Влияние на энергетический обмен на клеточном уровне диеты плюс лечение эфедрином и кофеином при ожирении

Это испытание было частью подпроекта многоцентрового исследования под названием «Взаимодействие между пищевыми, социально-поведенческими и метаболическими факторами для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний: разработка стратегий питания для населения в целом», одобренного Министерством здравоохранения Италии. Подпроект был специально посвящен диете, термогенезу и ожирению.

1. Комбинация эфедрина и кофеина (ЭК) широко используется для лечения ожирения у людей и до сих пор присутствует во многих растительных препаратах, широко продающихся во многих странах для снижения веса. Хорошо известно, что этот препарат увеличивает скорость метаболизма как у животных, так и у людей. Эфедрин является агонистом как α-, так и β-адренорецепторов; кроме того, он индуцирует высвобождение норадреналина из симпатических нейронов и, таким образом, является симпатомиметическим препаратом со смешанным профилем. Кофеин увеличивает высвобождение как норадреналина, так и дофамина и стимулирует активность нейронов в нескольких областях мозга. Кроме того, кофеин противодействует ингибирующим эффектам аденозина на симпатическую нервную систему (СНС). Эта модуляция активности СНС может быть возможным объяснением термического эффекта ЭК. Фактически адреналин активирует разобщающий белок 1 (UCP1), член митохондриальных переносчиков, локализованных на внутренней митохондриальной мембране в коричневых адипоцитах. Физиологическая роль UCP1 заключается в разобщении окислительного фосфорилирования, поэтому большая часть энергии рассеивается в виде тепла, а не преобразуется в АТФ. UCP1 уникален для митохондрий коричневых адипоцитов, хотя наблюдались коричнеподобные многокамерные адипоциты, экспрессирующие UCP1, вкрапленные в WAT человека. На самом деле мРНК UCP1 была обнаружена во всех жировых тканях взрослых людей, и было подсчитано, что 1 из 100-200 адипоцитов во внутрибрюшинной жировой ткани человека экспрессирует UCP1. Показано, что индуцированное холодом появление буроподобных адипоцитов и UCP1 требует наличия β3-адренорецептора в ранее белой жировой ткани, а присутствие β3-адренорецептора необходимо для полной стимуляции расхода энергии и потребления кислорода в белая жировая ткань.

   Помимо UCP1, экспрессируемого исключительно в бурой жировой ткани (BAT), другой член семейства митохондриальных белков-переносчиков анионов, т. е. разобщающий белок 3 (UCP3), может играть физиологическую роль в энергетическом гомеостазе. Он экспрессируется почти исключительно в скелетных мышцах и имеет две изоформы транскрипции: длинную форму (UCP3L) и короткую форму (UCP3S). Кратковременное ограничение калорий приводило к увеличению уровня мРНК UCP3 примерно в 2-3 раза у худых и тучных людей.

2. Поскольку было проведено лишь несколько небольших исследований на людях для изучения термогенных эффектов ЭК по сравнению только с диетой, в настоящем исследовании мы изучили экспрессию UCP3 в скелетных мышцах и экспрессию бета-3-адренорецепторов в жировой ткани пре- женщины с патологическим ожирением в менопаузе, получавшие плацебо или ЭК в течение 30 дней и впоследствии перенесшие бариатрическую операцию.
3. Субъектами исследования являются взрослые женщины с патологическим ожирением, т. е. индексом массы тела ≥ 40 кг/м2, выбранные из листа ожидания бариатрической хирургии в отделении хирургии (больница Molinette, Турин, Италия). В период лечения все пациенты получали гипокалорийную диету (общая калорийность ~70% от расхода энергии по данным непрямой калориметрии), содержащую 20% белков, 55% углеводов, 25% жиров, половина из которых была мононенасыщенной, а 35 г/день клетчатки. Пациентов рандомизируют для 30-дневного лечения либо ЭК (200/20 мг 3 раза в день), либо плацебо. Они госпитализированы в течение всего периода лечения в метаболическом отделении больницы Сан-Джузеппе-Istituto Auxologico Italiano в Пьянкавалло (VB, Италия). Введение ЭК начинают с начальной дозы 100/10 мг 3 раза в день. в течение первой недели, а затем переходите к полной дозе 200/20 мг три раза в день. Расход энергии в покое измеряют с помощью непрямой калориметрии в начале и в конце исследования. Таблетки для исследования (активное соединение и плацебо) были приготовлены в аптеке больницы.
4. Для оценки безопасности препарата и влияния на сердечную функцию артериальное давление измеряют три раза в день; как электрокардиография, так и эхокардиография регистрируются в начале исследования и каждую неделю. После диетотерапии и медикаментозного лечения пациентов переводят в отделение хирургии (больница Molinette, Турин) для проведения бариатрической хирургии. Медикаментозное лечение (ЭК и плацебо) прекращают за сутки до оперативного вмешательства. Небольшие биопсии прямой мышцы живота, подкожной и сальниковой жировой ткани берут во время операции, немедленно замораживают в жидком азоте и хранят при -80°С для последующего анализа.
5. Уровни мРНК UCP3S и UCP3L измеряют с помощью количественной полимеразной цепной реакции на кафедре фармакологии Миланского университета. Присутствие бета-3-адренорецепторов в жировой ткани оценивают с помощью иммуногистохимии методом авидин-биотинпероксидазы с использованием моноклональных антител против бета-3-адренорецепторов человека на кафедре анатомии человека Университета Анконы.