Mitochondrienmenge und -dichte sind mit einem erhöhten oxidativen Stoffwechsel verbunden. Es wurde nachgewiesen, dass eine hypokalorische fettreiche/kohlenhydratarme (HF/LC) Diät transkriptionelle Marker der mitochondrialen Biogenese hochregulieren kann; dies wurde bisher noch nicht in vivo im Anschluss an eine proteinreiche/kohlenhydratarme (HP/LC) Diät untersucht. Ziel der Studie war es daher, die Auswirkungen solcher Diäten auf die Transkriptionsmarker der mitochondrialen Biogenese, die Körperzusammensetzung und den Ruheumsatz (RMR) zu untersuchen. Fünfundvierzig gesunde männliche Teilnehmer wurden nach dem Zufallsprinzip einer von vier Interventionsdiäten zugeteilt: eukalorische Ernährung mit hohem Proteinanteil und wenig Kohlenhydraten (PRO-EM), hypokalorische Ernährung mit hohem Proteinanteil und wenig Kohlenhydraten (PRO-ER), eukalorische Ernährung mit hohem Kohlenhydratanteil (CHO-EM) oder hypokalorische Ernährung mit hohem Kohlenhydratanteil (CHO-ER). Das Makronährstoffverhältnis der proteinreichen Diät und der kohlenhydratreichen Diät betrug 40:30:30% bzw. 10:60:30% (PRO:CHO:FAT). Die Energiezufuhr für die hypokalorischen Diäten wurde so berechnet, dass sie dem Ruhestoffwechsel entspricht. Die Teilnehmer besuchten das Labor 3 Mal im Abstand von jeweils 7 Tagen. Bei jedem Besuch wurden die Körperzusammensetzung, der Ruhestoffwechsel und eine Muskelbiopsie aus dem Vastus lateralis entnommen. Vor den Besuchen 1 und 2 wurde die gewohnte Ernährung konsumiert, die als Kontrolle diente, zwischen den Besuchen 2 und 3 wurde die Interventionsdiät 7 Tage lang kontinuierlich konsumiert. Es wurde kein Gruppe-x-Zeit-Effekt beobachtet, jedoch wurde in der PRO-ER-Gruppe ein signifikanter Anstieg der AMPK-, PGC-1α-, SIRT1- und SIRT3-mRNA-Expression nach der Diät-Interventionsgruppe beobachtet (p < 0,05). In den anderen 3 Gruppen wurde keine Veränderung bei einem der Transkriptionsmarker beobachtet. Trotz einer Reduzierung der Kalorienzufuhr um ∼30 % wurde zwischen den PRO-ER- und CHO-EM-Gruppen kein Unterschied beim Verlust an fettfreier Masse (LM) festgestellt. Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass eine 7-tägige hypokalorische Diät mit hohem Proteingehalt und wenig Kohlenhydraten die AMPK-, SIRT1- und PGC-1 α mRNA-Expression in Ruhe erhöht, und deuten auch darauf hin, dass ein erhöhtes Nahrungsprotein den LM-Masseverlust in einem hypokalorischen Zustand abschwächen kann.