Effetto sul metabolismo energetico a livello cellulare del trattamento Diet Plus con efedrina e caffeina nell'obesità

Questo studio faceva parte di un sottoprogetto di uno studio multicentrico denominato "Interazione tra fattori nutrizionali, socio-comportamentali e metabolici per la prevenzione delle malattie cardiovascolari: sviluppo di strategie nutrizionali sulla popolazione generale" approvato dal Ministero della Salute italiano. Il sottoprogetto è stato specificamente indirizzato alla dieta, alla termogenesi e all'obesità.

1. La combinazione di efedrina e caffeina (EC) è stata ampiamente utilizzata nel trattamento dell'obesità umana ed è ancora presente in molti preparati a base di erbe venduti in molti paesi per la perdita di peso. È noto che questo farmaco aumenta il tasso metabolico sia negli animali che nell'uomo. L'efedrina è un agonista sia dei recettori α che β-adrenocettori; inoltre, induce il rilascio di norepinefrina dai neuroni simpatici, e quindi è un farmaco simpatico-mimetico con un profilo misto. La caffeina aumenta il rilascio di noradrenalina e dopamina e stimola l'attività neuronale in diverse regioni del cervello. Inoltre, la caffeina antagonizza gli effetti inibitori dell'adenosina sul sistema nervoso simpatico (SNS). Questa modulazione dell'attività del SNS può essere una possibile spiegazione dell'effetto termico dell'EC. Infatti, l'epinefrina attiva la proteina di disaccoppiamento 1 (UCP1), un membro dei carrier mitocondriali localizzati sulla membrana mitocondriale interna negli adipociti bruni. Il ruolo fisiologico di UCP1 è quello di disaccoppiare la fosforilazione ossidativa, quindi la maggior parte dell'energia viene dissipata sotto forma di calore anziché essere convertita in ATP. L'UCP1 è unico per i mitocondri degli adipociti marroni, sebbene siano stati osservati adipociti multiloculari simili al marrone che esprimono UCP1 intervallati all'interno del WAT umano. In realtà, l'mRNA di UCP1 è stato rilevato in tutti i tessuti adiposi negli esseri umani adulti ed è stato stimato che 1 adipocita su 100-200 nel tessuto adiposo intraperitoneale umano esprime UCP1. È stato dimostrato che la presenza indotta dal freddo di adipociti bruni e UCP1 richiede la presenza del β3-adrenocettore nel tessuto adiposo precedentemente bianco e la presenza del β3-adrenocettore è necessaria per la piena stimolazione del dispendio energetico e del consumo di ossigeno in tessuto adiposo bianco.

   Oltre all'UCP1, espresso esclusivamente nel tessuto adiposo bruno (BAT), un altro membro della famiglia delle proteine ​​portatrici di anioni mitocondriali, ovvero la proteina di disaccoppiamento 3 (UCP3), potrebbe svolgere un ruolo fisiologico nell'omeostasi energetica. È espresso quasi esclusivamente nel muscolo scheletrico e presenta due isoforme trascrizionali: una forma lunga (UCP3L) e una forma corta (UCP3S). Una breve restrizione calorica ha comportato un aumento da ~ 2 a 3 volte dei livelli di mRNA di UCP3 negli esseri umani magri e obesi.

2. Poiché solo pochi, piccoli studi sono stati condotti sugli esseri umani per studiare gli effetti termogenici della CE rispetto alla sola dieta, nel presente studio abbiamo esaminato l'espressione dell'UCP3 nel muscolo scheletrico e l'espressione del beta-3 adrenocettore nel tessuto adiposo del pre- donne in menopausa patologicamente obese trattate con placebo o EC per 30 giorni che successivamente sono state sottoposte a chirurgia bariatrica.
3. I soggetti dello studio sono donne adulte con obesità patologica i.e. indice di massa corporea ≥ 40 kg/m2 selezionate dalla lista d'attesa per la chirurgia bariatrica presso il Dipartimento di Chirurgia (Ospedale Molinette, Torino, Italia. Durante il periodo di trattamento tutti i pazienti sono alimentati con una dieta ipocalorica (contenuto energetico totale di circa il 70% del dispendio energetico, misurato mediante calorimetria indiretta), e contenente il 20% di proteine, il 55% di carboidrati, il 25% di cui la metà di grassi era monoinsaturo e 35 g/giorno di fibre. I pazienti sono randomizzati al trattamento di 30 giorni con EC (200/20 mg tre volte al giorno) o placebo. Sono ricoverati, durante tutto il periodo di cura, presso l'unità metabolica dell'Ospedale San Giuseppe-Istituto Auxologico Italiano di Piancavallo (VB, Italia). La somministrazione EC inizia con una dose iniziale di 100/10 mg t.i.d. per la prima settimana e poi si procede con la dose piena di 200/20 mg t.i.d. Il dispendio energetico a riposo è misurato mediante calorimetria indiretta al basale e alla fine dello studio. Le pillole dello studio (composto attivo e placebo) sono state preparate dalla Farmacia dell'Ospedale.
4. Per valutare la sicurezza del farmaco e l'effetto sulla funzione cardiaca, la pressione arteriosa viene misurata tre volte al giorno; sia l'elettrocardiografia che l'ecocardiografia vengono registrati al basale e ogni settimana. Dopo il periodo dietetico e farmacologico, i pazienti vengono trasferiti presso il Reparto di Chirurgia (Ospedale Molinette, Torino) per la chirurgia bariatrica. Il trattamento farmacologico (EC e placebo) viene interrotto il giorno prima dell'intervento chirurgico. Durante l'intervento vengono prelevate piccole biopsie del retto addominale e del tessuto adiposo sottocutaneo e omentale, immediatamente congelate in azoto liquido e conservate a -80°C per le successive analisi.
5. I livelli di mRNA di UCP3S e UCP3L sono misurati mediante reazione a catena della polimerasi quantitativa presso il Dipartimento di Farmacologia dell'Università degli Studi di Milano. La presenza del beta-3 adrenorecettore nel tessuto adiposo viene valutata mediante immunoistochimica con la tecnica dell'avidina-biotina perossidasi utilizzando l'anticorpo monoclonale anti-beta 3-adrenocettore umano presso il Dipartimento di Anatomia Umana dell'Università di Ancona.