• No results found

The impact of dietary amino acids on the mental health of older overweight adults

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "The impact of dietary amino acids on the mental health of older overweight adults"

Copied!
31
0
0

Bezig met laden.... (Bekijk nu de volledige tekst)

Hele tekst

(1)

The  impact  of  dietary  amino  acids  on  the  

mental  health  of  older  overweight  adults  

                                             

Author   Wendy  Walrabenstein  

Institute   Amsterdam  University  of  Applied  Sciences  

(2)
(3)

The  impact  of  dietary  amino  acids  on  the  

mental  health  of  older  overweight  adults  

                                                        Project  number   2015210   Date   June  4,  2015   Version   1  

Author   Wendy  Walrabenstein  

Address  author   Darthuizerberg  84,  3825  BR  Amersfoort  

Student  number  author   500  674  566  

Institute   Amsterdam  University  of  Applied  Sciences  

Department   Nutrition  and  Dietetics  

Specialization   Dietetics  

Supervisor   drs.  Minse  De  Bos  Kuil  

Research  supervisor   dr.  ir.  Martinet  Streppel  

Examiner   dr.  Eva  Leistra  

Address  institute   Dr.  Meurerlaan  8,  1067  SM  Amsterdam  

   

   

(4)

Acknowledgments  

 

This  document  could  not  have  been  produced  without  the  data  collected  for  the  WelPrex  study   and  the  Muscle  Preservation  Study  (MPS).  Thank  you  Amely  Verreijen  for  letting  me  work  with   these  databases.    

 

Minse,  thank  you  for  reminding  me  during  the  last  couple  of  month  that  enjoying  this  process   was  an  option  as  well.  

 

Last  but  not  least,  I  would  like  to  thank  Martinet  Streppel  very  much.  You  are  so  bright  and  yet   you  did  not  succumb  to  give  the  answers,  but  made  sure  that  I  worked  it  all  out  by  myself.  I   cannot  imagine  a  better  way  to  learn.    

(5)

Abstract  

 

Background  

The  aim  of  this  study  was  to  examine  the  relationship  between  dietary  amino  acids  and  mental   health  for  overweight  and  obese  older  (55+)  adults.    

 

Methods  

168  overweight,  older  (mean  age  62.7  ±  5.5)  adults  (n=65  men,  n=103  women),  completed  the  

RAND-­‐36  item  Health  Survey  (RAND-­‐36)  and  kept  a  3-­‐day  food  record  in  this  cross-­‐sectional  

study.  The  relationship  between  the  dietary  amino  acid  intake  as  percentage  of  protein  and  the   MCS  (Mental  Component  Score)  was  assessed  using  linear  regression  analysis.  The  model  was   verified  for  the  following  covariates:  sex,  age,  body  mass  index  (kg/m2),  PCS  (Physical  

Component  Score)  and  total  energy  intake  per  day  (kilocalories).      

Results  

Intake  of  all  amino  acids  and  groups  of  amino  acids  was  strongly  and  significantly  correlated   (Pearson  correlation  coefficients:  0.81-­‐0.99).  Mean  MCS  was  11%  lower  in  case  of  a  deficiency,   though  this  difference  was  not  significant.  Relationships  were  found  for  isoleucine  (β=8.467,   p=0.000),  leucine  (β=4.677,  p=0.000),  methionine  (β=10.026,  p=0.012),  phenylalanine  (β=7.840,   p=0.001),  tyrosine  (β=8.613,  p=0.001),  threonine  (β=7.137,  p=0.006),  tryptophan  (β=29.979,   p=0.001),  valine  (β=5.395,  p=0.003),  glutamic  acid  (β=0.930,  p=0.019),  proline  (β=1.983,   p=0.021),  serine  (β=6.543,  p=0.001),  branched-­‐chain  amino  acids  (BCAA’s,  β=2.026,  p=0.001),   aromatic  amino  acids  (AR’s,  β=3.980,  p=0.001)  and  large  neutral  amino  acids  (LNAA’s,  β=1.370,   p=0.001)  expressed  as  a  percentage  of  protein  intake.  The  AR  versus  BCAA  intake  was  

negatively  related  (β=-­‐86.808,  p=0.036)  with  the  MCS.    

Conclusion  

Dietary  amino  acids  and  groups  of  dietary  amino  acids,  expressed  as  a  percentage  of  total   protein  intake,  show  significant  relationships  with  mental  health  for  older,  overweight  adults.      

Key  words  

(6)

 

(7)

Table  of  content  

  Acknowledgments  ...  2

 

Abstract  ...  3

 

Introduction  ...  7

 

Objective  ...  8

 

Methods  ...  9

 

Subjects  ...  9

 

Assessment  of  amino  acid  intake  ...  9

 

Assessment  of  mental  health  ...  9

 

Statistical  analysis  ...  10

 

Results  ...  11

 

Subject  characteristics  ...  11

 

Relationship  between  amino  acid  intake  and  mental  health  ...  11

 

Discussion  ...  17

 

Conclusion  ...  19

 

References  ...  21

 

Appendix  1:  abbreviations  ...  25

 

Appendix  2:  graphical  presentation  relationships  amino  acids  and  MCS  ...  27

 

 

 

(8)
(9)

Introduction  

 

The  World  Health  Organization  (WHO)  recently  stated  that  mental  health  problems  are  the   main  cause  of  disability  and  early  retirement  as  well  as  a  major  burden  to  the  economy  in  the   European  Union  (1).  Total  costs  due  to  poor  mental  health  in  Europe  are  estimated  to  be  3-­‐4%   of  gross  national  product  (GDP),  around  500  billion  euro  in  2014  (2).    

 

Mental  health  is  defined  as  a  state  of  well-­‐being  in  which  every  individual  realizes  his  or  her  own  

potential,  can  cope  with  the  normal  stresses  of  life,  can  work  productively  and  fruitfully,  and  is   able  to  make  a  contribution  to  her  or  his  community  (3).  Mental  health  is  an  integral  and  

essential  component  of  health  (1)  and  it  is  negatively  influenced  by  a  sedentary  lifestyle,  a  poor   diet,  short  sleep,  substance  misuse  and  psychosocial  factors  (e.g.  competition,  time  pressure   and  social  isolation)  (4).    

 

Recently  several  studies  have  been  published  on  the  relationship  between  diet  and  mental   health.  A  large  Australian  cohort  study  concluded  that  older  adults  with  high  quality  diets  (e.g.   Mediterranean  diet)  report  a  better  health-­‐related  quality  of  life.  Men  showed  a  significant   association  between  a  dietary  guideline  index  (DGI)  and  an  overall  mental  component  summary   scale  (OR=1.51,  95%  CI:  1.07-­‐2.15),  while  the  DGI  for  women  was  associated  with  emotional   wellbeing  (OR=1.53,  95%  CI:  1.11-­‐2.10)  (5).  Cross-­‐sectional  and  longitudinal  studies  show  a   relationship  between  dietary  quality,  depressed  mood  and  anxiety.  An  increased  risk  of   depression  was  observed  in  a  cohort  study  of  middle-­‐aged  office  workers  in  Britain  (n=3,486)   eating  a  Western  style  diet,  while  office  workers  eating  a  whole  foods  diet  showed  a  lower  risk   (4).  A  large  European  study  (n=10,094  middle-­‐aged  professionals)  found  that  the  more  people   adhere  to  a  Mediterranean  diet,  the  lower  the  risk  for  depression  over  a  period  of  

approximately  four  years  (with  the  group  that  adhered  most  to  the  Mediterranean  diet  of  a   total  of  5  groups,  showing  a  0.58  hazard  ratio  (95%  CI:  0.44-­‐0.77)  compared  to  1  for  the  control   group  with  lowest  adherence)  (6).  Other  research  shows  that  the  traditional  Japanese  as  well  as   the  Mediterranean  diet,  vegetarian  diets  and  diets  with  relatively  more  fish  (omega  3  fatty   acids),  vegetables  and  cereals,  significantly  decrease  the  odds  of  depression  (7-­‐11).  A   systematic  review  of  21  observational  studies  on  two  dietary  patterns  (healthy  diet  and  

Western  diet)  summarizes  that  high  intakes  of  fruit,  vegetables,  fish  and  whole  grains  (healthy   diet)  are  significantly  associated  with  a  reduced  risk  of  depression  (OR=0.84,  95%  CI:  0.76-­‐0.92,  

p<0.001,  based  on  13  studies)  (7).        

Conversely  the  same  applies  to  unhealthy  diets.  A  high  intake  of  sweets,  fast  food  and  

processed  pastries  is  related  to  an  increased  risk  of  depression  (11).  Research  also  suggests  that   the  relation  is  not  reversible:  depression  does  not  seem  to  cause  poor  dietary  choices  (6).   Better  psychological  well-­‐being  is  also  not  due  to  weight  loss  as  a  result  of  a  healthier  diet,   which  could  have  been  the  case  since  obesity  and  anxiety  seem  to  have  a  positive  relation  (12).   There  is  however  no  strong  evidence  that  losing  weight  itself  results  in  less  anxiety,  although   none  of  the  assessed  studies  shows  an  increase  in  anxiety  as  a  result  of  intended  weight  loss   (12).    

 

Mechanisms  of  the  impact  of  nutrition  on  mental  health  are  still  not  fully  understood,  although   it  is  clear  that  inflammation  plays  an  important  role  (11,13).  Micronutrients  mentioned  as   essential  for  neurochemical  functioning  are  B  vitamins,  zinc,  magnesium,  vitamin  C  and  a  range   of  plant  compounds  like  flavonoids  (anti-­‐oxidant  and  anti-­‐inflammatory)  (4,13,14)  and  more   recently  also  vitamin  D  (15).    

(10)

Macronutrients  are  also  related  to  mental  health.  Carbohydrates  are  associated  with  an   increased  uptake  in  the  brain  of  tryptophan,  an  essential  amino  acid  and  precursor  of  the   neurotransmitter  serotonin  (11).  Essential  fatty  acids  and  more  specific  eicosapentaenoic  acid   (EPA)  seem  essential  macronutrients  for  the  brain  and  research  shows  that  EPA  and  

docosahexaenoic  acid  (DHA)  benefit  people  with  mental  health  challenges  (4,13-­‐16).      

Research  on  dietary  protein  and  mental  health  is  limited,  but  it  seems  that  high  protein  food   can  increase  alertness  (14).  Individual  dietary  amino  acids  on  the  other  hand,  are  mentioned   more  often  as  essential  compounds  for  mental  health  (4).    

 

Tryptophan,  an  essential  amino  acid  and  precursor  of  serotonin,  has  been  used  to  increase   brain  levels  of  serotonin  since  the  1970’s.  Tryptophan  alone  however  seems  insufficient  to   boost  serotonin.  Transport  of  tryptophan  into  the  brain  is  related  to  the  total  amount  of  large   neutral  amino  acids  (LNAA’s:  tryptophan,  phenylalanine,  tyrosine,  leucine,  isoleucine  and   valine).  A  higher  tryptophan-­‐LNAA  ratio  seems  to  cause  increased  serotonin  levels  (17).  But  also   the  ratio  tryptophan-­‐BCAA’s  (Branched-­‐Chain  Amino  Acids:  isoleucine,  leucine  and  valine)   appears  to  be  able  to  increase  the  tryptophan  available  to  the  brain  (18).  The  AR’s  (Aromatic   amino  acids:  phenylalanine,  tyrosine,  tryptophan  and  histidine)  and  in  particular  tyrosine  are   linked  to  the  synthesis  of  serotonin,  dopamine,  noradrenalin  and  adrenalin.  Ingesting  high   amounts  of  BCAA’s  however,  seems  to  lower  concentrations  of  AR’s  and  hence  the  production   of  serotonin  and  the  catecholamines  (19,20).  An  animal  study  shows  that  low  levels  of  

isoleucine  alone  are  also  related  to  depression  (21).      

While  emerging  data  provide  insights  and  may  give  rise  to  future  research,  evidence  for   causality  between  diet  and  depression  is  still  minimal  (4)  and  pathways  remain  unclear.   Pathways  for  dietary  amino  acids  and  their  influence  on  mental  health  on  the  other  hand  are   described  more  often,  but  are  less  supported  with  human  studies  (17,19-­‐22).  

 

One  Malaysian  study  (n=30)  suggests  that  addition  of  tryptophan-­‐rich  talbinah  (a  local  dish)  to   the  diet  can  cause  a  significant  reduction  of  depression  and  increase  of  mood  in  depressed,   institutionalized  older  (60+)  adults.  Scores  on  the  Geriatric  Depression  Scale  (GDS-­‐R)  decreased   from  6.6  (±  3.1)  to  3.7  (±  2.7)  with  p<0.05  in  this  7-­‐week  trial  (18).  Other  research  shows  that   tryptophan  and  phenylalanine  supplementation  enhances  the  effectiveness  of  antidepressants   (23).  A  double  blind  randomized  controlled  trial  performed  in  Syria  shows  that  lysine  

fortification  can  reduce  anxiety  and  stress  in  family  members  in  economically  weak  

communities  (24).  One  Finish  study  however,  examined  the  relation  between  dietary  intake  of   amino  acids  and  low  mood,  but  did  not  find  any  association  (25).    

 

Overall,  the  body  of  evidence  for  an  association  between  amino  acids  and  mental  health  is   inconsistent  and  asks  for  more  human  studies.    

Objective  

The  aim  of  this  cross-­‐sectional  study  is  to  examine  the  relationship  between  dietary  amino  acids   and  mental  health.    

(11)

Methods  

 

A  cross-­‐sectional  study  of  baseline  data  collected  from  two  randomized  controlled  trials  on   protein-­‐enriched  diets  with  exercise  programs  for  overweight  55+-­‐aged  community  dwelling   Dutch  men  and  women  was  performed.  Subjects  were  eligible  when  physically  fit  and  as  long  as   they  had  not  participated  in  a  weight  loss  program  3  months  before  baseline  assessment.  The   studies  were  not  specifically  designed  to  assess  the  relationship  between  amino  acid  intake  and   mental  health.  Intake  was  measured  as  general  independent  variable  and  mental  health  was   assessed  as  a  secondary  outcome.  

Subjects  

Baseline  data  of  two  studies  were  used.  In  both  studies  general  information  was  collected   during  the  first  visit:  weight  and  length  were  respectively  measured  on  a  calibrated  scale  and  a   wall-­‐mounted  stadiometer.    

The  13-­‐week  Muscle  Preservation  Study  (MPS)  conducted  in  2011-­‐2012,  examined  the  effect  of   a  whey  protein-­‐,  leucine-­‐  and  vitamin  D-­‐enriched  supplement  on  80  obese  (BMI  [in  kg/m2]  ≥30   or  BMI  >28  with  waist  circumference  >102  cm  for  men  and  >88  cm  for  women)  55+-­‐aged  adults.   Forty  participants  were  randomly  assigned  to  the  supplement  and  40  to  an  isocaloric  control   product.  All  subjects  participated  in  a  3-­‐hour  per  week  resistance  exercise  and  hypocaloric  (600   kilocalories  below  estimated  energy  needs)  diet  program.  Verreijen  et  al  (26)  gave  an  extensive   explanation  of  used  methods  in  the  MPS.    

 

The  10-­‐week  Weight  Loss  with  Protein  and  Resistance  Exercise  in  Overweight  Older  Adults   (WelPrex)  study,  examined  the  effect  of  diet  and  exercise  by  following  100  subjects,   randomized  into  4  groups:    

1. Control  group  (n=22),  regular  diet  (0.8  g  protein/kg  body  weight)  and  exercise  advice   (following  general  Dutch  guidelines);    

2. High  protein  diet  group  (n=21):  high  protein  diet  (1.3  g  protein/kg  body  weight)  and   exercise  advice  (following  general  Dutch  guidelines);    

3. Exercise  group  (n=25):  regular  diet  and  resistance  exercise  program;    

4. High  protein  and  exercise  group  (n=32):  high  protein  diet  and  resistance  exercise   program.    

 

A  description  of  the  two  studies  is  available  online  in  the  Dutch  Trial  register  (27,28).    

Assessment  of  amino  acid  intake  

In  both  studies  food-­‐intake  was  assessed  at  baseline,  halfway  and  at  completion.  A  3-­‐day  food-­‐ record  was  used  before  each  assessment  and  was  checked  and  verified  for  completeness  and   correctness  during  visits.  Energy  and  macronutrient  intake  were  calculated  using  the  Dutch   Food  Composition  Table  (29).  We  retrieved  additional  data  on  the  amino  acid  composition  of   food  from  the  British  McCance  and  Widdowson’s  by  Paul  et  al  (30).      

 

Intake  of  the  (semi-­‐)essential  amino  acids  was  compared  with  amino  acid  requirements  as   defined  by  the  World  Health  Organization  to  establish  potential  deficiencies  (31).    

Assessment  of  mental  health  

In  both  studies  the  RAND-­‐36  item  Health  Survey  (RAND-­‐36)  was  used  to  assess  the  general   health  status  of  participants  at  baseline,  halfway  and  at  completion.  The  RAND-­‐36  is  based  on   the  three  pillars  of  the  World  Health  Organization’s  (WHO)  definition  of  health:  physical,  mental   and  social  well-­‐being  (32).  The  RAND-­‐36  has  scales  for  physical  functioning,  social  functioning,   role  limitations  caused  by  physical  health  problems,  role  limitations  caused  by  emotional  

(12)

problems,  emotional  well-­‐being,  energy/fatigue,  pain  and  general  health  perceptions  (32).  The   RAND-­‐36  also  has  a  physical  component  score  (PCS)  and  a  mental  component  score  (MCS).   General  health  perceptions,  energy/fatigue  and  social  functioning  are  included  in  both  scores,   whereas  role  limitations  caused  by  emotional  problems  and  emotional  wellbeing  are  exclusive   for  mental  health  (33).    

Statistical  analysis  

Baseline  characteristics  of  the  study  population  were  assessed  using  independent  t-­‐tests.  The   relationship  between  the  dietary  amino  acid  intake  and  mental  health  was  examined  using   linear  regression  analysis.  Amino  acid  intake  was  expressed  as  percentage  of  total  protein   intake  and  related  to  the  dependent  variable  MCS.  The  model  was  verified  for  the  following   possible  covariates:  sex,  age,  body  mass  index  in  kg/m2,  PCS  and  total  mean  energy  intake  per   day  at  baseline  in  kilocalories.  Statistical  significance  was  defined  as  p  <  0.05.  

 

All  statistical  tests  were  performed  using  IBM  SPSS  Statistics  version  22.    

     

 

(13)

Results  

Subject  characteristics    

The  number  of  screened  subjects,  inclusion,  exclusion  and  baseline  totals  are  presented  in  the   flowchart  (figure  1).  MCS  and  amino  acid  intake  were  calculated  for  168  participants.  The   baseline  characteristics  are  summarized  in  table  1.  The  difference  in  age  between  men  and   women  was  significant  with  men  being  on  average  2  years  older.  Mean  body  mass  index  in   kg/m2  was  1.4  lower  for  subjects  who  participated  in  the  WelPrex,  they  consumed  more  protein   and  showed  a  slightly  different  intake  of  leucine,  tyrosine  and  AR’s  (in  protein  percentages)   then  subjects  in  the  MPS.  For  the  other  baseline  characteristics  no  significant  differences  were   found  (see  table  1).    

Relationship  between  amino  acid  intake  and  mental  health  

Intake  of  isoleucine,  leucine,  methionine,  phenylalanine,  tyrosine,  threonine,  tryptophan,   valine,  glutamic  acid,  proline  and  serine  –expressed  as  percentage  of  total  protein  intake–   resulted  in  a  significant  increase  of  the  MCS.  Significant  relationships  were  also  found  for  the   BCAA’s,  LNAA’s,  AR’s  and  the  MCS.  The  essential  amino  acids  lysine,  histidine,  the  semi-­‐ essential  cysteine,  the  non-­‐essential  amino  acids  alanine,  aspartic  acid  and  glycine  were  not   significantly  related  to  the  MCS.  Also  plant-­‐  and  animal  based  protein  (as  percentage  of  total   protein)  showed  no  relationship  with  mental  health.  Relative  intake  of  tryptophan  to  LNAA-­‐ group,  tryptophan  to  BCAA-­‐group  and  AR-­‐group  to  BCAA-­‐group  were  also  examined.  These   relationships  turned  out  to  be  negative  and  not  significant,  expect  for  the  AR/BCAA  relation   (β=-­‐86.808,  p=0.036).  Table  2  shows  regression  coefficients  and  significance  for  all  studied   amino  acids,  the  amino  acids  groups  and  the  MCS.  Significant  relationships  are  graphically   illustrated  and  presented  in  appendix  2.    

 

None  of  the  covariates  (sex,  age,  body  mass  index  in  kg/m2,  PCS  and  total  mean  energy  intake   per  day  at  baseline  in  kilocalories)  showed  to  be  confounding  for  the  significant  relations.   Absolute  intake  of  all  amino  acids  and  groups  of  amino  acids  are  strongly  and  significantly   correlated  with  Pearson  correlation  coefficients  ranging  from  0.81  to  0.99.  Mean  MCS  was  on   average  11%  higher  (not  significant),  for  non-­‐deficient  subjects  compared  to  MCS’s  for  subjects   with  an  amino  acid  deficiency  (specified  in  table  3).    

           

(14)

  Figure  1:  Flowchart  of  baseline  totals  of  MPS  and  WelPrex  trials.  

 

 

(15)

Table  1:  Baseline  characteristics  (with  amino  acids  as  percentage  of  total  protein  intake)  of  all   the  subjects  from  the  MPS  versus  the  WelPrex  study.  

    All  subjects  (n=168)   MPS  (n=77)   WelPrex  (n=91)   p  

    Mean   SD   Mean   SD   Mean   SD   value  

AGE   62.7   5.5   62.9   5.4   62.5   5.5   0.63  

BMI  kg/m2   32.7   4.4   33.3   4.5   31.9   4.3   0.05  

MCS   50.5   10.5   49.8   9.5   51.3   11.0   0.33  

PCS   48.8   7.8   48.7   8.9   49.0   6.8   0.81  

Energy  intake  (kcal)   1928.4   610.1   1890.6   585.7   1967.7   612.3   0.41  

Protein  intake  (g)   83.3   25.8   79.0   23.3   87.7   27.2   0.03  

               

As  %  of  protein:                

Isoleucine   4.5   0.3   4.5   0.3   4.6   0.4   0.12   Leucine   7.8   0.6   7.7   0.5   7.9   0.6   0.04   Lysine   6.4   0.8   6.3   0.8   6.4   0.7   0.31   Methionine   2.2   0.2   2.2   0.2   2.2   0.2   0.39   Cysteine   1.5   0.2   1.4   0.1   1.5   0.2   0.50   Phenylalanine   4.6   0.3   4.5   0.3   4.6   0.3   0.06   Tyrosine   3.4   0.3   3.4   0.2   3.5   0.3   0.04   Threonine   3.9   0.3   3.9   0.3   4.0   0.3   0.11   Tryptophan   1.2   0.1   1.2   0.1   1.2   0.1   0.14   Valine   5.4   0.4   5.3   0.4   5.4   0.5   0.19   Arginine   5.2   0.5   5.1   0.5   5.3   0.6   0.20   Histidine   2.7   0.3   2.7   0.3   2.8   0.3   0.25   Alanine   4.5   0.5   4.5   0.5   4.6   0.5   0.46   Aspartic  acid   8.2   0.7   8.1   0.8   8.2   0.7   0.47   Glutamic  acid   19.8   2.0   19.7   0.2   19.9   2.2   0.48   Glycine   3.9   0.5   3.9   0.5   3.9   0.5   0.93   Proline   7.0   0.9   7.0   0.8   7.1   1.0   0.50   Serine   4.9   0.4   4.9   0.4   5.0   0.4   0.24   Plant  protein   38.4   11.6   38.4   0.1   38.0   10.8   0.83   Animal  protein   61.6   11.6   61.6   0.1   62.0   10.8   0.83   BCAA   10.0   8.8   17.5   0.1   17.9   1.5   0.08   AR   9.2   0.7   9.1   0.6   9.3   0.7   0.04   LNAA   19.2   9.0   26.6   0.2   27.2   2.1   0.06                

(16)

Table  2:  MCS  for  subjects  with  and  without  an  (semi-­‐)essential  amino  acid  deficiency,  based  on   WHO  amino  acid  requirements  (31).    

    Subjects  with  deficiency   Mean  MCS      

    Number   Percentage   Deficient   Non-­‐deficient   p  

Isoleucine   7   4.2%   43.9   50.9   0.077  

Leucine   9   5.4%   47.2   50.8   0.304  

Lysine   10   6.0%   48.0   50.8   0.409  

Methionine   8   4.8%   45.5   50.9   0.152  

Cysteine   1   0.6%   41.8   50.7   0.391  

Phenylalanine  (with  tyrosine)   2   1.2%   48.4   50.7   0.763  

Threonine   5   3.0%   45.7   50.8   0.282  

Tryptophan   3   1.8%   45.2   50.7   0.364  

Valine   9   5.4%   47.5   50.8   0.359  

Histidine   5   3.0%   45.7   50.8   0.282  

Intake  and  requirement  of  amino  acids  is  compared  based  on  daily  intake  in  mg  per  kg  body   weight.  

(17)

Table  3:  Regression  coefficients  β  and  p-­‐values  for  the  relationships  between  intake  of  (groups   of)  amino  acids  and  dependent  variable  MCS.  

    β   p-­‐value   Isoleucine   8.467   0.000   Leucine   4.677   0.000   Lysine   1.281   0.224   Methionine   10.026   0.012   Cysteine   7.654   0.129   Phenylalanine   7.840   0.001   Tyrosine   8.613   0.004   Threonine   7.137   0.006   Tryptophan   29.979   0.001   Valine   5.395   0.003   Arginine   1.589   0.281   Histidine   4.634   0.138   Alanine   2.350   0.156   Aspartic  acid   1.162   0.292   Glutamic  acid   0.930   0.019   Glycine   0.977   0.534   Proline   1.983   0.021   Serine   6.543   0.001   BCAA   2.026   0.001   AR   3.980   0.001   LNAA   1.370   0.001   Plant  protein   -­‐0.031   0.658   Animal  protein   0.031   0.658   TRP/LNAA   -­‐217.551   0.688   TRP/BCAA   -­‐221.823   0.478   AR/BCAA   -­‐86.808   0.036  

β=regression  coefficient,  amino  acids,  BCAA,  AR,  LNAA,  plant  protein  and  animal  protein  are  expressed  as  

percentage  of  total  protein.  TRP/LNAA,  TRP/BCAA  and  AR/BCAA  are  relative  totals  in  mg.      

 

(18)
(19)

Discussion  

 

This  study  shows  that  intake  –expressed  as  percentage  of  protein–  of  isoleucine,  leucine,   methionine,  phenylalanine,  tyrosine,  threonine,  tryptophan,  valine,  glutamic  acid,  proline,   serine,  BCAA’s  (isoleucine,  leucine  and  valine),  AR’s  (phenylalanine,  tyrosine  and  tryptophan)   and  LNAA’s  (sum  of  BCAA’s  and  AR’s),  is  significantly  and  positively  related  to  mental  health.  It   also  shows  that  a  deficiency  in  all  (semi-­‐)essential  amino  acids  can  be  related  to  a  lower  MCS,   although  this  effect  is  not  significant.    

 

The  mean  MCS  for  the  studied  subjects  was  50.  Research  has  found  that  the  MCS-­‐values  below   42-­‐45  can  be  good  predictors  of  depressive  disorders  based  on  DSM-­‐III-­‐R  criteria  with  a  

sensitivity  of  71%  and  a  specificity  of  82%  (34).  MCS’s  below  this  range  were  found  in  the   present  study  for  subjects  with  a  deficiency  in  isoleucine  and  cysteine.    

 

The  results  for  the  AR’s  (phenylalanine,  tyrosine  and  tryptophan)  were  expected,  based  on   previous  research  (11,17-­‐20,23,35),  as  were  results  for  isoleucine  (11,21)  and  valine  (11).       Since  the  latter  two  are  BCAA’s,  a  relation  between  mental  health  and  the  BCAA’s  as  a  group   was  foreseen  as  well  and  the  same  rational  can  be  applied  to  the  LNAA’s  (sum  of  BCAA’s  and   AR’s).  

 

Although  Smriga  et  al  (24)  found  a  relationship  between  lysine,  anxiety  and  stress,  which  could   indicate  some  influence  of  lysine  on  mental  health,  this  relationship  was  not  confirmed  by  the   findings  of  this  study.  This  could  be  explained  by  the  fact  that  Smriga  et  al  examined  the  effect   on  people  suffering  from  depression,  whereas  the  MPS  and  the  WelPrex  study  did  not  included   people  with  mental  diseases.    

 

Relationships  between  mental  health  and  leucine,  methionine,  threonine,  glutamic  acid  and   serine  are  rather  surprising,  although  methionine,  glutamic  acid  and  serine  have  been  

mentioned  as  enhancers  of  the  production  of  glutathione,  an  anti-­‐oxidant  that  has  been  linked   in  theories  on  the  effect  of  oxidation  in  the  brain  (13).    

 

The  present  study  shows  that  tryptophan  has  an  impact  on  mental  health.  The  impressive   effects  of  tryptophan  depletion  are  studied  mostly  in  depressed  patients.  Research  shows  for   example  that  a  protein  mixture  containing  amino  acids  without  tryptophan  can  cause  a  42%   decrease  of  human  plasma  tryptophan  and  an  85%  decrease  in  serotonin  (35).  Other  research   shows  reversal  of  depression  after  intravenous  tryptophan  (23),  although  later  research   concludes  that  the  effects  of  tryptophan  supplementation  are  questionable  (25).  Effects  of   serotonin  manipulation  in  healthy  adults  under  normal  conditions  seem  to  be  small  or   negligible  (35)  and  are  only  identified  in  case  of  stressful  situations  (17).  This  cross  sectional   study  however  shows  that  tryptophan  is  also  related  to  mental  health  for  healthy,  overweight   older  adults  in  a  not  specifically  stressful  situation.  Tryptophan  however  can  only  be  converted   into  serotonin  when  other  nutrients  are  available  as  well.  It  needs  carbohydrates,  omega-­‐3  fatty   acids  EPA  and  DHA,  (preferably  combined  with  vitamin  D),  vitamin  B6  and  magnesium  

(17,18,23).  Therefore  it  is  premature  to  confirm  the  relation  tryptophan-­‐mental  health  for   healthy  subjects.    

 

The  findings  of  the  present  study  are  in  contrast  with  a  Finish  cohort  study,  which  concluded   that  there  is  no  relationship  between  amino  acid  intake  and  low  mood  among  50-­‐69  year  old   adults  (25).  Some  important  differences  however  may  explain  the  differences  in  outcome.  The   Finish  cohort  consisted  of  male  only  smokers  instead  of  a  diverse  group  of  older  men  and   women.  Diet  was  assessed  using  a  dietary  history  method,  based  on  the  frequency  of  

(20)

consumption  of  specified  food  items,  which  gives  an  indication,  but  is  not  perceived  to  be  as   accurate  and  precise  as  the  3-­‐day  food  record  (comparable  with  the  24-­‐hour  recall  method)   used  for  the  MPS  and  WelPrex  study  (36).  And  finally  the  study  defined  low  mood  as  either  self-­‐ reported  depressed  mood,  hospital  admission  due  to  major  depressive  disorder  and  suicide,   whereas  the  RAND-­‐36  MCS  defines  mental  health  on  a  continuum  (33).      

 

More  insight  -­‐especially  on  the  effects  of  amino  acid  deficiency-­‐  could  have  been  achieved  with   more  subjects.  The  study  also  lacked  more  detailed  insight  on  subjects’  current  and  previous   suffering  of  depression  and  use  of  anti-­‐depressants,  due  to  the  fact  that  the  data  were   collected  for  other  research-­‐objectives.    

 

The  complex  pathways  of  amino  acids,  neurotransmitters  and  catecholamine’s,  underline  the   fact  that  it  is  very  difficult  to  assess  the  impact  of  individual  nutrients  on  mental  health.  The   strong  correlation  between  the  amino  acids  gives  an  impression  of  all  the  possible  links  and   synergies  between  many  different  nutrients.    

 

We  see  that  traditional  diets  rich  in  fruit  and  vegetables  (e.g.  the  Mediterranean  diet)  are   positively  related  to  mental  health  (4,7,11,37),  but  that  eating  more  fruit  and  vegetables  alone   does  not  seem  to  give  such  clear  results  (38).  Food  patterns  often  create  a  still  not  well-­‐

understood  synergy  (39).        

For  practical  use  it  is  of  course  more  relevant  to  understand  which  diet  or  food  pattern  leads  to   better  health.  On  the  other  hand,  we  need  single  nutrient  research  (preferably  randomized   controlled  trials)  to  elucidate  the  pathways.  The  research  on  the  relationship  between  food  and   mental  health  is  too  overwhelming  and  too  promising  to  leave  it  to  a  general  dietary  

prescription  without  knowing  the  mechanisms.  This  however  should  not  stop  us  from  

introducing  dietary  recommendations  in  the  treatment  of  people  with  poor  mental  health  and   prevention,  based  on  research  outcomes  that  are  already  available.  This  is  relevant,  since   medication  seems  to  have  a  negligible  impact  on  people  with  mild  to  severe  depression  (40).     The  International  Society  for  Nutritional  Psychiatry  Research  (ISNPR)  argued  recently  that  diet   and  nutrition  should  be  integrated  in  the  standard  practice  of  psychiatry,  both  as  cure  but  also   as  prevention  (41).  Members  of  the  ISNPR  also  call  for  trial  designs  to  explore  individualized   tailored  programs  to  research  the  effect  of  ‘lifestyle  medicine’  on  depression  (4).    

 

Future  research  should  shed  light  on  the  relationships  between  specific  (groups  of)  amino  acids   and  mental  health  and  the  effects  of  supplementation  on  both  healthy  subjects  as  well  as   patients.  On  a  practical  level,  physicians  working  with  mentally  diseased  patients  and  dieticians   should  join  forces,  both  in  research  as  in  practice,  to  improve  the  lifestyle  of  people  suffering   from  poor  mental  health.    

   

 

(21)

Conclusion  

 

Dietary  amino  acids  and  groups  of  dietary  amino  acids,  expressed  as  a  percentage  of  total   protein  intake,  show  significant  relationships  with  mental  health  for  older,  overweight  adults.      

(22)
(23)

References  

 (1)  World  Health  Organization.  Mental  health:  strengthening  our  response.  2014;  Available  at:   http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs220/en/.  Accessed  March  16,  2014.  

(2)  European  Commission  Directorate  General  for  Health  and  Consumer  Protection.  The  State  of   Mental  Health  in  the  European  Union.  2004;  Available  at:  

http://ec.europa.eu/health/ph_projects/2001/monitoring/fp_monitoring_2001_frep_06_en.pdf.   Accessed  May  16  2015.  

(3)  World  Health  Organization.  Mental  health:  a  state  of  well-­‐being.  2014;  Available  at:   http://www.who.int/features/factfiles/mental_health/en/.  Accessed  March  16,  2015.   (4)  Sarris  J,  O’Neil  A,  Coulson  CE,  et  al.  Lifestyle  medicine  for  depression.  BMC  Psychiatry   2014;14(107):1-­‐13.  

(5)  Milte  CM,  Thorpe  MG,  Crawford  D,  et  al.  Associations  of  diet  quality  with  health-­‐related  quality  of   life  in  older  Australian  men  and  women.  Experimental  Gerontology  2015;64:8-­‐16.  

(6)  Sánchez-­‐Villegas  A,  Delgado-­‐Rodriguez  M,  Alonso  A,  et  al.  Association  of  the  Mediterranean   Dietary  Pattern  With  the  Incidence  of  Depression.  Arch  Gen  Psychiatry  2009;66(10):1090-­‐1098.   (7)  Lai  JS,  Hiles  S,  Bisquera  A,  et  al.  A  systematic  review  and  meta-­‐analysis  of  dietary  patterns  and   depression  in  community-­‐dwelling  adults.  Am  J  Clin  Nutr  2014;99:181-­‐197.  

(8)  Suzuki  T,  Miyaki  K,  Tsutsumi  A,  et  al.  Japanese  dietary  pattern  consistently  relates  to  low   depressive  symptoms  and  it  is  modified  by  job  strain  and  worksite  supports.  Journal  of  Affective   Disorders  2013;150:490-­‐498.  

(9)  Psaltopoulou  T,  Sergentanis  TN,  Panagiotakos  D,  et  al.  Mediterranean  Diet,  Stroke,  Cognitive   Impairment,  and  Depression:  A  Meta-­‐Analysis.  Annals  of  Neurology  2013;74:580-­‐591.  

(10)  Mamplekou  E,  Bountziouka  V,  Psaltopoulou  T,  et  al.  Urban  environment,  physical  inactivity  and   unhealthy  dietary  habits  correlate  to  depression  among  elderly  living  in  eastern  Mediterranean   islands:  the  MEDIS  (MEDiterranean  ISlands  Elderly)  study.  Journal  of  Nutrition  Health  and  Aging   2010;14:449-­‐455.  

(11)  Lopresti  AL,  Hood  SD,  Drummond  PD.  A  review  of  lifestyle  factors  that  contribute  to  important   pathways  associated  with  major  depression:  Diet,  sleep  and  exercise.  Journal  of  Affective  Disorders   2013;148:12-­‐27.  

(12)  Eyres  SL,  Turner,  AI,  Nowson  CA,  et  al.  Does  diet-­‐induced  weight  change  effect  anxiety  in   overweight  and  obese  adults?  Nutrition  2014;30:10-­‐15.  

(13)  Parletta  N,  Milte  CM,  Meyer  BJ.  Nutritional  modulation  of  cognitive  function  and  mental  health.   Journal  of  Nutritional  Biochemistry  2013;24:725-­‐743.  

(14)  Rogers  PJ.  A  healthy  body,  a  healthy  mind:  long-­‐term  impact  of  diet  on  mood  and  cognitive   function.  Proceedings  of  the  Nutrition  Society  2001;60:135-­‐143.  

(24)

(15)  Patrick  RP  AB.  Vitamin  D  and  the  omega-­‐3  fatty  acids  control  serotonin  synthesis  and  action,   part  2:  relevance  for  ADHD,  bipolar,  schizophrenia,  and  impulsive  behavior.  The  FASEB  Journal   2015;June:1-­‐16.  

(16)  Ross  BM,  Seguin  J,  Sieswerda  LE.  Omega-­‐3  fatty  acids  as  treatments  for  mental  illness:  which   disorder  and  which  fatty  acid?  Lipids  in  Health  and  Disease  2007;6(21):1-­‐19.  

(17)  Markus  CR.  Dietary  Amino  Acids  and  Brain  Serotonin  Function;  Implications  for  Stress-­‐Related   Affective  Changes.  Neuromol  Med  2008;10:247-­‐258.  

(18)  Badrasawi  MM,  Shahar  S,  Zahara  AM,  et  al.  Effects  of  Talbinah  food  consumption  on  depressive   symptoms  among  elderly  inddividuals  in  long  term  care  facilities,  randomized  clinical  trial.  Clinical   Interventions  in  Aging  2013;8:279-­‐285.  

(19)  Fernstrom  JD  FM.  Tyrosine,  Phenylalanine,  and  Catecholamine  Synthesis  and  Function  in  the   Brain.  The  Journal  of  Nutrition  2007;137:S1539-­‐S1547.  

(20)  Fernstrom  JD.  Branched-­‐Chain  Amino  Acids  and  Brain  Function.  The  Journal  of  Nutrition   2005;135:S1539-­‐S1546.  

(21)  Chen  G,  Yang  D,  Yang  Y,  et  al.  Amino  acid  metabolic  dysfunction  revealed  in  the  prefrontal  cortex   of  a  rat  model  of  depression.  Behavioral  Brain  Research  2015;278:286-­‐292.  

(22)  Davis  JM,  Alderson  NL,  Welsh  RS.  Serotonin  and  central  nervous  system  fatigue:  nutritional   considerations.  Am  J  Clin  Nutr  2000;72  (suppl):573S-­‐8S.  

(23)  Fugh-­‐Berman  A  CJ.  Dietary  Supplements  and  Natural  Products  as  Psychotherapeutic  Agents.   Psychosomatic  Medicine  1999;61:712-­‐728.  

(24)  Smriga  M,  Ghosh  S,  Mouneimne  Y,  et  al.  Lysine  fortification  reduces  anxiety  and  lessens  stress  in   family  members  in  economically  weak  communities  in  Northwest  Syria.  PNAS  2004;101(22):8285-­‐ 8288.  

(25)  Hakkarainen  R,  Partonen  T,  Haukka  J,  et  al.  Association  of  dietary  amino  acids  with  low  mood.   Depression  and  Anxiety  2003;18:89-­‐94.  

(26)  Verreijen  AM,  Verlaan  S,  Engberink  MF,  et  al.  A  high  whey  protein–,  leucine-­‐,  and  vitamin  D– enriched  supplement  preserves  muscle  mass  during  intentional  weight  loss  in  obese  older  adults:  a   double-­‐blind  randomized  controlled  trial.  Am  J  Clin  Nutr  2015;101:279-­‐286.  

(27)  Nederlands  Trial  Register.  Weight  loss  with  protein  and  resistance  exercise  in  overweight  older   adults  .  2014;  Available  at:  http://www.trialregister.nl/trialreg/admin/rctview.asp?TC=4556.   Accessed  May  16  2015.  

(25)

4th  edition  of  McCance  and  Widdowson's  The  Composition  of  Foods.  First  supplement  to  4th  edition.   ed.  London:  HMSO;  1980.  p.  350-­‐373.  

(31)  World  Health  Organization.  Protein  and  amino  acid  requirements  in  human  nutrition.  WHO   Technical  Report  Series  2007(935):135-­‐159.  

(32)  van  der  Zee  KI,  Sanderman  R  editor.  Het  meten  van  de  algemene  gezondheidstoestand  met  de   RAND-­‐36,  een  handleiding.  2nd  ed.  Groningen:  UMCG  /  Rijksuniversiteit  Groningen,  Research   Institute  SHARE;  2012.  

(33)  Hays  RD  ML.  The  RAND-­‐36  measure  of  health-­‐related  quality  of  life.  Annals  of  Medicine   2001;33:350-­‐357.  

(34)  Yu  DSF,  Yan  ECW,  Chow  CK.  Interpreting  SF-­‐12  mental  component  score:  an  investigation  of  its   convergent  validity  with  CESD-­‐10.  Quality  of  Life  Research  2015;Published  online  19  March  2015.   (35)  Young  SN.  The  effect  of  raising  and  lowering  tryptophan  levels  on  human  mood  and  social   behaviour.  Phil  Trans  R  Soc  B  2013;368(1615):20110375.  

(36)  Block  G.  A  review  of  validations  of  dietary  assessment  methods.  American  Journal  of   Epidemiology  1982;115(4):492-­‐505.  

(37)  Sánchez-­‐Villegas  A,  Martínez-­‐González  MA,  Estruch  R,  et  al.  Mediterranean  dietary  pattern  and   depression:  the  PREDIMED  randomized  trial.  BMC  Medicine  2013;11(208):1-­‐11.  

(38)  Rooney  C,  McKinley  MC,  Woodside  JV.  The  potential  role  of  fruit  and  vegetables  in  aspects  of   psychological  well-­‐being:  a  review  of  the  literature  and  future  directions.  Proceedings  of  the   Nutrition  Society  2013;72:420-­‐432.  

(39)  Jacobs  Jr  DR,  Gross  MD,  Tapsell  L.  Food  synergy:  an  operational  concept  for  understanding   nutrition.  Am  J  Clin  Nutr  2009;89(suppl):1543S-­‐8S.  

(40)  Fournier  JC,  DeRubeis  RJ,  Hollon  SD,  et  al.  Antidepressant  Drug  effects  and  Depression  Severity:   a  Patient-­‐Level  Meta-­‐Analysis.  JAMA  2010;303(1):47-­‐53.  

(41)  Sarris  J,  Logan  AC,  Akbaraly  TN,  et  al.  Nutritional  medicine  as  mainstream  in  psychiatry.  The   Lancet  Psychiatry  2015;2(3):271-­‐274.  

     

(26)
(27)

Appendix  1:  abbreviations  

   

AR   Aromatic  amino  acids  (phenylalanine,  tyrosine,  tryptophan  and  histidine)    

BCAA   Branched-­‐chain  amino  acids  (isoleucine,  leucine  and  valine)    

CI   Confidence  interval  

 

DGI   Dietary  guideline  index  

 

DHA   Docosahexaenoic  acid  (long  chain  omega-­‐3  fatty  acid)    

EPA   Eicosapentaenoic  acid  (long  chain  omega-­‐3  fatty  acid)    

GDS-­‐R   Geriatric  Depression  Scale  

 

LNAA   Long  neutral  amino  acids  (isoleucine,  leucine,  valine,  phenylalanine,  tyrosine,   tryptophan  and  histidine)  

 

MCS   Mental  Component  Score  

 

MPS   Muscle  preservation  study  

 

OR   Odds  ratio  

 

PCS   Physical  Component  Score  

 

WHO   World  Health  Organization  

(28)
(29)

Appendix  2:  graphical  presentation  relationships  amino  acids  and  

MCS  

 

Figure  2:  Relation  isoleucine  (%  protein)  and  MCS:   Figure  3:  relation  leucine  (%  protein)-­‐MCS:  

MCS  =  12.3  +  (8.5  x  isoleucine  %  protein)   MCS  =  14.1  +  (4.7  x  leucine  %  protein)

Figure  4:  Relation  methionine  (%  protein)  and  MCS:   Figure  5:  Relation  phenylalanine  (%  protein)  and  MCS:  

MCS  =  28.3  +  (10.0  x  methionine  %  protein)   MCS  =  14.8  +  (7.8  x  phenylalanine  %  protein)  

Figure  6:  Relation  tyrosine  (%  protein)  and  MCS:   Figure  7:  Relation  threonine  (%  protein)  and  MCS:  

(30)

Figure  8:  Relation  tryptophan  (%  protein)  and  MCS:   Figure  9:  Relation  valine  (%  protein)  and  MCS:

MCS  =  14.2  +  (30.0  x  tryptophan  %  protein)   MCS  =  21.7  +  (5.4  x  valine  %  protein)

Figure  10:  Relation  glutamic  acid  (%  protein)  and  MCS:   Figure  11:  Relation  proline  (%  protein)  and  MCS:  

MCS  =  32.2  +  (0.9  x  glutamic  acid  %  protein)   MCS  =  36.7  +  (2.0  x  proline  %  protein)  

 

(31)

Figure  14:  Relation  AR’s  (%  protein)  and  MCS:   Figure  15:  Relation  LNAA’s  (%  protein)  and  MCS:  

MCS  =  13.9  +  (4.0  x  AR  %  protein)   MCS  =  13.7  +  (1.4  x  LNAA  %  protein)

 

Figure  16:  Relation  AR/BCAA  and  MCS  

MCS  =  109.4  -­‐  (86.8  x  AR/BCAA  in  mg)      

   

Referenties

GERELATEERDE DOCUMENTEN

Herewith, an Ordinary Least Squares (OLS) regression model is used based on high traffic data (300+ visitors per hour) to find a saturation point in the profit formula based

dalgrond, 2010 basisbemesting bouwlandinjectie gelijkwaardig KAS bijbemesting slangenmachine gelijkwaardig KAS Zomergerst dalgrond, 2009 basisbemesting bouwlandinjectie

If the similarities are mainly attributable to the religious tradition he converts convert to, this would mean that there are bigger differences in the conversion

Ten slotte was het doel van huidig onderzoek om te kijken naar de relatie tussen zowel de frequentie als intensiteit van driftbuien en bestraffend disciplineren (3),

Method: Participants (n = 116, 78 women and 38 men) were overweight adults without comorbidi- ties. Self-report instruments examined the burden of suf- fering, beliefs related to

The Action Plan enumerates priority actions that must be attended to: (1) protecting the habitats of the Spanish Imperial Eagle through natural resource management

Optrekke aan die rekstang word allerwee as n toets vir die meting van die arm- en skouergordelkrag aan- vaar. Die objektiwiteit en betroubaarheid van die toets

Transcatheter tricuspid valve-in-ring placement: complex valve obstruction by hypo-attenuating leaflet thickening, hypo-attenuation affecting motion, and native tricuspid