Wpływ na metabolizm energii na poziomie komórkowym diety oraz leczenia efedryną i kofeiną w otyłości

Ta próba była częścią podprojektu wieloośrodkowego badania o nazwie „Interakcja między czynnikami żywieniowymi, społeczno-behawioralnymi i metabolicznymi w zapobieganiu chorobom sercowo-naczyniowym: rozwój strategii żywieniowych w populacji ogólnej”, zatwierdzonego przez włoskie Ministerstwo Zdrowia. Podprojekt był w szczególności ukierunkowany na dietę, termogenezę i otyłość.

1. Połączenie efedryny i kofeiny (EC) było szeroko stosowane w leczeniu otyłości u ludzi i nadal jest obecne w wielu preparatach ziołowych sprzedawanych w wielu krajach w celu zmniejszenia masy ciała. Powszechnie wiadomo, że lek ten zwiększa tempo metabolizmu zarówno u zwierząt, jak iu ludzi. Efedryna jest agonistą receptorów α i β-adrenergicznych; ponadto indukuje uwalnianie noradrenaliny z neuronów współczulnych, a zatem jest lekiem sympatykomimetycznym o mieszanym profilu. Kofeina zwiększa uwalnianie zarówno noradrenaliny, jak i dopaminy oraz stymuluje aktywność neuronów w kilku obszarach mózgu. Ponadto kofeina antagonizuje hamujące działanie adenozyny na współczulny układ nerwowy (SNS). Ta modulacja aktywności WUN może być możliwym wyjaśnieniem efektu termicznego EC. W rzeczywistości epinefryna aktywuje białko rozprzęgające 1 (UCP1), członka mitochondrialnych nośników zlokalizowanych na wewnętrznej błonie mitochondrialnej w brązowych adipocytach. Fizjologiczna rola UCP1 polega na rozprzęganiu fosforylacji oksydacyjnej, dlatego większość energii jest rozpraszana w postaci ciepła, a nie przekształcana w ATP. UCP1 jest unikalny dla mitochondriów brązowych adipocytów, chociaż zaobserwowano podobne do brązu wielokomorowe adipocyty wyrażające UCP1 przeplatane ludzkim WAT. W rzeczywistości mRNA UCP1 wykryto we wszystkich tkankach tłuszczowych dorosłych ludzi i oszacowano, że 1 na 100-200 adipocytów w ludzkiej śródotrzewnowej tkance tłuszczowej wyraża UCP1. Wykazano, że indukowane zimnem występowanie adipocytów brunatnych i UCP1 wymaga obecności receptora β3-adrenergicznego w uprzednio białej tkance tłuszczowej, a obecność receptora β3-adrenergicznego jest wymagana do pełnej stymulacji wydatku energetycznego i zużycia tlenu w tkance tłuszczowej. biała tkanka tłuszczowa.

   Oprócz UCP1, wyrażanego wyłącznie w brązowej tkance tłuszczowej (BAT), inny członek rodziny mitochondrialnych białek nośnikowych anionów, tj. białko rozprzęgające 3 (UCP3), może odgrywać fizjologiczną rolę w homeostazie energetycznej. Ulega ekspresji prawie wyłącznie w mięśniach szkieletowych i wykazuje dwie izoformy transkrypcyjne: formę długą (UCP3L) i formę krótką (UCP3S). Krótkie ograniczenie kaloryczne spowodowało około 2- do 3-krotny wzrost poziomów mRNA UCP3 u szczupłych i otyłych ludzi.

2. Ponieważ przeprowadzono tylko kilka małych badań na ludziach w celu zbadania termogenicznego wpływu EC w porównaniu z samą dietą, w niniejszym badaniu zbadaliśmy ekspresję UCP3 w mięśniach szkieletowych i ekspresję receptorów adrenergicznych beta-3 w tkance tłuszczowej pre- chorobliwie otyłe kobiety w okresie menopauzy, którym podawano placebo lub EC przez 30 dni, które następnie przeszły operację bariatryczną.
3. Badane osoby to dorosłe kobiety z otyłością olbrzymią, tj. o wskaźniku masy ciała ≥ 40 kg/m2 wybrane z listy oczekujących na operację bariatryczną w Klinice Chirurgii (Szpital Molinette, Turyn, Włochy). W okresie leczenia wszyscy pacjenci są żywieni dietą hipokaloryczną (całkowita wartość energetyczna ~70% wydatku energetycznego mierzona metodą kalorymetrii pośredniej) i zawierającą 20% białka, 55% węglowodanów, 25% tłuszczu, z czego połowa była jednonienasycona, oraz 35 g błonnika dziennie. Pacjenci są losowo przydzielani do 30-dniowego leczenia EC (200/20 mg trzy razy na dobę) lub placebo. Przez cały okres leczenia są hospitalizowani na oddziale metabolicznym San Giuseppe Hospital-Istituto Auxologico Italiano w Piancavallo (VB, Włochy). Podawanie EC rozpoczyna się od dawki początkowej 100/10 mg 3 razy dziennie. przez pierwszy tydzień, a następnie pełną dawkę 200/20 mg 3 razy dziennie. Spoczynkowy wydatek energetyczny mierzono za pomocą kalorymetrii pośredniej na początku badania i na końcu badania. Badane pigułki (substancja czynna i placebo) zostały przygotowane przez Aptekę Szpitalną.
4. W celu oceny bezpieczeństwa leku i wpływu na czynność serca trzy razy dziennie mierzy się ciśnienie krwi; zarówno elektrokardiografia, jak i echokardiografia są rejestrowane na początku badania i co tydzień. Po okresie diety i leków pacjenci są przenoszeni na Oddział Chirurgii (Szpital Molinette, Turyn) na operację bariatryczną. Leczenie farmakologiczne (EC i placebo) przerywa się na dzień przed interwencją chirurgiczną. Małe biopsje mięśnia prostego brzucha oraz podskórnej i sieciowej tkanki tłuszczowej są pobierane podczas operacji, natychmiast zamrażane w ciekłym azocie i przechowywane w temperaturze -80°C do późniejszej analizy.
5. Poziomy mRNA UCP3S i UCP3L są mierzone za pomocą ilościowej reakcji łańcuchowej polimerazy na Wydziale Farmakologii Uniwersytetu w Mediolanie. Obecność receptora beta-3 adrenergicznego w tkance tłuszczowej jest oceniana metodą immunohistochemiczną techniką peroksydazy awidyno-biotynowej z użyciem monoklonalnego przeciwciała przeciw ludzkiemu receptorowi beta-3-adrenergicznemu na Wydziale Anatomii Człowieka Uniwersytetu w Ankonie.