Evaluation of muscle protein metabolism in rats fed the whey proteins milk when subjected to physical acivity

Orientador: Jaime Amaya-FarfanDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: A ocorrência de desvios no metabolismo protéico durante o exercício depende tanto da intensidade, duração e freqüência do exercício, como também da ingestão alimentar, especialmente da qualidade da dieta consumida. Neste contexto, proteína do soro do leite (PSL) destaca-se pelo seu alto valor nutritivo, devido tanto à composição de aminoácidos, quanto à rápida digestão, além de outras funcionalidades relacionadas com a saúde. O objetivo deste estudo foi avaliar em ratos os efeitos da ingestão da proteína do soro do leite, na sua forma intacta e hidrolisada (~12,5% de hidrólise), em associação à atividade física de endurance, sobre os níveis séricos de aminoácidos, evolução ponderal, conteúdo protéico em gastrocnêmio e sóleo, conteúdo de DNA no gastrocnêmio, níveis séricos de IGF1, síntese e degradação protéica no grastrocnêmio e síntese no sóleo. Ratos Wistar foram distribuídos em 6 grupos, de acordo com a proteína consumida (12%): caseína (CAS), isolado protéico do soro do leite (IPSL) ou hidrolisado protéico do soro do leite (HPSL)) e submetidos a um protocolo de atividade física (sedentários (S) e treinados (T)). Os ratos treinados correram em esteira, durante 9 semanas, e foram sacrificados após 48 horas de repouso e 12 horas de jejum. As três dietas utilizadas apresentaram conteúdos semelhantes de aminoácidos totais, mas as dietas IPSL e HPSL destacaram-se apresentando maiores valores absolutos de leucina, isoleucina, lisina, treonina, cistina, alanina e ácido aspártico, em relação a CAS. No geral, os níveis séricos de aminoácidos indispensáveis foram semelhantes para os grupos IS e HS, em comparação com os ratos controle sedentários (CS), enquanto o grupo HT apresentou o maior nível destes aminoácidos, em relação ao CT. A evolução ponderal foi semelhante para todos os grupos de ratos até o final da oitava semana de treinamento. Na nona semana, os grupos treinados apresentaram peso significativamente menor que o CS. Não houve diferença estatística para o peso, conteúdo protéico dos músculos gastrocnêmio e sóleo, níveis séricos de IGF1 e taxas de degradação protéica muscular do gastrocnêmio, entre todos os grupos experimentais. O conteúdo e concentração de DNA no gastrocnêmio foi significativamente menor em ambos os grupos que consumiam a HPSL (HS e HT), independente da atividade física, comparado aos grupos que consumiam as proteínas intactas (CS, IS, CT e IT). As taxas de síntese protéica nos músculos gastrocnêmio e sóleo também foram menores para o grupo HT, comparado aos sedentários (CS, IS e HS), mas sem mostrar diferença com os grupos CT e IT. Os ratos do grupo HT destacaram-se por apresentar diminuição da demanda por nova síntese protéica, e da necessidade de utilização de aminoácidos do pool sérico diminuindo, consequentemente, a necessidade de aumentar a quantidade de DNA celular no músculo gastrocnêmio e ainda assim, manteve o peso, a concentração e o conteúdo protéico muscular sem diferença em relação aos demais grupos. Estes resultados, considerados em conjunto, sugerem que o consumo da proteína hidrolisada do soro do leite pode contribuir para a preservação da massa muscular no gastrocnêmio, quando associado à atividade física de endurance.Abstract: Physical exercise promotes protein metabolic alterations depending not only on its intensity, duration and frequency, but also on food intake and especially on the quality of the diet. In this context, the milk whey proteins (PSL) stand out because of their high quality, meeting both amino-acid profile and digestibility requirements, besides other functional properties. The aim of this study was to assess the effects of milk whey protein intake in rats, in both the intact and hydrolyzed forms (~12,5% of hydrolysis), associated with physical activity of endurance, on serum amino acids levels, body weight, protein content in both the gastrocnemius and soleus muscles, total DNA content in the gastrocnemius, serum IGF1 levels, protein degradation rate in the gastrocnemius, and of protein synthesis in the soleus and gastrocnemius. Male Wistar rats were divided into six groups as follows: protein consumed (12%), casein - CAS, milk whey protein isolate - IPSL, or milk whey protein hydrolyzate -HPSL) and physical activity protocol (sedentary, S, and trained, T). The trained rats were exercised on the treadmill during nine weeks and sacrificed following 48 hours of rest; the last 12 hours being fasted. The three diets tested produced similar contents of total amino acids, although the IPSL and HPSL diets stood out because of the higher absolute values of leucine, isoleucine, lysine, threonine, cysteine, alanine and aspartate than those of CAS. As a whole, the serum indispensable amino acid levels were similar when comparing both IS and HS groups with the control group (CS). However, the HT group showed higher levels of these amino acids than the CT group. No difference in body weight evolution was apparent among the groups until the end of the eighth week of training. Nevertheless, on the ninth week the trained groups showed significantly lower weights than group CS. There were no significant differences, among all groups studied, in the weight, the content and concentration of both gastrocnemius and soleus muscles, and serum IGF1 levels, as well as the degradation rate of proteins in the gastrocnemius muscle. The content and concentration of DNA in the gastrocnemius were significantly lower in both groups fed HPSL (HS and HT), regardless of physical activity, than in the groups fed intact protein (CS, IS, CT and IT). The rate of protein synthesis in both gastrocnemius and soleus muscles were also lower in the HT group than those found in the CS, IS and HS groups. However, there was no difference when compared to those of the IT and CT groups. Summarizing, the HT group stood out because of its lower demand for new protein synthesis and amino acid utilization from the serum pool, consequently decreasing the need for higher amount of cellular DNA in the gastrocnemius muscle. Even so, this group kept the same muscle mass, protein content and concentration, as those of the other groups. These results suggest that the consumption of hydrolyzed milk whey protein may contribute to the preservation of the gastrocnemius muscle when associated with physical activity of endurance.MestradoNutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de AlimentosMestre em Alimentos e Nutriçã