определение белка MutS
Белковые экстракты получали, как описано выше, и всего 10 мкг белка экстрагировали из E.coli MG1655 и изогенные Δtig , ΔdnaK , избыточная экспрессия GroEL / ES, Tig и DnaK штаммов загружали на два геля SDS-PAGE с 5% -ным наложением и 10% -ным разрешающим гелем. Один гель был окрашен серебром. Из второго геля белки были перенесены на нитроцеллюлозную мембрану и визуализированы с использованием системы хемилюминесцентного детектирования Amersham ECL Advance для визуализации на авторадиографической пленке. Первичное кроличье антитело против MutS (любезно предоставлено доктором Робертом Вагнером, Genecheck, США) использовали с козьим вторичным антителом против кролика с пероксидазой хрена.
Измерение продукции ROS
Штаммы E. coli метили 25 мкМ дигидрородамином-123 на указанной стадии роста, а также при УФ-облучении. Клетки промывали минимальной средой и измеряли их флуоресценцию (Victor 3, Perkin Elmer) при возбуждении при 500 нм и испускании при 530 нм.
Производство фага λ: размер одиночного пакета
Штаммы E. coli выращивали до средней логарифмической фазы (OD600 = 0,2) в присутствии 1% мальтозы (для индукции высоких уровней рецептора λ), гранулировали и ресуспендировали в 1 мл бульона LB с добавлением 30 мМ MgSO 4 , 15 мМ CaCl 2 и 1% мальтоза (конечные концентрации).Для подсчета количества фагов, продуцируемых на одну инфицированную клетку, клетки инфицировали при множественности инфицирования 0,3 и разбавляли для получения одной клетки на три пробирки, которые инкубировали в 0,4 мл LB в течение 60 мин при 37 ° C. Добавляли каплю хлороформа, чтобы помочь высвободить возможные внутриклеточные вирусы. Содержимое каждой пробирки смешивали с 0,7% верхним агаром с добавлением ночной культуры E. coli MG1655 дикого типа, 30 мМ MgSO 4 , 15 мМ CaCl 2 и 1% мальтозы.Бляшки подсчитывали после инкубации в течение ночи при 37 ° C.
Эксперимент повторили трижды. Индивидуальные количества фаговых частиц, полученные в каждом из трех повторов, объединяли и вычисляли одно среднее значение со стандартным отклонением для каждого из исследуемых штаммов. Диапазоны размера одиночного пакета из каждого из трех экспериментов сведены в Таблицу S4.
Микроскопия: конструкция штамма и среды
Штаммы, изученные с помощью флуоресцентной микроскопии, перечислены на рисунке 1D.Все штаммы были получены из секвенированной E. coli MG1655 дикого типа путем трансдукции и трансформации P1. Клетки выращивали на стандартной минимальной среде M9 с добавлением 2 мМ MgSO 4 , 0,003% витамина B1, 0,001% урацила, 0,2% казаминокислоты, 0,01% глицерина и необходимого антибиотика, в зависимости от выбора
Визуализация живых клеток и анализ изображений для подсчета частоты мутаций по всему геному
Ночные культуры штаммов, экспрессирующих флуоресцентные белки, выращивали в дополненной минимальной среде (см. Выше), разбавленной в 250 раз, и повторно выращивали до ранней экспоненциальной фазы.Клетки концентрировали и распределяли на агаре с дополненной минимальной средой на предметном стекле с полостью для получения монослоя клеток, как описано ранее [28]. Предметное стекло помещали на инвертированный микроскоп Zeiss 200M, управляемый программным обеспечением Metamorph (Universal Imaging) и контролируемый температурой (Life Imaging Services). Изображения были записаны при 630-кратном увеличении с использованием камеры CoolSNAP HQ (Princeton Instruments), с фазовым контрастом и флуоресценцией (фильтр нейтральной плотности 50% на флуоресцентной лампе с парами ртути мощностью 100 Вт (Zeiss) с регулировкой мощности 100%) при длина волны 500 нм в течение 20 секунд экспозиции.Изображения были проанализированы с использованием общедоступного программного обеспечения Image J. Количество клеток с фокусами MutL-CFP подсчитывали вручную. Всего 5000–6000 клеток были исследованы на предмет E.coli дикого типа и MutH с дефицитом в отсутствие шаперонов Tig и DnaK. 10.000 клеток были исследованы на предмет наличия E.coli дикого типа и дефицита MutH, сверхэкспрессирующих Tig, GroEL / ES и DnaK.
Частота мутаций устойчивости к рифампицину
Для определения частоты спонтанных мутаций штаммы, экспрессирующие флуоресцентный репортерный CFP, слитый с MutL дикого типа, выращивали в течение ночи в минимальной среде с добавками (см. Выше).Затем ночные культуры разбавляли в 10 7 раз и выращивали до насыщения. Разведения ночных культур высевали на селективную среду (LB, содержащую 100 мкг / мл рифампицина) для отбора колоний, устойчивых к рифампицину (Rif R ), и на LB для определения общего количества колониеобразующих единиц. Колонии оценивали через 24 ч инкубации при 37 ° C. Медиана частоты мутаций каждого штамма была определена в девяти независимых экспериментах, каждый в трех повторностях.
Для определения частоты мутаций, вызванных УФ-излучением, E.coli выращивали в течение ночи на среде LB. Затем ночные культуры разводили в 200 раз до тех пор, пока ОП не достигла 0,2. Затем клетки облучали 120, 270 и 360 Дж / м 2 . После облучения клетки переносили в среду LB и инкубировали при 37 ° C при встряхивании (подробности описаны в других разделах в разделе «Методы»). Разведения высевали на селективную среду (LB, содержащую 100 мкг / мл рифампицина) для отбора колоний, устойчивых к рифампицину (Rif R ), и на LB для определения общего количества колониеобразующих единиц.Колонии оценивали через 24 ч инкубации при 37 ° C. Медиана частоты мутаций каждого штамма была определена в трех независимых экспериментах, каждый в трех повторностях.
Анализ β-галактозидазы
Штаммы E.coli (дикого типа, несущие делецию и сверхэкспрессию шаперона DnaK), содержащие слияние гена sulA и lacZ (кодирующего β-галактозидазу), выращивали до OD 600 0,3. Аликвоту клеток обрабатывали хлороформом в присутствии β-меркаптоэтанола и инкубировали в течение 5 минут при комнатной температуре.Добавляли орто-нитрофенил-β-галактозид (ONPG) (конечная концентрация 0,6 мг / мл) и реакционную смесь перемешивали встряхиванием в течение нескольких секунд. Реакцию останавливали добавлением Na 2 CO 3 (конечная концентрация 0,5 М). Пробирки центрифугировали при 16000 g в течение 10 минут. OD420 регистрировали в супернатанте, и единицы β-галактозидазы рассчитывали по формуле:
Дополнительная информация
Рисунок S2.
(a) Частота мутации Rif R снижается с увеличением активности шаперона у E.coli. Обозначения для номеров деформаций приведены на рисунке 1D. Результаты представлены как среднее значение 9 измерений, каждое в трех экземплярах. (b) Фракция клеток с по меньшей мере одним фокусом MutL-CFP демонстрирует положительную корреляцию с частотой мутаций, определенной генетическим методом, по частоте мутации Rif R . Планки погрешностей представляют собой стандартное отклонение.
https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1003810.s002
(TIF)
Рисунок S4.
Общее карбонилирование белка увеличивается с увеличением дозы УФ-излучения и достигает насыщения при (а) более высоком и (б) более низком уровне ФХ для E.coli с более низким и более высоким качеством протеома соответственно. Вставка к рисунку S4A: Внутриклеточная флуоресценция DHR линейно увеличивается с дозой УФС-излучения. Прямая линия обозначает линейную посадку. Результаты представляют собой среднее значение 3 измерений, каждое в трех экземплярах. Планки погрешностей представляют собой стандартное отклонение.
https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1003810.s004
(TIF)
Рисунок S5.
Увеличение карбонилирования белка сразу после облучения и после инкубации после облучения у неиндуцируемого мутанта E.coli. Планки погрешностей представляют собой стандартное отклонение трех измерений, каждое в трех экземплярах.
https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1003810.s005
(TIFF)
Таблица S1.
Сводная информация о влиянии 1 мМ тролокса на снижение уровня активных форм кислорода (ROS), количества карбонилирования белка (PC), размера единичного всплеска и скорости мутаций с точки зрения доли клеток с хотя бы одним MutL-CFP фокус.
https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1003810.s006
(DOC)
Вреден ли белок для здоровья? — Wubmed.org
Белок — это химическое вещество. Так же, как липиды, карбогидрат и карбонат кальция. В этой шутке есть доля правды. Все макроэлементы — это химические вещества. Обобщим, мы тоже химия, только с приставкой «био». Но стоит посмотреть пару российских телепрограмм о спортивном питании, и вы поймете — юмор неуместен. Ученые с серьезным лицом говорят о вреде спортивного питания.В Интернете дела обстоят еще хуже. Атаки некоторых сторонников естественных тренировок на твороге и гречке на несчастных бодибилдеров, взаимное подбрасывание тяжелых аргументов типа «всех цыплят нельзя съесть» или «от белка отвалится печень». Плюс бедные питорески, которые оправились от порций, сейчас не пьют протеиновый коктейль, и их богатые союзники, которые не могут забить… Вся история с протеинами — это сказка о недобросовестной рекламе. Откройте любой журнал по бодибилдингу, и через 15 минут вы поверите, что без банки протеина вы не сможете нарастить мышцы.
Фактически, белок был изобретен для тех, кто не может съесть свою дневную норму белка. Причины могут быть разные — плохое пищеварение, невозможность много есть из-за работы и борьба с однообразием диеты. Новичку в фитнесе с массой тела 70 кг следует съесть около 140 г белка, если он много тренируется. В среднем человек с едой потребляет около 90. Почему бы не съесть 2 коктейля? Противники спортивного питания расскажут вам тысячу историй, из которых следует, что все, что не творог и курица, плохо.На самом деле не все так однозначно.
Важно: спортпит и анаболические стероиды — это разные вещи. Белок состоит из обычного белка, такого же, как в пище, детском питании и молоке. Нет никакого секрета, анаболические стероиды это не добавляют. Это страшилки от безграмотных жителей.
Что такое белок?
Если мы говорим о термине — это белок. Можно сказать «говяжий белок» и «куриный белок», и мы будем правы. С точки зрения продавцов, спортпита — это особая добавка, цель которой восполнить дефицит белка, то есть получить с пищей весь необходимый набор аминокислот.Белок позволяет скорректировать рацион тем, кто не любит мясо или рыбу. В последнее время многие спортсмены начали включать в свой рацион более сложный белок, так как он дешевле той же куриной грудки.
Норма потребления белка для взрослого человека от 1,5 г на 1 кг массы тела, если речь идет о фитнес-драйвере. Бодибилдеру нужно 2-2. 5 г. Причем сушки белка должно быть больше, чтобы предотвратить скачки сахара и приступы голода. Кроме того, дополнительный белок помогает справиться с катаболизмом.
Влияние протеина на организм
Самый неприятный вопрос, который может услышать продавец спортивного питания: «Сколько я получу из одной банки вашего чудо-порошка?» Для профессионалов индустрии это звучит как бородатая шутка, но многие энтузиасты фитнеса все еще пытаются найти какие-то волшебные числа для увеличения.
Теперь при добавлении белка в рацион переваривается так же, как и обычный белок. Он расщепляется на аминокислоты, они попадают в кровоток и питают наши мышцы, обеспечивая восстановление.Также они помогают восстановить иммунную и гормональную системы. Белок важен для всех, а не только для спортсменов и профессионалов фитнеса. Механизм усвоения белков осуществляется через желудочно-кишечный тракт в кровь. Нет вариантов с немедленным попаданием аминокислот в мышцы.
Производство белка
Белок производится из говядины, гороха, риса, сои, яиц или молока. Наиболее ценны сыворотка и говядина.
Интересный факт: технология производства спортпита напоминает производство детского питания.
Проще всего производить сывороточный протеин. Сначала молоко разделяется на заводе, получая сыворотку и казеин. Сыворотка сублимируется, и получается всем известный порошок. Затем он обогащается витаминами, добавляется подсластитель, загуститель и ароматизатор. В производстве белков чаще всего используется гуаровая камедь. Это клетчатка, которая позволяет нам пить густой протеиновый коктейль, очень похожий на молоко.
Самыми сложными в производстве являются растительные белки. Они проходят несколько стадий обработки и ферментации, чтобы мы могли насладиться их вкусом.Обычные продукты из растительных линий по-прежнему уступают сыворотке. Но говяжий белок на бульон не похож. По вкусу он вполне на уровне молочного, но не пользуется большой популярностью из-за высокой цены. В США это стало модным благодаря тренду «кроссфит и палеодиета».
Без сомнения, отделение молока и сублимация сыворотки — это процессы, требующие некоторых химических реакций. С этой позиции у нас чистая химия. Но во всем остальном она тоже участвует.Когда сыр варится на сыроварне или пиво варится на пивоварне, химия тоже работает. Так что не оскорбляйте белок, он не единственный в своем «химическом» происхождении.
Белок польза или вред
Обычный человек выпивает порцию белка, бездумно добавляя более полезные ягоды, бананы, масло и многое другое, и ждет, пока мышцы Фила Хита разрастутся. Речь идет о том, что происходит, а затем начинаются расстройство пищеварительного тракта и расстройства.
Преимущества протеина можно ощутить только в том случае, если у вас относительно правильный распорядок дня, регулярные и тяжелые тренировки, качественное питание с обычными продуктами и хорошая дополнительная протеиновая добавка.
Важно: большинству людей не подходят фруктовые и протеиновые коктейли из журналов по бодибилдингу. Организм уже бурно реагирует на потребность переваривать столько белка, а также фруктозы и клетчатки. Вы можете минимизировать риски желудочно-кишечных расстройств, отказавшись от таких рецептов. Ешьте фрукты, если вы так сильно их хотите, во время бесплатного ужина.
В некоторых странах вы можете купить протеиновый коктейль в школьном автомате по продаже газированных напитков, чипсов и батончиков. Да, он будет стоить дороже, чем кола, но сам факт наличия говорит нам о том, что спортивное питание не нравится только отечественному потребителю.
Честно говоря, американские школы питания рекомендуют получать большую часть белка с регулярным приемом пищи. Если набрать всю норму протеиновые коктейли, можно столкнуться с расстройством ЖКТ. Организм просто «забудет» переваривать твердую пищу и снизит секреторную активность. В итоге усвоить кусок мяса для него будет большой проблемой.
Использование протеина
Protein экономит время и разнообразит ваш рацион. В среднем спортсмену необходимо 4-5 приемов пищи, в каждом из которых есть источник полноценного белка.Мало кто может все это время смело жевать отварную курицу или запеченную рыбу. Такую еду приготовить несложно, просто требуется самодисциплина и целеустремленность. Проще говоря, становится скучно. И история приготовления разных источников белка для разных блюд не имеет смысла для большинства людей, потому что тогда вам придется значительно увеличить расходы на питание.
Protein — доступная альтернатива. Достаточно заменить пару приемов пищи коктейлями, и проблема сладкого будет решена, а количество белка в рационе увеличится до приемлемого.Белок готовить не нужно, поэтому выделяется еще и полчаса времени.
В условиях роста цен на курицу и мясо недорогие сложные белки помогают сэкономить деньги. Подсчитано, что для регионов за пределами мегаполиса стоимость 30 г протеина является самой низкой только при получении протеина из протеинового коктейля.
Протеиновые коктейли незаменимы для людей, которые не могут делать длительные перерывы в работе, чтобы поесть. Они помогут поддерживать в крови нужное количество аминокислот без дополнительных перерывов на приемы пищи.
Protein удобно брать с собой на тренировки, необязательно сидеть в раздевалке и есть яичные белки с капустными листьями, как это делали бодибилдеры прошлого. Порошок можно брать с собой в любую поездку. Там, где есть вода и шейкер, там тоже будет трапеза.
Кстати, сегодня протеин — это не только сладкий коктейль со вкусом ванили или шоколада. Некоторые компании производят протеиновые пудинги и мороженое для тех, кто не любит коктейли. На рынке есть даже протеиновые супы, если кто-то устал готовить и хочет получить протеиновый прием.
Мифы об опасности белков и их воздействии
Протеин — не для женщин
Это миф из той же серии, из которой «тренировки с железом делают тебя мужественным». Многие обычные люди ассоциируют в уме мускулистых представителей бодибилдинга и пауэрлифтинга и протеиновых коктейлей. Хотя в таком физическом виде на некоторых белках обойтись нельзя. В спорте анаболические стероиды используются для набора мышечной массы и увеличения силы. Можете относиться к этому как угодно, антидопинговые организации постоянно с этим борются, но это данность.Допинг существует, его используют мужчины и женщины, и изменение лица по мужскому типу, рост Адамова Яблока, уменьшение груди и развитие мышц по мужскому типу — это побочные эффекты анаболических стероидов, а не протеиновые коктейли.
На самом деле белок может помочь с несколькими типичными женскими проблемами. Нормальный уровень белка помогает предотвратить остеопороз. Он поддерживает мышечную массу, которая естественным образом «тренирует» кости, давя на них. Таким образом, употребление протеина и силовые тренировки защищают от переломов в зрелом и пожилом возрасте.
Кроме того, белок помогает женщинам поддерживать высокий уровень метаболических процессов и защищать себя от ожирения. Те, кто не пьет протеин и не занимается спортом, теряют около 500 г мышечной массы ежегодно, начиная с 26 лет. Поэтому многие пожилые женщины вынуждены съедать буквально 1000 ккал, чтобы не толстеть. А еще у них жир, это видно, да и тело дряблое.
Белок также полезен для профилактики заболеваний, связанных с иммунными нарушениями.Он помогает поддерживать иммунную систему не хуже, чем отдельный прием глютамина.
Protein позволяет женщинам, соблюдающим диету, избежать соблазнов. Ведь из него можно приготовить все, от пирожных до блинов, если захочется.
Вред для печени
Печень — главный «фильтр» организма. Те, кто распространяет этот миф, считают, что потребление белка каким-то образом загрязняется. Это неправда. Белок переваривается как обычная белковая пища. Если вы употребляете его в достаточном, а не чрезмерном количестве и не пренебрегаете остальными правилами здорового питания, белок пойдет только на пользу вашему здоровью.
Вред для пищеварения
Фактически, белок переваривается с помощью тех же ферментов, которые отвечают за переваривание обычной пищи. Белок не влияет на пищеварение. Конечно, угнетение секреции можно получить, если очень долго умудряться есть только коктейли. Но такие случаи выходят за рамки нормы.
Натуральная еда лучше
Это даже не аргумент. Действительно, если человек работает в офисе и проводит свободное время дома на диване, ему не нужен белок.Такому другу для поддержания здоровья необходима очень низкокалорийная натуральная пища. Его потребности в белке невелики, и ему не нужно пить коктейли. Но если этот же человек пойдет в спортзал и начнет активно заниматься, то кусочка курицы в день ему будет недостаточно, чтобы восстановить мышцы и сохранить здоровье.
Сторонники «всего натурального» не учитывают еще один факт. Мало у кого есть сила воли есть только белую рыбу и сушеную курицу. Но многие люди вынуждены значительно сократить калорийность, так как у них нет возможности заниматься кардио по часу в день, как это делают профессиональные спортсмены.С протеиновым коктейлем проще всего получить максимальное количество белка при минимальном количестве калорий.
Еда дешевле
Недавно — это самое ошибочное утверждение. Для здоровья рекомендуется сочетать в своем ежедневном рационе как минимум 3 разных источника белка. Если вы сделаете это, покупка протеина покажется легкой прогулкой. Кроме того, акции по продаже протеина проводятся чаще, чем обычные продукты питания, и довольно легко купить пару банок со скидкой.
Спортивное питание — только для спортсменов
Действительно, сложно отнести к спортсменам человека, который 3-4 раза в неделю приходит в спортзал и выполняет там какой-то несложный комплекс упражнений.Для таких людей прием протеина по-прежнему будет иметь некоторые преимущества. Вы можете выпить коктейль и пойти на работу или по делам, и не искать, где сесть и съесть куриную грудку. Кроме того, белок поможет восстановиться и, следовательно, снимет навязчивую отсроченную болезненность мышц и дискомфорт в повседневной жизни. Как бы мы к этому ни относились, но качественная спортивная площадка — это вариант, который делает жизнь намного удобнее. Кроме того, протеин можно приобрести не только в виде коктейля, но и в виде батончиков, протеинового печенья, киселя, суфле, мороженого.
Белок плох для потенции
И снова смесь концепций из серии «белок — это химия». Для потенции вредны анаболические стероиды, а точнее не сами препараты, а нецелесообразно принимать их без медицинского наблюдения и надлежащей послекурсовой терапии. Белковые добавки не могут повлиять ни на уровень тестостерона, ни на трофику тканей половых органов, ни на уровень других половых гормонов. Это просто белок, такой же, как в мясе или яйцах.Хотя среди радикальных веганов ходят прикольные истории о сексуальном бессилии мясоедов. Но мы не верим в такие вещи, не так ли?
Количество белка в рационе может отрицательно сказаться на потенции только в одном случае — в рационе нет белка, и человеку не до воспроизводства, он истощен, стремится не умирать. Разговоры о том, что соевый белок содержит фитоэстрогены, также не соответствуют действительности. Фитоэстрогены разрушаются при сублимации сои, о чем не раз писали производители спортивного питания.Нет исследований, связывающих, например, низкое либидо и развитие гинекомастии с соей. Но все знают, что именно так на мужчин влияют не очень качественные курсы анаболических стероидов без послекурсовой терапии.
Когда протеин действительно плох
Вы будете удивлены, но человеческий организм не может адаптироваться ни к какой пище и условиям. Есть состояния и заболевания, при которых нельзя употреблять белок. Обычно в таких условиях также рекомендуется ограничить пищевой белок.Это частные случаи, они не имеют ничего общего ни с какими факторами, общими для всех людей. Поэтому можно говорить о вреде белка для конкретного человека в конкретной ситуации, а не для всех людей.
Важный факт: протеин нельзя пить при дисбактериозе. Это заболевание, при котором размножается патогенная кишечная флора. Белок, как и другие легкоусвояемые продукты, способствует более быстрому росту бактерий и вызывает боли в животе и метеоризм.
Протеин противопоказан:
Почечная недостаточность.При этом заболевании ограничивается потребление любого белка, поступающего с пищей, а не только протеиновых коктейлей. Но сложно представить пациента с почечной недостаточностью, тренирующегося в спортзале.
Аллергия на определенный вид белка. В этом случае вместо молочного белка выбирается говядина и так далее. Дело в том, чтобы обеспечить приток белка с различными продуктами, не содержащими аллергенов. В этом случае диетические и спортивные добавки подбирает врач.
Так называемый «перекорм белком».Это комплекс реакций в организме, при которых избыток белка не усваивается. Перекармливание белком — большая редкость среди взрослых. Но это может произойти у человека, который бездумно пытается повторить диету соревнующихся спортсменов, не принимая никаких лекарств, улучшающих усвоение того же белка.
Избыток соевого белка. Различные источники продолжают пугать мужчин ожирением по женскому типу и различными неприятными побочными эффектами, такими как рост груди. Но это научно не доказано. Что известно наверняка, так это то, что избыток соевого белка является причиной расстройств пищеварения и диареи.Поэтому любителям альтернативных источников белка следует довольствоваться 1-2 порциями в день и принимать ферменты. Тем, кто не ест мясо по этическим соображениям и не употребляет молочные продукты, рекомендуется чередовать разные типы белка, включая сою.
Неужели вообще нет побочных эффектов?
Любой, кто когда-либо принимал протеин, знает, что история об отсутствии побочных эффектов — слишком оптимистичное видение проблемы. Есть побочные эффекты, они связаны с качеством протеина, количеством, которое некоторые люди склонны потреблять, и эффективностью протеиновых добавок.
Белок — это белковая молекула органического происхождения. По своему строению — он довольно крупный и разветвленный. Белки любого типа могут спровоцировать аллергическую реакцию, могут вызывать различные проявления со стороны желудочно-кишечного тракта.
Есть две причины проблем:
- Недостаток ферментов пищеварительного тракта для переваривания белков. Тогда коррекция диеты спортивным питанием может производиться после назначения ферментов;
- Дисбактериоз кишечника — это нарушение микрофлоры, которое может быть вызвано чем угодно, от болезни до неправильного питания в течение длительного времени.При дисбактериозе патогенная флора развивается и растет, и человеческий организм перестает нормально переваривать пищу, в том числе белок из белка
Иногда аллергическая реакция возникает не на сам белок, а на ароматизаторы и подсластители, которые обязательно входят в его состав. Не исключена и такая возможность. К счастью, на рынке есть множество белковых комплексов, не содержащих отдушек и подсластителей.
Исследование вредного воздействия протеина на организм
Белок и человеческий скелет
Нет никаких доказательств того, что белок отрицательно влияет на костную систему человека.Напротив, белок потребляется. Белок способствует синтезу инсулиноподобного фактора роста, который косвенно способствует укреплению мышц. Белок улучшает усвоение кальция. Его добавление в рацион способствует нормализации состояния костной системы.
Белок и сердечно-сосудистая система
Это миф из той же серии, из которой «тренировки с железом делают тебя мужественным». Многие обычные люди ассоциируют в уме мускулистых представителей бодибилдинга и пауэрлифтинга и протеиновых коктейлей.Хотя в таком физическом виде на некоторых белках обойтись нельзя. В спорте анаболические стероиды используются для набора мышечной массы и увеличения силы. Можете относиться к этому как угодно, антидопинговые организации постоянно с этим борются, но это данность. Допинг существует, его используют мужчины и женщины, и изменение лица по мужскому типу, рост Адамова Яблока, уменьшение груди и развитие мышц по мужскому типу — это побочные эффекты анаболических стероидов, а не протеиновые коктейли.
На самом деле белок может помочь с несколькими типичными женскими проблемами.Нормальный уровень белка помогает предотвратить остеопороз. Он поддерживает мышечную массу, которая естественным образом «тренирует» кости, давя на них. Таким образом, употребление протеина и силовые тренировки защищают от переломов в зрелом и пожилом возрасте.
Кроме того, белок помогает женщинам поддерживать высокий уровень метаболических процессов и защищать себя от ожирения. Те, кто не пьет протеин и не занимается спортом, теряют около 500 г мышечной массы ежегодно, начиная с 26 лет. Поэтому многие пожилые женщины вынуждены съедать буквально 1000 ккал, чтобы не толстеть.А еще у них жир, это видно, да и тело дряблое.
Белок также полезен для профилактики заболеваний, связанных с иммунными нарушениями. Он помогает поддерживать иммунную систему не хуже, чем отдельный прием глютамина.
Белок не вызывает ишемическую болезнь сердца, и связи между его потреблением и заболеванием не обнаружено. Опять же, заболевание может поразить тех, кто длительное время испытывает чрезмерные физические нагрузки и принимает анаболические стероиды. Белок тут ни при чем.
Канцерогенное действие и потребление белка
Белок и рак груди
Исследователи не обнаружили связи между потреблением белка и возможным развитием этого заболевания.
Рак яичников и белок
Ученые изучали женщин, которые принимали и не принимали белок, но не было никакой связи между потреблением белка и раком яичников.
Рак простаты
Еще один популярный в СМИ «ужастик», в котором смешаны концепции.При употреблении анаболических стероидов действительно увеличивается простата. По некоторым данным, увеличенная простата увеличивает риск рака. Но все это не имеет ничего общего с белком, и не было никакой связи между его употреблением и раком простаты.
Рак гортани
Ученые обнаружили, что рак гортани в целом чаще встречается у тех, кто ест больше животного белка, и реже у тех, кто делает упор на растительные белки в своем рационе
Рак желудка
Тот же результат исследования, что и в предыдущей версии.Рак желудка чаще возникает у тех, кто потребляет в избытке животного белка и нехватку растительного белка.
Рак поджелудочной железы
Исследование, проведенное в Канаде, не обнаружило связи между раком поджелудочной железы и потреблением белка.
Рак почки
Хотя белок запрещен при заболеваниях почек, так как он влияет на их работу, но не может вызвать рак почки.
Рак прямой кишки
Ученые не обнаружили связи между употреблением протеиновых добавок и раком прямой кишки.
Вреден ли белок в больших дозах
Мнения разделились. Организм здорового человека способен выводить лишний белок, если он попадает в систему. Мы не умеем накапливать аминокислоты, например гликоген, поэтому ничем, кроме траты денег, лишнему белку не грозит.
Но это только одно мнение. Есть еще одно. Чрезмерные дозировки могут вызвать повреждение почек, печени и желудочно-кишечного тракта. Они, конечно, не токсичны сами по себе, но у человека, у которого уже есть проблемы с почками и печенью, могут возникнуть большие проблемы из-за потребления белка.
Важно: избыток питательных веществ дает дополнительную энергию. Все, что не потребляется организмом в процессе обмена веществ, обязательно откладывается в жире.
Дозировку протеина можно рассчитать самостоятельно. Не нужно ждать этого совета от фитнес-гуру. Подсчитайте общее количество белка в рационе и сделайте на его основании вывод. На практике они выпивают от 1 до 3 порций коктейля в день, конечно, учитывая весь белок, который также поступает с пищей.
Вредно ли принимать протеин на ночь?
Вы думаете, что те, кто раньше призывал не есть на ночь, уже вымерли? Ничего подобного. Теперь они заявляют, что было бы неплохо отказаться от спортпита. Говорят, желудку и кишечнику нужен отдых, если в желудке есть хоть злополучная порция казеина, о спокойном сне придется забыть.
К счастью, этот противоречивый факт не имеет научных доказательств. Вы можете принимать протеин на ночь, даже если это не казеин.Казеин лучше, потому что он медленно всасывается и выделяет аминокислоты. Это позволяет мышцам лучше восстанавливаться.
Isolate лучше всего принимать утром или после тренировки.
Вред для подростков
Влияние протеина на организм подростков точно не изучено. Поэтому принимать протеин подросткам не рекомендуется. Объясняется это тем, что лучше всего есть натуральную пищу, чтобы получить еще больше витаминов и минералов.
Но для тех подростков, которые уже занимаются тяжелой атлетикой или пауэрлифтингом, протеин — вполне приемлемое спортивное питание.Это только поможет улучшить спортивные результаты и повысить мастерство за счет быстрого восстановления мышц. Белок не содержит вредных для подростка веществ, просто желательно, чтобы в рационе был паритет между лиофилизированными источниками полезных веществ и натуральными. А еще лучше — преобладание натуральной пищи и только добавление белка.
Употреблять протеин можно и мальчикам, и девочкам, принципиальной разницы нет. Гейнеры обычно не рекомендуются в подростковом возрасте, за исключением случаев, когда подросток занимается тяжелой атлетикой или пауэрлифтингом и имеет явный дефицит веса на грани истощения.
Подростки могут не только пить коктейли, но и есть протеиновые батончики.
Важно: со спортпитом связаны определенные психологические проблемы. Бытует мнение, что употребление спортивного питания способствует формированию у подростка мышления «все или ничего» и может косвенно подтолкнуть его на путь употребления анаболиков. Но это только мнение, многое зависит от воспитания подростка, работы его тренера, микроклимата в семье.
15 преимуществ протеина
Никто бы не стал покупать протеин, если бы не эти 15 причин его эффективности
- Улучшает результаты в спорте.Растут мышцы, растут силовые показатели.
- Не содержит лишних углеводов и жиров, чего нельзя сказать о других продуктах для перекуса.
- Помогает утолить голод без вреда для здоровья.
- Устраняет проблемы с удовлетворением потребности в белке.
- Нет необходимости в сложном приготовлении, просто размешайте в шейкере ложку белка.
- Достаточно быстро всасывается и не вызывает проблем с пищеварением.
- Он позволяет получать незаменимые аминокислоты, которые организм не умеет синтезировать сам.
- Помогает предотвратить диабет 2 типа за счет нормализации уровня сахара и инсулина.
- Помогает при росте показателей силы и выносливости в спорте.
- Устраняет необходимость носить с собой еду и есть ее в раздевалке после занятий.
- Хранится в любых условиях, можно брать с собой даже в мороз, даже в жару. Чего нельзя сказать, например, о твороге.
- Поможет избавиться от тяги к сладкому, вкусно перекусить на диете.
- Устраняет дефицит белка у вегетарианцев.
- Белок в белке содержится точно так же, как и в других видах пищи. Ничего искусственного.
- Полностью безопасен для здоровья, соблюдайте только свою норму КБЖУ и тренируйтесь.
5 основных недостатков протеина
Нет источников питания без недостатков, правда?
Белок может вызвать расстройство желудка, особенно если у человека уже есть дисбактериоз или непереносимость лактозы.Очень «помогают» расстроиться и всевозможные народные рецепты из смесей протеина со здоровыми фруктами. Если пищеварительный тракт борется с молоком, пейте фермент лактазу и избегайте сложных коктейлей.
Если у вас есть полбанки на один подход, высока вероятность того, что вы получите передозировку и перегрузите все системы организма.
Лиофилизированный протеин не содержит витаминов и минералов. Некоторые бренды искусственно обогащают свою продукцию, но это не для всех.Честно говоря, курица из супермаркета — тоже не самый «витаминный» продукт.
Считается, что не каждый стажер может регулярно покупать протеин. Хотя с динамикой цен на продукты это спорно. Теперь купить белок проще, чем несколько килограммов куриного филе.
Натуральный вкус протеина не особенно привлекателен. Это похоже на сухое молоко. Поэтому к белку просто добавляют различные ароматизаторы и подсластители. Эти продукты не всегда натуральные.
Советы по потреблению белка
Самый главный совет — определять количество пудры не по тому, сколько стоит следующий герой глянцевой обложки журнала о напитках для бодибилдинга и фитнеса, а по собственным потребностям в белке. Предположим, что у вас дефицит белка и поэтому покупать порошок не стоит. Вам нужно научиться считать белки, жиры и углеводы в рационе, причем начинать обязательно с их количества.
Важнейшие правила приема:
Не переоценивайте количество белка в рационе более 2 г на 1 кг текущей массы тела, если вы не являетесь профессиональным спортсменом;
Прежде чем увеличивать количество белка в рационе, нужно исключить все риски.Многие советуют пройти медицинское обследование, чтобы исключить проблемы с почками и печенью.
Белок имеет смысл пить только во время физических упражнений. Если в силу жизненных обстоятельств или по каким-то другим причинам занятия прерываются, белок из рациона также следует исключить.
Замена приема пищи белковой — мера временная, она позволяет быстро похудеть, например, попасть в весовую категорию в спорте. Обычно такие манипуляции с диетой не рекомендуют.
Протеин лучше пить, не добавляя в него никаких других продуктов.
Дозировку 20-30 г лучше не превышать однократно.
Отдельно хотелось бы сказать о «домашних протеиновых коктейлях» или о довольно популярной теме — делать смузи из всех доступных продуктов и называть это источником белка. Часто для наращивания мышечной массы рекомендуют коктейли с творогом, яичным белком, орехами и некоторыми другими ягодами в стопку и медом по вкусу. По своему составу это не протеин, а гейнер.Если спортсмена интересует не сухой сет, а просто большие мышцы и, возможно, большая жировая масса, много энергии, и он переносит такое количество молочных продуктов в своем рационе, то все будет хорошо. А вот тем, кому действительно нужен сухой сет, или поддержание мышц на сушке, такие составы не подойдут.
Есть ли разница в использовании соевого и сывороточного протеина? Производители периодически убеждают нас, что соя — это тот же источник белка, только более «зеленый», но это не так.Употребление в пищу большого количества соевого белка с большей вероятностью приведет спортсмена к пищеварительным и желудочно-кишечным расстройствам и больше связано с аллергической реакцией. И дело не столько в фитоэстрогенах, которые так любят списывать проблемы со здоровьем, сколько в низкой усвояемости самого соевого белка. Соевый белок усваивается хуже, чем сывороточный.
Есть ли смысл покупать говяжий белок? Профессиональные спортсмены утверждают, что чем больше различных видов протеиновых добавок вы потребляете, тем лучше будут расти ваши мышцы.Современная диетология тоже исходит из такой информации. Природа этих знаний проста — вы можете улучшить свою форму, если получите как можно больше аминокислот и витаминов. На самом деле, этого намного проще добиться с помощью разных типов белков. Белок говядины хорошо усваивается, но он не самый дешевый. Это доступно только для премиальных брендов и стоит на 20 процентов дороже, чем обычные продукты из сыворотки.
Есть ли принципиальная разница между CSB и протеином, который продается в магазине? Нет, просто CSB покупают на фабриках и продают через одностраничные сайты предприимчивые люди.Для продаж используется обычный рекламный текст, в котором просто перечисляются преимущества любого протеина, например, способность защищать от катаболизма и поддерживать мышечную массу.
Нужно ли покупать изолят, сыворотку, комплексный протеин и казеин на одного человека? Последние исследования показывают, что BCAAS всасываются сразу после тренировки, аминокислоты из белкового изолята всасываются в течение получаса, сыворотка вызывает повышение уровня аминокислот до 2 часов, сложный белок — до 4, а казеин — до 7 часов.Все эти цифры говорят о том, что самый выгодный подход для обывателя — пить BCAA во время тренировки, а после — сложный протеин. Нужен казеин или нет, каждый решает в зависимости от скорости его восстановления. Изолят — это узкоспециализированный продукт, пользование которым — удел тех, кто сушит. По вкусовым качествам он уступает обычному белку.
В последнее время профессиональные спортсмены начали отдавать предпочтение гидролизату протеина. Это продукт с готовыми пептидными цепями, которые непосредственно всасываются в кровь в течение нескольких минут после попадания в организм.Это позволяет гидролизату решать задачи профессионального спорта. Для любителей это обычно неоправданно дорого.
Как правильно пить протеин и с чем его смешивать? Здесь есть несколько лагерей. Некоторые считают, что никакой разницы нет, можно хоть черпак протеина налить в творог, хоть в кефир, хоть в кашу. Белок все равно будет усваиваться, и кому-то может быть лучше съесть белок с овсянкой, чем пить коктейль. Отчасти это правда, и белок переваривается.Проблема только в том, что что-то из смешанной пищи может вызвать брожение в желудке, и тогда возникнут проблемы с усвоением.
Любители смешивать белок с молоком утверждают, что это только лучше — более богатый аминокислотный состав, дополнительный белок, приятный вкус. Но все это может исчезнуть, если у человека возникнут проблемы с усвоением лактозы. Одно небольшое расстройство пищеварительного тракта, и вам будет не до усвоения белка.
Есть и любители протеина с соком.Вы должны знать, что этот рецепт — гейнер, коктейль для набора мышечной массы и восполнения запасов гликогена в мышцах. Если гейнер пьет слишком сытым человеком и использует его для создания превышения количества потребляемых калорий над потреблением, этот человек вызывает проблемы со здоровьем.
Все современные белки идеально смешиваются с водой и созданы именно для этой цели. Что же касается белковой выпечки и других блюд, то это скорее «уловка» диеты, а не способ улучшить биодоступность белка.В противном случае следуйте своим нормам БЖУ, и белок пойдет организму только на пользу.
Потребление с пищей общего, животного и растительного белка и риск диабета 2 типа в Европейском проспективном исследовании рака и питания (EPIC) -NL Study
Abstract
ЦЕЛЬ Диетические рекомендации сосредоточены в основном на относительном содержании пищевых жиров и углеводов в зависимости от риска диабета. Между тем, диеты с высоким содержанием белка могут способствовать нарушению метаболизма глюкозы, но данные проспективных исследований скудны.Мы изучили связь между потреблением общего, растительного и животного белка с пищей и заболеваемостью диабетом, и было ли потребление 5% энергии из белка за счет 5% энергии из углеводов или жиров связано с риском диабета.
ДИЗАЙН И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Проспективное когортное исследование было проведено среди 38 094 участников исследования European Prospective Investigation of Cancer and Nutrition (EPIC) -NL. Потребление белка с пищей измерялось с помощью утвержденного опросника по частоте приема пищи.Заболевание диабетом было подтверждено по медицинским записям.
РЕЗУЛЬТАТЫ За 10 лет наблюдения было зарегистрировано 918 случаев диабета. Риск диабета повышается при более высоком уровне потребления общего белка (отношение рисков 2,15 [95% ДИ 1,77–2,60] наивысший против самого низкого квартиля) и животного белка (2,18 [1,80–2,63]). Поправка на искажающие факторы существенно не изменила эти результаты. Дальнейшая корректировка показателей ожирения ослабила ассоциации. Растительный белок не был связан с диабетом.Потребление 5% энергии от общего или животного белка за счет 5% энергии от углеводов или жиров увеличивает риск диабета.
ВЫВОДЫ Диеты с высоким содержанием животного белка связаны с повышенным риском диабета. Наши результаты также предполагают аналогичную связь для самого общего белка, а не только для источников животного происхождения. Потребление энергии из белка за счет энергии углеводов или жиров может аналогичным образом увеличить риск диабета. Это открытие указывает на то, что учет содержания белка в диетических рекомендациях для профилактики диабета может быть полезным.
Многие исследования были сосредоточены на потреблении макроэлементов в зависимости от риска диабета 2 типа (1,2), но в основном на относительном содержании углеводов и жиров. Эффект от употребления различных белков менее хорошо документирован. Рекомендации по питанию как в Нидерландах, так и в США предоставляют информацию об оптимальном содержании белка в рационе для пациентов с диабетом (3,4), но содержанию белка в рационе в отношении профилактики диабета уделяется мало внимания (3).
В промышленно развитых странах потребление белка с пищей существенно увеличилось за последние несколько десятилетий, превысив 50% от рекомендуемой диетической нормы (5).Более того, популярные диеты для похудания, такие как диета Аткинса, часто основаны на крайне низком содержании углеводов и высоком содержании белка с благоприятным влиянием на массу тела и гомеостаз глюкозы при краткосрочных вмешательствах (6,7). Напротив, поперечное исследование связывало долгосрочное потребление белка с повышенными концентрациями глюкозы и инсулинорезистентностью у здоровых людей (8).
Перспективные исследования, посвященные риску диетического белка и диабета, были сосредоточены в основном на группах продуктов с высоким содержанием белка, таких как мясо и соя.Потребление обработанного красного мяса было связано с повышенным риском диабета, независимо от потребления жиров (9–12), тогда как потребление бобовых и сои снижало риск диабета у азиатских женщин (13), что свидетельствует о различных эффектах животного и растительного белка. Исследования, изучающие связь между диетическим белком и диабетом, немногочисленны. В одном исследовании сообщалось о повышенном риске диабета при более высоком потреблении животного белка и отсутствии связи с потреблением растительного белка (11). В изокалорийных условиях более высокое потребление белка приведет к более низкому потреблению других макроэлементов, что можно исследовать с помощью моделей замещения, в которых белок заменяется другими макроэлементами (14).Европейское проспективное исследование рака и питания (EPIC) — Потсдамское исследование показало, что потребление 5% энергии из углеводов за счет 5% энергии из белка снижает риск диабета (1). Однако исследование здоровья медсестер II не обнаружило такой связи (15). Оба исследования не делали различий между животным и растительным белком. Реакция на содержание белка в пище может зависеть от индивидуальной степени инсулинорезистентности (6,7), определяемой ожирением.
Мы стремились выяснить, связано ли более высокое потребление общего, животного и растительного белка с пищей с риском диабета 2 типа и связано ли потребление энергии из белка за счет того же процента энергии из жира или углеводов с диабетом 2 типа. риск. Кроме того, мы исследовали, присутствует ли взаимодействие с показателями ожирения.
ДИЗАЙН И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
EPIC-NL состоит из двух голландских участников исследования EPIC, когорт Prospect-EPIC и MORGEN-EPIC.Эти когорты были созданы одновременно в 1993–1997 годах и объединились в одну голландскую когорту EPIC. Дизайн и обоснование EPIC-NL описаны в другом месте (16). В исследование Prospect-EPIC включены 17 357 женщин в возрасте 49–70 лет, проживающих в Утрехте и его окрестностях (17). Когорта MORGEN-EPIC состоит из 22 654 взрослых в возрасте от 21 до 64 лет, выбранных из случайных выборок голландского населения в трех голландских городах (18). Все участники предоставили информированное согласие перед включением в исследование. Исследование соответствует Хельсинкской декларации и было одобрено институциональным советом Университетского медицинского центра Утрехта (проспект) и Комитетом по медицинской этике TNO Nutrition and Food Research (MORGEN).После исключения лиц с преобладающим диабетом ( n = 615) и лиц с ненормальным потреблением энергии (ккал <600 или> 5000) ( n = 108), отсутствующие данные о питании ( n = 213) и отсутствующие последующее наблюдение ( n = 981), 38 094 участника были оставлены для анализа.
Потребление белка и других питательных веществ
Суточное потребление пищи было получено из самостоятельно заполняемого опросника частоты приема пищи (FFQ), содержащего вопросы об обычной частоте потребления 79 основных продуктов питания в течение года, предшествующего зачислению.Анкета позволяет оценить среднесуточное потребление 178 продуктов питания. FFQ вводился один раз на исходном уровне и отправлялся участникам по почте. Участники вернули FFQ во время скрининга физического осмотра, где обсуждались трудности с заполнением анкеты. Зарегистрированный диетолог проверил FFQ на наличие несоответствий, которые были устранены, связавшись с участником. FFQ был подтвержден по 12 суточным отзывам о питании (19) с коэффициентами корреляции Пирсона для потребления белка, равными 0.67 у женщин и 0,71 у мужчин (19). Гликемический индекс пищевых продуктов, мера того, насколько продукты повышают уровень глюкозы в крови, был получен из международной таблицы Фостера-Пауэлла. Мы рассчитали гликемическую нагрузку, умножив гликемический индекс продукта на содержание углеводов, а затем умножили это значение на частоту употребления этого продукта и суммировали значения по всем продуктам питания. Потребление питательных веществ было скорректировано с учетом общего потребления энергии методом остаточной регрессии и с использованием плотности питательных веществ (процент от общего количества потребляемой энергии, только для макроэлементов) (14).
Диабет
О возникновении диабета во время наблюдения сообщалось в двух опросных листах с интервалом от 3 до 5 лет. Участников спрашивали, был ли диагностирован диабет, в каком году, кем и какое лечение они получали. В исследовании Prospect случайные случаи диабета выявлялись с помощью теста на глюкозу в моче, разосланного с первым контрольным опросником для выявления глюкозурии. Диагноз диабета был также получен из Голландского центра медицинской информации, который ведет стандартизированный компьютеризированный регистр диагнозов при выписке из больницы.В этот регистр с 1990 года непрерывно вносятся поступающие из всех больниц общего профиля и университетских больниц Нидерландов. Все диагнозы были закодированы в соответствии с МКБ-9-СМ. Последующее наблюдение было завершено 1 января 2006 г. Возможные случаи, выявленные любым из этих методов, были проверены на основании информации, полученной от терапевтов или фармацевтов, с помощью анкет, отправленных по почте. Диабет был определен как наличие, когда любой из них подтвердил диагноз. Для 89% участников с потенциальным диабетом была доступна подтверждающая информация, а 72% были подтверждены как пациенты с диабетом 2 типа и использовались для анализа.
Прочие измерения
На исходном уровне участники заполнили рассылаемый по почте общий вопросник, содержащий вопросы о демографии, наличии хронических заболеваний и факторах риска хронических заболеваний. Курение подразделялось на нынешних, прошлых и никогда не куривших, а родительский диабет в анамнезе — на одного, одного и обоих родителей. Физическая активность оценивалась с помощью вопросника, утвержденного среди пожилых людей (20) и классифицированного после расчета Кембриджской оценки физической активности.Поскольку мы не смогли рассчитать общую оценку физической активности для 14% всех участников, мы вменяли недостающие оценки, используя моделирование единой линейной регрессии. Участники могли вернуть анкету при медицинском осмотре. Во время базового физического обследования, измерения систолического и диастолического артериального давления выполнялись дважды в положении лежа на спине на правой руке с помощью Boso Oscillomat (Bosch & Son, Jungingen, Германия) (Prospect) или на левой руке с использованием случайного нулевого сфигмоманометра. (MORGEN), из которого было взято среднее значение.Гипертония определялась как наличие при соблюдении одного или нескольких из следующих критериев: диастолическое артериальное давление ≥90 мм рт. Ст., Систолическое артериальное давление ≥140 мм рт. Были измерены окружность талии, рост и вес, а также рассчитан ИМТ. Все измерения проводились в соответствии со стандартными рабочими процедурами. Вес во время наблюдения был получен на основе отправленных по почте анкет для последующего наблюдения или физического осмотра (часть Doetinchem).Изменение веса было определено как разница между весом на исходном уровне и при последующем наблюдении. Поскольку период наблюдения был разным, мы рассчитали годовое изменение веса, разделив изменение веса на годы наблюдения.
Анализ данных
Потребление белка, скорректированное с учетом общего потребления энергии методом остатка регрессии (14), было разделено на квартили. Модели пропорциональных рисков Кокса использовались для расчета грубых и скорректированных соотношений рисков (HR) и 95% доверительного интервала для ассоциаций между квартилями потребления белка и диабетом.Мы оценили P тренд , включив среднее потребление белка на квартиль в качестве непрерывных переменных в регрессионных моделях Кокса. Кроме того, мы проанализировали связь между белком на 10 г потребления и риском диабета. В многомерный анализ мы сначала включили пол (мужской или женский) и возраст при найме (непрерывный). Во второй модели мы добавили факторы питания: потребление насыщенных жиров, мононенасыщенных жиров, полиненасыщенных жиров, холестерина, витамина Е, магния, клетчатки и гликемической нагрузки (непрерывно) с поправкой на энергию.В третьей модели мы дополнительно скорректировали факторы риска диабета: потребление алкоголя с поправкой на энергию (четыре категории), физическая активность (четыре категории), среднее систолическое и диастолическое артериальное давление (непрерывное), уровень образования (три категории) и история родителей. диабета (три категории). В четвертую модель были включены ИМТ (четыре категории) и окружность талии (непрерывная). Чтобы изучить влияние изменения веса во время наблюдения, мы дополнительно скорректировали анализ ежегодного изменения веса (непрерывный).
Мы использовали многомерную модель плотности питательных веществ, включив общее потребление энергии и энергетические проценты белка и других макроэлементов в многомерную регрессионную модель Кокса. Потребление макроэлементов было введено в модель на 5% энергии. Общее потребление энергии было введено в модель, чтобы поддерживать потребление энергии постоянным, что важно для создания изокалорической модели (14). Исключив процентное содержание энергии от углеводов в регрессионной модели, мы создали модель, в которой разница в риске диабета связана с потреблением 5% энергии от белка за счет 5% энергии от углеводов, в то время как общее потребление энергии остается постоянным, представлена.Точно так же, исключив процентное содержание энергии из жира, мы представили разницу в риске диабета, связанном с потреблением 5% энергии из белка за счет 5% энергии из жира, в то время как потребление энергии остается постоянным.
Взаимодействие потребления белка с ИМТ (<25 или ≥25 кг / м 2 ) и окружностью талии (<84 или ≥84 см) оценивалось с помощью теста отношения правдоподобия и включения условий непрерывного взаимодействия. Предположение о пропорциональности было проверено визуально с использованием графиков «логарифм минус логарифм» без каких-либо отклонений.Данные были проанализированы с помощью SPSS для Windows (версия 14.0).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Среднее потребление белка 75,7 г / день; животный белок составлял большинство. Основными источниками потребления белка были мясо (39%), молоко (продукты) (29%) и сыр (18%), животный белок и хлеб (43%), фрукты и овощи (14%) и картофель (9%). %) на растительный белок. Умеренная корреляция наблюдалась между потреблением мяса и общим ( r = 0,30) и животным ( r = 0,36) белком, а также между потреблением молока (продуктов) и общим ( r = 0.46) и животный ( r = 0,50) белок. По квартилям общего потребления белка средний возраст, ИМТ, окружность талии и потребление насыщенных жиров и углеводов увеличились, тогда как среднее потребление полиненасыщенных жиров и клетчатки и процент мужчин, курильщиков и физически неактивных лиц снизились (Таблица 1).
Таблица 1
Исходные характеристики исследуемой популяции в соответствии с квартилями суточного потребления общего белка с пищей
В течение среднего периода наблюдения 10.За 1 ± 1,9 (среднее ± стандартное отклонение) года зарегистрировано 918 случаев диабета 2 типа. Риск диабета значительно увеличился по сравнению с квартилями от общего потребления белка. Поправка на возраст, пол, диетические факторы и факторы риска диабета дала HR в самой высокой и самой низкой квартиле (HR Q4 ) 1,67 (95% ДИ 1,29–2,16). После дальнейшей корректировки показателей ожирения эта связь перестала быть значимой (HR Q4 1,18 [0,91–1,53]) (таблица 2). Удаление ИМТ или окружности талии из модели 4 дало сопоставимые, несущественные ассоциации (исключая ИМТ, HR Q4 1.22 [0.94–1.59]). Для животного белка мы наблюдали аналогичные результаты. Потребление растительного белка не было связано с диабетом. Анализ белка на 10 г потребления показал сопоставимые результаты со значительным повышением риска диабета при более высоком общем потреблении белка и животного белка во всех моделях (таблица 2).
Таблица 2
Однофакторные и скорректированные HR (95% ДИ) для связи между потреблением белка в квартилях и на 10 г и заболеваемостью диабетом 2 типа
Поправка на изменение веса не повлияла на эти результаты (модель 3, HR Q4 1.67 [1.28–2.16]). Более того, дополнительная поправка на потребление мяса и птицы в модели 3 существенно не изменила ассоциаций ни для общего, ни для животного белка (1,50 [1,14–1,98]), как и поправка на потребление молочных продуктов (1,62 [1,24–2,11]). Исключение участников, соблюдающих диету, не повлияло на результаты (модель 3, общий белок 1,51 [1,11–2,06]), как и исключение участников с исходными сердечно-сосудистыми заболеваниями, гипертонией или гиперлипидемией (1,68 [1,17–2,43]).
Потребление 5% энергии из белка за счет 5% энергии из жира увеличивает риск диабета при ЧСС 1.31 (95% ДИ 1,06–1,61) для каждых 5% энергии белка, замененных на 5% энергии жира в окончательной модели. Для потребления 5% энергии из белка за счет 5% энергии из углеводов, мы наблюдали HR 1,28 (1,01–1,61) в окончательной модели. Аналогичные результаты наблюдались для животного белка. Мы не наблюдали связи с потреблением 5% энергии из растительного белка (Таблица 3).
Таблица 3
Многопараметрический ЧСС (95% ДИ) для связи между потреблением 5% энергии из белка за счет 5% энергии из жира или углеводов при сохранении постоянного общего потребления энергии и заболеваемости диабетом 2 типа
Мы наблюдали пограничные значимые взаимодействия с ИМТ и окружностью талии ( P взаимодействие = 0.08 для обоих) в отношении общего белка и диабета. Для худых людей риск диабета увеличивался с увеличением общего потребления белка (HR Q4 2,15 [95% ДИ 1,24–3,15] и 2,36 [1,30–4,29] для групп с низким ИМТ и окружностью талии, соответственно), тогда как между участники с ожирением. Аналогичные результаты были получены для животного белка. Кроме того, аналогичные результаты были получены при непрерывном анализе этих взаимодействий ( P взаимодействие <0.05). Поправка на годовое изменение веса не изменила ассоциации (группа с низким ИМТ, общий белок, HR Q4 2,16 [1,25–3,75]).
ВЫВОДЫ
В этом исследовании высокое потребление общего и животного белка, но не растительного, было связано с повышенным риском диабета. Эта связь не была объяснена конкретными источниками белка, такими как мясо, или изменением веса во время последующего наблюдения, но была ослаблена после корректировки для исходных показателей ожирения. Потребление 5% энергии из белка за счет 5% энергии из углеводов или жиров увеличивает риск диабета примерно на 30%.
Необходимо рассмотреть некоторые аспекты исследования. Во-первых, хотя мы исправили все возможные доступные искажающие факторы, мы не можем исключить неизвестные или неизмеренные искажающие факторы. Во-вторых, наличие диабета часто остается незамеченным и может быть доклиническим в течение 9–12 лет (21). Лица с невыявленным диабетом могли быть ошибочно классифицированы как недиабетики, что привело к ослаблению ассоциаций. Сильные стороны нашего исследования включают перспективный дизайн, большой размер выборки и длительное наблюдение.Использование подтвержденных случаев диабета сводило к минимуму наличие ложноположительных случаев диабета, уменьшая размывание ассоциаций.
До сих пор неясно, вызвано ли потенциально вредное воздействие протеина на диабет источниками с высоким содержанием протеина, такими как мясо, или протеином как таковым. Несколько исследований связали повышенное потребление красного мяса, в основном переработанного, с повышенным риском диабета (2,9–12). Когда были внесены поправки на потребление жиров, ассоциации остались (9–11), что указывает на то, что связь не вызвана потреблением жиров.Однако, поскольку в большинстве исследований не было дальнейшего изучения того, какие питательные вещества были ответственны за повышенный риск диабета при высоком потреблении мяса, нельзя сделать вывод о том, способствует ли риск диабета белку или другим питательным веществам в мясе, таким как железо. Только в одном проспективном исследовании с участием женщин было изучено, какие питательные вещества в мясе (несколько типов жиров и белков, гем и общее количество железа) могут способствовать развитию диабета (11). Эти исследователи не наблюдали никакой связи с растительным белком, что согласуется с нашим исследованием.Потребление животного белка значительно увеличивает риск диабета. После корректировки ИМТ эта связь ослабла, но осталась значительной, в отличие от наших результатов. Различия в исследуемой популяции и диапазоне потребления белка могут объяснить эту разницу. К сожалению, в исследовании не рассматривалось общее потребление белка.
Мы заметили, что как высокий уровень общего, так и животного белка связаны с более высоким риском диабета. Потребление жира не сильно изменилось по квартилям потребления белка, и связь не изменилась после поправки на потребление жира.Более того, после поправки на потребление мяса или молочных продуктов связь между общим и животным белком и диабетом осталась, что указывает на пагубную роль белка как такового в риске диабета. Эта связь также подтверждается выводом о том, что потребление энергии из белка за счет энергии из жиров или углеводов увеличивает риск диабета. Мы не обнаружили разницы в риске, когда энергия, полученная из белка, потреблялась за счет углеводов или жиров, предполагая, что этот эффект вызывает увеличение самого белка, а не уменьшение количества жира или углеводов.Только одно предыдущее исследование, в котором основное внимание уделялось потреблению углеводов в ущерб белку, дало аналогичные результаты (1). Тем не менее, в этом исследовании не учитывался обмен энергии с белка на жир, и не делалось никаких различий по общему содержанию белка и источнику белка.
Поскольку большая часть белка в нашем исследовании поступает из животных источников, можно подумать, что связь с общим белком просто обусловлена связью с животным белком. Однако, когда мы скорректировали связь между общим белком и диабетом для животного белка, связь ослабла, но осталась (модель 3, HR Q4 1.46 [0,96–2,25]). Точно так же корректировка общего белка для нескольких источников потребления животного белка, таких как мясо, не объясняет всей ассоциации. Это открытие указывает на то, что часть связи между общим белком и диабетом действительно, по-видимому, объясняется потреблением животного белка, но нельзя исключать роль общего белка. Для растительного белка мы обнаружили связь в том же направлении, что и для животного белка, хотя этот результат не достиг статистической значимости.Различное влияние аминокислот в белках животного и растительного происхождения на метаболизм глюкозы может лежать в основе различий, обнаруженных между белками животного и растительного происхождения (22,23). Необходимы дальнейшие исследования влияния общего потребления белка в популяциях с различным потреблением источников белка, чтобы установить влияние общего потребления белка и конкретных источников белка на риск диабета.
Несколько механизмов могут объяснить взаимосвязь между потреблением белка и диабетом. Может возникнуть инсулинорезистентность, поскольку аминокислоты могут ингибировать транспорт и фосфорилирование глюкозы, что приводит к нарушению синтеза глюкозы.Кроме того, аминокислоты вмешиваются в метаболизм глюкозы через стимуляцию секреции инсулина и глюкагона и служат субстратами для глюконеогенеза. Хотя ожидается, что стимуляция секреции инсулина предотвратит гипергликемию из-за повышенного глюконеогенеза, этот процесс может недостаточно компенсироваться у субъектов с нарушенной секрецией инсулина (6,7).
Индивидуальная чувствительность к инсулину определяется степенью ожирения. Поэтому мы исследовали, изменило ли ожирение связь между потреблением белка и диабетом.В отличие от нашей гипотезы, мы обнаружили связь только у худощавых людей. В исследовании EPIC-Potsdam наблюдалось аналогичное, но незначительное взаимодействие с ожирением (1). В основе наших выводов могут лежать несколько потенциальных механизмов. Во-первых, может быть задействован метаболизм железа. Недавнее исследование показало, что растворимый рецептор трансферрина был обратно связан с чувствительностью к инсулину только у людей с нормальной толерантностью к глюкозе и у худых людей, предполагая механизм через метаболизм железа (24). Перегрузка железом связана с повышенным риском диабета (25).Поскольку повышенное потребление животного белка может способствовать увеличению нагрузки на организм железом, связь между высоким потреблением (животного) белка и диабетом у людей, не страдающих ожирением, может быть (частично) объяснена маркерами нагрузки железом в организме. Однако маркеры нагрузки железом в организме (ферритин сыворотки, железо, общая железосвязывающая способность и насыщение трансферрина) не могли объяснить эту связь в случайной выборке нашей когорты (данные не показаны). Во-вторых, маловероятно, что увеличение веса во время последующего наблюдения объясняет повышенный риск диабета у людей, не страдающих ожирением, поскольку поправка на годовое изменение веса не изменила эти результаты.В-третьих, связь между белком и диабетом была в значительной степени ослаблена после поправки на показатели ожирения, что повышает вероятность того, что ожирение является промежуточным звеном в этой связи. Однако, когда мы скорректировали связь между потреблением белка и диабетом для ИМТ (непрерывный), положительная связь в группе худых оставалась присутствующей, что указывает на то, что такая возможность маловероятна. Наконец, из-за направленности взаимодействий, пограничной значимости и относительно небольшого числа участников, не страдающих ожирением, мы не можем исключить возможность того, что эти взаимодействия являются случайными.
Таким образом, диеты с высоким содержанием животного белка связаны с повышенным риском развития диабета. Наши результаты также предполагают аналогичную связь для самого белка, а не только для источников животного происхождения. Потребление энергии из белка за счет того же процента энергии из жиров или углеводов увеличивало риск диабета примерно на 30%. Необходимы дополнительные исследования влияния общего потребления белка в разных группах населения на потребление белка из разных источников, чтобы установить влияние общего потребления белка и разных источников на риск диабета.Тем не менее, эти результаты подчеркивают важность учета содержания белка в диете в диетических рекомендациях для предотвращения диабета.
Благодарности
О потенциальных конфликтах интересов, относящихся к этой статье, не сообщалось.
Сноски
-
Расходы на публикацию этой статьи были частично покрыты за счет оплаты страницы. Поэтому данная статья должна быть помечена как «реклама» в соответствии с 18 U.S.C. Раздел 1734 исключительно для указания этого факта.
-
- Получено 20 июля 2009 г.
- Принято 25 сентября 2009 г.
-
Читатели могут использовать эту статью при условии, что произведение правильно процитировано, используется в образовательных целях, а не для получения прибыли, и если работа не изменена. Подробнее см. Http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/.
- © 2010 Американской диабетической ассоциации.
Вредные белковые отходы в мышцах
изображение: Сердце здоровой (слева) и больной мыши (поперечные сечения).Включения соединительной ткани (справа, красные) снижают работоспособность больного сердца.
посмотреть еще
Кредит: © Кеничи Кимура / UKB
Международная группа исследователей под руководством Боннского университета (Германия) определила причину редкого тяжелого мышечного заболевания. Согласно этим результатам, единственная спонтанно возникающая мутация приводит к тому, что мышечные клетки больше не могут правильно расщеплять дефектные белки.В результате клетки погибают. Заболевание вызывает у детей тяжелую сердечную недостаточность, сопровождающуюся повреждением скелетных и дыхательных мышц. Пострадавшие редко доживают до 20 лет. В исследовании также подчеркиваются экспериментальные подходы к потенциальному лечению. Однако осуществится ли эта надежда, станет ясно только через несколько лет. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications .
Любой, кто когда-либо ломал спицу на своем велосипеде или ломал машину, знает, что механические нагрузки рано или поздно приводят к повреждению, которое необходимо отремонтировать.Это касается и мускулатуры человека. «При каждом движении структурные белки повреждаются и должны быть заменены», — объясняет адъюнкт-профессор д-р Майкл Гессе из Института физиологии Боннского университета, который руководил исследованием вместе со своим коллегой профессором д-ром Берндом Флейшманном.
Дефектные молекулы обычно разрушаются в клетке, а их компоненты затем рециркулируются. Важную роль в этом сложном процессе играет белок BAG3. Результаты нового исследования показывают, насколько это важно: исследователи смогли продемонстрировать, что единичное изменение генетической схемы BAG3 приводит к смертельной болезни.
«Мутация заставляет BAG3 образовывать нерастворимые комплексы с белками-партнерами, которые становятся все больше и больше», — говорит Гессе. Это останавливает процессы восстановления — мышцы становятся все менее и менее эффективными. Более того, токсичные уровни белков накапливаются со временем, что в конечном итоге приводит к гибели мышечной клетки. «Последствия обычно сначала видны в сердце», — говорит Гессе. «Там мышца последовательно заменяется рубцовой тканью. Это приводит к снижению эластичности сердца до того, что оно едва может перекачивать кровь.«
Таким образом, больным обычно требуется пересадка сердца в детстве. Даже эта мера приносит лишь временное облегчение, так как болезнь поражает также скелетные и дыхательные мышцы. В результате больные часто умирают в молодом возрасте.
Очень редкое состояние, поэтому мало исследований
Летальная мутация может возникать спонтанно во время развития эмбриона. К счастью, это очень редкое явление: во всем мире, вероятно, всего несколько сотен пораженных детей.Однако из-за своей редкости на сегодняшний день исследователям уделяется мало внимания. «Наше исследование продвигает нас намного дальше», — подчеркивает Бернд Флейшманн.
Это связано с тем, что исследователям впервые удалось воспроизвести болезнь на мышах и использовать новую модель на животных для определения ее причин. Это позволяет лучше, чем раньше, исследовать его — в том числе и в отношении возможных методов лечения. Может быть, эффект мутации можно хотя бы уменьшить. У людей есть две версии каждого гена: одна от матери, а другая от отца.Это означает, что даже если одна версия BAG3 мутирует во время развития эмбриона, второй ген все равно остается неповрежденным.
К сожалению, неисправный BAG3 также слипается со своими неповрежденными братьями и сестрами. Следовательно, мутации в одном из генов достаточно, чтобы остановить распад дефектных мышечных белков. Однако, если измененную версию удастся удалить, восстановление должно снова сработать. Это также предотвратит массовое накопление белков в клетке, что в конечном итоге приведет к ее гибели.
Действительно, существуют методы специфического подавления активности отдельных генов. «Мы использовали одну из них для лечения больных мышей», — объясняет Катрин Граф-Ризен из Института физиологии, которая отвечала за большинство экспериментов вместе с доктором Кеничи Кимура и ее коллегой доктором Астрид Оомс. У животных, которых лечили таким образом, тогда было значительно меньше симптомов. Однако возможность переноса этого подхода на людей остается предметом дальнейших исследований.
###
Участвующие учреждения:
Помимо Института физиологии I, в исследовании участвовали Институт клеточной биологии Боннского университета и Клиника кардиохирургии Университетской клиники Бонна.Партнерами также являются Forschungszentrum Jülich, университеты Мюнстера, Фрайбурга и Кельна, а также Стэнфордский университет в США и Университет Цукуба в Японии.
Публикация: Кеничи Кимура и др.: Избыточная экспрессия человеческого BAG3P209L у мышей вызывает рестриктивную кардиомиопатию. Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-021-23858-7
Журнал
Nature Communications
Заявление об ограничении ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за точность выпусков новостей, размещенных на EurekAlert! участвующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.