Sarcopenia (bệnh teo cơ ở người lớn tuổi) được định nghĩa là tình trạng mất khối lượng và chức năng cơ xương liên quan đến tuổi tác và được công nhận là một vấn đề lâm sàng chính đối với người lớn tuổi. Bổ sung axit amin thiết yếu, đặc biệt là b-hydroxy-b-methylbutyrate (HMB), một chất chuyển hóa của leucine được sản xuất trong cơ xương, đã được đánh giá trong một số nghiên cứu như một phương pháp dinh dưỡng để tăng cường tổng hợp protein cơ ở những đối tượng người cao tuổi khỏe mạnh hoặc ốm yếu.
1. HMB là một phương pháp khả thi đối với sarcopenia
a. Tác dụng phân tử của HMB: Nghiên cứu in vitro
Các nghiên cứu in vitro đã báo cáo rằng HMB, tương tự như leucine, tăng cường tổng hợp protein nhờ sự tham gia của nó vào mục tiêu của con đường rapamycin ở động vật có vú (mammalian target of rapamycin – mTOR), được thể hiện qua sự tăng phosphoryl hóa của các cơ chất xuôi dòng mTOR với sự hiện diện của HMB, và bởi sự suy giảm về tác dụng của HMB đối với quá trình tổng hợp protein bằng rapamycin, một chất ức chế mTOR.
Đặc biệt, một nghiên cứu in vitro đánh giá tác dụng của leucine và HMB đối với quá trình tổng hợp protein bằng cách sử dụng mô hình ống cơ L6 của chuột trong điều kiện tăng trưởng bình thường đã phát hiện ra rằng HMB hoạt động tích cực hơn leucine trong việc tăng tổng hợp protein và truyền tín hiệu mTOR, đồng thời chuyển đổi hiệu quả leucine thành HMB là cần thiết cho quá trình phosphoryl hóa mTOR hoàn toàn.
Việc kích hoạt tín hiệu mTOR để đáp ứng với HMB, trong điều kiện bình thường hoặc dị hóa, có thể được giải thích một phần bằng sự gia tăng hoạt động trong cơ xương của trục hormone tăng trưởng/yếu tố tăng trưởng insulin-1, được biết là cải thiện quá trình tổng hợp protein thông qua kích hoạt mTOR.
Quá trình điều hòa ngược của yếu tố mở đầu nhân thực ức chế tổng hợp protein cũng đã được quan sát thấy trong quá trình nuôi cấy tế bào cơ được điều trị bằng HMB và tiếp xúc với các phân tử gây lãng phí cơ khác nhau, như lipopolysacarit, yếu tố hoại tử khối u hoặc angiotensin II.
Hơn nữa, HMB đã được chứng minh là có tác động tích cực đến sự tạo cơ (myogenesis) thông qua việc kích hoạt protein kinase được hoạt hóa bằng mitogen và con đường phosphoinositide 3-kinase. Việc bổ sung HMB vào môi trường nuôi cấy tế bào cơ (myoblast) đã được chứng minh là làm tăng mức độ RNA thông tin của các dấu hiệu của các tế bào vệ tinh được kích hoạt và mức độ protein của các yếu tố biệt hóa cơ.
Hơn nữa, HMB đã được mô tả là tăng cường khả năng sống sót của cơ bắp bằng cách ức chế quá trình chết theo chương trình. Trong các nguyên bào cơ của người và tế bào chuột được nuôi cấy, số lượng tế bào apoptotic đã giảm khi có HMB, và các tế bào này biểu hiện mức độ cao hơn của protein Bcl-2 (B-cell lymphoma 2) chống apoptotic và Bcl-X, và thấp hơn mức protein X liên quan đến pro-apoptotic protein-2.
Việc bổ sung HMB cũng có thể làm giảm sự thoái hóa protein bằng cách giảm các caspase liên quan đến ty thể và sau đó sản xuất các dạng oxy hoạt động (reactive oxygen species), hoặc bằng cách làm suy giảm hoạt động của ubiquitin-proteasome.
Cuối cùng, HMB cũng đã được đề xuất để hoạt động thông qua khả năng ổn định sarcolemma thông qua tổng hợp cholesterol. Người ta đã chứng minh rằng phần lớn HMB được chuyển đổi thành 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-coenzyme A reductase, đây là bước giới hạn của quá trình tổng hợp cholesterol. Do đó, nồng độ HMB tiêm bắp tăng lên có thể đóng vai trò là cơ chất sẵn có để tổng hợp cholesterol, và do đó hình thành và ổn định sarcolemma.
b. Bổ sung HMB cho động vật già
Khả năng của HMB trong việc tăng tổng hợp protein và do đó ngăn ngừa tình trạng teo cơ và thiểu cơ gần đây đã được đánh giá ở động vật già, với một số kết quả không thống nhất. Wilson và cộng sự báo cáo rằng quản lý HMB trong 16 tuần ở chuột già và rất già đã tăng đáng kể sức mạnh cơ bắp và làm giảm kích thước sợi cơ ở tất cả các cơ so với nhóm đối chứng. Hơn nữa, khối mỡ giảm (-56%) ở nhóm sử dụng HMB nhưng không giảm ở nhóm đối chứng.
Tương tự như vậy, trong một thử nghiệm trên chuột già trong thời gian treo chân sau, Hao và cộng sự phát hiện ra rằng sự phục hồi ở động vật được điều trị bằng HMB tốt hơn so với đối chứng, mặc dù HMB không thể ngăn ngừa chứng teo do không tải. Alway và cộng sự cũng phát hiện ra rằng những con chuột già được điều trị bằng HMB trong quá trình tải lại sau khi buộc phải ngừng sử dụng cho thấy sự tăng sinh đáng kể của các tế bào vệ tinh trong các mặt cắt ngang của cơ plantaris so với những con chuột già thuộc nhóm chứng.
Baptista và cộng sự đã so sánh tác dụng của việc bổ sung leucine và HMB ở chuột đực trong hai điều kiện teo cơ, tức là cố định chi sau và điều trị bằng dexamethasone, và không thể tìm thấy bất kỳ tác dụng bảo vệ nào đối với tình trạng mất khối lượng ở chuột được điều trị bằng HMB. Tuy nhiên, leucine cung cấp tác dụng chống teo mạnh trong mô hình cố định, cho thấy rằng tác dụng chống teo của leucine có thể không qua trung gian bởi chất chuyển hóa HMB của nó.
Tương tự như vậy, trong một nghiên cứu khác đánh giá hiệu quả của chế độ ăn HMB kết hợp với b-alanine trong 8 tuần ở chuột già ít vận động, không có sự khác biệt đáng kể nào được báo cáo về trọng lượng cơ thể, sức mạnh, sự mệt mỏi, khối lượng dạ dày trung bình và chất lượng cơ bắp giữa chuột được điều trị và đối chứng. Tuy nhiên, những con chuột được cho ăn HMB+b-alanine biểu hiện giảm sự phân hủy protein cơ bắp so với nhóm đối chứng thông qua việc giảm biểu hiện protein muscle RING-finger protein-1 (MuRF1).
c. Bổ sung HMB ở người lớn tuổi
Dựa trên các kết quả nghiên cứu in vitro và động vật đã đề cập ở trên, và về hiệu quả chung của việc bổ sung HMB được quan sát thấy ở những người trẻ tuổi trong việc giảm tổn thương cơ và mệt mỏi, cũng như tăng khối cơ và thể lực ở mức tương tự như leucine, bổ sung HMB trong chế độ ăn, một mình hoặc kết hợp với tập thể dục, gần đây đã được thử nghiệm ở người lớn tuổi.
Trong một nghiên cứu đầu tiên, Vukovich và cộng sự đã đánh giá việc sử dụng 3 g HMB hàng ngày trong 8 tuần ở một nhóm đối tượng người cao tuổi >70 tuổi đã trải qua các buổi luyện tập 2 ngày mỗi tuần. Khối mỡ giảm đáng kể (-4,07 so với 0,31%), cùng với sự gia tăng mức độ thể lực thấp hơn (17,2 so với 8,3%), đã được quan sát thấy trong 4 tuần đầu tiên tích hợp với HMB so với nhóm đối chứng. Một xu hướng cũng được báo cáo là tăng khối cơ nhiều hơn vào tuần thứ 8 (1,50 so với -0,56, HMB so với giả dược).
Tương tự, Panton và cộng sự đã kiểm tra hiệu quả của HMB đối với sức mạnh cơ bắp và khả năng hoạt động ở 35 người đàn ông và phụ nữ cao tuổi được chọn ngẫu nhiên vào nhóm HMB hoặc nhóm giả dược và tham gia chương trình rèn luyện thể lực trong 8 tuần. Tuy nhiên, họ chỉ quan sát thấy sự cải thiện lớn hơn về hiệu suất của bài kiểm tra khả năng vận động chức năng ở nhóm HMB so với nhóm giả dược; sự gia tăng thể lực trên và dưới của cơ thể là tương tự nhau ở cả hai nhóm, cho thấy rằng việc tập luyện theo quy định là đủ để tạo ra sự thích nghi.
Một phân tích tổng hợp gần đây phân tích vai trò của việc bổ sung HMB trong việc giảm cơ ở người lớn tuổi đã kết luận rằng việc bổ sung HMB giúp cải thiện khối cơ, với những thay đổi không đáng kể về khối mỡ trong cơ thể, trong khi sự kết hợp giữa HMB và bài tập rèn luyện thể lực dẫn đến sự thay đổi đáng kể về giảm lượng mỡ. Do đó, các tác giả kết luận rằng HMB ngoài việc tập thể dục có thể là một tác nhân kích thích mạnh mẽ để cải thiện cơ bắp. Bổ sung HMB cũng đã được báo cáo là có tác dụng tích cực đối với chứng teo cơ ở những đối tượng mắc một số bệnh.
Deutz và cộng sự đã thực hiện một thử nghiệm mù đôi, ngẫu nhiên, có đối chứng ở 24 đối tượng người lớn tuổi khỏe mạnh được nghỉ ngơi hoàn toàn trên giường trong 10 ngày, sau đó là tập luyện phục hồi chức năng trong 8 tuần. Nhóm thử nghiệm được điều trị bằng HMB (1,5 g hai lần mỗi ngày), trong khi nhóm đối chứng nhận giả dược. Các nhà điều tra đã quan sát thấy rằng việc nằm nghỉ tại giường làm giảm đáng kể tổng khối nạc trong nhóm đối chứng, trong khi điều trị bằng HMB ngăn chặn sự suy giảm khối nạc khi nghỉ ngơi tại giường, với sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa hai nhóm (p=0,02).
Các kết quả tương tự cũng được quan sát thấy trong phân tích phụ của các đối tượng nữ. Hiệu quả của việc bổ sung HMB (2 g/ngày) ở những người lớn tuổi nằm liệt giường trong viện dưỡng lão được nuôi ăn bằng sonde mũi dạ dày đã được đánh giá bởi Hsieh và cộng sự. Sau 4 tuần, việc bổ sung HMB dẫn đến giảm đáng kể nitơ urê trong máu và nước tiểu, cho thấy HMB có thể làm giảm sự phân hủy protein cơ. Trước đây, các tác giả tương tự đã chỉ ra rằng bổ sung 3 g HMB/ngày trong 7 ngày có tác dụng chống dị hóa và cải thiện chức năng phổi trong bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính ở bệnh nhân cao tuổi trong đơn vị chăm sóc tích cực.
Mặc dù phần lớn các nghiên cứu chỉ ra hiệu quả của HMB trong việc duy trì hoặc cải thiện khối nạc và tăng sức mạnh cơ ở người lớn tuổi, nhưng không thể đánh giá vai trò thực sự của việc bổ sung HMB. Trên thực tế, một yếu tố gây nhiễu có thể xảy ra là trong một số nghiên cứu, các axit amin hoặc vitamin khác, hoặc chế độ ăn giàu protein, được bổ sung cùng với HMB, trong khi ở những nghiên cứu khác, HMB được bổ sung cùng với bài tập rèn luyện thể lực.
Do đó, rất khó để xác định liệu các hiệu ứng quan sát được là do chỉ bổ sung HMB, bổ sung các axit amin hoặc tập thể dục hay do tác dụng hiệp đồng. Hơn nữa, các kết quả mâu thuẫn được quan sát giữa các nghiên cứu khác nhau có thể một phần là do sự khác biệt ở người, kích thước mẫu không phù hợp, các vấn đề về phương pháp, các kích thích luyện tập khác nhau hoặc liều lượng HMB và thời gian thử nghiệm khác nhau.
2. HMB: Phương pháp điều trị khả thi cho bệnh béo phì sarcopenia
Ngoài vai trò mới nổi của HMB trong việc tăng cường khối nạc và cải thiện sức mạnh cơ, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung HMB cũng có thể làm tăng sự mất khối lượng cơ thể thông qua sự tham gia của nó vào quá trình chuyển hóa lipid và oxy hóa axit béo.
Panton và cộng sự đã mô tả lượng mỡ trong cơ thể giảm nhiều hơn (-1,1 so với -0,5%) và khối nạc tăng nhiều hơn (1,4 so với 0,9 kg) ở những đối tượng được điều trị bằng HMB so với nhóm giả dược. Kết quả tương tự đã thu được bởi Vukovich và cộng sự. Stout và cộng sự đã kiểm tra hiệu quả của 12 tuần rèn luyện thể lực và bổ sung HMB đối với mỡ bụng ở 48 người đàn ông (66–78 tuổi) được chia ngẫu nhiên thành bốn nhóm: giả dược, chỉ HMB, rèn luyện thể lực và HMB, giả dược và rèn luyện thể lực. Họ đã chỉ ra rằng mô mỡ trong khối mỡ, được ước tính bởi DXA, ít hơn đáng kể ở nhóm rèn luyện thể lực cộng với HMB so với các nhóm khác.
Gerlinger-Romero và cộng sự phát hiện ra rằng việc bổ sung HMB làm giảm hàm lượng mô mỡ ở mào tinh hoàn mà không làm thay đổi khối lượng cơ thể ở chuột. Sự gia tăng quá trình phân giải mỡ dẫn đến tăng lượng lipid sẵn có và nồng độ axit béo tự do trong huyết tương (FFA) cũng đã được báo cáo.
Như đã đề cập trong mục b, sự suy giảm khối mỡ đã được quan sát thấy ở những con chuột già sử dụng HMB so với nhóm đối chứng. Hơn nữa, HMB đã được chứng minh là làm tăng quá trình oxy hóa của axit béo palmitat lên 30%. Các hiệu ứng HMB này có thể liên quan một phần đến vai trò của nó trong việc ngăn chặn sự phân hủy hoặc tăng tổng hợp các protein liên quan đến hệ thống oxy hóa, do đó nâng cao khả năng chuyển hóa chất béo của cá nhân.
Như vậy, leucine và HMB có thể ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa lipid của tế bào mỡ để cung cấp cho cơ xương một lượng FFA tăng lên, cung cấp cơ chất năng lượng để hỗ trợ quá trình tổng hợp protein. Bruckbauer và cộng sự cũng cho thấy rằng quá trình oxy hóa axit béo, adenosine monophosphate protein kinase và hoạt động của Sirt 1 và Sirt 3 trong các tế bào mỡ và tế bào cơ 3T3-L1 đã tăng lên đáng kể nhờ sự kết hợp của leucine, HMB và resveratrol.
Trong cùng một nghiên cứu, các tác giả đã báo cáo rằng ở những con chuột được sử dụng resveratrol kết hợp với leucine hoặc HMB trong 6 tuần, đã có sự gia tăng hoạt động Sirt 1 của mô mỡ và giảm lượng mỡ nội tạng được đánh giá bằng chụp cắt lớp vi tính. Tương tự, Liang và cộng sự báo cáo rằng leucine kích hoạt AMPK và Sirt 1, do đó làm trung gian cho quá trình oxy hóa axit béo và sinh học ty thể. Có thể đưa ra giả thuyết rằng các hiệu ứng leucine quan sát được có thể là do HMB hoặc a-KIC chứ không phải do chính leucine.
Cuối cùng, tác dụng của HMB trong cân bằng nội môi glucose và insulin đã được nhấn mạnh. Một nghiên cứu được thực hiện trên chuột đực cho thấy ở những con chuột được nuôi bằng chế độ ăn có hàm lượng fructoza cao 60% và HMB trong 4 tuần, HMB làm tăng đáng kể độ nhạy insulin và giảm insulin lúc đói, chỉ số kháng insulin, hàm lượng glycogen trong gan, triglyceride huyết thanh, và LDL-c và VLDL-c và gan nhiễm mỡ được cải thiện thông qua ức chế GLUT 2 trong gan.
Tuy nhiên, ngược lại, Yonamine và cộng sự báo cáo rằng việc bổ sung HMB làm suy yếu độ nhạy insulin ở những con chuột khỏe mạnh ít vận động bằng cách giảm GLUT 4 tổng số và hàm lượng màng sinh chất trong cơ dép và tăng biểu hiện lipase nhạy cảm với hormone trong mô mỡ trắng và nồng độ axit béo không este hóa trong huyết tương.
3. Kết luận
HMB hiện diện với số lượng rất nhỏ trong các thực phẩm khác nhau, chẳng hạn như bưởi, bơ, măng tây và cá da trơn. Liều khuyến cáo của HMB là 3 g/ngày, theo đề xuất của phần lớn các nghiên cứu, nhưng vì chỉ có 5% leucine được chuyển hóa thành HMB trong tế bào cơ, nên việc bổ sung là cần thiết ở người cao tuổi. Do đó, thực phẩm bổ sung là cần thiết để đảm bảo cung cấp đủ lượng HMB.
Cho đến nay, kết quả của các thử nghiệm lâm sàng về hiệu quả của HMB đối với khối cơ và hoạt động thể chất ở những người cao tuổi đã khuyến khích và nhấn mạnh vai trò của HMB trong việc ngăn ngừa và điều trị chứng thiểu cơ.
Các kết quả trái ngược nhau, đặc biệt được quan sát thấy trong các mô hình động vật, có thể một phần là do kích thước mẫu không phù hợp, các vấn đề về phương pháp, liều lượng và tần suất bổ sung khác nhau cũng như thời gian thí nghiệm ngắn. Đáng nghi ngờ hơn là vai trò của việc bổ sung HMB đối với việc giảm khối mỡ, và do đó trong điều trị bệnh béo phì sarcopenic. Tuy nhiên, vì HMB có thể được sử dụng như một chất kích thích chuyển hóa năng lượng và protein không có nitơ hiệu quả trong cơ xương và mô mỡ, chúng tôi cho rằng nó có thể được sử dụng như một chất thay thế khả thi cho leucine trong điều trị bệnh béo phì sarcopenic ở người cao tuổi.
Tuy nhiên, các nghiên cứu dài hạn lớn hơn trong dân số này nên được thực hiện để làm rõ hơn những tác động đầy hứa hẹn này. Hiểu được mối quan hệ quan trọng giữa leucine và các chất chuyển hóa của nó, đặc biệt là HMB, trong quá trình tổng hợp protein và cân bằng năng lượng có thể cung cấp các chiến lược mới để tăng cường thành phần cơ thể ở động vật và con người, đồng thời chống lại mất khối cơ liên quan đến tuổi tác, giảm thể lực và tăng khối mỡ.
Tài liệu tham khảo
1. The Potential of β-Hydroxy-β-Methylbutyrate as a New Strategy for the Management of Sarcopenia and Sarcopenic Obesity – PubMed [Internet]. [cited 2023 Apr 16]. Available from: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29086232/
Website: https://inrd.vn/
Fanpage: https://www.facebook.com/inrd2022
