Dans une étude récente publiée dans Métabolisme naturel, des chercheurs ont mené des études cliniques sur des animaux murins et des humains pour évaluer l’impact d’un apport élevé en protéines sur la cible acide aminé-mammifère de la voie de signalisation de l’autophagie du complexe rapamycine 1 (mTORC1). Ils ont également évalué la relation dose-réponse, les effets en aval et la spécificité des acides aminés de l’activation de mTORC1.
Arrière-plan
Des études animales ont rapporté un apport élevé en protéines associé aux maladies cardiovasculaires dans les pays occidentaux. Les régimes riches en protéines améliorent l’athérogenèse grâce à la signalisation mTORC1 médiée par les acides aminés et altèrent l’autophagie et la mitophagie dans les macrophages. Les processus articulaires spécifiques à l’origine de cette activation restent inconnus, bien que les auteurs spéculent que l’impact stimulant pourrait être lié à certains acides aminés « pathogènes ».
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont mené deux expériences cliniques pour étudier le lien dose-réponse entre la consommation de protéines alimentaires et la spécificité des acides aminés de la voie acide aminé-mTOR-autophagie dans les monocytes ou macrophages humains.
La première expérience a examiné les extrêmes de consommation de protéines en évaluant l’impact de repas liquides contenant 50 % ou 10 % de protéines sur l’activation de la voie mTORC1 dans les monocytes. La deuxième expérience a utilisé un cadre plus réaliste, évaluant ces résultats chez des sujets ayant reçu des repas protéinés standard ou des repas mixtes contenant plus de protéines (15 % de kilocalories contre 22 % de kilocalories). L’étude a analysé les monocytes exprimant le groupe de différenciation 14 (CD14+) mais pas CD16 puisqu’ils représentent la plupart des monocytes en circulation et sont les plus susceptibles de se développer en macrophages athéroscléreux.
L’équipe a réalisé une cytométrie en flux et l’isolement des monocytes à partir des plaquettes. Ils ont utilisé le Western Blot, le tri cellulaire activé par fluorescence (FACS) et l’immunofluorescence pour étudier l’impact de différents repas contenant des protéines sur les niveaux sérologiques d’acides aminés, la signalisation mTORC1 des monocytes et les conséquences en aval.
L’équipe a étudié 14 personnes en surpoids [based on body mass index (BMI)] deux fois après un jeûne nocturne de 12 heures. Les participants ont consommé des repas à faible et très haute teneur en protéines. Les chercheurs ont utilisé des macrophages dérivés de monocytes humains en culture pour étudier la réponse mTORC1 spécifique des macrophages aux acides aminés et pour évaluer les effets du dosage.
Ils ont mesuré les concentrations d’acides aminés dans le plasma et les macrophages par chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse et ont quantifié les quantités d’arginine dans le plasma par chromatographie liquide-spectrométrie de masse. Ils ont déterminé la taille des lésions athéroscléreuses en utilisant la coloration Oil Red O de tranches de racine aortique.
Les chercheurs ont vérifié si l’activation de mTORC1 dépendante de la leucine se produisait in vivo chez la souris et chez les macrophages murins en culture. Les souris knock-out ApoE ont reçu six repas sur huit semaines, y compris un régime occidental modéré en protéines, un régime occidental riche en protéines, un régime occidental modéré en protéines avec de la leucine et des acides aminés, plus d’acides aminés et une version ajustée en azote de modéré. -protéines et acides aminés.
Ils ont vérifié si les acides aminés sériques étaient présents chez les souris C57BL/6J sevrées à l’âge de trois semaines. In vivoles investigations liées à l’athérosclérose ont commencé à huit semaines en utilisant des souris mâles du génotype donné nourries avec des régimes alimentaires variés.
Résultats
L’étude a identifié la leucine comme le principal activateur de la signalisation mTOR dans les macrophages, montrant un impact seuil de la consommation de protéines en grande quantité et de la circulation de la leucine sur les monocytes ou les macrophages. Seules les protéines supérieures à 25 g par repas activent mTOR et ont des conséquences fonctionnelles. L’ingestion de protéines dépassant 22 % des besoins énergétiques alimentaires déclenche la voie de signalisation nocive de l’autophagie des acides aminés mTORC1 dans les monocytes et les macrophages humains, qui provoque l’athérosclérose chez les souris mâles. L’étude a révélé un lien étroit entre une consommation élevée de protéines et le risque de maladie cardiovasculaire athéroscléreuse, indiquant la possibilité de conseils diététiques et de mesures thérapeutiques.
La teneur totale en acides aminés dans le plasma a augmenté après avoir pris le repas liquide riche en protéines, mais pas après avoir bu le repas pauvre en protéines. Au cours de l’intervalle postprandial de trois heures, la consommation d’un niveau très élevé de protéines a stimulé la signalisation mTORC1 et réduit progressivement l’intensité du signal LC3, indiquant une suppression de l’autophagie médiée par mTORC1. L’analyse par transfert Western a montré un impact dose-dépendant robuste de l’activation de mTORC1 médiée par la leucine dans les HMDM, tel qu’évalué par la phosphorylation de la protéine ribosomale S6 et de la protéine ribosomale S6 kinase (p-S6K).
L’équipe a également découvert un effet seuil dépendant de la dose pour la colocalisation de mTOR-LAMP2, la suppression de l’autophagie (diminution de la formation de points ponctuels LC3) et la mitophagie (colocalisation réduite du marqueur mitochondrial COXIV avec le marqueur autophagosome LC3). Ils ont observé une augmentation significative des taux de quatre acides aminés (Leu, Ile, Val et Thr) chez les souris après gavage protéique par rapport au gavage témoin.
La leucine était l’activateur de mTORC1 le plus efficace, avec 1,6 g de protéine par kg de gavage entraînant une activation de mTORC1 plus élevée que 0,8 g de protéine par kg de gavage. L’étude a révélé qu’une augmentation de la leucine alimentaire est à la fois nécessaire et suffisante pour produire l’impact pro-athérogène d’un régime riche en protéines. in vivo.
Les résultats de l’étude ont montré qu’une consommation élevée de protéines, notamment via une leucine plasmatique élevée, pourrait supprimer l’autophagie et l’athérogenèse médiées par mTORC1 dans les monocytes et les macrophages, avec des implications cliniques et de santé publique critiques.
Bien qu’une consommation de protéines supérieure à l’apport recommandé de 0,8 gramme/kg/jour soit considérée comme sûre, l’étude suggère la prudence et davantage d’études cliniques. La leucine était le principal acide aminé responsable de l’activation de mTOR dans les macrophages, et l’augmentation de la consommation de protéines avait un effet seuil sur la voie de signalisation néfaste.
Un examen complet est nécessaire pour déterminer le seuil précis entre les bienfaits des protéines alimentaires et les effets négatifs sur la santé.
