Vliv na energetický metabolismus na buněčné úrovni Dieta plus léčba efedrinem a kofeinem při obezitě

Tato studie byla součástí dílčího projektu multicentrické studie s názvem „Interakce mezi nutričními, sociálně-behaviorálními a metabolickými faktory pro prevenci kardiovaskulárních onemocnění: vývoj nutričních strategií u obecné populace“ schválené italským ministerstvem zdravotnictví. Podprojekt byl specificky zaměřen na dietu, termogenezi a obezitu.

1. Kombinace efedrinu a kofeinu (EC) je široce používána při léčbě lidské obezity a je stále přítomna v mnoha bylinných přípravcích prodávaných široce v mnoha zemích na hubnutí. Je dobře známo, že tento lék zvyšuje rychlost metabolismu u zvířat i lidí. Efedrin je agonista α i β-adrenoceptorů; navíc indukuje uvolňování norepinefrinu ze sympatických neuronů, a je tedy sympatomimetickým lékem se smíšeným profilem. Kofein zvyšuje uvolňování norepinefrinu i dopaminu a stimuluje neuronální aktivitu v několika oblastech mozku. Kromě toho kofein antagonizuje inhibiční účinky adenosinu na sympatický nervový systém (SNS). Tato modulace aktivity SNS může být možným vysvětlením termického účinku EC. Ve skutečnosti epinefrin aktivuje uncoupling protein 1 (UCP1), člen mitochondriálních nosičů lokalizovaných na vnitřní mitochondriální membráně v hnědých adipocytech. Fyziologická role UCP1 spočívá v odpojení oxidativní fosforylace, takže většina energie je rozptýlena jako teplo, spíše než aby byla přeměněna na ATP. UCP1 je jedinečný pro hnědé adipocytové mitochondrie, ačkoli byly pozorovány hnědé multilokulární adipocyty exprimující UCP1 rozptýlené v lidském WAT. Ve skutečnosti byla UCP1 mRNA detekována ve všech tukových tkáních u dospělých lidí a odhaduje se, že 1 ze 100-200 adipocytů v lidské intraperitoneální tukové tkáni exprimuje UCP1. Ukázalo se, že chladem indukovaný výskyt hnědě podobných adipocytů a UCP1 vyžaduje přítomnost β3-adrenoceptoru v dříve bílé tukové tkáni a přítomnost β3-adrenoceptoru je nutná pro plnou stimulaci energetického výdeje a spotřeby kyslíku v bílá tuková tkáň.

   Kromě UCP1, exprimovaného výhradně v hnědé tukové tkáni (BAT), další člen rodiny mitochondriálních aniontových nosných proteinů, tj. uncoupling protein 3 (UCP3), by mohl hrát fyziologickou roli v energetické homeostáze. Je exprimován téměř výhradně v kosterním svalu a vykazuje dvě transkripční izoformy: dlouhou formu (UCP3L) a krátkou formu (UCP3S). Krátké kalorické omezení mělo za následek ~2- až 3-násobné zvýšení hladin UCP3 mRNA u štíhlých a obézních lidí.

2. Protože bylo na lidech provedeno pouze několik malých studií, které zkoumaly termogenní účinky EC ve srovnání pouze s dietou, v této studii jsme zkoumali expresi UCP3 v kosterním svalu a expresi beta-3 adrenoceptorů v tukové tkáni pre- menopauzální morbidně obézní ženy léčené buď placebem nebo EC po dobu 30 dnů, které následně podstoupily bariatrickou operaci.
3. Předměty studie jsou dospělé ženy s morbidní obezitou, tj. indexem tělesné hmotnosti ≥ 40 kg/m2, vybrané z čekací listiny na bariatrickou operaci na chirurgickém oddělení (Molinette Hospital, Turín, Itálie. Během léčebného období jsou všichni pacienti krmeni hypokalorickou dietou (celkový energetický obsah ~70 % energetického výdeje, měřeno nepřímou kalorimetrií), obsahující 20 % bílkovin, 55 % sacharidů, 25 % tuků, z nichž polovina byla mononenasycená a 35 g vlákniny/den. Pacienti jsou randomizováni k 30denní léčbě buď EC (200/20 mg t.i.d.) nebo placebem. Po celou dobu léčby jsou hospitalizováni na metabolické jednotce San Giuseppe Hospital-Istituto Auxologico Italiano v Piancavallo (VB, Itálie). Podání EC začíná počáteční dávkou 100/10 mg t.i.d. první týden a poté se pokračuje s plnou dávkou 200/20 mg t.i.d. Výdej energie v klidu se měří nepřímou kalorimetrií na začátku a na konci studie. Studované pilulky (aktivní sloučenina a placebo) byly připraveny nemocniční lékárnou.
4. Za účelem vyhodnocení bezpečnosti léku a účinku na srdeční funkci se měří krevní tlak třikrát denně; jak elektrokardiografie, tak echokardiografie jsou zaznamenávány na začátku a každý týden. Po dietě a medikaci jsou pacienti převezeni na chirurgické oddělení (Molinette Hospital, Turín) na bariatrickou chirurgii. Léčba léky (EC a placebo) je ukončena den před chirurgickým zákrokem. Malé biopsie přímého břišního svalu a podkožní a omentální tukové tkáně se odebírají během operace, okamžitě se zmrazí v tekutém dusíku a skladují se při -80 °C pro následnou analýzu.
5. Hladiny mRNA UCP3S a UCP3L jsou měřeny kvantitativní polymerázovou řetězovou reakcí na katedře farmakologie Univerzity v Miláně. Přítomnost beta-3 adrenoceptoru v tukové tkáni je hodnocena imunohistochemicky technikou avidin-biotin peroxidázy s použitím monoklonální protilátky proti lidskému beta 3-adrenoceptoru na Ústavu anatomie člověka, University of Ancona.