Informatie

Is eiwitinname nodig voor de vorming van nieuwe myosatellietcellen?


Hypertrofie van spiervezels vereist een adequate (aanzienlijke, echt) inname van eiwitten, maar hoe zit het met het vormen van nieuwe myosatellietcellen als reactie op een stress die op de spier wordt uitgeoefend? Vereist dat specifieke proces een vergelijkbaar niveau van eiwitinname, of kunnen satellietcellen worden gegenereerd met aanzienlijk minder middelen dan nodig is om de spiervezels zelf te vergroten?


Eiwit

Eiwitten zijn verbindingen samengesteld uit koolstof, waterstof, zuurstof , en stikstof- , die zijn gerangschikt als strengen van aminozuren . Ze spelen een essentiële rol in het cellulaire onderhoud, de groei en het functioneren van het menselijk lichaam. Eiwit, dat dient als het structurele basismolecuul van alle weefsels in het lichaam, maakt bijna 17 procent van het totale lichaamsgewicht uit. Om de rol en functie van eiwitten in het menselijk lichaam te begrijpen, is het belangrijk om de basisstructuur en samenstelling ervan te begrijpen.


Wat zijn de beste bronnen van eiwitten?

Hoogwaardige eiwitbronnen zijn onder meer:

  • Vis
  • Gevogelte
  • Mager rundvlees of varkensvlees (in beperkte hoeveelheden)
  • Tofu
  • Eieren
  • Zuivelproducten

Maar je kunt alle eiwitten die je nodig hebt uit plantaardige bronnen halen. Waaronder:

  • noten
  • zaden
  • Peulvruchten, zoals bonen, erwten of linzen
  • Granen, zoals tarwe, rijst of maïs

Je kunt grote hoeveelheden hiervan combineren met kleinere porties dierlijke bronnen, zoals zuivelproducten of eieren, om ervoor te zorgen dat je genoeg aminozuren binnenkrijgt.

Beperk de hoeveelheid eiwit die u krijgt van verwerkt vlees, zoals spek, worst of vleeswaren.


Is eiwitinname nodig voor de vorming van nieuwe myosatellietcellen? - Biologie

Alle door MDPI gepubliceerde artikelen worden direct wereldwijd beschikbaar gesteld onder een open access licentie. Er is geen speciale toestemming nodig om het door MDPI gepubliceerde artikel geheel of gedeeltelijk te hergebruiken, inclusief figuren en tabellen. Voor artikelen die zijn gepubliceerd onder een open access Creative Common CC BY-licentie, mag elk deel van het artikel zonder toestemming worden hergebruikt, op voorwaarde dat het originele artikel duidelijk wordt geciteerd.

Feature Papers vertegenwoordigen het meest geavanceerde onderzoek met een aanzienlijk potentieel voor grote impact in het veld. Feature Papers worden ingediend op individuele uitnodiging of aanbeveling door de wetenschappelijke redacteuren en ondergaan peer review voorafgaand aan publicatie.

De Feature Paper kan een origineel onderzoeksartikel zijn, een substantiële nieuwe onderzoeksstudie waarbij vaak verschillende technieken of benaderingen betrokken zijn, of een uitgebreid overzichtsdocument met beknopte en nauwkeurige updates over de laatste vooruitgang in het veld dat systematisch de meest opwindende vorderingen in de wetenschappelijke literatuur. Dit type paper geeft een blik op toekomstige onderzoeksrichtingen of mogelijke toepassingen.

Editor's Choice-artikelen zijn gebaseerd op aanbevelingen van de wetenschappelijke redacteuren van MDPI-tijdschriften van over de hele wereld. Redacteuren selecteren een klein aantal artikelen die recentelijk in het tijdschrift zijn gepubliceerd en waarvan zij denken dat ze bijzonder interessant zijn voor auteurs, of belangrijk zijn op dit gebied. Het doel is om een ​​momentopname te geven van enkele van de meest opwindende werken die in de verschillende onderzoeksgebieden van het tijdschrift zijn gepubliceerd.


Eiwit

Eiwit is een essentiële macronutriënt, maar niet alle voedselbronnen van eiwitten zijn gelijk gemaakt en je hebt misschien niet zoveel nodig als je denkt. Leer de basis over eiwitten en het vormgeven van uw dieet met gezond eiwitrijk voedsel.

Wat is eiwit?

Eiwit wordt door het hele lichaam aangetroffen - in spieren, botten, huid, haar en vrijwel elk ander lichaamsdeel of weefsel. Het vormt de enzymen die veel chemische reacties aansturen en de hemoglobine die zuurstof in je bloed transporteert. Minstens 10.000 verschillende eiwitten maken je tot wat je bent en houden je ook zo.

Eiwit is gemaakt van meer dan twintig basisbouwstenen die aminozuren worden genoemd. Omdat we aminozuren niet opslaan, maakt ons lichaam ze op twee verschillende manieren aan: ofwel vanaf het begin, ofwel door andere aan te passen. Negen aminozuren - histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, fenylalanine, threonine, tryptofaan en valine - bekend als de essentiële aminozuren, moeten uit voedsel komen.

Hoeveel eiwit heb ik nodig?

De National Academy of Medicine beveelt aan dat volwassenen minimaal 0,8 gram eiwit per kilogram lichaamsgewicht per dag krijgen, of iets meer dan 7 gram voor elke 20 pond lichaamsgewicht. [1]

  • Voor een persoon van 140 pond betekent dat ongeveer 50 gram eiwit per dag.
  • Voor een persoon van 200 pond betekent dat ongeveer 70 gram eiwit per dag.

De National Academy of Medicine stelt ook een breed bereik vast voor acceptabele eiwitinname - elke dag van 10% tot 35% van de calorieën. Verder is er relatief weinig solide informatie over de ideale hoeveelheid eiwit in het dieet of het gezondste doelwit voor calorieën die door eiwitten worden bijgedragen. In een analyse uitgevoerd op Harvard onder meer dan 130.000 mannen en vrouwen die tot 32 jaar werden gevolgd, was het percentage calorieën van de totale eiwitinname niet gerelateerd aan de totale mortaliteit of aan specifieke doodsoorzaken. [2] De eiwitbron was echter belangrijk.

"Puur" eiwit, of het nu afkomstig is van plantaardig of dierlijk voedsel, heeft waarschijnlijk vergelijkbare effecten op de gezondheid, hoewel de mix van aminozuren gevolgen kan hebben voor de gezondheid. Sommige eiwitten die in voedsel worden aangetroffen, zijn 'compleet', wat betekent dat ze alle meer dan twintig soorten aminozuren bevatten die nodig zijn om nieuwe eiwitten in het lichaam te maken. Anderen zijn onvolledig en missen een of meer van de negen essentiële aminozuren, die ons lichaam niet helemaal zelf of uit andere aminozuren kan maken. Dierlijk voedsel (vlees, gevogelte, vis, eieren en zuivelproducten) zijn over het algemeen goede bronnen van complete eiwitten, terwijl plantaardig voedsel (fruit, groenten, granen, noten en zaden) vaak een of meer essentiële aminozuren mist. zuur. Degenen die zich onthouden van het eten van dierlijk voedsel, kunnen elke dag een verscheidenheid aan eiwitbevattend plantaardig voedsel eten om alle aminozuren binnen te krijgen die nodig zijn om nieuwe eiwitten te maken, en er ook voor kiezen om complete plantaardige eiwitten zoals quinoa en chiazaden op te nemen.

Het is belangrijk op te merken dat miljoenen mensen wereldwijd, vooral jonge kinderen, niet genoeg eiwitten binnenkrijgen vanwege voedselonzekerheid. De effecten van eiwittekort en ondervoeding variëren in ernst van groeiachterstand en verlies van spiermassa tot verminderde immuniteit, verzwakking van het hart en de luchtwegen en overlijden.

Het is echter ongebruikelijk dat gezonde volwassenen in de VS en de meeste andere ontwikkelde landen een tekort hebben, omdat er een overvloed is aan plantaardig en dierlijk voedsel vol eiwitten. Sterker nog, velen in de VS consumeren meer dan genoeg eiwitten, vooral van dierlijk voedsel. [3]

Het draait allemaal om de proteïne "8220Package"8221"

Als we voedsel eten voor eiwitten, eten we ook alles wat erbij komt: de verschillende vetten, vezels, natrium en meer. Het is dit eiwit "pakket" dat waarschijnlijk een verschil zal maken voor de gezondheid.

De onderstaande tabel toont een voorbeeld van voedselpakketten, gesorteerd op eiwitgehalte, naast een reeks bijbehorende componenten.



Om een ​​paar voorbeelden te noemen:

  • Een geroosterde entrecote van 4 ons is een geweldige bron van eiwitten - ongeveer 33 gram waard. Maar het levert ook ongeveer 5 gram verzadigd vet op.
  • Een 4-ounce hamsteak met 22 gram eiwit heeft slechts 1,6 gram verzadigd vet, maar het zit vol met 1500 milligram natrium.
  • 4 ons gegrilde sockeye-zalm heeft ongeveer 30 gram eiwit, van nature laag in natrium, en bevat iets meer dan 1 gram verzadigd vet. Zalm en andere vette vis zijn ook uitstekende bronnen van omega-3 vetten, een soort vet dat vooral goed is voor het hart.
  • Een kopje gekookte linzen levert ongeveer 18 gram eiwit en 15 gram vezels, en het bevat vrijwel geen verzadigd vet of natrium.

Onderzoek naar eiwitten en gezondheid

Beschikbaar bewijs geeft aan dat het de eiwitbron (of het eiwitpakket) is, in plaats van de hoeveelheid eiwit, die waarschijnlijk een verschil maakt voor onze gezondheid. U kunt het onderzoek met betrekking tot elke ziekte bekijken in de onderstaande tabbladen, maar hier is de op feiten gebaseerde afhaalmaaltijd: het eten van gezonde eiwitbronnen zoals bonen, noten, vis of gevogelte in plaats van rood vlees en verwerkt vlees kan het risico op verschillende ziekten verlagen en vroegtijdig overlijden.

Onderzoek uitgevoerd aan de Harvard Chan School of Public Health heeft aangetoond dat het regelmatig eten van zelfs kleine hoeveelheden rood vlees, vooral bewerkt rood vlees, verband houdt met een verhoogd risico op hartaandoeningen en beroertes en het risico om te overlijden aan hart- en vaatziekten of een andere oorzaak. [4-6] Omgekeerd lijkt het vervangen van rood en bewerkt rood vlees door gezonde eiwitbronnen zoals bonen, sojaproducten, noten, vis of gevogelte deze risico's te verminderen. Een van de redenen waarom plantaardige eiwitbronnen gerelateerd zijn aan een lager risico op hart- en vaatziekten in vergelijking met eiwit uit rood vlees en zuivel, is vanwege de verschillende soorten vet in deze eiwitpakketten. Plantaardige eiwitbronnen zijn meer onverzadigd, wat het LDL-cholesterol verlaagt - een gevestigde risicofactor voor hartaandoeningen. Plantaardige bronnen bevatten ook geen cholesterol. Andere factoren dragen waarschijnlijk bij aan het lagere risico, maar dit is een sleutelfactor.

  • Eén onderzoek volgde 120.000 mannen en vrouwen in de Nurses' Health Study en Health Professionals Follow-Up Study gedurende meer dan twee decennia. Voor elke extra portie onbewerkt rood vlees van 3 ons die de studiedeelnemers elke dag consumeerden, nam hun risico om te overlijden aan hart- en vaatziekten toe met 13%. [5]
    • Verwerkt rood vlees was nog sterker gekoppeld aan overlijden aan hart- en vaatziekten - en in kleinere hoeveelheden: elke extra portie verwerkt rood vlees die elke dag werd geconsumeerd (gelijk aan één hotdog of twee reepjes spek) was gekoppeld aan een toename van 20% bij het risico op overlijden door hart- en vaatziekten.
    • Bezuinigen op rood vlees zou levens kunnen redden: de onderzoekers schatten dat als alle mannen en vrouwen in het onderzoek hun totale inname van rood en bewerkt rood vlees hadden teruggebracht tot minder dan een halve portie per dag, één op de tien sterfgevallen door hart- en vaatziekten zou zijn geweest. voorkomen.
    • Een andere studie - de eerste meta-analyse van gerandomiseerde gecontroleerde onderzoeken naar de gezondheidseffecten van rood vlees door het te vervangen door andere specifieke soorten voedsel - vond dat diëten die rood vlees vervingen door gezonde plantaardige eiwitten leidden tot afname van risicofactoren voor hart- en vaatziekten . [28]
      • De studie omvatte gegevens van 36 gerandomiseerde gecontroleerde onderzoeken met 1803 deelnemers. De onderzoekers vergeleken mensen die een dieet met rood vlees aten met mensen die meer van andere soorten voedsel aten (bijvoorbeeld kip, vis, koolhydraten of plantaardige eiwitten zoals peulvruchten, soja of noten), waarbij ze keken naar de bloedconcentraties van cholesterol, triglyceriden, lipoproteïnen en bloeddruk - allemaal risicofactoren voor hart- en vaatziekten.
      • Onderzoekers ontdekten dat wanneer diëten met rood vlees werden vergeleken met alle andere soorten diëten gecombineerd, er geen significante verschillen waren in totaal cholesterol, lipoproteïnen of bloeddruk, hoewel diëten met meer rood vlees tot hogere triglyceridenconcentraties leidden dan de vergelijkingsdiëten.
      • Onderzoekers ontdekten echter dat diëten met een hoger gehalte aan hoogwaardige plantaardige eiwitbronnen zoals peulvruchten, soja en noten resulteerden in lagere niveaus van zowel totaal als LDL ("slecht") cholesterol in vergelijking met diëten met rood vlees.

      Wat betreft de hoeveelheid eiwit geconsumeerd, zijn er aanwijzingen dat het eten van een relatief eiwitrijk dieet gunstig kan zijn voor het hart, zolang het eiwit maar uit een gezonde bron komt.

      • Een 20 jaar durend prospectief onderzoek onder meer dan 80.000 vrouwen wees uit dat degenen die koolhydraatarme diëten aten die rijk waren aan plantaardige vet- en eiwitbronnen een 30% lager risico hadden op hartaandoeningen in vergelijking met vrouwen die veel koolhydraten aten, weinig koolhydraten aten. -vette diëten. [8] Het eten van een koolhydraatarm dieet met veel dierlijk vet of eiwit bood echter geen dergelijke bescherming.
      • Verder bewijs van de voordelen voor het hart van het eten van gezonde eiwitten in plaats van koolhydraten komt van een gerandomiseerde studie die bekend staat als de Optimal Macronutrient Intake Trial for Heart Health (OmniHeart). Een gezond dieet dat een deel van de koolhydraten verving door gezonde eiwitten (of gezond vet) was beter voor het verlagen van de bloeddruk en het schadelijke LDL-cholesterol (low-density lipoprotein) dan een dieet met meer koolhydraten. [9]
      • Evenzo vergeleek de "EcoAtkins"-proef voor gewichtsverlies een vetarm, koolhydraatrijk, vegetarisch dieet met een koolhydraatarm veganistisch dieet met veel plantaardig eiwit en vet. Hoewel gewichtsverlies vergelijkbaar was met de twee diëten, zagen deelnemers aan het eiwitrijk dieet verbeteringen in bloedlipiden en bloeddruk. [10]
      • Natuurlijk zal een onderzoek af en toe de krantenkoppen halen omdat het het tegenovergestelde resultaat heeft gevonden. Bijvoorbeeld, een onderzoek onder Zweedse vrouwen die een koolhydraatarm, eiwitrijk dieet aten, had hogere hart- en vaatziekten en sterfte dan degenen die een eiwitarm, hoger koolhydraatdiëten aten. [11] Maar de studie, waarin de voeding van de vrouwen slechts één keer werd beoordeeld en vervolgens gedurende 15 jaar werd gevolgd, keek niet naar welke soorten koolhydraten of welke eiwitbronnen deze vrouwen aten. Dat was belangrijk omdat de meeste eiwitten van de vrouwen afkomstig waren uit dierlijke bronnen.

      Nogmaals, de bron van eiwitten is belangrijker dan de hoeveelheid eiwit als het gaat om het risico op diabetes. Het eten van meer rood vlees voorspelt een hoger risico op diabetes type 2, terwijl het eten van noten, peulvruchten en gevogelte verband houdt met een lager risico.

      • Een onderzoek uit 2011 wees uit dat mensen die een dieet met veel rood vlees aten, vooral bewerkt rood vlees, een hoger risico hadden op diabetes type 2 dan degenen die zelden rood of bewerkt vlees aten. [12] Voor elke extra portie rood vlees of bewerkt rood vlees per dag die de deelnemers aan de studie aten, steeg hun risico op diabetes met respectievelijk 12% en 32%. Onderzoekers ontdekten ook dat het dagelijks vervangen van een portie rood vlees door een portie noten, magere zuivelproducten of volle granen geassocieerd was met een geschat 16% tot 35% lager risico op diabetes type 2.
      • Een verwante studie wees ook uit dat mensen die meer rood vlees begonnen te eten dan normaal een 50% hoger risico hadden om diabetes type 2 te ontwikkelen gedurende de volgende vier jaar, en onderzoekers ontdekten ook dat degenen die de consumptie van rood vlees verminderden een 14% lager risico hadden diabetes type 2 gedurende een follow-upperiode van 10 jaar. [13] . In een studie die de gezondheid van meer dan 289.000 mannen en vrouwen volgde, ontdekten onderzoekers dat personen die het vaakst rood vlees en kip aten die bij hoge temperaturen waren gekookt, 1,5 keer meer kans hadden om diabetes type 2 te ontwikkelen, vergeleken met degenen die het minst aten. Er was ook een verhoogd risico op gewichtstoename en het ontwikkelen van obesitas bij de frequente gebruikers van kookmethoden op hoge temperatuur, wat mogelijk heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van diabetes. Merk op dat dit onderzoek heeft aangetoond dat kookmethoden kunnen bijdragen aan het risico op diabetes, naast de effecten van vleesconsumptie alleen. [14] Lees meer over deze studie.
      • Meer bewijs dat de bron van eiwitten van belang is, komt uit een 20-jarige studie waarin werd gekeken naar de relatie tussen koolhydraatarme diëten en type 2-diabetes bij vrouwen. Koolhydraatarme diëten met veel plantaardige vet- en eiwitbronnen waren geassocieerd met een lager risico op diabetes type 2. [15] Maar koolhydraatarme diëten met veel dierlijke eiwit- of vetbronnen lieten dit voordeel niet zien.
      • Voor type 1-diabetes (voorheen juveniele of insulineafhankelijke diabetes genoemd) zijn eiwitten die in koemelk worden aangetroffen, betrokken bij de ontwikkeling van de ziekte bij baby's met aanleg voor de ziekte, maar onderzoek blijft niet overtuigend. [16,17]

      Als het gaat om kanker, nogmaals, de bron van eiwitten lijkt belangrijker dan kwantiteit.

      • In de Nurse's Health Study en de Health Professionals Follow-Up Study was elke extra portie rood vlees of bewerkt rood vlees per dag geassocieerd met respectievelijk 10% en 16% hoger risico op overlijden door kanker. [5]
      • In oktober 2015 concludeerde het Internationaal Agentschap voor Kankeronderzoek (IARC) van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) dat de consumptie van verwerkt vlees “kankerverwekkend voor de mens” is en dat de consumptie van rood vlees “waarschijnlijk kankerverwekkend is voor de mens”. [18] De IARC-werkgroep (bestaande uit 22 wetenschappers uit tien landen) kwam tot deze conclusies op basis van een evaluatie van meer dan 800 onderzoeken.
        • Conclusies waren voornamelijk gebaseerd op het bewijs voor: colorectale kanker. Gegevens lieten ook positieve associaties zien tussen de consumptie van verwerkt vlees en maagkanker, en tussen rood vleesconsumptie en alvleesklier en prostaatkanker.
        • In 2016 evalueerden onderzoekers de eiwitinname van meer dan 131.000 vrouwen en mannen uit de Nurses' Health Study en Health Professionals Follow-up Study. Na hun dieet tot 32 jaar te hebben gevolgd, ontdekten de auteurs dat een hogere inname van rood vlees, vooral verwerkte versies (worst, spek, hotdogs, salami), verband hield met een bescheiden hoger risico op overlijden, terwijl een hogere eiwitinname van plantaardig voedsel droegen een lager risico. [2]Lees meer over deze studie.
        • Bij het verteren van eiwit komen zuren vrij in de bloedbaan, die het lichaam gewoonlijk neutraliseert met calcium en andere buffers. Het resultaat was dat vroeg onderzoek theoretiseerde dat het eten van veel eiwitten veel meer calcium vereist - dat uit het bot kan worden gehaald. Een systematische review uit 2009 wees uit dat dit niet lijkt te gebeuren. [20]

        Dezelfde gezonde eiwitrijke voedingsmiddelen die goede keuzes zijn voor ziektepreventie, kunnen ook helpen bij gewichtsbeheersing. Nogmaals, het is de bron van eiwitten dat maakt uit.

        • Onderzoekers van de Harvard Chan School of Public Health volgden tot 20 jaar lang de voedings- en levensstijlgewoonten van meer dan 120.000 mannen en vrouwen en keken hoe kleine veranderingen in de loop van de tijd tot gewichtstoename bijdroegen. [21]
          • Degenen die in de loop van het onderzoek meer rood en bewerkt vlees aten, kwamen meer aan, ongeveer een pond per vier jaar extra, terwijl degenen die in de loop van het onderzoek meer noten aten minder gewicht kregen, ongeveer een half pond minder om de vier jaar .

          Het is niet nodig om overboord te gaan met eiwitten. Hoewel sommige onderzoeken voordelen aantonen van eiwitrijke, koolhydraatarme diëten op korte termijn (zoals het paleodieet), betekent het vermijden van fruit en volle granen dat u gezonde vezels, vitamines, mineralen en andere fytonutriënten misloopt.

          • Specifieke eiwitten in voedsel en het milieu zijn betrokken bij voedselallergieën, dit zijn overreacties van het immuunsysteem (denk aan gluten en coeliakie).
          • Medische tijdschriften staan ​​ook vol met rapporten die allergische reacties op specifieke eiwitbronnen koppelen aan verschillende aandoeningen (ademhalingsproblemen, chronische spijsverteringsproblemen, enz.). Eieren, vis, melk, pinda's, noten en sojabonen veroorzaken bij sommige mensen allergische reacties.
          • Personen met de diagnose van bepaalde ziekten (zoals nier- en leveraandoeningen) moeten hun eiwitinname controleren volgens de richtlijnen van hun arts.
          • Je hebt misschien ook gehoord dat het gebruik van antibiotica bij de productie van dierlijk voedsel heeft bijgedragen aan de opkomst van 'superbacteriën' of bacteriestammen die resistent zijn tegen de momenteel beschikbare antibiotica. In 2016 kondigde de FDA een vrijwillig programma aan om het routinematige gebruik van antibiotica in de voedselproductie te beperken (zoals het geven van antibiotica aan gezonde dieren om ze sneller te laten groeien). [24] Als consument wil je misschien producten vinden die 'zonder antibiotica zijn gekweekt' als je van plan bent vlees te eten. Sommige bedrijven vermelden deze taal op de verpakking, andere niet.

          Eiwitvoedsel en de planeet

          Bron: World Resources Institute, www.wri.org/proteinscorecard

          Om u een idee te geven, illustreert deze "scorecard" van het World Resources Institute de verschillende BKG-emissies per gram eiwit van zowel dierlijke als plantaardige eiwitrijke voedingsmiddelen. [25] Het maken van slechts één pond (454 gram) lamsvlees genereert vijf keer meer broeikasgassen dan het maken van een pond kip en ongeveer 30 keer meer dan het maken van een pond linzen. [26] Alleen al in de VS is rundvlees verantwoordelijk voor 36% van alle voedselgerelateerde broeikasgasemissies. [27] Naast de uitstoot is het ook belangrijk op te merken dat de voedselproductie een enorm beroep doet op onze natuurlijke hulpbronnen, aangezien de landbouw een belangrijke bijdrage levert aan ontbossing, het uitsterven van soorten en uitputting en verontreiniging van zoet water.

          Het komt neer op

          Eiwit is een belangrijk onderdeel van elk dieet. De gemiddelde persoon heeft elke dag ongeveer 7 gram eiwit nodig voor elke 20 kilo lichaamsgewicht. Omdat eiwit in een overvloed aan voedingsmiddelen wordt aangetroffen, kunnen veel mensen dit doel gemakkelijk bereiken. Niet alle eiwit "pakketten" zijn echter gelijk gemaakt. Omdat voedingsmiddelen veel meer bevatten dan alleen eiwitten, is het belangrijk om te letten op wat er nog meer bij komt kijken. Daarom stimuleert de Healthy Eating Plate de keuze voor gezonde eiwitrijke voeding.

          Voortbouwend op deze algemene richtlijnen, volgen hier enkele aanvullende details en tips voor het vormgeven van uw dieet met de beste eiwitkeuzes:

          • Haal je eiwitten zoveel mogelijk uit planten. Het eten van peulvruchten (bonen en erwten), noten, zaden, volle granen en andere plantaardige eiwitbronnen is een overwinning voor uw gezondheid en de gezondheid van de planeet. Als het grootste deel van je eiwit uit planten komt, zorg er dan voor dat je je bronnen door elkaar haalt, zodat er geen "essentiële" eiwitcomponenten ontbreken. Het goede nieuws is dat het plantenrijk volop mogelijkheden biedt om te mixen en matchen. Hier zijn enkele voorbeelden voor elke categorie:
            • Peulvruchten:linzen, bonen (adzuki, black, fava, kikkererwten/garbanzo, kidney, lima, mung, pinto etc.), erwten (green, snow, snap, split, etc.), edamame/sojabonen (en producten gemaakt van soja: tofu , tempeh, enz.), pinda's.
            • Noten en zaden:amandelen, pistachenoten, cashewnoten, walnoten, hazelnoten, pecannoten, hennepzaden, pompoen- en pompoenpitten, zonnebloempitten, lijnzaad, sesamzaad, chiazaad.
            • Volkoren: kamut, teff, tarwe, quinoa, rijst, wilde rijst, gierst, haver, boekweit,
            • Ander: hoewel veel groenten en fruit een bepaald eiwitgehalte bevatten, is het over het algemeen in kleinere hoeveelheden dan de andere plantaardige voedingsmiddelen. Enkele voorbeelden met hogere eiwithoeveelheden zijn maïs, broccoli, asperges, spruitjes en artisjokken.

            Geef prioriteit aan hartige en hartige plantaardige bereidingen

            • Upgrade uw bronnen van dierlijke eiwitten. Gezien het eiwitpakket is vooral belangrijk als het gaat om dierlijk voedsel:
              • Over het algemeen, gevogelte (kip, kalkoen, eend) en een verscheidenheid aan zeevruchten (vis, schaaldieren, weekdieren) zijn de beste keuze. Eieren kan ook een goede keuze zijn.
              • Als je geniet zuivelproducten, het is het beste om dit met mate te doen (denk dichter bij 1-2 porties per dag en het opnemen van yoghurt is waarschijnlijk een betere keuze dan al uw porties uit melk of kaas te halen).
              • rood vlees- waaronder onbewerkt rundvlees, varkensvlees, lamsvlees, kalfsvlees, schapenvlees en geitenvlees - moet op een beperktere basis worden geconsumeerd. Als je van rood vlees houdt, overweeg dan om het in kleine hoeveelheden te eten of alleen bij speciale gelegenheden.
              • Verwerkt vlees, zoals spek, hotdogs, worstjes en vleeswaren moeten worden vermeden. Hoewel deze producten vaak van rood vlees worden gemaakt, bevat vleeswaren ook producten als kalkoenbacon, kippenworst en gesneden kip en ham. (Verwerkt vlees verwijst naar vlees dat is "getransformeerd door zouten, zouten, fermenteren, roken of andere processen om de smaak te verbeteren of de bewaring te verbeteren." [18])

              Wilt u rood vlees en vleeswaren verminderen, maar weet u niet waar u moet beginnen? Hier zijn een paar manieren om te bezuinigen terwijl u uw maaltijden verzadigend en smaakvol houdt. Vind eenvoudig uw "startpunt" en ga verder met de strategieën die voor u werken:

              Eet wat minder rood vlees, hoe dan ook

              Ruil rood vlees in voor gezonder vlees

              Eet minder vlees, geniet van meer variatie

              Test je eiwitkennis!

              Klaar om te zien hoeveel je weet over eiwitten en gezonde eiwitrijke voedingsmiddelen? Probeer deze quiz met 10 vragen om erachter te komen:

              1. Nationale Academies voor Geneeskunde. Voedingsreferentie-innames voor energie, koolhydraten, vezels, vet, vetzuren, cholesterol, eiwitten en aminozuren (macronutriënten).
              2. Song M, Fung TT, Hu FB, Willett WC, Longo VD, Chan AT, Giovannucci EL. Associatie van dierlijke en plantaardige eiwitinname met sterfte door alle oorzaken en oorzaken. JAMA interne geneeskunde. 2016 oktober 1176 (10):1453-63.
              3. Fehrenbach KS, Rechter AC, Santo RE. Een kritisch onderzoek van de beschikbare databronnen voor het schatten van vlees- en eiwitconsumptie in de VS. Volksgezondheid voeding. 2016 juni 19 (8): 1358-67.
              4. Bernstein AM, Sun Q, Hu FB, Stampfer MJ, Manson JE, Willett WC. Belangrijke eiwitbronnen in de voeding en risico op coronaire hartziekten bij vrouwen. Circulatie. 2010 augustus 31122 (9): 876-83.
              5. Pan A, Sun Q, Bernstein AM, Schulze MB, Manson JE, Stampfer MJ, Willett WC, Hu FB. Consumptie en sterfte van rood vlees: resultaten van 2 prospectieve cohortstudies. Archief interne geneeskunde. 2012 april 9172(7):555-63.
              6. Bernstein AM, Pan A, Rexrode KM, Stampfer M, Hu FB, Mozaffarian D, Willett WC. Eiwitbronnen in de voeding en het risico op een beroerte bij mannen en vrouwen. Hartinfarct. 2011 jan 1:STROKEAHA-111.
              7. Preis SR, Stampfer MJ, Spiegelman D, Willett WC, Rimm EB. Voedingseiwit en risico op ischemische hartziekte bij mannen van middelbare leeftijd–. Het Amerikaanse tijdschrift voor klinische voeding. 2992 september 2010 (5): 1265-72.
              8. Halton TL, Willett WC, Liu S, Manson JE, Albert CM, Rexrode K, Hu FB. Low-carbohydrate-dieetscore en het risico op coronaire hartziekten bij vrouwen. New England Journal of Medicine. 2006 november 9355 (19): 1991-2002.
              9. Appel LJ, Sacks FM, Carey VJ, Obarzanek E, Swain JF, Miller ER, Conlin PR, Erlinger TP, Rosner BA, Laranjo NM, Charleston J. Effecten van inname van eiwitten, enkelvoudig onverzadigde vetten en koolhydraten op bloeddruk en serumlipiden: resultaten van de gerandomiseerde studie OmniHeart. JAMA. 2005 november 16294 (19):2455-64.
              10. Jenkins DJ, Wong JM, Kendall CW, Esfahani A, Ng VW, Leong TC, Faulkner DA, Vidgen E, Greaves KA, Paul G, Singer W. Het effect van een plantaardige koolhydraatarm (“Eco-Atkins”) dieet op lichaamsgewicht en bloedlipideconcentraties bij personen met hyperlipidemie. Archief interne geneeskunde. 2009 juni 8169 (11): 1046-54.
              11. Lagiou P, Sandin S, Lof M, Trichopoulos D, Adami HO, Weiderpass E. Laag koolhydraten-hoog eiwitdieet en incidentie van hart- en vaatziekten bij Zweedse vrouwen: prospectieve cohortstudie. BMJ. 2012 juni 26344:e4026.
              12. Pan A, Sun Q, Bernstein AM, Schulze MB, Manson JE, Willett WC, Hu FB. Consumptie van rood vlees en risico op diabetes type 2: 3 cohorten van Amerikaanse volwassenen en een bijgewerkte meta-analyse. De Amerikaans tijdschrift voor klinische voeding. 2011 augustus 1094(4):1088-96.
              13. Pan A, Sun Q, Bernstein AM, Manson JE, Willett WC, Hu FB. Veranderingen in de consumptie van rood vlees en het daaropvolgende risico op diabetes mellitus type 2: drie cohorten Amerikaanse mannen en vrouwen. JAMA interne geneeskunde. 2013 juli 22173 (14): 1328-35.
              14. Pan A, Sun Q, Bernstein AM, Manson JE, Willett WC, Hu FB. Veranderingen in de consumptie van rood vlees en het daaropvolgende risico op diabetes mellitus type 2: drie cohorten Amerikaanse mannen en vrouwen.JAMA interne geneeskunde. 2013 juli 22173 (14): 1328-35.
              15. Halton TL, Liu S, Manson JE, Hu FB. Low-carbohydrate-dieetscore en risico op diabetes type 2 bij vrouwen–. Het Amerikaanse tijdschrift voor klinische voeding. 2008 februari 187(2):339-46.
              16. Åkerblom HK, Vaarala O, Hyöty H, Ilonen J, Knip M. Omgevingsfactoren in de etiologie van type 1 diabetes. Amerikaans tijdschrift voor medische genetica. 2002 mei 30115(1):18-29.
              17. Vaarala O, Ilonen J, Ruohtula T, Pesola J, Virtanen SM, Härkönen T, Koski M, Kallioinen H, Tossavainen O, Poussa T, Järvenpää AL. Verwijdering van runderinsuline uit koemelkvoeding en vroege start van bètacel-auto-immuniteit in de FINDIA-pilotstudie. Archieven van kindergeneeskunde en jeugdgeneeskunde. 2012 juli 1166 (7): 608-14.
              18. Bouvard V, Loomis D, Guyton KZ, Grosse Y, El Ghissassi F, Benbrahim-Tallaa L, Guha N, Mattock H, Straif K. Kankerverwekkendheid van de consumptie van rood en verwerkt vlees. The Lancet Oncologie. 2015 dec 116 (16):1599-600.
              19. Farvid MS, Cho E, Chen WY, Eliassen AH, Willett WC. Vleesconsumptie door adolescenten en risico op borstkanker. Internationaal tijdschrift voor kanker. 2015 april 15136(8):1909-20.
              20. Darling AL, Millward DJ, Torgerson DJ, Hewitt CE, Lanham-New SA. Voedingseiwit en botgezondheid: een systematische review en meta-analyse–. Het Amerikaanse tijdschrift voor klinische voeding. 2009 november 490 (6): 1674-92.
              21. Mozaffarian D, Hao T, Rimm EB, Willett WC, Hu FB. Veranderingen in dieet en levensstijl en langdurige gewichtstoename bij vrouwen en mannen. New England Journal of Medicine. 2011 juni 23364(25):2392-404.
              22. Smith JD, Hou T, Ludwig DS, Rimm EB, Willett W, Hu FB, Mozaffarian D. Veranderingen in de inname van eiwitrijk voedsel, hoeveelheid en kwaliteit van koolhydraten, en gewichtsverandering op lange termijn: resultaten van 3 prospectieve cohorten. Het Amerikaanse tijdschrift voor klinische voeding. 2015 april 8101 (6): 1216-24.
              23. Li SS, Kendall CW, de Souza RJ, Jayalath VH, Cozma AI, Ha V, Mirrahimi A, Chiavaroli L, Augustin LS, Blanco Mejia S, Leiter LA. Dieetpulsen, verzadiging en voedselinname: een systematische review en meta-analyse van acute voedingsonderzoeken. zwaarlijvigheid. 2014 aug 22(8):1773-80.
              24. Food and Drug Administration. FDA's 8217s strategie voor antimicrobiële resistentie - 8211 vragen en antwoorden. https://www.fda.gov/animalveterinary/guidancecomplianceenforcement/guidanceforindustry/ucm216939.htm. Betreden op 11/6/2018.
              25. Wereld Resources Instituut. Eiwit scorekaart.https://www.wri.org/resources/data-visualizations/protein-scorecard. Betreden op 11/6/2018.
              26. Culinary Institute of America en Harvard T.H. Chan School of Public Health. Menu's of Change: Jaarverslag 2016.http://www.menusofchange.org/
              27. Heller MC, Keoleian GA. Broeikasgasemissieschattingen van Amerikaanse voedingskeuzes en voedselverlies. Tijdschrift voor industriële ecologie. 2015 juni19(3):391-401.
              28. Guasch-Ferré M, Satija A, Blondin S, Janiszewski M, Emlen E, O'Connor L, Campbell W, Hu F, Willett W, Stampfer M. Meta-analyse van gerandomiseerde gecontroleerde proeven van de consumptie van rood vlees in vergelijking met verschillende vergelijkingen Diëten op cardiovasculaire risicofactoren. Circulatie. 2019 april 1139 (15): 1828-45.
                *Disclosures: Dr. Hu heeft onderzoeksondersteuning ontvangen van de California Walnut Commission. Dr. Campbell meldde dat hij onderzoeksondersteuning ontving van de National Institutes of Health (T32 Fellowship voor Lauren O'Connor), de American Egg Board, The Egg Nutrition Center, The Beef Checkoff Program, The National Dairy Council, The Pork Checkoff Program, en de Barilla-groep. Dr. Campbell meldde ook dat hij zitting had in de adviescommissie voor voedingsrichtlijnen van 2015. Dr. Satija is een medewerker van Analysis Group, Inc. De andere auteurs verklaren geen conflicten.

              Gebruiksvoorwaarden

              De inhoud van deze website is bedoeld voor educatieve doeleinden en is niet bedoeld om persoonlijk medisch advies te geven. U dient advies in te winnen bij uw arts of een andere gekwalificeerde zorgverlener als u vragen heeft over een medische aandoening. Negeer nooit professioneel medisch advies en stel het zoeken ervan nooit uit vanwege iets dat u op deze website hebt gelezen. The Nutrition Source beveelt of onderschrijft geen producten.


              Om de substraatstroom naar de genezende wond te optimaliseren, wordt een inschatting gemaakt van de benodigde opname. Er zijn veel huidige waarden, die de afgelopen 3 decennia wetenschappelijk zijn gedefinieerd (tabel ​ (tabel7 7 ).

              Tabel 7

              Doelstellingen van voedingsbeoordeling

              Beheers de katabole toestand
              Herstel voldoende inname van macronutriënten om aan de huidige energie- en eiwitbehoeften te voldoen
              Verhoog de energie-inname tot ongeveer 50% boven de dagelijkse behoefte, herstel voldoende calorieën om te reageren op verwondingen of om het proces van gewichtstoename en vetvrije massa te beginnen
              Verhoog de eiwitinname tot 2 keer de aanbevolen dagelijkse hoeveelheid (0,8 g/kg/d), dwz tot 1,5 g/kg/d om herstel van wondgenezing en eventueel verloren vetvrije massa mogelijk te maken
              Verhoog de anabole stimulatie om het substraat van eiwitinname naar eiwitsynthese te sturen
              Vermijd vervanging van verloren vetvrije massa door vettoename
              Gebruik oefeningen (voornamelijk weerstandsoefeningen) om de anabole drang van het lichaam te vergroten om de vetvrije massa te behouden en sneller terug te krijgen
              Overweeg het gebruik van exogene anabole hormonen om de netto eiwitsynthese te verhogen

              Er zijn een aantal specifieke processen die doorlopen moeten worden voordat de calorie- en eiwitinname kan worden bepaald. Beoordeling van voedingsbehoeften kan worden onderverdeeld in de volgende 3 componenten 46 – 48 (Tabellen ​ (Tabellen6 6 en ​ en8 8 ):

              Tabel 6

              Gewicht versus basaal metabolisme

              Tabel 8

              Berekening van energieverbruik (calorieën)

              Bepaal BMR
              Bepaal het activiteitsniveau als een fractionele toename van BMR
              Schatting stressfactor (veroorzaakt door wond)
              Energie = BMR × stressfactor × activiteitsfactor

              BMR geeft het basaal metabolisme aan.

              • Energie- of caloriebehoefte

              Berekening van de energiebehoefte

              Het dagelijkse energieverbruik (verbruikte calorieën) kan worden berekend of direct worden gemeten. 49 – 52 Calculation is usually the preferred approach for the outpatient as the requirement for direct measurement is often available only in an acute care setting. Direct measurement using the method of indirect calorimetry is the most precise approach. 51 , 52

              The first step in calculating energy expenditure is to determine the basal metabolic rate (BMR) using predictive equations. 49 – 52 This value reflects the energy to maintain homeostasis at rest shortly after awakening and in a fasting state for 12 to 18 hours 49 – 54 (Table ​ (Table6 6 ).

              Usually, the basal or resting energy expenditure is about 25 kcal/kg ideal body weight for the young adult and about 20 kcal/kg for the elderly. Requirements for the injured or ill patient are usually 30% to 50% higher. 49 – 54

              Malnourished patients, who already have a deficit and have lost weight, require a 50% increase over calculated maintenance calories (energy). 47 , 55 – 57

              The second step is to adjust the BMR for the added energy caused by the “stress” from injury and wounds. 47 , 52 – 57 This value, expressed as a present increase over the BMR, is an estimate of the value found for a number of bodily insults. The metabolic rate (energy demands) increases 20% after elective surgery and 100% after a severe burn. 47 , 48 , 52 – 57 A wound, an infection, or a traumatic injury will fall between these 2 extremes. One simple formula for defining the stress factor is described below (Table ​ (Table9). 9 ). The stress factor is the multiplier of the BMR. 44 , 45 , 48 The relative increase in the BMR has been defined for a number of disease processes. The data have been converted into a stress factor increase in the BMR (Table ​ (Table9 9 ).

              Table 9

              Calculation of stress factors

              Stress insultStress factor
              Minor injury1.2
              Minor surgery1.2
              Clean wound1.2
              Bone fracture
              Infected wound1.5
              Major trauma
              Severe burn

              The third step is to determine the physical activity level of the patient. Physical activity is added by multiplying by an activity factor: for patients out of bed, 1.2 and for active exercise, 1.5 or more. Thus, the energy requirements can be calculated as follows:

              Malnourished patients, who already have a deficit and have lost weight require a 50% increase over calculated maintenance calories (energy).

              Indirect calorimetry

              The reference standard for measuring energy expenditure in the clinical setting is indirect calorimetry. Indirect calorimetry is a technique that measures oxygen consumption and carbon dioxide production to calculate resting energy expenditure since 99% of oxygen is used for energy production. Oxygen used can be converted into calories required. 51 , 52

              Protein requirements

              After determining caloric (energy) requirements, protein requirements are assessed. A healthy adult requires about 0.8 g of protein per kilogram of body weight per day or about 60 to 70 g of protein to maintain homeostasis, that is, tissue synthesis equals tissue breakdown. Stressed patients need more protein, in the range of 1.5 g of protein per kilogram of body weight per day. 47 , 48 , 58 – 63 The increased needs stem from both increased demands for protein synthesis and increased losses of amino acids from the abnormal protein synthesis channeling where protein substrate is also used for fuel. Urinary nitrogen losses increase after injury and illness, with an increase in the degree of stress. Nitrogen content is used as a marker for protein (6.25 g of protein is equal to 1 g of nitrogen). Nitrogen balance studies, such as a 24-hour urinary urea nitrogen measurement, that compare nitrogen intake with nitrogen excretion can be helpful in determining needs by at least matching losses with intake. Nutritionally depleted but nonstressed patients, especially the elderly, also require 1.5 g/kg/day to restore the lost body protein. 59 – 63 Stressed, depleted patients usually cannot metabolize more than 1.5 g/kg/day of protein unless an anabolic agent is added, which can override the catabolic stimulus. The required protein intake for a number of clinical states has been defined and can be used as estimates (Table ​ (Table10). 10 ). Simply, aging increases protein requirements to avoid sarcopenia.

              Table 10

              VoorwaardeDaily needs, g/kg/d
              normaal0.8
              Stress Response1.5𠄲
              Correct protein-energy malnutrition1.5
              Presence of wound1.5
              Restore lost weight1.5
              Elderly1.2𠄱.5

              Micronutrient support

              Micronutrients are compounds found in small quantities in all tissues. They are essential for cellular function and, therefore, for survival. It is becoming increasingly clear that marked deficiencies in key micronutrients occur during the severe stress response or with any superimposed PEM as a result of increased losses, increased consumption during metabolism, and inadequate replacement. 64 – 68 Because micronutrients are essential for cellular function, a deficiency further amplifies stress, metabolic derangements, and ongoing catabolism.

              The micronutrients include organic compounds (vitamins) and inorganic compounds (trace minerals). These compounds are both utilized and excreted at a more rapid rate after injury, leading to well-documented deficiencies. However, because measurement of levels is difficult, if not impossible, prevention of a deficiency is accomplished only by providing increased intake. Deficiency states can lead to severe morbidity. Specific properties of these important molecules will be described later. Although the doses of the various micronutrients required to manage wound stress are not well defined, a dose of 5 to 10 times the recommended daily allowance is recommended until wound stress is resolved and the wound has healed. 47 , 64 – 68 There are specific micronutrients required for wound healing. Replacement in sufficient amounts is essential (Table ​ (Table11 11 ).

              Table 11

              Essential micronutrients for wound healing

              Vitamins
                 Vitamin AStimulant for onset of wound healing process
              Stimulant of epithelialization and fibroblast deposition of collagen
                 Vitamin CNecessary for collagen synthesis
              Minerals
                 ZincCofactor for collagen and other wound protein synthesis
                ਌opperCofacter for connective tissue production
              Collagen cross-linking
                 ManganeseCollagen and ground substance synthesis

              Transportation Across the Cell Membrane

              With the exception of simple diffusion, proteins are also essential for moving polarized or charged molecules and large molecules across cell membranes.

              Simple Diffusion

              Small molecules like oxygen and carbon dioxide can diffuse across the lipid bilayer of the cell membrane. The direction of movement depends on the concentration gradient. Substances with higher concentration inside the cell (e.g., CO2) will diffuse out of the cell toward the side with lower concentration. Substances in higher concentration outside the cell (e.g., O2) will diffuse to the inside of the cell, i.e., down the concentration gradient.

              However, many other molecules cannot cross cell membranes by simple diffusion and require specialized mechanisms for movement across membranes. A variety of transport proteins, frequently aggregates of protein subunits, provide a way of transporting charged molecules and large molecules through one of two mechanisms:

              Facilitated Transport

              Polar molecules and charged ions cannot cross the lipid bilayer their transit relies on special transport channels created by proteins embedded in the cell membrane. Facilitated transport is passive in that it does not require expenditure of cellular energy, and as with simple diffusion, movement of the molecules is down a concentration gradient from high concentration to low concentration. There are specific proteins for each substance transported by this mechanism, and transit can be regulated by the cell. Molecules like glucose and amino acids are transported this way. They will bind to their carrier/transpport protein, and binding triggers a change in the shape of the carrier which moves the molecule across the membrane. Once the molecule is released, the carrier returns to its original shape (conformation).

              Active Transport

              Active transport also relies on transmembrane transport proteins, but this process is able to transport substances against a conentration gradient, meaning that even if the concentration of, say potassium ions, is higher inside the cell than outside, more potassium can be transported into the cell. This is because cellular energy (ATP) is expended.

              Proteins, then, play an integral role in the function of a cell. Many are embedded in the cell's membranes or span the entire lipid bilayer where they play an important role in recognition, signaling, and transport.

              Inhoud �. Alle rechten voorbehouden.
              Date last modified: March 22, 2016.
              Created by Wayne W. LaMorte, MD, PhD, MPH,


              34: Animal Nutrition and the Digestive System

              • Contributed by OpenStax
              • General Biology at OpenStax CNX

              All living organisms need nutrients to survive. While plants can obtain the molecules required for cellular function through the process of photosynthesis, most animals obtain their nutrients by the consumption of other organisms. At the cellular level, the biological molecules necessary for animal function are amino acids, lipid molecules, nucleotides, and simple sugars. However, the food consumed consists of protein, fat, and complex carbohydrates. Animals must convert these macromolecules into the simple molecules required for maintaining cellular functions, such as assembling new molecules, cells, and tissues. The conversion of the food consumed to the nutrients required is a multi-step process involving digestion and absorption. During digestion, food particles are broken down to smaller components, and later, they are absorbed by the body.


              Essential and Non-Essential Amino Acids

              Any time you consume protein, your body receives a source of amino acids. Your body uses combinations of 20 distinct amino acids to make up the protein in your cells. Dietary amino acids fall into two categories: non-essential amino acids, which your body can produce on its own, and essential amino acids, which your body cannot produce and therefore requires as part of your diet. Sources of protein that contain every essential amino acid are called complete proteins, while sources of protein deficient in one or more essential amino acids are incomplete proteins. Failure to eat enough of any essential amino acid prevents your body from making the protein it needs to function, leading to tissue breakdown.


              Structural Biology Points Way to Coronavirus Vaccine

              Caption: Atomic-level structure of the spike protein of the virus that causes COVID-19.
              Credit: McLellan Lab, University of Texas at Austin

              The recent COVID-19 outbreak of a novel type of coronavirus that began in China has prompted a massive global effort to contain and slow its spread. Despite those efforts, over the last month the virus has begun circulating outside of China in multiple countries and territories.

              Cases have now appeared in the United States involving some affected individuals who haven’t traveled recently outside the country. They also have had no known contact with others who have recently arrived from China or other countries where the virus is spreading. The NIH and other U.S. public health agencies stand on high alert and have mobilized needed resources to help not only in its containment, but in the development of life-saving interventions.

              On the treatment and prevention front, some encouraging news was recently reported. In record time, an NIH-funded team of researchers has created the first atomic-scale map of a promising protein target for vaccine development [1]. This is the so-called spike protein on the new coronavirus that causes COVID-19. As shown above, a portion of this spiky surface appendage (green) allows the virus to bind a receptor on human cells, causing other portions of the spike to fuse the viral and human cell membranes. This process is needed for the virus to gain entry into cells and infect them.

              Preclinical studies in mice of a candidate vaccine based on this spike protein are already underway at NIH’s Vaccine Research Center (VRC), part of the National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID). An early-stage phase I clinical trial of this vaccine in people is expected to begin within weeks. But there will be many more steps after that to test safety and efficacy, and then to scale up to produce millions of doses. Even though this timetable will potentially break all previous speed records, a safe and effective vaccine will take at least another year to be ready for widespread deployment.

              Coronaviruses are a large family of viruses, including some that cause “the common cold” in healthy humans. In fact, these viruses are found throughout the world and account for up to 30 percent of upper respiratory tract infections in adults.

              This outbreak of COVID-19 marks the third time in recent years that a coronavirus has emerged to cause severe disease and death in some people. Earlier coronavirus outbreaks included SARS (severe acute respiratory syndrome), which emerged in late 2002 and disappeared two years later, and MERS (Middle East respiratory syndrome), which emerged in 2012 and continues to affect people in small numbers.

              Soon after COVID-19 emerged, the new coronavirus, which is closely related to SARS, was recognized as its cause. NIH-funded researchers including Jason McLellan, an alumnus of the VRC and now at The University of Texas at Austin, were ready. They’d been studying coronaviruses in collaboration with NIAID investigators for years, with special attention to the spike proteins.

              Just two weeks after Chinese scientists reported the first genome sequence of the virus [2], McLellan and his colleagues designed and produced samples of its spike protein. Importantly, his team had earlier developed a method to lock coronavirus spike proteins into a shape that makes them both easier to analyze structurally via the high-resolution imaging tool cryo-electron microscopy and to use in vaccine development efforts.

              After locking the spike protein in the shape it takes before fusing with a human cell to infect it, the researchers reconstructed its atomic-scale 3D structural map in just 12 days. Their results, published in Wetenschap, confirm that the spike protein on the virus that causes COVID-19 is quite similar to that of its close relative, the SARS virus. It also appears to bind human cells more tightly than the SARS virus, which may help to explain why the new coronavirus appears to spread more easily from person to person, mainly by respiratory transmission.

              McLellan’s team and his NIAID VRC counterparts also plan to use the stabilized spike protein as a probe to isolate naturally produced antibodies from people who’ve recovered from COVID-19. Such antibodies might form the basis of a treatment for people who’ve been exposed to the virus, such as health care workers.

              The NIAID is now working with the biotechnology company Moderna, Cambridge, MA, to use the latest findings to develop a vaccine candidate using messenger RNA (mRNA), molecules that serve as templates for making proteins. The goal is to direct the body to produce a spike protein in such a way to elicit an immune response and the production of antibodies. An early clinical trial of the vaccine in people is expected to begin in the coming weeks. Other vaccine candidates are also in preclinical development.

              Meanwhile, the first clinical trial in the U.S. to evaluate an experimental treatment for COVID-19 is already underway at the University of Nebraska Medical Center’s biocontainment unit [3]. The NIH-sponsored trial will evaluate the safety and efficacy of the experimental antiviral drug remdesivir in hospitalized adults diagnosed with COVID-19. The first participant is an American who was repatriated after being quarantined on the Diamond Princess cruise ship in Japan.

              As noted, the risk of contracting COVID-19 in the United States is currently low, but the situation is changing rapidly. One of the features that makes the virus so challenging to stay in front of is its long latency period before the characteristic flu-like fever, cough, and shortness of breath manifest. In fact, people infected with the virus may not show any symptoms for up to two weeks, allowing them to pass it on to others in the meantime. You can track the reported cases in the United States on the Centers for Disease Control and Prevention’s website.

              As the outbreak continues over the coming weeks and months, you can be certain that NIH and other U.S. public health organizations are working at full speed to understand this virus and to develop better diagnostics, treatments, and vaccines.

              [1] Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation. Wrapp D, Wang N, Corbett KS, Goldsmith JA, Hsieh CL, Abiona O, Graham BS, McLellan JS. Wetenschap. 2020 Feb 19.

              [2] A new coronavirus associated with human respiratory disease in China. Wu F, Zhao S, Yu B, Chen YM, Wang W, Song ZG, Hu Y, Tao ZW, Tian JH, Pei YY, Yuan ML, Zhang YL, Dai FH, Liu Y, Wang QM, Zheng JJ, Xu L, Holmes EC, Zhang YZ. Natuur. 2020 Feb 3.

              Coronaviruses (National Institute of Allergy and Infectious Diseases/NIH)

              Coronavirus Disease 2019 (Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta)

              NIH Support: National Institute of Allergy and Infectious Diseases