Regulation of amino acid catabolism in rats fed diets with different protein content

Abstract

Current lifestyle with high-energy diets and characterized by sedentary is triggering an alarming growth in obesity. Obesity along with metabolic syndrome- related co-morbidities (i.e. insulin resistance, atherosclerosis, sleep apnea, depression, asthma, hypertension and the alteration of blood lipid transport) are the most apparent consequence of the excess energy. Under conditions of excess dietary energy, the body cannot easily dispose of the excess amino-N against the evolutively-adapted schemes that prevent its wastage; thus ammonia and glutamine formation and urea excretion are decreased. High lipid and energy availability limit the utilization of glucose, and high glucose spares the production of ammonium from amino acids, decreasing the synthesis of glutamine and its utilization by the intestine and kidney. In contrast, high protein diets enhance protein synthesis and growth, and the synthesis of non-protein-N-containing compounds. But these outlets are not enough; consequently, less- conventional mechanisms are activated, such as increased synthesis of NO∙ followed by higher nitrite (and nitrate) excretion and changes in the microbiota.

In this study we studied how the initial phase of development of metabolic syndrome can affects the function of liver as main site of amino-N metabolism, and to determine whether doubling the protein content in the diet induced significant changes in enzyme of amino acids metabolism along intestine and on liver.

The common result obtained by these studies is that, both in case of hyperlipidic or hyperproteic diets, elimination of excess N is necessary but cannot be easily carried out through the metabolic pathways/tissues we evaluated, although possible alternative pathways have been taken into consideration.

L’estil de vida actual amb les dietes d'alt contingut energètic, i caracteritzat pel sedentarisme, està provocant un creixement alarmant de l'obesitat. L'obesitat, juntament amb les comorbiditats relacionades amb la síndrome metabòlica (és a dir, resistència a la insulina, aterosclerosi, apnea del son, depressió, asma, la hipertensió i l'alteració del transport de lípids en la sang) són la conseqüència més evident de l'excés d’energia. En condicions d'excés d'energia de la dieta, el cos no pot eliminar ràpidament l'excés d'amino-N contra els esquemes adaptats evolutivament i que impedeixin el seu deteriorament; així, la formació d'amoníac i de glutamina i l'excreció d'urea disminueixen. Els elevats nivells de lípids i de la disponibilitat d'energia limiten la utilització de la glucosa, i nivells elevats de glucosa estalvia la producció d'amoni a partir dels aminoàcids, disminuint la síntesi de glutamina i la seva utilització per l'intestí i el ronyó. En contrast, les dietes d’elevat contingut en proteïnes incrementen la síntesi de proteïnes i el creixement, i la síntesi de compostos que contenen N i no són proteïnes. Però aquests mecanismes no són suficients i en conseqüència, s'activen mecanismes menys convencionals, com ara augment de la síntesi de NO ∙ seguides per l’augment del nitrit (i nitrat) i la seva excreció, juntament amb canvis en la microbiota.

En aquest treball es va estudiar com la fase inicial de desenvolupament de la síndrome metabòlica pot afectar la funció del fetge com lloc principal del metabolisme d'amino-N, i per determinar si la duplicació del contingut de proteïnes en la dieta induïa canvis significatius en els enzims del metabolisme d'aminoàcids al llarg intestí i al fetge.

El resultat genèric obtingut per aquests estudis és que, tant en el cas de que la dieta sigui hiperlipídica o hiperproteica, l'eliminació de l'excés de N és necessària, però no es pot dur a terme fàcilment a través de les vies metabòliques / teixits que avaluem, tot i les possibles vies alternatives s'han tingut en consideració.