Efecto sobre el metabolismo energético a nivel celular de la dieta más tratamiento con efedrina y cafeína en la obesidad

Este ensayo formaba parte de un subproyecto de un estudio multicéntrico denominado "Interacción entre factores nutricionales, socioconductuales y metabólicos para la prevención de enfermedades cardiovasculares: desarrollo de estrategias nutricionales en la población general" aprobado por el Ministerio de Salud de Italia. El subproyecto se dirigió específicamente a la dieta, la termogénesis y la obesidad.

1. La combinación de efedrina y cafeína (EC) se ha utilizado ampliamente en el tratamiento de la obesidad humana y todavía está presente en muchas preparaciones a base de hierbas que se venden ampliamente en muchos países para bajar de peso. Es bien sabido que este medicamento aumenta la tasa metabólica tanto en animales como en humanos. La efedrina es un agonista de los adrenoceptores α y β; además, induce la liberación de norepinefrina de las neuronas simpáticas y, por lo tanto, es un fármaco simpático-mimético con un perfil mixto. La cafeína aumenta la liberación de norepinefrina y dopamina y estimula la actividad neuronal en varias regiones del cerebro. Además, la cafeína antagoniza los efectos inhibitorios de la adenosina sobre el sistema nervioso simpático (SNS). Esta modulación de la actividad del SNS puede ser una posible explicación del efecto térmico de la EC. De hecho, la epinefrina activa la proteína desacopladora 1 (UCP1), un miembro de los transportadores mitocondriales localizados en la membrana mitocondrial interna en los adipocitos marrones. El papel fisiológico de UCP1 es desacoplar la fosforilación oxidativa, por lo que la mayor parte de la energía se disipa en forma de calor en lugar de convertirse en ATP. UCP1 es exclusivo de las mitocondrias de adipocitos marrones, aunque se han observado adipocitos multiloculares de tipo marrón que expresan UCP1 intercalados dentro de WAT humano. En realidad, se ha detectado ARNm de UCP1 en todos los tejidos adiposos en humanos adultos, y se ha estimado que 1 de cada 100-200 adipocitos en tejido adiposo intraperitoneal humano expresa UCP1. Se ha demostrado que la aparición inducida por el frío de adipocitos marrones y UCP1 requiere la presencia del adrenoceptor β3 en el tejido adiposo previamente blanco y la presencia del adrenoceptor β3 es necesaria para la estimulación completa del gasto de energía y el consumo de oxígeno en tejido adiposo blanco.

   Además de la UCP1, expresada exclusivamente en el tejido adiposo marrón (BAT), otro miembro de la familia de proteínas portadoras de aniones mitocondriales, es decir, la proteína desacopladora 3 (UCP3), podría desempeñar un papel fisiológico en la homeostasis energética. Se expresa casi exclusivamente en el músculo esquelético y exhibe dos isoformas transcripcionales: una forma larga (UCP3L) y una forma corta (UCP3S). Una breve restricción calórica resultó en un aumento de ~2 a 3 veces en los niveles de ARNm de UCP3 en humanos delgados y obesos.

2. Debido a que solo se han realizado unos pocos estudios pequeños en humanos para investigar los efectos termogénicos de la CE en comparación con la dieta únicamente, en el presente estudio examinamos la expresión de UCP3 en el músculo esquelético y la expresión del adrenoceptor beta-3 en el tejido adiposo de pre- mujeres menopáusicas con obesidad mórbida tratadas con placebo o EC durante 30 días que posteriormente se sometieron a cirugía bariátrica.
3. Los sujetos del estudio son mujeres adultas con obesidad mórbida, es decir, índice de masa corporal ≥ 40 kg/m2, seleccionadas de la lista de espera para cirugía bariátrica en el Departamento de Cirugía (Hospital Molinette, Turín, Italia. Durante el período de tratamiento, todos los pacientes reciben una dieta hipocalórica (contenido energético total de ~70 % del gasto energético, medido por calorimetría indirecta) y que contiene 20 % de proteínas, 55 % de carbohidratos, 25 % de grasas, la mitad de las cuales son monoinsaturadas y 35 g/día de fibras. Los pacientes se aleatorizan a un tratamiento de 30 días con EC (200/20 mg tres veces al día) o placebo. Están hospitalizados, durante todo el período de tratamiento, en la unidad metabólica del Hospital San Giuseppe-Istituto Auxologico Italiano en Piancavallo (VB, Italia). La administración de EC comienza con una dosis inicial de 100/10 mg t.i.d. durante la primera semana y luego continúa con la dosis completa de 200/20 mg t.i.d. El gasto de energía en reposo se mide mediante calorimetría indirecta al inicio y al final del estudio. Las píldoras del estudio (compuesto activo y placebo) fueron preparadas por la Farmacia del Hospital.
4. Para evaluar la seguridad del fármaco y el efecto sobre la función cardíaca, la presión arterial se mide tres veces al día; tanto la electrocardiografía como la ecocardiografía se registran al inicio del estudio y cada semana. Después del período de dieta y medicamentos, los pacientes son transferidos al Departamento de Cirugía (Hospital Molinette, Turín) para la cirugía bariátrica. El tratamiento farmacológico (CE y placebo) se suspende el día anterior a la intervención quirúrgica. Se toman pequeñas biopsias de recto abdominal y de tejido adiposo subcutáneo y epiplón durante la cirugía, se congelan inmediatamente en nitrógeno líquido y se almacenan a -80°C para su posterior análisis.
5. Los niveles de ARNm de UCP3S y UCP3L se miden mediante reacción en cadena de polimerasa cuantitativa en el Departamento de Farmacología de la Universidad de Milán. La presencia de adrenorreceptor beta-3 en el tejido adiposo se evalúa mediante inmunohistoquímica mediante la técnica de avidina-biotina peroxidasa utilizando anticuerpos monoclonales anti-adrenérgicos beta-3 humanos en el Departamento de Anatomía Humana de la Universidad de Ancona.