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I nostri risultati sono coerenti con le recenti scoperte su MCT, in combinazione con leucina e vitamina D, aumentano la forza muscolare e la funzione nell’uomo . Gli autori hanno riferito che la combinazione di MCT, ma non LCT, leucina e vitamina D, aumenta il peso corporeo, la forza di presa della mano destra, la velocità di camminata, le prestazioni del test aperto e chiuso della gamba e il picco rispetto al gruppo di controllo in uno studio di 3 mesi in individui anziani fragili . Tuttavia, a causa della mancanza di MCT solo gruppo, il ruolo esatto di MCT nella forza muscolare e la funzione non poteva essere concluso . È stato riferito che MCT non fornisce un effetto benefico per esercitare le prestazioni in condizioni normali negli esseri umani, ma non è chiaro se questo è vero anche in condizioni di stress, come lo stress da calore, quando le prestazioni e la capacità di esercizio sono compromesse . Così, abbiamo studiato gli effetti di MCT su ambienti caldi indotti diminuzione della capacità di esercizio. Il nostro studio ha dimostrato che MCT preserva le prestazioni indotte dallo stress da calore e la compromissione della capacità nei topi.

È stato riportato che la MCT svolge un ruolo nella riduzione del peso corporeo rispetto al gruppo di alimentazione LCT sia negli esseri umani che nei roditori . Abbiamo dimostrato che non ci sono differenze significative tra i gruppi di peso corporeo. Ciò è coerente con i risultati precedenti che dimostrano che il cambiamento significativo del peso corporeo esiste solo quando si confrontano i topi che alimentano MCT con LCT ma non i topi che alimentano la dieta chow . Pensiamo che ciò possa essere dovuto a 2 motivi: 1) un potenziale effetto protettivo di MCT può esistere per proteggere il corpo dalla disidratazione indotta dallo stress da calore e dalla perdita di peso; e 2) un potenziale aumento della massa muscolare. Ulteriori studi sono necessari per valutare se il supplemento MCT aumenta la massa muscolare soprattutto in condizioni di stress termico.

Un’altra scoperta interessante dell’indagine attuale è l’aumento della biogenesi mitocondriale e del metabolismo da parte di MCT in vivo. I mitocondri sono l’organello chiave per la completa ossidazione del glucosio e degli acidi grassi e la generazione di ATP, la fonte di energia più critica per la contrazione muscolare. Pertanto, si prevede che l’aumento della resistenza alla corsa sia accoppiato con l’aumento della produzione di energia dai mitocondri, che potrebbe essere dovuto all’aumento della regolazione della massa mitocondriale o al miglioramento del metabolismo mitocondriale. PGC – 1α e Tfam sono regolatori principali della biogenesi mitocondriale . L’aumento dei livelli di PGC-1α e Tfam nei topi trattati con MCT suggerisce un ruolo positivo di MCT sulla biogenesi mitocondriale nel muscolo scheletrico. D’altra parte , l’esercizio è anche un regolatore indipendente per la biogenesi mitocondriale, quindi, l’aumento della biogenesi mitocondriale potrebbe anche essere il risultato di un aumento delle prestazioni di esercizio da parte di MCT. Mentre il miglioramento nel metabolismo mitocondriale attraverso upregulating di enzimi in diversi complessi nei mitocondri da MCT pone la questione di un aumento dello stress ossidativo nel muscolo scheletrico, Montgomery e colleghi hanno dimostrato che la MCT è associato con un più basso livello di specie reattive dell’ossigeno (ROS) in C2C12 cellule muscolari e mitocondri isolati da mouse tessuto muscolare . Hanno anche osservato un minore accumulo di lipidi e proteine ossidativi danneggiati nel gruppo trattato con MCT. In linea con questi rapporti, Saifudeen et al. ha anche dimostrato che 4 mesi di trattamento con 5% di MCT aumenta l’ossidazione degli acidi grassi, l’ipertrofia ridotta e lo stress ossidativo insieme al mantenimento del livello di energia nel cuore sia nei ratti di 2 che di 4 mesi . Questi suggeriscono che MCT promuovere il metabolismo mitocondriale senza generare stress ossidativo nel muscolo scheletrico.

I nostri studi meccanicistici hanno dimostrato che l’aumento della biogenesi mitocondriale potrebbe essere dovuto all’attivazione delle vie di segnalazione Akt e AMPK. Queste sono anche le principali vie di segnalazione legate al metabolismo del glucosio e dei lipidi nei muscoli scheletrici. Circa il 70-80% del glucosio viene assorbito dal muscolo scheletrico e viene immagazzinato come glicogeno per un uso futuro o direttamente ossidato per l’energia . L ‘assorbimento del glucosio è regolato dall’ insulina, dal recettore dell ‘ insulina e dalla cascata di fosforilazione a valle. Akt si trova al centro di questa cascata e l’attivazione di Akt mediante fosforilazione porta alla traslocazione del trasportatore del glucosio 4 (GLUT4) nella membrana plasmatica per avviare l’assorbimento del glucosio. La fosforilazione di Akt è anche un importante indicatore della sensibilità all’insulina del muscolo scheletrico. Mostriamo nel nostro studio che l’alimentazione MCT migliora significativamente il livello di fosforilazione di Akt e della sua molecola a valle mTOR, suggerendo che MCT aumenta la sensibilità all’insulina e l’utilizzo del glucosio nel muscolo scheletrico, che è coerente con gli studi eseguiti nella linea cellulare C2C12 . D’altra parte, la proteina totale e la forma di fosforilazione di AMPK, un enzima che svolge un ruolo nell’omeostasi dell’energia cellulare sono entrambi aumentati nel muscolo scheletrico dei topi di alimentazione MCT. L’attivazione di AMPK nel muscolo scheletrico è accoppiata con l’inibizione della lipogenesi, la stimolazione dell’ossidazione degli acidi grassi e l’assorbimento del glucosio muscolare. I nostri dati hanno dimostrato che sebbene il rapporto tra fosforilazione / livello totale di AMPK non sia aumentato, sia l’AMPK fosforilato che quello totale sono elevati nel muscolo scheletrico. Ciò indica che l’aumento della fosforilazione deriva dall’aumento della proteina totale mentre la sua attivazione non è influenzata. Quindi, pensiamo che la MCT non influenzi né l’attività delle chinasi a monte di AMPK, come la serina–treonina chinasi chinasi epatica B1 (LKB1), né il rapporto tra AMP e ATP nel muscolo scheletrico. I nostri risultati sull’aumento dell’AMPK totale e sulla fosforilazione di AMPK nel muscolo scheletrico da parte di MCT implicano un aumento del metabolismo lipidico e glucidico, ma una diminuzione della sintesi degli acidi grassi. Questo potrebbe anche essere il meccanismo molecolare con cui MCT aumenta il dispendio energetico e il consumo di ossigeno riportato da altri gruppi in vivo e in vitro . Pertanto, sarebbe di grande interesse studiare se MCT regola il metabolismo del glucosio e dei lipidi attraverso l’attivazione di entrambe le vie di segnalazione Akt e AMPK nel muscolo scheletrico in vivo; e i meccanismi sottostanti con cui MCT attiva le vie di segnalazione Akt e AMPK meritano ulteriori indagini.

La segnalazione TGF-β è necessaria per la normale riparazione dei tessuti; tuttavia, la segnalazione eccessiva di TGF-β può piombo all’espressione genica profibrotica robusta in fibroblasti, con conseguente fibrosi del tessuto . È stato indicato che TGF-β sopprime l’espressione dei geni relativi alla funzione mitocondriale compreso PGC-1α e NRF-2, ERR-α e PPAR-γ . La segnalazione di TGF-β modula il metabolismo energetico attraverso il controllo del metabolismo mitocondriale sia direttamente che indirettamente in diversi tipi di cellule . TGF-β inibisce il complesso IV e la respirazione mitocondriale che a sua volta porta ad un aumento del ROS e ad una diminuzione del potenziale di membrana mitocondriale associato alla senescenza nelle cellule epiteliali polmonari di visone . Inoltre è riferito che TGF-β negativamente regola UCP2, una proteina mitocondriale di disaccoppiamento situata nella membrana mitocondriale interna e facilita la dissipazione di energia come calore, quindi facendo diminuire l’uscita di energia dai mitocondri. . I nostri dati sull’inibizione di Smad3 nel muscolo scheletrico mediante alimentazione MCT dimostrano la possibilità di MCT aumenta la generazione di ATP attraverso l’inibizione della segnalazione TGF-β e l’upregulation dell’espressione genica PGC-1α. L’aumento dell’espressione genica TGF-β e dei livelli proteici nei topi trattati con MCT potrebbe essere un feedback della carenza della sua segnalazione a valle, che imita lo stato di “resistenza TGF-β”.

Le vie di segnalazione TGF-β svolgono anche ruoli essenziali nello sviluppo embrionale precoce e nella regolazione dell’omeostasi tissutale . La segnalazione deregolamentata ha ruoli cruciali sia nello sviluppo dei tumori che nella metastasi . È stato riferito che le vie di segnalazione TGF-β svolgono un doppio ruolo nella regolazione della crescita tumorale e delle metastasi. Sopprimono tumori e carcinomi precoci attraverso l’inibizione del ciclo cellulare, l’induzione dell’apoptosi e l’upregulation della risposta immunitaria . D’altra parte, gli effetti soppressivi di TGF-β sui tumori possono essere persi in molti tipi di tumori aggressivi, mentre la promozione del tumore e le risposte pro-invasive rimangono e prevalgono, portando allo sviluppo di metastasi a distanza . Inoltre, l’espressione TGFß correla con lo stadio del tumore ; e il blocco della via di segnalazione TGFß può fornire strategie terapeutiche uniche per il trattamento delle metastasi tumorali . I nostri dati hanno mostrato un aumento del livello di TGFß ma una diminuzione di Smad3 indotta dal trattamento MCT, ma non è ancora chiaro se MCT abbia un ruolo nel tumore agendo sulla via di segnalazione TGFß. Anche se MCT è stato usato come dieta chetogenica di fonte per facilitare il trattamento del cancro influenzando il metabolismo e la crescita del glucosio del tumore mantenendo lo stato nutrizionale del paziente , il suo ruolo esatto nella soppressione del tumore mantiene in gran parte sconosciuto. Pertanto, sono necessari ulteriori studi per chiarire gli effetti e i meccanismi sottostanti della MCT nei tumori.

In conclusione, il nostro studio ha fornito la prima prova che MCT, come integratore alimentare, preserva la compromissione indotta dalle alte temperature nelle prestazioni di esercizio e nella funzione muscolare. Questo potrebbe essere mediato attraverso l’attivazione delle vie di segnalazione Akt e AMPK muscolari, l’inibizione della via di segnalazione TGF-β e il successivo aumento della biogenesi mitocondriale e del metabolismo nel muscolo scheletrico. Il nostro studio rivela un nuovo ruolo di MCT nell’esercizio fisico, fornendo prove per il trattamento della disfunzione muscolare e della compromissione dell’esercizio nei pazienti assumendo MCT come integratore alimentare.