Solid-liquid equilibrium in isomorphous amino acid systems has been investigated as a model for systems that form solid solutions. Solid- and liquid-phase compositions in L-valine + L-leucine, L-valine + L-isoleucine, and L-isoleucine + L-valine in water were measured over the entire range of solid composition, and it was shown (from mass balance and phase rule considerations) that these systems form solid solutions. The solid- phases resulting from isothermal and cooling crystallization experiments were also investigated using powder x-ray diffractometry which showed that homogeneous solid solutions could only be obtained in cooling crystallization experiments, whereas isothermal experiments generally produced inhomogeneous solids. This suggests that data reported in the literature from isothermal experiments may not represent true equilibrium values. Solid-phase activity coefficients were estimated using binary and ternary equilibrium data and the UNIFAC-Kuramochi model for liquid-phase nonidealities. The solid phases in the three systems investigated exhibited significant nonidealities that were correlated using the Margules model. The model parameters exhibited a linear relationship with the ratio of binary solubilities of the two solutes. Such simple relationship may be advantageous when solid-liquid equilibrium of thermally unstable solutes or components with unknown physical properties are crystallized.

La résistance à l’insuline (RI) est un processus biologique fondamental impliqué dans la plupart des maladies complexes avec un important impact dans la mortalité des populations humaines et qui reconnaît une composante génétique en interaction avec les facteurs nutritionnels. Les aminoacides ramifiés (BCAA) sont des composantes essentielles de notre diète et ont été reconnus comme de nouveaux acteurs dans la pathogénie de l’obésité et du diabète sucré soit comme des bio-marqueurs soit comme des régulateurs au niveau périphérique ou dans le système nerveux central. Ce travail a été proposé dans le cadre du projet Européen MEDIGENE (FP7-279171) visant le syndrome métabolique dans les populations Méditerranéennes. Dans ce contexte, nous avons utilisé une approche génétique combinant les SNP (single nucleotide polymorphism) et la cartographie dense des haplotypes. Nous avons mis en évidence de nouveaux gènes dans les phases tardives du catabolisme des BCAA, bien que le signal d’association ait été en relation complexe avec les taux plasmatiques de BCAA et la mesure in vivo de la RI. Dans une approche similaire, nous avons identifié sur le chromosome 4p14 un nouveau locus en relation avec la RI et le système de récompense cérébral impliquant le fibroblast growth factor (FGF) 21. Ces données ont soulevé l’intérêt pour une estimation rapide et efficace de l’apport en BCAA dans la diète nous emmenant à développer une nouvelle base de données du contenu des aliments en BCAA. Cette base est intégrée dans un nouveau logiciel pour le recueil des enquêtes alimentaires (rappels de 24h) et qui pourra être utilisée par des praticiens d’une manière sécurisée dans les pays de la Méditerranée, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives en nutrigénomique. / Insulin resistance (IR) is a fundamental biological process involved in majority of complex disorders with high impact on mortality of human populations and with a strong genetic component in interaction with nutritional factors. Branched chain amino acids (BCAA) are essential components of human diet and recognized as new actors in pathogenesis of obesity and diabetes mellitus either as biomarkers or regulators at the peripheral systemic and nervous system. This work was proposed in the frame of the European project MEDIGENE (FP7-279171) studying the metabolic syndrome in several Mediterranean populations. In this context, we have used a genetic approach combining SNP (single nucleotide polymorphism) and fine scale haplotype mapping. We identified new genes in the later steps of BCAA catabolism responsible for IR, albeit displaying a complex signal in relation with BCAA plasma levels and in vivo IR measured by minimal model. With a similar approach, we identified equally a new locus of Chromosome 4p14 for IR in cooperation with the cerebral rewarding system involving fibroblast growth factor (FGF) 21 regulation. These data roused particular interest in estimating BCAA intake leading to the development of a novel database of BCAA content in food. This database is embedded in a new computer program for collecting dietary records (24HDR) and can be used securely by practitioners around Mediterranean countries and opening new perspectives in the nutrigenomic field.

La progression maligne de l’adénocarcinome canalaire pancréatique (ADKP) s'accompagne d'une profonde réaction desmoplasique, limitant la vascularisation de la tumeur et de fait privant les cellules tumorales en nutriments, forçant les cellules tumorales à adapter leur métabolisme. L’objectif de thèse était de définir les changements métaboliques relatifs à l’ADKP. Par une analyse transcriptomique des tumeurs pancréatiques développées de manière spontanée chez les souris, nous avons établi le profil métabolique des ADKPs lié aux acides aminés au cours de leur progression. Ainsi, nous avons montré que les voies métaboliques de la proline et des acides aminés à chaînes branchées, en particulier le catabolisme de la leucine, sont celles étant les plus dérégulées dans l’ADKP. Concernant le métabolisme de la proline, nous avons montré que les cellules tumorales privées en nutriments capturent et utilisent le collagène, produit par les fibroblastes du stroma tumoral grâce à la macropinocytose, de façon le dégrader en proline. Aussi, l’inhibition de la dégradation de la proline entraine une diminution de la prolifération tumorale in vitro et in vivo. Concernant la leucine, nous montrons que l’élément clé de ce métabolisme est un de ces produits de dégradation finaux à savoir le β-hydroxybutyrate (βOHB) dont la production repose sur une enzyme cruciale : HMGCL. Dans nos travaux, nous démontrons que la suppression d’HMGCL dans les cellules d’ADKP humains entrave leurs capacités oncogéniques et métastatiques in vitro et in vivo. De plus, nous montrons in vivo que le βOHB augmente la croissance tumorale ainsi que la formation de métastases. / The malignant progression of pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is accompanied by a profound desmoplasia, depriving tumor cells from oxygen and nutrients, which forces tumor cells to adapt their metabolism to proliferate. The thesis purpose is to define the metabolic changes related to ADKP. Using a transcriptomic analysis of PDAC from mice model, we established the PDAC metabolic profile. Focusing on amino acid metabolic pathways, we identified the metabolic pathways of proline and the branched-chain amino acid, especially the leucine catabolism, as the most deregulated in ADKP compared to the normal pancreas. We demonstrated that tumor cells take up collagen-derived fibroblasts, thanks macropinocytosis, when they are nutrient deprived. Once collagen is internalized, its subsequent digestion supplies TCA with proline. Also, inhibition of proline degradation leads to a decrease in tumor proliferation in vitro and in vivo. We have shown leucine catabolism is specific to tumor cells and the final degradation products: the β-hydroxybutyrate (βOHB) appears as a key element of this metabolism. To produce βOHB, tumor cells use HMGCL, a crucial enzyme involved in leucine degradation. In our work we demonstrated that HMGCL suppression in PDAC cells decreases their oncogenic and metastatic capacities in vitro and in vivo. In addition, we have demonstrated in vivo that βOHB increases tumor growth and metastasis formation. Thus, our works show 1/ the metabolic plasticity of cells, 2/the influence of microenvironment on tumor cell metabolism, 3/ the importance to study tumor metabolism for the finding of new therapeutic targets.

Estudos sugerem que o exercício de força e a suplementação de aminoácidos de cadeia ramificada apresentam potencial anabólico e anti-proteolítico, exercendo de forma sinérgica efeitos positivos sobre o remodelamento muscular. Diante disso, esse estudo teve como objetivo comparar os efeitos da suplementação de aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA) e leucina isolada sobre as vias de síntese proteica muscular após uma sessão de exercício de força. Foi conduzido um estudo transversal, randomizado, duplo-cego e controlado por placebo. Dezoito sujeitos do gênero masculino, sedentários e com idade entre 18-30 anos foram divididos em três grupos experimentais: BCAA (BCAA: 3,3 g leucina + 2,4 g de isoleucina + 2,4 g de valina), leucina (LEU: 3,2 g de leucina + 4,8 g de alanina) e placebo (PLA: 8 g de alanina). Os grupos foram submetidos a uma sessão exercício de força (extensão de joelho) composta por 8 séries de 8-10 repetições (85% de 1RM ) com 2 minutos de intervalo entre as séries e receberam intervenção nutricional imediatamente após o término da sessão. Imediatamente antes, imediatamente após, 30, 60, 90 e 120 minutos após o término da sessão os voluntários realizaram coletas de sangue. Os voluntários foram submetidos a biópsias musculares para análises de expressão proteica proteica (p-p70S6KThr389, p-4E-BP1Thr37/46, p-peIF4E Ser209) no período basal (pré), 1 e 2 horas após o término da sessão de exercício. As amostras de sangue foram utilizadas para medir os níveis plasmáticos de insulina, glicose, perfil lipídico e citocinas (TNF-, IL-1, IL-4, IL-6 e IL-10). Não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos para o perfil lipídico e os níveis plasmáticos de glicemia. A concentração plasmática de insulina aumentou significativamente nos grupos BCAA e LEU 60 minutos após a ingestão em comparação ao PLA. Para os valores de citocinas musculares, foi encontrada diferença significativa entre BCAA e Estudos sugerem que o exercício de força e a suplementação de aminoácidos de cadeia ramificada apresentam potencial anabólico e anti-proteolítico, exercendo de forma sinérgica efeitos positivos sobre o remodelamento muscular. Diante disso, esse estudo teve como objetivo comparar os efeitos da suplementação de aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA) e leucina isolada sobre as vias de síntese proteica muscular após uma sessão de exercício de força. Foi conduzido um estudo transversal, randomizado, duplo-cego e controlado por placebo. Dezoito sujeitos do gênero masculino, sedentários e com idade entre 18-30 anos foram divididos em três grupos experimentais: BCAA (BCAA: 3,3 g leucina + 2,4 g de isoleucina + 2,4 g de valina), leucina (LEU: 3,2 g de leucina + 4,8 g de alanina) e placebo (PLA: 8 g de alanina). Os grupos foram submetidos a uma sessão exercício de força (extensão de joelho) composta por 8 séries de 8-10 repetições (85% de 1RM ) com 2 minutos de intervalo entre as séries e receberam intervenção nutricional imediatamente após o término da sessão. Imediatamente antes, imediatamente após, 30, 60, 90 e 120 minutos após o término da sessão os voluntários realizaram coletas de sangue. Os voluntários foram submetidos a biópsias musculares para análises de expressão proteica proteica (p-p70S6KThr389, p-4E-BP1Thr37/46, p-peIF4E Ser209) no período basal (pré), 1 e 2 horas após o término da sessão de exercício. As amostras de sangue foram utilizadas para medir os níveis plasmáticos de insulina, glicose, perfil lipídico e citocinas (TNF-, IL-1, IL-4, IL-6 e IL-10). Não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos para o perfil lipídico e os níveis plasmáticos de glicemia. A concentração plasmática de insulina aumentou significativamente nos grupos BCAA e LEU 60 minutos após a ingestão em comparação ao PLA. Para os valores de citocinas musculares, foi encontrada diferença significativa entre BCAA e Estudos sugerem que o exercício de força e a suplementação de aminoácidos de cadeia ramificada apresentam potencial anabólico e anti-proteolítico, exercendo de forma sinérgica efeitos positivos sobre o remodelamento muscular. Diante disso, esse estudo teve como objetivo comparar os efeitos da suplementação de aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA) e leucina isolada sobre as vias de síntese proteica muscular após uma sessão de exercício de força. Foi conduzido um estudo transversal, randomizado, duplo-cego e controlado por placebo. Dezoito sujeitos do gênero masculino, sedentários e com idade entre 18-30 anos foram divididos em três grupos experimentais: BCAA (BCAA: 3,3 g leucina + 2,4 g de isoleucina + 2,4 g de valina), leucina (LEU: 3,2 g de leucina + 4,8 g de alanina) e placebo (PLA: 8 g de alanina). Os grupos foram submetidos a uma sessão exercício de força (extensão de joelho) composta por 8 séries de 8-10 repetições (85% de 1RM ) com 2 minutos de intervalo entre as séries e receberam intervenção nutricional imediatamente após o término da sessão. Imediatamente antes, imediatamente após, 30, 60, 90 e 120 minutos após o término da sessão os voluntários realizaram coletas de sangue. Os voluntários foram submetidos a biópsias musculares para análises de expressão proteica proteica (p-p70S6KThr389, p-4E-BP1Thr37/46, p-peIF4E Ser209) no período basal (pré), 1 e 2 horas após o término da sessão de exercício. As amostras de sangue foram utilizadas para medir os níveis plasmáticos de insulina, glicose, perfil lipídico e citocinas (TNF-, IL-1, IL-4, IL-6 e IL-10). Não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos para o perfil lipídico e os níveis plasmáticos de glicemia. A concentração plasmática de insulina aumentou significativamente nos grupos BCAA e LEU 60 minutos após a ingestão em comparação ao PLA. Para os valores de citocinas musculares, foi encontrada diferença significativa entre BCAA e LEU comparado ao PLA para a concentração de IL-10 entre o momento 60 e 120 minutos após. Nesse mesmo período de tempo, também foi encontrada diferença significativa entre LEU e BCAA para a concentração de IL-1. Para os valores de citocinas plasmáticas, não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos em todos momentos analisados. A suplementação de BCAA e LEU aumentou significativamente a expressão p-4E-BP1Thr37/46 120 minutos após comparado ao PLA no mesmo tempo. A expressão de p-p70S6kThr389 foi significativamente aumentada nos grupos BCAA e LEU 60 e 120 minutos após quando comparado com o PLA no mesmo tempo. A expressão de p-eIF4ESer209 encontrou-se significativamente aumentada após 60 minutos apenas no grupo LEU quando comparado ao PLA. Porém, 120 minutos após encontrou-se significativamente elevada em ambos grupos comparado ao PLA. Por meio dos resultados, podemos concluir que a suplementação de BCAA e leucina associadas ao exercício de força possuem efeitos semelhantes sobre o balanço inflamatório e sobre as vias de sinalização de síntese proteica muscular aumentando a fosforilação de efetores da cascata de sinalização da via Akt/mTOR / Studies suggest that resistance exercise and branched chain amino acids supplementation have potential anabolic and anti-proteolytic, synergistically exerting positive effects on muscle remodeling. Therefore, this study aimed to compare the effects of branched chain amino acids (BCAA) and leucine isolated supplementation on muscle remodeling pathways after a resistance exercise. A cross-sectional, a randomized, double-blind, placebo-controlled trial was conducted. Eighteen male sedentary subjects were aged 18-30 years were divided into three experimental groups: BCAA (BCAA: leucine + 3.3 g 2.4 g 2.4 g isoleucine + valine), leucine (LEU : 3.2 g of leucine + alanine 4.8 g) and placebo (PLA: 8 g of alanine). Both groups underwent a session of resistance exercise (knee extension) that consists of 8 sets of 8-10 repetitions (85% of 1RM) with 2 minutes rest between sets and received nutritional intervention immediately after the session. Immediately before, immediately after, 30, 60, 90 and 120 minutes after the end of the session the blood samples were assessed. Muscle biopsies were collected for analysis of protein expression (p-p70S6KThr389, p-4E-BP1Thr37/46, p-peIF4ESer209, MAFbx and MURF-1) at baseline (pre), 1 and 2 hours after end of the exercise session. The blood samples were used to measure serum levels of insulin, glucose, lipid and cytokine (TNF-, IL-1, IL-4, IL-6 and IL-10). No significant differences between groups were observed for the lipid profile and plasma glucose. The plasma insulin increased significantly in the groups BCAA and leucine 60 minutes after ingestion compared to PLA. For values of muscular cytokines, significant difference was found between BCAA and LEU compared to PLA for the concentration of IL-10 between the time 60 and 120 minutes after. In that same time period, also found significant differences between LEU and BCAA for the concentration of IL-1. For values of plasma cytokines, no significant differences between groups were observed at all time points analyzed. BCAA and LEU supplementation significantly increased the expression of p-4E-BP1Thr37/46 120 minutes after the resistance exercise compared to PLA at the same time point. The expression of p-p70S6KThr389 was significantly increased in BCAA and LEU groups 60 and 120 minutes after resistance exercise compared to PLA at the same time point. The expression of p-peIF4ESer209 p70S6KThr389 was significantly increased after 60 minutes only on LEU group compared to PLA at the same time point. However, 120 minutes after the expression was significantly elevated in both groups compared to PLA. Through the results, we can conclude that the BCAA and leucine supplementation associated with strength exercise have similar effects on the balance of inflammatory and signaling pathways of muscle protein synthesis by increasing the phosphorylation of effectors of the signaling cascade of Akt / mTOR

A busca pelo aumento da força muscular, em paralelo à diminuição da gordura corporal e melhora do rendimento esportivo, tem levado muitas pessoas ao uso de suplementos de proteínas e/ou aminoácidos, associados com a prática de exercícios físicos. Dentre os inúmeros suplementos de proteínas ou aminoácidos disponíveis no mercado, têm merecido destaque nas últimas décadas os aminoácidos essenciais de cadeia ramificada, também chamados de branched chain amino acids (BCAA\'s). O suplemento chamado de BCAA é uma combinação de três aminoácidos essenciais - L-Leucina, L-Valina e L-Isoleucina. As alegações feitas a esses aminoácidos giram em torno de seus efeitos sobre a síntese proteica no músculo esquelético, diminuição dos danos musculares, redução da gordura corporal e melhora do desempenho físico. O presente estudo teve como objetivo realizar uma revisão sistemática de estudos clínicos na utilização desses aminoácidos no intuito de aumentar a massa muscular, reduzir a gordura corporal e aumentar o rendimento esportivo, avaliando os resultados obtidos e que comprovem seu uso e segurança. A busca dos artigos nas bases de dados resultou em 7502 artigos. Seguindo todos os critérios de inclusão e exclusão, 11 artigos foram selecionados para esta revisão sistemática. A performance foi avaliada em 6 artigos. A massa muscular foi avaliada em 5. Não foram encontrados artigos visando a redução de gordura corporal. A dose de BCAA utilizada foi de 1,2 g até 10g e os estudos ministraram os suplementos na forma de pó, cápsulas e infusão. A melhor relação entre leucina, valina e isoleucina foi de 2:1:1, respectivamente. Considerando que o número de estudos com resultados benéficos praticamente se iguala ao de resultados negativos, mais estudos são necessários para que se comprove os reais benefícios do uso de BCAA como suplemento estratégico para aumentar a massa muscular, reduzir a gordura corporal e aumentar o rendimento esportivo. / The search for increased muscle strength, in parallel to decreased in body fat and improved sports performance has led many people to use protein and/or amino acid supplements associated with the practice of physical exercises. Among the numerous supplements of proteins or amino acids available in the market, the branched chain amino acids (BCAA\'s) have deserved prominence in the last decades. The supplement called BCAA is a combination of three essential amino acids - L-Leucine, L-Valine and L-Isoleucine. The claims made to these amino acids revolve around their effects on protein synthesis in skeletal muscle, decreased muscle damage, reduced body fat and improved physical performance. The present study aimed to perform a systematic review of clinical studies in the use of these amino acids in order to increase muscle mass, reduce body fat and increase sports performance, evaluating the results obtained and proving its use and safety. Search for articles in databases resulted in 7502 articles. Following all the exclusion criteria, 11 articles were selected for the present systematic review. The performance was evaluated in 7 articles. The muscle mass was evaluated in 4. The used dose of BCAA ranged from 1.2 g to 10 g and studies have given supplements in the form of powder, capsules and infusion. The best ratio of leucine, valine and isoleucine was 2:1:1, respectively. Considering that the number of studies with beneficial results almost equals that of negative results, more studies are needed to prove the real benefits of using BCAAs as a strategic supplement to increase muscle mass, reduce body fat and increase sports performance.

A busca pelo aumento da força muscular, em paralelo à diminuição da gordura corporal e melhora do rendimento esportivo, tem levado muitas pessoas ao uso de suplementos de proteínas e/ou aminoácidos, associados com a prática de exercícios físicos. Dentre os inúmeros suplementos de proteínas ou aminoácidos disponíveis no mercado, têm merecido destaque nas últimas décadas os aminoácidos essenciais de cadeia ramificada, também chamados de branched chain amino acids (BCAA\'s). O suplemento chamado de BCAA é uma combinação de três aminoácidos essenciais - L-Leucina, L-Valina e L-Isoleucina. As alegações feitas a esses aminoácidos giram em torno de seus efeitos sobre a síntese proteica no músculo esquelético, diminuição dos danos musculares, redução da gordura corporal e melhora do desempenho físico. O presente estudo teve como objetivo realizar uma revisão sistemática de estudos clínicos na utilização desses aminoácidos no intuito de aumentar a massa muscular, reduzir a gordura corporal e aumentar o rendimento esportivo, avaliando os resultados obtidos e que comprovem seu uso e segurança. A busca dos artigos nas bases de dados resultou em 7502 artigos. Seguindo todos os critérios de inclusão e exclusão, 11 artigos foram selecionados para esta revisão sistemática. A performance foi avaliada em 6 artigos. A massa muscular foi avaliada em 5. Não foram encontrados artigos visando a redução de gordura corporal. A dose de BCAA utilizada foi de 1,2 g até 10g e os estudos ministraram os suplementos na forma de pó, cápsulas e infusão. A melhor relação entre leucina, valina e isoleucina foi de 2:1:1, respectivamente. Considerando que o número de estudos com resultados benéficos praticamente se iguala ao de resultados negativos, mais estudos são necessários para que se comprove os reais benefícios do uso de BCAA como suplemento estratégico para aumentar a massa muscular, reduzir a gordura corporal e aumentar o rendimento esportivo. / The search for increased muscle strength, in parallel to decreased in body fat and improved sports performance has led many people to use protein and/or amino acid supplements associated with the practice of physical exercises. Among the numerous supplements of proteins or amino acids available in the market, the branched chain amino acids (BCAA\'s) have deserved prominence in the last decades. The supplement called BCAA is a combination of three essential amino acids - L-Leucine, L-Valine and L-Isoleucine. The claims made to these amino acids revolve around their effects on protein synthesis in skeletal muscle, decreased muscle damage, reduced body fat and improved physical performance. The present study aimed to perform a systematic review of clinical studies in the use of these amino acids in order to increase muscle mass, reduce body fat and increase sports performance, evaluating the results obtained and proving its use and safety. Search for articles in databases resulted in 7502 articles. Following all the exclusion criteria, 11 articles were selected for the present systematic review. The performance was evaluated in 7 articles. The muscle mass was evaluated in 4. The used dose of BCAA ranged from 1.2 g to 10 g and studies have given supplements in the form of powder, capsules and infusion. The best ratio of leucine, valine and isoleucine was 2:1:1, respectively. Considering that the number of studies with beneficial results almost equals that of negative results, more studies are needed to prove the real benefits of using BCAAs as a strategic supplement to increase muscle mass, reduce body fat and increase sports performance.

Estudos sugerem que o exercício de força e a suplementação de aminoácidos de cadeia ramificada apresentam potencial anabólico e anti-proteolítico, exercendo de forma sinérgica efeitos positivos sobre o remodelamento muscular. Diante disso, esse estudo teve como objetivo comparar os efeitos da suplementação de aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA) e leucina isolada sobre as vias de síntese proteica muscular após uma sessão de exercício de força. Foi conduzido um estudo transversal, randomizado, duplo-cego e controlado por placebo. Dezoito sujeitos do gênero masculino, sedentários e com idade entre 18-30 anos foram divididos em três grupos experimentais: BCAA (BCAA: 3,3 g leucina + 2,4 g de isoleucina + 2,4 g de valina), leucina (LEU: 3,2 g de leucina + 4,8 g de alanina) e placebo (PLA: 8 g de alanina). Os grupos foram submetidos a uma sessão exercício de força (extensão de joelho) composta por 8 séries de 8-10 repetições (85% de 1RM ) com 2 minutos de intervalo entre as séries e receberam intervenção nutricional imediatamente após o término da sessão. Imediatamente antes, imediatamente após, 30, 60, 90 e 120 minutos após o término da sessão os voluntários realizaram coletas de sangue. Os voluntários foram submetidos a biópsias musculares para análises de expressão proteica proteica (p-p70S6KThr389, p-4E-BP1Thr37/46, p-peIF4E Ser209) no período basal (pré), 1 e 2 horas após o término da sessão de exercício. As amostras de sangue foram utilizadas para medir os níveis plasmáticos de insulina, glicose, perfil lipídico e citocinas (TNF-, IL-1, IL-4, IL-6 e IL-10). Não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos para o perfil lipídico e os níveis plasmáticos de glicemia. A concentração plasmática de insulina aumentou significativamente nos grupos BCAA e LEU 60 minutos após a ingestão em comparação ao PLA. Para os valores de citocinas musculares, foi encontrada diferença significativa entre BCAA e Estudos sugerem que o exercício de força e a suplementação de aminoácidos de cadeia ramificada apresentam potencial anabólico e anti-proteolítico, exercendo de forma sinérgica efeitos positivos sobre o remodelamento muscular. Diante disso, esse estudo teve como objetivo comparar os efeitos da suplementação de aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA) e leucina isolada sobre as vias de síntese proteica muscular após uma sessão de exercício de força. Foi conduzido um estudo transversal, randomizado, duplo-cego e controlado por placebo. Dezoito sujeitos do gênero masculino, sedentários e com idade entre 18-30 anos foram divididos em três grupos experimentais: BCAA (BCAA: 3,3 g leucina + 2,4 g de isoleucina + 2,4 g de valina), leucina (LEU: 3,2 g de leucina + 4,8 g de alanina) e placebo (PLA: 8 g de alanina). Os grupos foram submetidos a uma sessão exercício de força (extensão de joelho) composta por 8 séries de 8-10 repetições (85% de 1RM ) com 2 minutos de intervalo entre as séries e receberam intervenção nutricional imediatamente após o término da sessão. Imediatamente antes, imediatamente após, 30, 60, 90 e 120 minutos após o término da sessão os voluntários realizaram coletas de sangue. Os voluntários foram submetidos a biópsias musculares para análises de expressão proteica proteica (p-p70S6KThr389, p-4E-BP1Thr37/46, p-peIF4E Ser209) no período basal (pré), 1 e 2 horas após o término da sessão de exercício. As amostras de sangue foram utilizadas para medir os níveis plasmáticos de insulina, glicose, perfil lipídico e citocinas (TNF-, IL-1, IL-4, IL-6 e IL-10). Não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos para o perfil lipídico e os níveis plasmáticos de glicemia. A concentração plasmática de insulina aumentou significativamente nos grupos BCAA e LEU 60 minutos após a ingestão em comparação ao PLA. Para os valores de citocinas musculares, foi encontrada diferença significativa entre BCAA e Estudos sugerem que o exercício de força e a suplementação de aminoácidos de cadeia ramificada apresentam potencial anabólico e anti-proteolítico, exercendo de forma sinérgica efeitos positivos sobre o remodelamento muscular. Diante disso, esse estudo teve como objetivo comparar os efeitos da suplementação de aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA) e leucina isolada sobre as vias de síntese proteica muscular após uma sessão de exercício de força. Foi conduzido um estudo transversal, randomizado, duplo-cego e controlado por placebo. Dezoito sujeitos do gênero masculino, sedentários e com idade entre 18-30 anos foram divididos em três grupos experimentais: BCAA (BCAA: 3,3 g leucina + 2,4 g de isoleucina + 2,4 g de valina), leucina (LEU: 3,2 g de leucina + 4,8 g de alanina) e placebo (PLA: 8 g de alanina). Os grupos foram submetidos a uma sessão exercício de força (extensão de joelho) composta por 8 séries de 8-10 repetições (85% de 1RM ) com 2 minutos de intervalo entre as séries e receberam intervenção nutricional imediatamente após o término da sessão. Imediatamente antes, imediatamente após, 30, 60, 90 e 120 minutos após o término da sessão os voluntários realizaram coletas de sangue. Os voluntários foram submetidos a biópsias musculares para análises de expressão proteica proteica (p-p70S6KThr389, p-4E-BP1Thr37/46, p-peIF4E Ser209) no período basal (pré), 1 e 2 horas após o término da sessão de exercício. As amostras de sangue foram utilizadas para medir os níveis plasmáticos de insulina, glicose, perfil lipídico e citocinas (TNF-, IL-1, IL-4, IL-6 e IL-10). Não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos para o perfil lipídico e os níveis plasmáticos de glicemia. A concentração plasmática de insulina aumentou significativamente nos grupos BCAA e LEU 60 minutos após a ingestão em comparação ao PLA. Para os valores de citocinas musculares, foi encontrada diferença significativa entre BCAA e LEU comparado ao PLA para a concentração de IL-10 entre o momento 60 e 120 minutos após. Nesse mesmo período de tempo, também foi encontrada diferença significativa entre LEU e BCAA para a concentração de IL-1. Para os valores de citocinas plasmáticas, não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos em todos momentos analisados. A suplementação de BCAA e LEU aumentou significativamente a expressão p-4E-BP1Thr37/46 120 minutos após comparado ao PLA no mesmo tempo. A expressão de p-p70S6kThr389 foi significativamente aumentada nos grupos BCAA e LEU 60 e 120 minutos após quando comparado com o PLA no mesmo tempo. A expressão de p-eIF4ESer209 encontrou-se significativamente aumentada após 60 minutos apenas no grupo LEU quando comparado ao PLA. Porém, 120 minutos após encontrou-se significativamente elevada em ambos grupos comparado ao PLA. Por meio dos resultados, podemos concluir que a suplementação de BCAA e leucina associadas ao exercício de força possuem efeitos semelhantes sobre o balanço inflamatório e sobre as vias de sinalização de síntese proteica muscular aumentando a fosforilação de efetores da cascata de sinalização da via Akt/mTOR / Studies suggest that resistance exercise and branched chain amino acids supplementation have potential anabolic and anti-proteolytic, synergistically exerting positive effects on muscle remodeling. Therefore, this study aimed to compare the effects of branched chain amino acids (BCAA) and leucine isolated supplementation on muscle remodeling pathways after a resistance exercise. A cross-sectional, a randomized, double-blind, placebo-controlled trial was conducted. Eighteen male sedentary subjects were aged 18-30 years were divided into three experimental groups: BCAA (BCAA: leucine + 3.3 g 2.4 g 2.4 g isoleucine + valine), leucine (LEU : 3.2 g of leucine + alanine 4.8 g) and placebo (PLA: 8 g of alanine). Both groups underwent a session of resistance exercise (knee extension) that consists of 8 sets of 8-10 repetitions (85% of 1RM) with 2 minutes rest between sets and received nutritional intervention immediately after the session. Immediately before, immediately after, 30, 60, 90 and 120 minutes after the end of the session the blood samples were assessed. Muscle biopsies were collected for analysis of protein expression (p-p70S6KThr389, p-4E-BP1Thr37/46, p-peIF4ESer209, MAFbx and MURF-1) at baseline (pre), 1 and 2 hours after end of the exercise session. The blood samples were used to measure serum levels of insulin, glucose, lipid and cytokine (TNF-, IL-1, IL-4, IL-6 and IL-10). No significant differences between groups were observed for the lipid profile and plasma glucose. The plasma insulin increased significantly in the groups BCAA and leucine 60 minutes after ingestion compared to PLA. For values of muscular cytokines, significant difference was found between BCAA and LEU compared to PLA for the concentration of IL-10 between the time 60 and 120 minutes after. In that same time period, also found significant differences between LEU and BCAA for the concentration of IL-1. For values of plasma cytokines, no significant differences between groups were observed at all time points analyzed. BCAA and LEU supplementation significantly increased the expression of p-4E-BP1Thr37/46 120 minutes after the resistance exercise compared to PLA at the same time point. The expression of p-p70S6KThr389 was significantly increased in BCAA and LEU groups 60 and 120 minutes after resistance exercise compared to PLA at the same time point. The expression of p-peIF4ESer209 p70S6KThr389 was significantly increased after 60 minutes only on LEU group compared to PLA at the same time point. However, 120 minutes after the expression was significantly elevated in both groups compared to PLA. Through the results, we can conclude that the BCAA and leucine supplementation associated with strength exercise have similar effects on the balance of inflammatory and signaling pathways of muscle protein synthesis by increasing the phosphorylation of effectors of the signaling cascade of Akt / mTOR

Skeletal muscle adapts differently to specific modes of exercise, where resistance training results in muscle growth and endurance training induces mitochondrial biogenesis. These are results of molecular events that occur after each exercise session, increasing the expression of specific genes and the rate of both synthesis and breakdown of protein. The rate of protein synthesis is controlled by the mTORC1 signaling pathway, which is potently stimulated by resistance exercise and amino acid, and their combined effect is needed for muscle growth. The essential amino acids (EAA) are responsible for the stimulation of protein synthesis and here leucine has been attributed specific attention, but its particular role among the EAA, and the involvement of the other branched-chain amino acids (BCAA) is unclear. Endurance exercise activates the protein AMPK which, in animal models, has been shown to inhibit mTORC1 signaling and protein synthesis.  Suggesting that concurrent endurance and resistance exercise could restrain muscle growth, but it is unknown if this mechanism is relevant in exercising human muscle. Little is known about the regulation of protein breakdown and although much attention has been given the proteins MuRF-1 and MAFbx which target proteins for degradation, their role requires further investigation. The aim of thesis was to address the mentioned uncertainties by examining how different modes of exercise and amino acids affect mTORC1 signaling, protein synthesis and markers of protein breakdown in human muscle. In study I, the influence of high intensity endurance exercise on subsequent resistance exercised induced mTORC1 signaling was examined. Despite robust activation of AMPK by the endurance exercise there was no inhibition of mTORC1 signaling or protein synthesis during recovery from resistance exercise. Study II utilized a similar set up, but with the difference that resistance exercise was performed with the triceps. The cycling exercise reduced the resistance exercise stimulated mTORC1 signaling immediately after the exercise, but during the recovery period mTORC1 signaling and protein synthesis was similar between trials. Concurrent exercise induced the mRNA expression of MuRF-1 and that of PGC-1α, the master regulator of mitochondrial biogenesis, in both studies, despite that the exercise modes in study II were separated between legs and arms. In study III, the effect of an EAA supplement with or without leucine, in the stimulation of mTORC1 signaling in connection with resistance exercise was examined. Intake of EAA robustly stimulated mTORC1 signaling after exercise, but this was only minor when leucine was excluded from the supplement. In study IV, subjects were supplied with leucine, BCAA, EAA or placebo in a randomized fashion during four sessions of resistance exercise. Leucine alone stimulated mTORC1 signaling after the exercise, but both the amplitude and extent of stimulation was substantially greater with EAA, an effect that was largely mediated by the BCAA as a group. In conclusion, endurance exercise prior to resistance exercise using the leg or arm muscles does not affect mTORC1 signaling or protein synthesis during the three hour recovery period from exercise, supporting compatibility between resistance- and endurance exercise induced signaling. Concurrent exercise increases the expression of the proteolytic marker MuRF-1 compared to resistance exercise only, which could indicate both and increased demand of cellular adaptive remodeling or a more direct detrimental proteolytic effect. Leucine is crucial among the EAA in the stimulation of mTORC1 signaling after exercise, its effect is however potentiated by intake of the remaining EAA. As a supplement a mixture of EAA must be regarded preferable, although the effect is largely mediated by the BCAA as a group.

L-valine is a branched chain amino acid often used in food, pharmaceutical, cosmetic, and animal feed industries. The most used production method for L-valine and other branched chain amino acids is bacterial fermentation through Escherichia coli or Corynebacterium glutamicum, both of which are heterotrophic bacteria in need of added sugars and energy demanding bioreactors. Synechocystis sp. PCC 6803 is a model cyanobacteria that only uses carbon dioxide and sunlight as energy source and naturally can biosynthesize L-valine, which makes it a suitable platform for sustainable production. The regulation of the L-valine biosynthesis pathway is not fully understood why more research is needed to be able to optimize the production of L-valine. In other organisms, there is feedback inhibition by L-valine that limit the biosynthesis which might be the case for Synechocystis as well. During this project, adaptive laboratory evolution was used to increase the valine tolerance of Synechocystis sp. PCC 6803, by evolving the cells to grow in increasing concentrations of L-valine over multiple generations. This resulted in a final strain that had a tenfold increase in tolerance compared to non-evolved wild type Synechocystis. Whole genome sequencing was used to determine if and what mutations had led to the increased tolerance. Another aim of the project was to evolve a strain that overproduced L-valine. This was done by adaptive laboratory evolution with norvaline as a selection pressure. Norvaline is an amino acid analogue that has a very similar structure to valine, why it can be mis incorporated during aminoacyl-tRNA synthetase. We hypothesized that the Synechocystis cells would overproduce L-valine to outcompete the increased norvaline, thereby increasing the norvaline tolerance. Through adaptive laboratory evolution the norvaline tolerance was increased, but the mechanism behind the tolerance could not be determined during this project. The production of all branched chain amino acids by the evolved strains first needs to be measured to determine if they are in fact producing more L-valine. Then, transcriptomics and/or whole genome sequencing can be used to investigate what genes are regulated or mutated to obtain the increased L-valine production.

Os aminoácidos de cadeia ramificada (ACR) são considerados indispensáveis, pois não podem ser sintetizados endogenamente, sendo facilmente obtidos pela dieta. Entretanto, em determinadas condições clínicas, tanto a ingestão quando a absorção desses aminoácidos pode estar comprometida, levando ao estado hipercatabólico e prejudicando a função imune. O papel imunomodulador dos ACR tem sido relacionado com a melhora no balanço nitrogenado e o aumento da síntese e proliferação de células imunes, bem como, da síntese de mediadores inflamatórios. Entretanto, o mecanismo pelo qual os ACR exercem essas funções supracitadas ainda não é claro na literatura científica. Desta forma, esse trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos da suplementação com ACR sobre os parâmetros inflamatórios e moleculares em macrófagos RAW 264.7 estimulados com lipopolissacarídeo (LPS). As culturas celulares foram distribuídas em cinco grupos: CTL - sem suplementação com ACR; LEU - suplementado com leucina (2 mmol/L); ISO - suplementado com isoleucina (2mmol/L); VAL - suplementado com valina (2 mmol/L) e LIV - suplementado com leucina (2 mmol/L), isoleucina (2 mmol/L) e valina (2 mmol/L). O estado inflamatório foi induzido pela adição de LPS (1 µg/mL) ao meio de cultura, seguindo quatro protocolos de tratamento: PT - pré-tratamento; TA - tratamento agudo; TC - tratamento crônico e TT - tratamento tardio. O ensaio de viabilidade celular foi realizado pelo teste MTT e a dosagem de óxido nítrico (NO) pela reação de Griess. As citocinas pró e anti-inflamatórias, e a prostaglandina E2 (PGE2) foram analisadas pelo método de ELISA. Para a avaliação dos parâmetros moleculares foi utilizado o método de western blotting. Houve aumento da viabilidade celular em todos os grupos suplementados em relação ao grupo controle no TA, no TC e no TT. Acerca da síntese de NO, a suplementação com ACR foi capaz de aumentar esse parâmetro em três dos quatro tratamentos propostos (PT, TA e TC). Em relação à síntese de citocinas pró e anti-inflamatórias, o PT e o TC foram mais eficazes em aumentar esse parâmetro em comparação aos outros tratamentos. Não houve diferença entre os grupos em relação à capacidade de síntese de PGE2 e à fosforilação de proteínas intracelulares. A partir dos resultados obtidos é possível concluir que os ACR contribuem significativamente para a viabilidade celular, bem como para a síntese de mediadores pró e anti-inflamatórios, sendo que o protocolo de suplementação se apresenta como fator determinante para obtenção desses resultados. Apesar da literatura científica atribuir grande parte dos efeitos imunomodulatórios à leucina, os resultados obtidos nesse estudo atribuem relevante potencial imunomodulador à isoleucina, abrindo espaço para um importante tema de estudo. / Branched chain amino acids (BCAA) are considered indispensable, since they cannot be endogenously synthesized, being easily obtained by diet. However, in certain clinical conditions, both the intake and absorption of these amino acids may be compromised, leading to the hypercatabolic state and impairing the immune function. The immunomodulatory role of BCAA has been associated with the nitrogen balance improvement and the increase of production and proliferation of immune cells, as well as the synthesis of inflammatory mediators. However, the mechanisms by which BCAA modulate the immune system have not yet been completely elucidated. In this sense, this study aimed to evaluate the effects of BCAA supplementation on intracellular mechanisms and inflammatory parameters in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated RAW 264.7 macrophages. Cell cultures were distributed into five groups: CTL - without ACR supplementation; LEU - supplemented with leucine (2 mmol/L); ISO - supplemented with isoleucine (2mmol / L); VAL - supplemented with valine (2 mmol/L) and LIV - supplemented with leucine (2 mmol/L), isoleucine (2 mmol/L) and valine (2 mmol/L). The inflammatory state was induced by the addition of LPS (1 µg/ml) to the culture medium, following four treatment protocols: PT - pre-treatment; TA - acute treatment; TC - chronic treatment and TT - late treatment. The cell viability assay was performed by the MTT test and the nitric oxide (NO) dosage by the Griess reaction. Pro- and anti-inflammatory cytokines, and prostaglandin E2 (PGE2) were analyzed by ELISA. For the evaluation of the molecular parameters, the western blotting method was used. There was an increase in cell viability in all supplemented groups in relation to the control group in the TA, TC and TT treatments. Regarding NO synthesis, BCAA supplementation was able to increase NO production in three of the four proposed treatments (PT, TA and TC). In relation to the production of pro- and anti-inflammatory cytokines, PT and CT were more effective in increasing this parameter, compared to the other treatments. There was no difference between groups in relation to PGE2 production and intracellular protein phosphorylation. From the obtained results it is possible to conclude that the BCAA significantly contributed to the cell viability, as well as, for the production of pro and anti-inflammatory mediators, and the supplementation protocol presents as determinant factor to obtain these results. Although the scientific literature attributed a large part of the immunomodulatory effects to leucine, the results obtained in this study attribute relevant immunomodulatory potential to isoleucine, opening space for an important study topic.