Vaikutus energian aineenvaihduntaan solutasolla ruokavalion sekä efedriinin ja kofeiinin hoidon liikalihavuuden hoidossa

Tämä tutkimus oli osa Italian terveysministeriön hyväksymän monikeskustutkimuksen alaprojektia, jonka nimi oli "Ravitsemuksellisten, sosiaalisten, käyttäytymis- ja metabolisten tekijöiden välinen vuorovaikutus sydän- ja verisuonisairauksien ehkäisyyn: ravitsemusstrategioiden kehittäminen väestölle". Osaprojektin kohteena oli erityisesti ruokavalio, lämpösyntyminen ja liikalihavuus.

1. Efedriinin ja kofeiinin (EC) yhdistelmää on käytetty laajalti ihmisten liikalihavuuden hoidossa, ja se on edelleen mukana monissa kasviperäisissä valmisteissa, joita myydään laajalti monissa maissa painonpudotukseen. Tiedetään hyvin, että tämä lääke lisää aineenvaihduntaa sekä eläimillä että ihmisillä. Efedriini on sekä α- että β-adrenoseptoreiden agonisti; lisäksi se indusoi norepinefriinin vapautumista sympaattisista hermosoluista ja on siten sympatomimeettinen lääke, jolla on sekaprofiili. Kofeiini lisää sekä norepinefriinin että dopamiinin vapautumista ja stimuloi hermosolujen toimintaa useilla aivoalueilla. Lisäksi kofeiini estää adenosiinin inhiboivia vaikutuksia sympaattiseen hermostoon (SNS). Tämä SNS-aktiivisuuden modulaatio voi olla mahdollinen selitys EC:n termiselle vaikutukselle. Itse asiassa adrenaliini aktivoi irrottavan proteiinin 1:n (UCP1), joka on mitokondrioiden kantajien jäsen, joka sijaitsee ruskeissa rasvasoluissa mitokondrioiden sisäisellä kalvolla. UCP1:n fysiologinen rooli on irrottaa oksidatiivinen fosforylaatio, joten suurin osa energiasta hajoaa lämpönä sen sijaan, että se muuttuisi ATP:ksi. UCP1 on ainutlaatuinen ruskeille rasvasolujen mitokondrioille, vaikka ruskean kaltaisia ​​multilokulaarisia rasvasoluja, jotka ilmentävät UCP1:tä ihmisen WAT:n sisällä, on havaittu. Itse asiassa UCP1-mRNA on havaittu kaikista rasvakudoksista aikuisilla ihmisillä, ja on arvioitu, että yksi 100-200 rasvakudoksesta ihmisen intraperitoneaalisessa rasvakudoksessa ilmentää UCP1:tä. On osoitettu, että kylmän aiheuttama ruskeiden kaltaisten adiposyyttien ja UCP1:n esiintyminen edellyttää β3-adrenoseptorin läsnäoloa aiemmin valkoisessa rasvakudoksessa ja β3-adrenoseptorin läsnäoloa tarvitaan energiankulutuksen ja hapenkulutuksen täysimääräiseen stimulointiin valkoista rasvakudosta.

   UCP1:n lisäksi, joka ilmentyy yksinomaan ruskeassa rasvakudoksessa (BAT), toisella mitokondriaalisen anionin kantajaproteiiniperheen jäsenellä, eli irrottavalla proteiinilla 3 (UCP3), voisi olla fysiologinen rooli energian homeostaasissa. Se ilmentyy lähes yksinomaan luurankolihaksissa ja sillä on kaksi transkription isoformia: pitkä muoto (UCP3L) ja lyhyt muoto (UCP3S). Lyhyt kalorirajoitus johti ~2-3-kertaiseen UCP3-mRNA-tasojen nousuun laihoilla ja lihavilla ihmisillä.

2. Koska ihmisillä on tehty vain muutamia pieniä tutkimuksia EC:n termogeenisten vaikutusten tutkimiseksi pelkkään ruokavalioon verrattuna, tarkastelimme tässä tutkimuksessa UCP3:n ilmentymistä luurankolihaksissa ja beeta-3-adrenoseptoreiden ilmentymistä esi-isän rasvakudoksessa. vaihdevuodet sairaalloisesti liikalihavat naiset, joita hoidettiin joko lumelääke- tai EC-hoidolla 30 päivän ajan ja joille sen jälkeen tehtiin bariatrinen leikkaus.
3. Tutkittavat ovat aikuisia naisia, joilla on sairaalloinen liikalihavuus eli painoindeksi ≥ 40 kg/m2 ja jotka on valittu leikkausosaston (Molinette Hospital, Torino, Italia) jonotuslistalta bariatriseen leikkaukseen. Hoitojakson aikana kaikkia potilaita ruokitaan vähäkalorisella ruokavaliolla (kokonaisenergiapitoisuus ~70 % energiankulutuksesta epäsuoralla kalorimetrialla mitattuna), joka sisältää 20 % proteiineja, 55 % hiilihydraatteja, 25 % rasvaa, josta puolet oli kertatyydyttymättömiä, ja 35 g/päivä kuituja. Potilaat satunnaistetaan saamaan 30 päivän hoitoa joko EC:llä (200/20 mg t.i.d.) tai lumelääkehoidolla. He ovat sairaalahoidossa koko hoitojakson ajan San Giuseppe Hospital-Istituto Auxologico Italianon aineenvaihduntayksikössä Piancavallossa (VB, Italia). EC-anto aloitetaan aloitusannoksella 100/10 mg t.i.d. ensimmäisen viikon ajan ja sitten jatketaan täydellä annoksella 200/20 mg t.i.d. Lepoenergiankulutus mitataan epäsuoralla kalorimetrialla lähtötilanteessa ja tutkimuksen lopussa. Tutkimuspillerit (vaikuttava aine ja lumelääke) valmisti sairaalan apteekki.
4. Lääkkeen turvallisuuden ja sydämen toimintaan kohdistuvan vaikutuksen arvioimiseksi verenpaine mitataan kolme kertaa päivässä; sekä elektrokardiografia että kaikukuvaus tallennetaan lähtötilanteessa ja joka viikko. Laihdutus- ja lääkejakson jälkeen potilaat siirretään kirurgian osastolle (Molinette Hospital, Torino) bariatriseen leikkaukseen. Lääkehoito (EC ja lumelääke) lopetetaan leikkausta edeltävänä päivänä. Pienet biopsiat suorasta vatsasta sekä ihonalaisista ja omentaalisista rasvakudoksista otetaan leikkauksen aikana, pakastetaan välittömästi nestetypessä ja säilytetään -80 °C:ssa myöhempää analyysiä varten.
5. UCP3S- ja UCP3L-mRNA-tasot mitataan kvantitatiivisella polymeraasiketjureaktiolla Milanon yliopiston farmakologian laitoksella. Beeta-3-adrenoseptorin esiintyminen rasvakudoksessa arvioidaan immunohistokemialla avidiini-biotiiniperoksidaasitekniikalla käyttäen monoklonaalista ihmisen beeta-3-adrenoseptorivasta-ainetta Anconan yliopiston ihmisen anatomian laitoksella.