在老年人中评估蛋白质补充对肌肉骨骼组织体内反应性的探索性随机对照试验

Assessing the responsiveness of musculoskeletal tissues to protein supplementation in vivo in older adults: an exploratory randomized controlled trial

作者信息Dion Cj Houtvast, Floris K Hendriks, Michelle Eg Weijzen, Antoine H Zorenc, Joey Sj Smeets, Pieter J Emans, Will Kwh Wodzig, Mads S Larsen, Ulla R Mikkelsen, Martijn Gm Schotanus, Bert Boonen, Jeroen Mj van Mulken, Peter Aj de Leeuw, Mireille Fm van Stijn, Keith Baar, Luc Jc van Loon
PMID42142739
发布时间2026-07
DOI10.1016/j.ajcnut.2026.101349

实验完整度

包含随机对照试验设计、2H2O示踪法检测多组织蛋白质合成率、组织分组比较及统计学分析,实现了功能验证与机制验证。

主要模型

老年人(≥65岁)行全膝关节置换术 骨骼肌(股内侧肌)、滑膜、Hoffa脂肪垫 前/后交叉韧带、髌腱、内外侧半月板、股骨软骨 骨(股骨远端、切迹、滑车、胫骨平台、髌骨)

重点核对

每日额外补充40g乳清蛋白分离物(Lacprodan SP-9225 Instant)持续14天 2H2O给药方案:第1天8×50mL 70% 2H2O,第2-14天每日50mL 组织FSR基于2H-丙氨酸掺入和身体水2H富集度计算 随机分组(PRO vs CON)及每组12人的样本量 统计显著性阈值P<0.05,未进行多重比较校正

摘要

背景:尽管肌肉蛋白质周转率已被充分研究,但关于其他肌肉骨骼组织周转率的了解甚少。此外,它们对蛋白质补充的反应尚未得到评估。目的:评估在老年人中,有或没有额外蛋白质补充的情况下,两周内骨骼肌、骨、软骨、肌腱、韧带、半月板和关节周围软组织蛋白质合成率。方法:24名计划接受全膝置换术的健康老年人(男/女各12名;年龄:68±7岁;身体质量指数:29±5 kg/m2)参加了这项探索性随机对照试验。参与者被随机分配到维持其习惯饮食(对照组,n=12)或在术前14天额外每日补充40克乳清蛋白(蛋白质组,n=12)。在整个14天术前期间给药氘水(2H2O),并在随后手术中收集所有肌肉骨骼组织以评估组织蛋白质合成率。数据以平均值±标准差表示。结果:肌肉、滑膜和 Hoffa 脂肪垫的每日分数合成率(FSR)平均分别为1.17±0.23、0.79±0.46和0.53±0.29%/d。纤维组织,包括前、后交叉韧带、髌腱、外侧和内侧半月板以及股骨软骨的FSR平均分别为0.45±0.27、0.46±0.32、0.20±0.10、0.21±0.15、0.18±0.14和0.19±0.11%/d。最后,来自股骨远端、切迹、滑车、胫骨和髌骨的骨FSR分别为0.18±0.13、0.21±0.14、0.13±0.10、0.12±0.05和0.16±0.10%/d。不同组织组间FSR差异显著(P-组织组 < 0.001),其中肌肉FSR最高,其次是关节周围软组织、纤维组织和骨(配对比较均P < 0.001)。对照组和蛋白质补充组的肌肉骨骼组织FSR无差异(P-处理 = 0.27,P-处理*组织类型 = 0.14)。结论:在老年人中,肌肉、骨、软骨、肌腱、韧带、半月板和关节周围软组织蛋白质合成率范围在每天0.12%到1.17%之间。两周的蛋白质补充似乎不会增加日常肌肉骨骼组织周转。该试验在www.clinicaltrials.gov注册,编号为NCT03037294。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
老年人的骨骼肌、骨、软骨、肌腱、韧带、半月板和关节周围软组织在自由生活条件下的每日蛋白质合成率范围是多少?额外补充蛋白质(每日40g乳清蛋白分离物)能否提高这些组织的合成率?
核心机制
蛋白质补充可能通过增加氨基酸利用率刺激组织蛋白质合成,但本研究发现额外补充蛋白质并未显著提高每日肌肉骨骼组织FSR,提示在已满足常规蛋白质摄入量的老年人中,进一步增加蛋白质摄入可能不会进一步促进组织周转。
主要证据
基于2H2O示踪法测量14天FSR,覆盖14种组织,线性混合模型分析显示处理组间无显著差异,组织间差异显著(P<0.001),肌肉最高,骨最低。
研究意义
为老年人肌肉骨骼组织蛋白质周转提供了全新的数据,提示短期蛋白质补充可能不足以改变这些组织的合成率,并强调了在围手术期优化营养策略时需考虑其他因素。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

参与者招募与随机化

招募符合条件的行全膝关节置换术的老年人,并随机分配到蛋白质补充组或对照组,以评估蛋白质补充的影响。

在门诊识别受试者,排除标准包括系统炎症性疾病、胰岛素依赖型糖尿病等。随机分配至PRO组(每日40g乳清蛋白)或CON组(维持习惯饮食),共24人完成。

2

蛋白质补充干预与2H2O给药

通过每日补充乳清蛋白分离物,并给予氘水标记,以测量全身组织蛋白质合成率。

PRO组每日睡前摄入40g乳清蛋白,持续14天;所有参与者按既定方案服用2H2O(加载日8×50mL,维持期每日50mL)。

3

样本采集与处理

在手术中采集多种肌肉骨骼组织样本,以测量组织蛋白质结合2H-丙氨酸富集度。

手术中收集肌肉、滑膜、脂肪垫、韧带、腱、半月板、软骨和骨样本,立即冷冻保存。

4

实验室分析

通过质谱法测量身体水和组织蛋白中的2H富集度,用于计算FSR。

使用同位素比质谱仪测量身体水2H富集度,GC-MS测量血清游离2H-丙氨酸富集度,GC-IRMS测量组织蛋白结合2H-丙氨酸富集度。

5

数据计算与统计分析

使用前体-产物法计算各组织FSR,并比较组间差异。

计算每日FSR,使用线性混合模型分析处理效应,并进行组织分组比较。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Lacprodan SP-9225 Instant(乳清蛋白分离物)Arla Foods Ingredients Group P/S--
氘水(70% 2H2O)Cambridge Isotopes Laboratories--
Actigraph GT3X加速度计Actigraph LLC--
Celluron牙科棉签----
DELTA V Advantage同位素比质谱仪Thermo Fisher Scientific--
Agilent 5975C MSD和7890A GCAgilent--
MAT 253气相色谱-同位素比质谱仪Thermo Fisher Scientific--
Dowex交换树脂(AG 50W-X8,100-200目氢型)Bio-Rad--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
参与者纳入与排除
年龄、BMI、手术类型、排除标准(如全身炎症疾病、胰岛素依赖糖尿病、使用影响蛋白质代谢的药物、继发性骨关节炎、术前3个月内关节内皮质类固醇注射)
阅读提示:Methods中的Participants部分
随机分组
随机化方法(block size 6),每组样本量12
阅读提示:Methods中的Study design部分
蛋白质补充干预
乳清蛋白分离物剂量(40g/日)、摄入时间(睡前)、补充天数(14天)、产品批次
阅读提示:Methods中的Study design部分
氘水给药方案
2H2O浓度(70%)、加载剂量(8×50mL)、维持剂量(每日50mL)、给药天数(14天)
阅读提示:Methods中的Deuterated water dosing protocol部分
样本采集与处理
组织类型(14种)、样本处理(液氮冷冻、-80°C储存)、水解条件(6M HCl,110°C,15-18h)
阅读提示:Methods中的Tissue analyses部分
FSR计算
前体富集度(身体水2H富集度校正因子3.7)、蛋白结合2H-丙氨酸富集度、时间(14天)
阅读提示:Methods中的Calculations部分
统计分析
主要结局指标(FSR)、线性混合模型固定因子(处理、组织类型)、随机因子(受试者)、协变量(BMI、步数、蛋白质摄入)、显著性水平(P<0.05)
阅读提示:Methods中的Statistical analysis部分