El ácido β-hidroxi β-metilbutírico [nota 1] ( HMB ), también conocido como su base conjugada , β-hidroxi β-metilbutirato , es una sustancia producida naturalmente en los seres humanos que se utiliza como suplemento dietético y como ingrediente en ciertos alimentos médicos que están destinados a promover la cicatrización de heridas y proporcionar apoyo nutricional a las personas con pérdida muscular debido al cáncer o al VIH/SIDA . [fuentes 1] En adultos sanos, se ha demostrado que la suplementación con HMB aumenta las ganancias inducidas por el ejercicio en el tamaño muscular , la fuerza muscular y la masa corporal magra , reduce el daño muscular esquelético del ejercicio, mejora el rendimiento del ejercicio aeróbico y acelera la recuperación del ejercicio. [fuentes 2] Las revisiones médicas y los metanálisis indican que la suplementación con HMB también ayuda a preservar o aumentar la masa corporal magra y la fuerza muscular en personas que experimentan pérdida muscular relacionada con la edad . [nota 2] [11] [12] [13] El HMB produce estos efectos en parte al estimular la producción de proteínas e inhibir la descomposición de las proteínas en el tejido muscular. [11] [14] [15] No se han encontrado efectos adversos por el uso a largo plazo como suplemento dietético en adultos. [16] [17] [18]
El HMB se vende como suplemento dietético a un costo de aproximadamente US$ 30–50 por mes cuando se toman 3 gramos por día. [16] [19] [20] El HMB también está contenido en varios productos nutricionales, incluidas ciertas formulaciones de Ensure y Juven . [8] [21] El HMB también está presente en cantidades insignificantes en ciertos alimentos, como la alfalfa , los espárragos , los aguacates , la coliflor , el pomelo y el bagre . [22] [23]
Los efectos del HMB en el músculo esquelético humano fueron descubiertos por primera vez por Steven L. Nissen en la Universidad Estatal de Iowa a mediados de la década de 1990. [8] [24] A partir de 2018, el [actualizar]HMB no ha sido prohibido por la Asociación Nacional de Atletismo Universitario , la Agencia Mundial Antidopaje o cualquier otra organización atlética nacional o internacional prominente. [25] [26] [27] En 2006, solo alrededor del 2% de los atletas universitarios en los Estados Unidos usaban HMB como suplemento dietético. [19] [28] A partir de 2017, el HMB ha encontrado un uso generalizado como suplemento ergogénico entre los atletas jóvenes. [29]
El HMB se vende como un suplemento dietético de venta libre en forma de ácido libre , ácido β-hidroxi β-metilbutírico (HMB-FA), y como una sal de calcio monohidratada de la base conjugada , β-hidroxi β-metilbutirato de calcio monohidrato (HMB-Ca, CaHMB). [19] [20] Dado que solo una pequeña fracción del precursor metabólico del HMB, la L -leucina , se metaboliza en HMB, las concentraciones farmacológicamente activas del compuesto en el plasma sanguíneo y el músculo solo se pueden lograr complementando HMB directamente. [1] [30] [31] Un adulto sano produce aproximadamente 0,3 gramos por día, mientras que el HMB suplementario generalmente se toma en dosis de 3 a 6 gramos por día. [17] El HMB se vende a un costo de aproximadamente US$ 30 a 50 por mes cuando se toma en dosis de 3 gramos por día. [16] El HMB también está presente en varios productos nutricionales y alimentos médicos comercializados por Abbott Laboratories (por ejemplo, ciertas formulaciones de Ensure y Juven ), [8] [21] y está presente en cantidades insignificantes en ciertos alimentos, como la alfalfa , los espárragos , los aguacates , la coliflor , el pomelo y el bagre . [22] [23]
El HMB suplementario se ha utilizado en ensayos clínicos como un tratamiento para preservar la masa corporal magra en condiciones de desgaste muscular, particularmente sarcopenia , y se ha estudiado en ensayos clínicos como una terapia adjunta junto con el ejercicio de resistencia . [11] [16] [30] Con base en dos revisiones médicas y un metaanálisis de siete ensayos controlados aleatorios , la suplementación con HMB puede preservar o aumentar la masa muscular magra y la fuerza muscular en adultos mayores sarcopénicos . [nota 2] [11] [12] [13] El HMB no parece afectar significativamente la masa grasa en adultos mayores. [11] [12] La evidencia clínica preliminar sugiere que la suplementación con HMB también puede prevenir la atrofia muscular durante el reposo en cama . [11] [29] Un creciente cuerpo de evidencia apoya la eficacia del HMB en el apoyo nutricional para reducir, o incluso revertir, la pérdida de masa muscular, función muscular y fuerza muscular que ocurre en estados de enfermedad hipercatabólica como la caquexia por cáncer ; [16] [30] [32] En consecuencia, los autores de dos revisiones de 2016 de la evidencia clínica recomendaron que la prevención y el tratamiento de la sarcopenia y el desgaste muscular en general incluyan la suplementación con HMB, ejercicio de resistencia regular y el consumo de una dieta alta en proteínas . [16] [30]
Los ensayos clínicos que utilizaron HMB para el tratamiento del desgaste muscular han implicado la administración de 3 gramos de HMB por día bajo diferentes regímenes de dosificación. [16] Según una revisión, un régimen de dosificación óptimo es administrarlo en una dosis de 1 gramo, tres veces al día, ya que esto asegura concentraciones plasmáticas elevadas de HMB durante todo el día; [16] sin embargo, a partir de 2016, [actualizar]todavía se está investigando el mejor régimen de dosificación para las condiciones de desgaste muscular. [30]
Algunos productos de marca que contienen HMB (es decir, ciertas formulaciones de Ensure y Juven) son alimentos médicos que están destinados a ser utilizados para proporcionar apoyo nutricional bajo el cuidado de un médico en personas con pérdida muscular debido al VIH/SIDA o cáncer , para promover la cicatrización de heridas después de una cirugía o lesión, o cuando lo recomiende un profesional médico. [fuentes 3] Juven, un producto nutricional que contiene 3 gramos de HMB-Ca , 14 gramos de L -arginina y 14 gramos de L -glutamina por dos porciones, [2] ha demostrado mejorar la masa corporal magra durante ensayos clínicos en personas con SIDA y cáncer, pero no caquexia reumatoide . [17] [33] [34] Se requiere más investigación que involucre el tratamiento de la caquexia por cáncer con Juven durante un período de varios meses para determinar adecuadamente la eficacia del tratamiento. [17] [33]
Con un programa de ejercicio adecuado, se ha demostrado que la suplementación dietética con 3 gramos de HMB por día aumenta las ganancias inducidas por el ejercicio en el tamaño muscular, la fuerza y la potencia muscular y la masa corporal magra, reduce el daño muscular esquelético inducido por el ejercicio, [nota 3] y acelera la recuperación del ejercicio de alta intensidad. [fuentes 2] Según una investigación clínica limitada, la suplementación con HMB también puede mejorar el rendimiento del ejercicio aeróbico y aumentar las ganancias en la aptitud aeróbica cuando se combina con el entrenamiento en intervalos de alta intensidad . [12] [14] Estos efectos del HMB son más pronunciados en individuos no entrenados y atletas que realizan ejercicios de resistencia o aeróbicos de alta intensidad. [1] [12] [14] En poblaciones entrenadas en resistencia, los efectos del HMB sobre la fuerza muscular y la masa corporal magra son limitados. [37] El HMB afecta el tamaño, la fuerza, la masa, la potencia y la recuperación muscular en parte al estimular la síntesis de proteínas musculares miofibrilares e inhibir la degradación de las proteínas musculares a través de varios mecanismos, incluida la activación del complejo 1 de la diana mecanística de la rapamicina (mTORC1) y la inhibición de la proteólisis mediada por proteasoma en los músculos esqueléticos. [14] [15]
La eficacia de la suplementación con HMB para reducir el daño al músculo esquelético causado por el ejercicio prolongado o de alta intensidad se ve afectada por el momento en que se utiliza en relación con el ejercicio. [1] [36] Se ha demostrado que la mayor reducción del daño al músculo esquelético a partir de una única sesión de ejercicio se produce cuando se ingiere HMB-Ca 1 o 2 horas antes del ejercicio o HMB-FA 30 a 60 minutos antes del ejercicio. [1]
En 2006, solo alrededor del 2% de los atletas universitarios en los Estados Unidos usaban HMB como suplemento dietético. [19] [28] A partir de 2017, el HMB ha encontrado un uso generalizado como suplemento ergogénico entre los atletas. [29] A partir de 2018, [actualizar]el HMB no ha sido prohibido por la Asociación Nacional de Atletismo Universitario , la Agencia Mundial Antidopaje o cualquier otra organización atlética nacional o internacional destacada. [25] [26] [27]
El perfil de seguridad del HMB en adultos humanos se basa en evidencia de ensayos clínicos en humanos y estudios en animales . [16] [18] En humanos, no se han reportado efectos adversos en adultos jóvenes o adultos mayores cuando se toma HMB en dosis de 3 gramos por día durante hasta un año. [16] [17] [18] Los estudios en adultos jóvenes que toman 6 gramos de HMB por día durante hasta 2 meses tampoco han reportado efectos adversos. [17] [18] Los estudios con HMB suplementario en ratas jóvenes en crecimiento y ganado no han reportado efectos adversos basados en la química clínica o características observables; [1] [23] para humanos menores de 18 años, hay datos limitados sobre la seguridad del HMB suplementario. [1] La dosis equivalente humana de HMB para el nivel sin efecto adverso observado (NOAEL) que se identificó en un modelo de rata es aproximadamente 0,4 g/kg de peso corporal por día. [nota 4] [18] [23]
Dos estudios en animales han examinado los efectos de la suplementación con HMB en cerdas preñadas sobre la descendencia y no informaron efectos adversos sobre el feto. [23] No se han realizado pruebas clínicas con HMB suplementario en mujeres embarazadas, [38] y Metabolic Technologies, Inc. , la empresa que otorga licencias para incluir HMB en suplementos dietéticos, recomienda a las mujeres embarazadas y lactantes no tomar HMB debido a la falta de estudios de seguridad. [38]
Se han identificado in vivo varios componentes de la cascada de señalización que media el aumento inducido por HMB en la síntesis de proteínas del músculo esquelético humano . [14] [15] De manera similar al precursor metabólico del HMB , la L -leucina , se ha demostrado que el HMB aumenta la síntesis de proteínas en el músculo esquelético humano a través de la fosforilación del objetivo mecanístico de la rapamicina (mTOR) y la posterior activación de mTORC1. , que conduce a la biosíntesis de proteínas en los ribosomas celulares a través de la fosforilación de los objetivos inmediatos de mTORC1 (es decir, la quinasa p70S6 y la proteína represora de la traducción 4EBP1 ). [nota 5] [15] [39] [41] Se ha demostrado que la suplementación con HMB en varias especies animales no humanas aumenta la concentración sérica de la hormona del crecimiento y el factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF-1) a través de un mecanismo desconocido, lo que a su vez promueve la síntesis de proteínas a través del aumento de la fosforilación de mTOR. [1] [16] [23] Con base en evidencia clínica limitada en humanos, el HMB suplementario parece aumentar la secreción de la hormona del crecimiento y el IGF-1 en respuesta al ejercicio de resistencia. [14]
Hasta 2016 [actualizar], la cascada de señalización que media la reducción inducida por HMB en la degradación de proteínas musculares no se ha identificado en humanos vivos, aunque está bien establecido que atenúa la proteólisis en humanos in vivo . [11] [15] A diferencia de la L -leucina , el HMB atenúa la degradación de proteínas musculares de una manera independiente de la insulina en humanos. [nota 6] [15] Se cree que el HMB reduce la degradación de proteínas musculares en humanos al inhibir las subunidades 19S y 20S del sistema ubiquitina-proteasoma en el músculo esquelético y al inhibir la apoptosis de los núcleos del músculo esquelético a través de mecanismos no identificados. [15] [16] [41]
Según estudios realizados en animales, el HMB parece metabolizarse en el músculo esquelético en colesterol , que luego puede incorporarse a la membrana de las células musculares , mejorando así la integridad y la función de la membrana. [34] [35] Los efectos del HMB en el metabolismo de las proteínas musculares pueden ayudar a estabilizar la estructura de las células musculares. [23] Una revisión sugirió que la reducción inducida por el HMB observada en la concentración plasmática de biomarcadores de daño muscular (es decir, enzimas musculares como la creatina quinasa y la lactato deshidrogenasa ) en humanos después de un ejercicio intenso puede deberse a una mejora mediada por el colesterol en la función de la membrana de las células musculares. [nota 3] [23]
Se ha demostrado que el HMB estimula la proliferación , diferenciación y fusión de células miosatélites humanas in vitro , lo que potencialmente aumenta la capacidad regenerativa del músculo esquelético, al aumentar la expresión proteica de ciertos factores reguladores miogénicos (p. ej., myoD y myogenin ) y factores de transcripción genética (p. ej., MEF2 ). [1] [17] [42] La proliferación de células miosatélites humanas inducida por HMB in vitro está mediada por la fosforilación de las proteínas quinasas activadas por mitógenos ERK1 y ERK2 . [17] [23] [42] La diferenciación miosatélite humana inducida por HMB y la fusión acelerada de células miosatélites en tejido muscular in vitro están mediadas por la fosforilación de Akt , una proteína quinasa específica de serina/treonina . [17] [23] [42]
Las formas de ácido libre ( HMB-FA ) y sal de calcio monohidratada ( HMB-Ca ) del HMB tienen farmacocinéticas diferentes . [1] [20] El HMB-FA se absorbe más fácilmente en el torrente sanguíneo y tiene una vida media de eliminación más larga (3 horas) en relación con el HMB-Ca (2,5 horas). [1 ] [20] La captación y utilización tisular del HMB-FA es entre un 25 y un 40 % mayor que la del HMB-Ca. [1] [20] La fracción de una dosis ingerida que se excreta en la orina no difiere entre las dos formas. [1]
Después de la ingestión, el HMB-Ca se convierte en β-hidroxi β-metilbutirato tras la disociación de la fracción de calcio en el intestino. [1] Cuando se ingiere la forma de dosificación de HMB-Ca, la magnitud y el momento en que se produce la concentración plasmática máxima de HMB dependen de la dosis y la ingesta simultánea de alimentos. [1] Las dosis más altas de HMB-Ca aumentan la tasa de absorción , lo que resulta en un nivel plasmático máximo de HMB ( Cmax ) que es desproporcionadamente mayor de lo esperado de una relación dosis-respuesta lineal y que ocurre antes en relación con las dosis más bajas. [nota 7] [1] El consumo de HMB-Ca con sustancias azucaradas ralentiza la tasa de absorción de HMB, lo que resulta en un nivel plasmático máximo de HMB más bajo que ocurre más tarde. [nota 7] [1]
El HMB se elimina por vía renal , y aproximadamente entre el 10 y el 40 % de la dosis ingerida se excreta sin cambios en la orina. [1] [3] El 60-90 % restante de la dosis se retiene en los tejidos o se excreta como metabolitos del HMB. [1] [3] La fracción de una dosis dada de HMB que se excreta sin cambios en la orina aumenta con la dosis. [nota 8] [1]
El metabolismo de HMB es catalizado por una enzima no caracterizada que lo convierte en β-hidroxi β-metilbutiril-CoA ( HMB-CoA ). [43] [46] HMB-CoA es metabolizado por la enoil-CoA hidratasa u otra enzima no caracterizada, produciendo β-metilcrotonil-CoA ( MC-CoA ) o hidroximetilglutaril-CoA ( HMG-CoA ) respectivamente. [3] [46] MC-CoA es luego convertido por la enzima metilcrotonil-CoA carboxilasa a metilglutaconil-CoA ( MG-CoA ), que posteriormente es convertido a HMG-CoA por la metilglutaconil-CoA hidratasa . [3] [46] [47] Luego, la HMG-CoA se escinde en acetil-CoA y acetoacetato por la HMG-CoA liasa o se utiliza en la producción de colesterol a través de la vía del mevalonato . [3] [46]
El HMB se sintetiza en el cuerpo humano a través del metabolismo de la L -leucina , un aminoácido de cadena ramificada . [46] En individuos sanos, aproximadamente el 60% de la L -leucina de la dieta se metaboliza después de varias horas, y aproximadamente el 5% ( rango de 2 a 10% ) de la L -leucina de la dieta se convierte en HMB. [3] [16] [46]
La gran mayoría del metabolismo de la L -leucina es catalizada inicialmente por la enzima aminotransferasa de aminoácidos de cadena ramificada , que produce α-cetoisocaproato (α-KIC). [3] [46] El α-KIC es metabolizado principalmente por la enzima mitocondrial α-cetoácido deshidrogenasa de cadena ramificada , que lo convierte en isovaleril-CoA . [3] [46] El isovaleril-CoA es posteriormente metabolizado por la isovaleril-CoA deshidrogenasa y convertido en MC-CoA , que se utiliza en la síntesis de acetil-CoA y otros compuestos. [46] Durante la deficiencia de biotina , el HMB se puede sintetizar a partir de MC-CoA a través de la enoil-CoA hidratasa y una enzima tioesterasa desconocida, [43] [44] [48] que convierten MC-CoA en HMB-CoA y HMB-CoA en HMB respectivamente. [44] Una cantidad relativamente pequeña de α-KIC se metaboliza en el hígado por la enzima citosólica 4-hidroxifenilpiruvato dioxigenasa (KIC dioxigenasa), que convierte α-KIC en HMB. [3] [46] [49] En individuos sanos, esta vía menor, que implica la conversión de L -leucina en α-KIC y luego en HMB, es la ruta predominante de síntesis de HMB. [3] [46]
El ácido β-hidroxi β-metilbutírico es un ácido β-hidroxi monocarboxílico y un producto natural con la fórmula molecular C 5 H 10 O 3 . [50] [51] A temperatura ambiente, el ácido β-hidroxi β-metilbutírico puro se presenta como un líquido transparente, incoloro a amarillo claro que es soluble en agua. [6] [52] El ácido β-hidroxi β-metilbutírico es un ácido débil con un p K a de 4,4. [5] Su índice de refracción ( ) es 1,42. [5]
El ácido β-hidroxi β-metilbutírico es un miembro de la familia de compuestos orgánicos de ácidos carboxílicos . [50] Es un análogo estructural del ácido butírico con un grupo funcional hidroxilo y un sustituyente metilo ubicado en su carbono beta . [50] [53] Por extensión, otros análogos estructurales incluyen el ácido β-hidroxibutírico y el ácido β-metilbutírico . [50] [53]
Se han desarrollado diversas rutas sintéticas para obtener ácido β-hidroxi β-metilbutírico . Las primeras síntesis químicas de las que se ha informado se han realizado mediante la oxidación de precursores de alquenos , diol vecinales y alcoholes :
Dependiendo de las condiciones experimentales, la cicloadición de acetona y cetena produce β-isovalerolactona o 4,4-dimetiloxetan-2-ona, [59] [60] ambas hidrolizan bajo condiciones básicas para producir la base conjugada de HMB. La reacción de haloformo proporciona otra vía para HMB que involucra la halogenación exhaustiva de la región metil-cetona del alcohol de diacetona con hipobromito de sodio o hipoclorito de sodio ; [5] [61] [62] El alcohol de diacetona está fácilmente disponible a partir de la condensación aldólica de acetona. [61] Un enfoque organometálico para HMB involucra la carboxilación de alcohol terc -butílico con monóxido de carbono y reactivo de Fenton ( peróxido de hidrógeno y hierro ferroso ). [5] [63] Alternativamente, HMB puede prepararse a través de la oxidación microbiana de ácido β-metilbutírico por el hongo Galactomyces reessii . [64]
La concentración de HMB producido naturalmente se ha medido en varios fluidos corporales humanos utilizando espectroscopia de resonancia magnética nuclear , cromatografía líquida-espectrometría de masas y cromatografía de gases-espectrometría de masas . [65] [50] En el plasma sanguíneo y el líquido cefalorraquídeo (LCR) de adultos sanos, la concentración molar promedio de HMB se ha medido en 4,0 micromolar (μM). [50] La concentración promedio de HMB en el líquido intramuscular de hombres sanos de 21 a 23 años se ha medido en 7,0 μM. [15] En la orina de individuos sanos de cualquier edad, la concentración urinaria excretada de HMB se ha medido en un rango de 0 a 68 micromoles por milimol (μmol/mmol) de creatinina . [50] En la leche materna de mujeres lactantes sanas, se han medido HMB y L -leucina en rangos de 42–164 μg/L y 2,1–88,5 mg/L. [65] En comparación, se ha detectado y medido HMB en la leche de vacas sanas en una concentración de <20–29 μg/L. [66] Esta concentración es demasiado baja para ser una fuente dietética adecuada de HMB para obtener concentraciones farmacológicamente activas del compuesto en el plasma sanguíneo. [66]
En un estudio en el que los participantes consumieron 2,42 gramos de HMB-FA puro en ayunas, la concentración plasmática media de HMB aumentó de un nivel basal de 5,1 μM a 408 μM después de 30 minutos. [15] A los 150 minutos posteriores a la ingestión, la concentración plasmática media de HMB entre los participantes fue de 275 μM. [15]
Se han observado concentraciones anormales de HMB en la orina y el plasma sanguíneo en varios estados patológicos en los que puede servir como biomarcador de diagnóstico , particularmente en el caso de trastornos metabólicos . [50] La siguiente tabla enumera algunos de estos trastornos junto con las concentraciones de HMB asociadas detectadas en la orina o el plasma sanguíneo. [50]
La primera síntesis química de HMB fue publicada en 1877 por los químicos rusos Michael y Alexander Zaytsev . [54] HMB fue aislado de la corteza de Erythrophleum couminga (un árbol de Madagascar) en 1941 por Leopold Ružička . [67] El primer aislamiento de HMB como metabolito humano fue realizado por Tanaka y colaboradores en 1968 de un paciente con acidemia isovalérica . [68] [69]
Los efectos del HMB en el músculo esquelético humano fueron descubiertos por primera vez por Steven L. Nissen en la Universidad Estatal de Iowa a mediados de la década de 1990. [ 8] [24] Nissen fundó una empresa llamada Metabolic Technologies, Inc. (MTI) en la época de su descubrimiento, que más tarde adquirió seis patentes relacionadas con el HMB que la empresa ha utilizado para obtener la licencia del derecho a fabricar e incorporar HMB en suplementos dietéticos. [24] [70] [71] Cuando estuvo disponible comercialmente por primera vez a fines de la década de 1990, el HMB se comercializó únicamente como un suplemento de ejercicio para ayudar a los atletas y culturistas a desarrollar músculo. [70] Posteriormente, MTI desarrolló dos productos que contenían HMB, Juven y Revigor, de los cuales Abbott Nutrition obtuvo los derechos de comercialización en 2003 y 2008 respectivamente. [8] [70] Desde entonces, Abbott ha comercializado Juven como un alimento médico y la marca Revigor de HMB como un ingrediente activo en productos alimenticios (por ejemplo, ciertas formulaciones de Ensure) y otros alimentos médicos (por ejemplo, ciertas formulaciones de Juven). [8] [21] [70]
La [Sociedad Internacional de Nutrición Deportiva] ha concluido lo siguiente. 1. El HMB se puede utilizar para mejorar la recuperación al atenuar el daño muscular esquelético inducido por el ejercicio en poblaciones entrenadas y no entrenadas. ... 4. Se ha demostrado que treinta y ocho mg·kg·BM −1 diarios de HMB mejoran la hipertrofia, la fuerza y la potencia del músculo esquelético en poblaciones entrenadas y no entrenadas cuando se utiliza la prescripción de ejercicio adecuada. ... 8. Los mecanismos de acción del HMB incluyen una inhibición y un aumento de la proteólisis y la síntesis de proteínas, respectivamente. 9. El consumo crónico de HMB es seguro tanto en poblaciones jóvenes como mayores.
• Usar bajo supervisión médica.
• Proteína HMB + para la salud muscular.
• Administrar por vía oral o como un módulo a través de una sonda de alimentación ...
• Utilizar bajo supervisión médica.
• Nutravigor® (CaHMB, β-hidroxi-β-metilbutirato de calcio)
Punto de ebullición experimental: ... 128 °C / 7 mm ...
Solubilidad experimental:
Soluble en agua
Nombres químicos: Ácido beta-hidroxiisovalérico; Ácido 3-hidroxi-3-metilbutanoico; ... Ácido 3-hidroxiisovalérico; Ácido 3-hidroxi-3-metilbutírico
El Dr. Nissen y su colaborador, el Dr. Naji N. Abumrad, profesor y presidente del Departamento de Cirugía de la Universidad de Vanderbilt, descubrieron el beta-hidroxi-beta-metilbutirato (HMB) y sus efectos beneficiosos sobre la salud y el rendimiento humanos. Actualmente, Abbott Laboratories comercializa el HMB a nivel nacional como Revigor™, que es un componente de Ensure® Muscle Health, y Juven®, que es una bebida nutricional que ha demostrado clínicamente que promueve la curación después de una lesión o cirugía.
Las preguntas sobre qué define a un alimento médico probablemente aumentarán a medida que lo haga el mercado, y ese mercado ahora se extiende mucho más allá de la PKU y otros trastornos metabólicos hereditarios. ... Juven de Abbott Nutrition proporciona nutrientes a personas con VIH o SIDA que experimentan una pérdida de peso excesiva debido a la enfermedad.
En general, este metanálisis indica que el HMB puede prevenir la pérdida de masa corporal magra en adultos mayores. Pero los efectos del HMB en la fuerza muscular y la función física parecen variar en diferentes poblaciones. Se necesitan estudios clínicos adicionales bien diseñados para confirmar la eficacia del HMB en la prevención de la pérdida de fuerza muscular y función física. ... También se han explorado los mecanismos subyacentes al papel del HMB en la regeneración muscular: los resultados indicaron que el HMB mejora la síntesis de proteínas a través de la regulación positiva de las vías de señalización anabólica y atenúa la proteólisis a través de la regulación negativa de las vías de señalización catabólica (Wilkinson et al., 2013).
Los informes resumidos aquí indican que el HMB proporciona una serie de beneficios a los sujetos que participan en deportes de fuerza-potencia y resistencia. Los efectos sobre la masa muscular y la fuerza, particularmente durante el entrenamiento de resistencia, probablemente estén relacionados con la supresión de la proteólisis y un efecto positivo sobre la síntesis de proteínas. Sus beneficios en el rendimiento aeróbico probablemente estén más asociados con una mejor biogénesis mitocondrial y oxidación de grasas. Los efectos favorables sobre la recuperación del daño inducido por el ejercicio pueden estar relacionados con el papel del HMB como precursor del colesterol, que modula la fluidez de la membrana y afecta los canales iónicos y la excitabilidad de la membrana. ... Los estudios han demostrado que el HMB puede prevenir el desarrollo de sarcopenia en sujetos de edad avanzada y que la acción óptima del HMB sobre el crecimiento y la fuerza muscular ocurre cuando se combina con el ejercicio.
Los ensayos clínicos realizados en adultos mayores confirman que el HMB puede atenuar la progresión de la sarcopenia en sujetos de edad avanzada. La suplementación con HMB produce un aumento de la masa y la fuerza del músculo esquelético en los ancianos y su efecto es aún mayor cuando se combina con ejercicio físico.
En general, se considera que los mecanismos de acción del HMB se relacionan con su efecto tanto en la síntesis de proteínas musculares como en la degradación de proteínas musculares (Figura 1) [2, 3]. El HMB parece estimular la síntesis de proteínas musculares a través de una regulación positiva del complejo 1 de la diana mecanicista/mamífera de la rapamicina (mTORC1), una cascada de señalización involucrada en la coordinación del inicio de la traducción de la síntesis de proteínas musculares [2, 4]. Además, el HMB puede tener efectos antagónicos en la vía ubiquitina-proteasoma, un sistema que degrada las proteínas intracelulares [5, 6]. La evidencia también sugiere que el HMB promueve la proliferación miogénica, la diferenciación y la fusión celular [7]. ... Se ha demostrado que la administración exógena de HMB-FA aumenta la señalización anabólica intramuscular, estimula la síntesis de proteínas musculares y atenúa la degradación de proteínas musculares en humanos [2].
La estimulación de MPS a través de la señalización de mTORc1 después de la exposición a HMB concuerda con estudios preclínicos (Eley et al. 2008). ... Además, hubo una clara divergencia en la amplitud de la fosforilación para 4EBP1 (en Thr37/46 y Ser65/Thr70) y p70S6K (Thr389) en respuesta tanto a Leu como a HMB, y este último mostró una fosforilación más pronunciada y sostenida. ... No obstante, como la respuesta general de MPS fue similar, esta distinción en la señalización celular no se tradujo en efectos anabólicos estadísticamente distinguibles en nuestra medida de resultado primaria de MPS. ... Curiosamente, aunque el HMB suministrado por vía oral no produjo un aumento de la insulina plasmática, provocó una depresión de la MPB (−57%). Normalmente, las disminuciones posprandiales de la MPB (de ~50%) se atribuyen a los efectos ahorradores de nitrógeno de la insulina, ya que la fijación de la insulina a concentraciones posabsortivas (5 μU ml
−1
) mientras se infunden continuamente AA (18 g h
−1
) no suprimió la MPB (Greenhaff et al. 2008), por lo que elegimos no medir la MPB en el grupo Leu, debido a una hiperinsulinemia anticipada (Fig. 3C). Por lo tanto, el HMB reduce la MPB de una manera similar a la insulina, pero independiente de ella. Estos hallazgos están en línea con los informes de los efectos anticatabólicos del HMB que suprimen la MPB en modelos preclínicos, a través de la atenuación de la proteólisis mediada por proteasoma en respuesta a LPS (Eley et al. 2008).
En conclusión, el tratamiento con HMB parece ser claramente una estrategia potente y segura contra la sarcopenia y, de manera más general, contra el desgaste muscular, porque el HMB mejora la masa muscular, la fuerza muscular y el rendimiento físico. Parece que el HMB puede actuar sobre tres de los cuatro mecanismos principales implicados en el desacondicionamiento muscular (recambio proteico, apoptosis y proceso regenerativo), mientras que se plantea la hipótesis de que afecta fuertemente al cuarto (dinámica y funciones mitocondriales). Además, el HMB es económico (30–50 dólares estadounidenses al mes a razón de 3 g al día) y puede prevenir la osteopenia (Bruckbauer y Zemel, 2013; Tatara, 2009; Tatara et al., 2007, 2008, 2012) y reducir los riesgos cardiovasculares (Nissen et al., 2000). Por todas estas razones, el HMB debería utilizarse de forma rutinaria en condiciones de desgaste muscular, especialmente en personas mayores. ... 3 g de CaHMB tomados tres veces al día (1 g cada vez) es la posología óptima, que permite una biodisponibilidad continua del HMB en el cuerpo (Wilson et al., 2013)
Normalmente, un individuo metaboliza 60 g de L-LEU para obtener 3 g de HMB, pero una persona de 70 kg produce entre 0,2 y 0,4 g de HMB por día, dependiendo de la dosis de LEU en la dieta (Van Koevering y Nissen 1992). ... La dosis habitual de 3 g/día puede recomendarse de forma rutinaria para mantener o mejorar la masa y la función muscular en condiciones de salud y enfermedad. El perfil de seguridad del HMB es inequívoco. ... Estos resultados muestran que el HMB/ARG/GLN puede utilizarse de forma segura para tratar el desgaste muscular relacionado con el SIDA y el cáncer
Un estudio probó la seguridad del HMB para uso a largo plazo en ratas. Fuller et al. (50) llevaron a cabo un estudio de 91 días con el uso de ratas Sprague-Dawley que probó la seguridad del ácido libre β-hidroxi-β-metilbutírico (HMBFA). Esta nueva forma de HMB da como resultado concentraciones séricas de HMB más altas que el CaHMB. En este estudio, se administró a ratas una intervención de HMBFA de 0%, 0,8%, 1,6% o 4% de la dieta por peso corporal. La dosis más alta es el equivalente a ~400 mg ⋅ kg
−1
⋅ d
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para humanos. No se observaron efectos adversos para ningún grupo de tratamiento. De manera similar, los análisis de sangre y orina estuvieron dentro del rango normal en todos los grupos, sin diferencias entre grupos. Los autores concluyeron que el HMBFA era seguro para el consumo en un modelo de rata. ... No se han reportado efectos secundarios graves con la suplementación con leucina, EAA o HMB; y los riesgos para la salud asociados con estos suplementos son pocos y predecibles.
Actualmente, el HMB está disponible como un suplemento de venta libre. El fármaco no ha sido probado ni prohibido por ninguna organización deportiva. ... Wilson et al. [91] demostraron que cuando los hombres sin entrenamiento de resistencia recibieron HMB antes del ejercicio, el aumento de los niveles de lactato deshidrogenasa (LDH) se redujo y el HMB tendió a disminuir el dolor. Knitter et al. [92] mostró una disminución de LDH y creatina fosfoquinasa (CPK), un subproducto de la degradación muscular, por HMB después de una carrera prolongada. ... La utilidad de HMB parece verse afectada por el momento de la ingesta antes de los entrenamientos y la dosis [97]. Además, el consumo crónico de HMB parece seguro [97]. ... No se han reportado efectos adversos graves por el consumo de HMB.
Recientemente, la forma de ácido libre de HMB (HMB-FA) se ha vuelto comercialmente disponible en forma de cápsula (cápsula de gel). El estudio actual se realizó para comparar la biodisponibilidad de HMB utilizando las dos formas de cápsula disponibles comercialmente de HMB-FA y Ca-HMB. ... En conclusión, el HMB-FA en forma de cápsula mejora la tasa de depuración y la disponibilidad de HMB en comparación con el Ca-HMB en forma de cápsula.
El colesterol es un componente principal de la membrana celular, y el sarcolema es el que depende principalmente de la síntesis de novo de colesterol. Esto es importante en condiciones de estrés cuando las células musculares pueden carecer de la capacidad de producir cantidades adecuadas de colesterol que es esencial para el funcionamiento adecuado de las membranas celulares. Muchos estudios bioquímicos han demostrado que el HMB puede ser un precursor de la síntesis de colesterol (Bachhawat et al., 1955; Bloch et al., 1954; Coon et al., 1955; Adamson y Greenberg, 1955; Gey et al., 1957). Según la literatura pertinente, el carbono del HMB se incorpora al colesterol. Por lo tanto, el aumento de las concentraciones intramusculares de HMB puede proporcionar un sustrato fácilmente disponible para la síntesis de colesterol que se necesita para formar y estabilizar el sarcolema. ... Se sabe que la suplementación con HMB disminuye los niveles de enzimas posteriores al ejercicio, lo que indica daño muscular, como la creatinina fosfoquinasa (CK) y la lactato deshidrogenasa (LDH), lo que sugiere una mejora de la función de la membrana de la célula muscular. Esto se demostró en numerosos estudios en humanos sometidos a entrenamiento de resistencia y de resistencia (Wilson et al., 2013) ... En teoría, el uso de HMB como precursor del colesterol podría ayudar a estabilizar las membranas de las células musculares; Sin embargo, esto no ha sido confirmado por estudios de investigación. El efecto del HMB sobre el metabolismo de las proteínas puede, de hecho, ayudar a estabilizar la estructura muscular más que cualquier efecto que el HMB pueda tener sobre el metabolismo del colesterol en la célula.
El HMB fue descubierto a mediados de la década de 1990 por Steve Nissen, un investigador de la Universidad Estatal de Iowa.
El HMB es ampliamente utilizado como suplemento ergogénico por deportistas jóvenes. ... Este estudio muestra que en adultos mayores sanos, la suplementación con HMB puede preservar la masa muscular durante 10 días de reposo en cama. Estos resultados son alentadores, pero deben ser confirmados por otros grupos.
Los estudios sugieren que la proteína dietética y la leucina o su metabolito β-hidroxi β-metilbutirato (HMB) pueden mejorar la función muscular, mejorando a su vez el rendimiento funcional. ... Estos han identificado el metabolito de la leucina β-hidroxi β-metilbutirato (HMB) como un potente estimulador de la síntesis de proteínas, así como un inhibidor de la degradación de proteínas en el caso extremo de caquexia. ... Cada vez hay más pruebas que sugieren que el HMB puede ayudar a retardar o incluso revertir la pérdida muscular que se produce en la sarcopenia y mejorar las medidas de fuerza muscular. ... Sin embargo, la leucina dietética no proporciona una gran cantidad de HMB: solo una pequeña porción, tan solo el 5%, de la leucina catabolizada se metaboliza en HMB. ... Por lo tanto, aunque la leucina dietética en sí misma puede conducir a una modesta estimulación de la síntesis de proteínas al producir una pequeña cantidad de HMB, la ingestión directa de HMB afecta más potentemente dicha señalización, lo que resulta en una acumulación demostrable de masa muscular. ... De hecho, una gran cantidad de estudios han descubierto que la suplementación de HMB en la dieta puede revertir parte de la pérdida muscular observada en la sarcopenia y en la enfermedad hipercatabólica. ... El tratamiento general de la atrofia muscular debe incluir la suplementación dietética con HMB, aunque la dosis óptima para cada afección aún está bajo investigación. ...
Actualmente se recomienda que los pacientes con riesgo de sufrir sarcopenia o que la padecen consuman una dieta rica en proteínas, realicen ejercicios de resistencia y tomen suplementos del metabolito de leucina HMB.
El HMB es un metabolito activo de la leucina que activa la vía de señalización mTOR en el músculo. Tras su absorción, la leucina de la dieta se convierte en α-cetoisocaproato (KIC), que se metaboliza posteriormente en isovaleril-CoA o HMB. En condiciones normales, la mayoría de KIC se convierte en isovaleril-CoA, mientras que solo aproximadamente el 5% de la leucina se metaboliza a HMB. Esto implica que, para alcanzar niveles farmacológicos de HMB, este compuesto debe administrarse directamente, en lugar de aumentar la dosis de leucina. ... El HMB ejerce sus efectos a través de mecanismos protectores y anticatabólicos e influye directamente en la síntesis de proteínas. También se ha demostrado que el HMB estabiliza la membrana de las células musculares, modula la degradación de proteínas y regula positivamente la síntesis de proteínas [68].
Existen numerosos productos nutricionales en el mercado que se promocionan para mejorar el rendimiento deportivo. El HMB parece ser el más prometedor y tiene aplicaciones clínicas para mejorar la masa y la función muscular. Se justifica la continuación de la investigación con este nutracéutico para prevenir y/o mejorar la desnutrición en el contexto del desgaste muscular.
Al observar estudios con proteínas y otros suplementos dietéticos, la combinación de HMB, arginina y glutamina mostró resultados interesantes... En un estudio, 32 pacientes ganaron un promedio de aproximadamente 2 kg de peso corporal.[21] Este estudio fue uno de los tres estudios que confirmaron los efectos positivos de esta combinación en una variedad de diagnósticos/condiciones como pacientes con VIH/SIDA y adultos sanos.[40] Otro estudio, en una base de muestra mucho más grande de alrededor de 470 pacientes con cáncer, no encontró diferencias significativas con respecto a la masa corporal magra después de 8 semanas, sin embargo, una fuerte tendencia en la dirección de un aumento de la masa corporal magra medida tanto por bioimpedancia como por mediciones de pliegues cutáneos.[22] En resumen, el efecto de la combinación de HMB, arginina y glutamina en el aumento de peso debe investigarse en estudios adicionales en pacientes con cáncer que investiguen períodos de tiempo de varios meses.
Más de 20 publicaciones en humanos han demostrado beneficios con la suplementación con HMB asociada con un aumento de la masa corporal magra sin aumento de grasa, marcadores mejorados de fuerza muscular y disminución de la aparición de dolor muscular con el entrenamiento y marcadores reducidos de daño muscular. ... Un mecanismo celular propuesto para el HMB es principalmente a través de la estabilización de la membrana de colesterol en las células musculares. El HMB se metaboliza a β-hidroxi-β-metilglutaril-coenzima A (HMG-CoA) en el citosol de las células musculares, que a su vez se convierte en colesterol. ... El músculo produce su propio colesterol para mantener la integridad de la membrana celular, generalmente a partir de HMG-CoA, porque no puede satisfacer sus necesidades de colesterol a través de la absorción de la circulación.
El HMB, un derivado de la leucina, previene el daño muscular y aumenta la fuerza muscular al reducir la proteólisis inducida por el ejercicio en los músculos y también ayuda a aumentar la masa corporal magra. ... El HMB se convierte en HMB-CoA que luego se utiliza para la síntesis de colesterol en las células musculares (Nissen y Abumrad, 1997). El colesterol es necesario para el crecimiento, la reparación y la estabilización de las membranas celulares durante el ejercicio (Chen, 1984). ... Los estudios de metaanálisis y los estudios individuales realizados respaldan el uso de HMB como una ayuda eficaz para aumentar la fuerza corporal, la composición corporal y prevenir el daño muscular durante el entrenamiento de resistencia.
La evidencia actual reveló un efecto dependiente del tiempo del HMB en la reducción de los niveles séricos de LDH y CK entre adultos. Por lo tanto, el HMB puede considerarse un agente de recuperación del daño muscular prioritario en las intervenciones.
Se recomienda a las mujeres embarazadas o en período de lactancia que no tomen HMB porque aún no se han realizado estudios de seguridad para estas poblaciones.
Los mecanismos subyacentes a los efectos anabólicos de la ingesta de alimentos implican tanto la estimulación de MPS (Rennie et al. 1982) como la supresión de MPB (Wilkes et al. 2009). El potente aumento de la SPM se debe casi exclusivamente a los aminoácidos esenciales (AAE) (Smith et al. 1992), siendo los AA de cadena ramificada (AACR: leucina, isoleucina y valina), en particular la leucina [y sus metabolitos, p. ej., el ácido β-hidroxi β-metilbutírico (HMB) (Van Koevering y Nissen 1992)] los principales responsables de estos efectos (Wilkinson et al. 2013). Aunque los mecanismos subyacentes a las propiedades anabólicas únicas de la leucina no están completamente definidos, trabajos recientes en levaduras y células de mamíferos cultivadas han demostrado que la leucil ARNt sintetasa está antes de activar el hasta ahora "sensor celular de AA", el objetivo mecanístico del complejo 1 de rapamicina (mTORC1) en respuesta a la leucina (Bonfils et al. 2012, Han et al. 2012). Esto fue reafirmado por experimentos que mostraron que, de todos los EAA, la leucina es el EAA más eficaz para aumentar la actividad (es decir, la fosforilación) de mTORC1 (Atherton et al. 2010b) y sus sustratos.
La actividad reducida de MCC altera la catálisis de un paso esencial en el catabolismo mitocondrial de la leucina de BCAA. El deterioro metabólico desvía el metilcrotonil CoA a 3-hidroxiisovaleril CoA en una reacción catalizada por la enoil-CoA hidratasa (22, 23). La acumulación de 3-hidroxiisovaleril CoA puede inhibir la respiración celular ya sea directamente o a través de efectos sobre las proporciones de acil-CoA:CoA libre si no se produce un mayor metabolismo y desintoxicación del 3-hidroxiisovaleril CoA (22). La transferencia a carnitina por 4 carnitina acil-CoA transferasas distribuidas en compartimentos subcelulares probablemente sirva como un reservorio importante para las fracciones acilo (39-41). Es probable que la 3-hidroxiisovaleril CoA sea desintoxicada por la carnitina acetiltransferasa que produce 3HIA-carnitina, que se transporta a través de la membrana mitocondrial interna (y, por lo tanto, fuera de las mitocondrias) a través de la carnitina-acilcarnitina translocasa (39). Se cree que la 3HIA-carnitina se desacila directamente por una hidrolasa a 3HIA o sufre un segundo intercambio de CoA para formar nuevamente 3-hidroxiisovaleril CoA seguido de la liberación de 3HIA y CoA libre por una tioesterasa.
Combustible energético: Finalmente, la mayor parte del leucetonuria se descompone, lo que proporciona aproximadamente 6,0 kcal/g. Aproximadamente el 60 % del leucetonuria ingerida se oxida en unas pocas horas... Cetogénesis: una proporción significativa (el 40 % de una dosis ingerida) se convierte en acetil-CoA y, por lo tanto, contribuye a la síntesis de cetonas, esteroides, ácidos grasos y otros compuestos.