Departamentul de afiliere pentru medicină internă, Facultatea de Medicină Ribeirão Preto, Universitatea din São Paulo, Ribeirão Preto-SP, Brazilia

ucp3

Departamentul de afiliere pentru medicină internă, Facultatea de Medicină Ribeirão Preto, Universitatea din São Paulo, Ribeirão Preto-SP, Brazilia

Departamentul de afiliere pentru medicină internă, Facultatea de Medicină Ribeirão Preto, Universitatea din São Paulo, Ribeirão Preto-SP, Brazilia

Departamentul de afiliere pentru medicină internă, Facultatea de Medicină Ribeirão Preto, Universitatea din São Paulo, Ribeirão Preto-SP, Brazilia

Departamentul de afiliere pentru medicină internă, Facultatea de Medicină Ribeirão Preto, Universitatea din São Paulo, Ribeirão Preto-SP, Brazilia

Departamentul de afiliere pentru medicină internă, Facultatea de Medicină Ribeirão Preto, Universitatea din São Paulo, Ribeirão Preto-SP, Brazilia

Departamentul de afiliere pentru medicină internă, Facultatea de Medicină Ribeirão Preto, Universitatea din São Paulo, Ribeirão Preto-SP, Brazilia

Departamentul de afiliere pentru medicină internă, Facultatea de Medicină Ribeirão Preto, Universitatea din São Paulo, Ribeirão Preto-SP, Brazilia

Departamentul de Afiliere Chirurgie și Anatomie, Școala de Medicină Ribeirão Preto, Universitatea din São Paulo, Ribeirão Preto-SP, Brazilia

Departamentul de afiliere pentru medicină internă, Facultatea de Medicină Ribeirão Preto, Universitatea din São Paulo, Ribeirão Preto-SP, Brazilia

  • Bruno A. P. Oliveira,
  • Marcela A. S. Pinhel,
  • Carolina F. Nicoletti,
  • Cristiana C. Oliveira,
  • Driele C. G. Quinhoneiro,
  • Natalia Y. Noronha,
  • Júlio S. Marchini,
  • Ana J. Marchry,
  • Wilson S. Junior,
  • Carla B. Nonino

Cifre

Abstract

Context/Obiectiv

Proteinele de decuplare (UCP) sunt localizate în membrana interioară a mitocondriilor. Aceste proteine ​​participă la termogeneză și la consumul de energie. Acest studiu a avut ca scop evaluarea modului în care expresia UCP1 și UCP3 influențează oxidarea substratului și determină posibile modificări ale compoziției corpului la pacienții supuși unei intervenții chirurgicale bariatrice.

Subiecte/Metode

Acesta este un studiu longitudinal cuprinzând 13 femei cu obezitate de gradul III care au fost supuse unei intervenții chirurgicale bariatrice și 10 indivizi cu greutate sănătoasă (grup de control). Compoziția corpului a fost evaluată prin impedanță bioelectrică. Oxidarea carbohidraților și a grăsimilor a fost determinată prin calorimetrie indirectă. Țesutul adipos subcutanat a fost colectat pentru analiza expresiei genelor. QPCR a fost utilizat pentru a evalua expresia UCP1 și UCP3.

Rezultate

Pacienții obezi și grupul martor au diferit semnificativ în ceea ce privește oxidarea lipidelor și a carbohidraților. La șase luni după operația bariatrică, diferențele au dispărut. Oxidarea lipidelor corelată cu procentul de masă grasă în perioada postoperatorie. Analiza de regresie liniară multiplă a arătat că genele UCP1 și UCP3 au contribuit la oxidarea lipidelor și a carbohidraților. În plus, expresia UCP3 a fost asociată cu IMC, procentul de masă corporală slabă și procentul de masă în perioada postoperatorie.

Concluzii

Expresia UCP1 și UCP3 este asociată cu oxidarea lipidelor și a carbohidraților la pacienții supuși unei intervenții chirurgicale bariatrice. În plus, UCP3 participă la modularea compoziției corpului la șase luni postoperator.

Citare: Oliveira BAP, Pinhel MAS, Nicoletti CF, Oliveira CC, Quinhoneiro DCG, Noronha NY, și colab. (2016) Expresia UCP1 și UCP3 este asociată cu oxidarea lipidelor și carbohidraților și compoziția corpului. PLoS ONE 11 (3): e0150811. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0150811

Editor: Miguel López, Facultatea de Medicină a Universității din Santiago de Compostela - CIMUS, SPANIA

Primit: 8 octombrie 2015; Admis: 19 februarie 2016; Publicat: 9 martie 2016

Disponibilitatea datelor: Toate datele relevante se află în hârtie și în fișierele sale de informații de suport.

Finanțarea: Această lucrare a fost susținută de subvenția nr. 2013/06563-7 și # 2013/08916-4 de la São Paulo Research Foundation (FAPESP). Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Obezitatea este o problemă de sănătate publică în multe părți ale lumii, deoarece a fost asociată cu un risc crescut de a dezvolta hipertensiune și diabet [1]. Cantitatea de macronutrienți care este consumată și oxidată în organism determină stocarea energiei. Stabilirea unui bilanț energetic negativ este extrem de important pentru a stimula pierderea în greutate la persoanele obeze [2].

Modificările stilului de viață, inclusiv modificarea dietei și creșterea activității fizice sunt strategii care vizează pierderea în greutate. Cu toate acestea, aceste modificări nu sunt suficiente în majoritatea cazurilor, în special pentru persoanele cu obezitate severă [3]. Chirurgia bariatrică a fost identificată drept cel mai util instrument pentru a obține pierderea în greutate și menținerea pierderii în greutate în timp [4]. Această procedură este recomandată persoanelor cu indice de masă corporală (IMC) egal sau mai mare de 40 kg/m 2 și cu IMC mai mare de 35 kg/m 2 atunci când există comorbidități [5].

Studiile au sugerat că factorii genetici contribuie la dezvoltarea obezității [6]. Într-adevăr, aproximativ 40-70% din variația susceptibilității la obezitate poate fi atribuită geneticii [7].

Proteinele de decuplare (UCP) sunt membri ai familiei de proteine ​​situate în membrana interioară a mitocondriilor. Aceste proteine ​​participă la consumul de energie, termogeneză, reglarea acizilor grași liberi și reducerea speciilor reactive de oxigen [8]. UCP1 joacă un rol important nu numai în reglarea termică, ci și în echilibrul energetic și controlul greutății [9]. Un studiu recent efectuat pe modele experimentale de chirurgie bariatrică a detectat prezența temperaturii corporale crescute și a nivelului de expresie a proteinei UCP1 a țesutului adipos maron reglat în sus după intervenția chirurgicală [10]. În plus față de acțiunea sa în țesutul adipos, UCP1 contribuie la capacitatea organismului de a oxida substraturile, de a metaboliza lipidele și de a reduce greutatea, astfel încât o expresie ridicată a UCP1 ar trebui să împiedice dezvoltarea obezității [11].

UCP3 este, de asemenea, implicat în reglarea metabolismului energetic și controlul greutății. Dovezi recente au sugerat că UCP3 joacă un rol important în modularea utilizării lipidelor și glucozei ca substrat energetic [12, 13]. O mai bună înțelegere a rolului pe care UCP îl joacă în controlul și menținerea oxidării substratului energetic ar putea ajuta la gestionarea obezității.

Acest studiu a avut ca scop investigarea modului în care expresia UCP1 și UCP3 influențează oxidarea substratului și compoziția corpului la pacienții supuși unei intervenții chirurgicale bariatrice.

Materiale și metode

Declarație de etică

Această investigație a fost aprobată de Comitetul de etică al cercetării al Spitalului Clinic din Școala de Medicină Ribeirão Preto, Universitatea din São Paulo, SP, Brazilia (CAAE: 18973913.0.0000.5440). Toți pacienții au furnizat un consimțământ informat în scris, după ce au primit o explicație completă a studiului.

Stabilirea studiului și criteriile de selectare a pacienților

Acest studiu longitudinal a cuprins 13 femei cu grad de obezitate III (IMC> 40 kg/m 2) supuse unei intervenții chirurgicale bariatrice prin by-pass gastric Roux-en-Y (RYGB) (Grupa 1-Chirurgie bariatrică) și 10 persoane cu greutate sănătoasă (IMC între 18,5 kg/m 2 și 24,9 kg/m 2) (grupa 2-control). Acest studiu nu a inclus pacienții supuși unei modificări a tehnicii chirurgicale standard, pacienții care nu au urmărit cu o echipă multidisciplinară, femeile însărcinate și pacienții cu boli tiroidiene, cancer sau tulburări psihiatrice.

RYGB a constat în crearea unei porțiuni gastrice mici (30 până la 50 ml) și efectuarea unei anastomoze a butucului gastric la jejun (ambele bucle rămase măsurate aproximativ 100 cm). Toate intervențiile chirurgicale au fost deschise și aceeași echipă de chirurgi a operat participanții. Datele antropometrice, compoziția corpului și calorimetria indirectă, precum și eșantionul de țesut adipos au fost colectate în perioada preoperatorie și la șase luni după operație. Persoanele aparținând grupei 2 (control) au fost evaluate o singură dată.

Antropometrie și compoziție corporală

Greutatea a fost măsurată cu o platformă electronică FilizolaTM cu o precizie de 0,1 kg și o capacitate maximă de 300 kg. Pentru măsurarea înălțimii a fost folosit un arbore vertical cu gradare de 0,5 cm. IMC a fost calculat pe baza măsurătorilor de greutate și înălțime. Circumferința abdominală a fost măsurată cu o bandă inextensibilă la cea mai mare circumferință dintre ultima coastă și creasta iliacă. Pentru a evalua compoziția corpului a fost utilizat un analizor monofrecvențial Quantum BIA 450Q-RJL Systems. Valorile rezistenței și reactanței au fost plasate în ecuații particulare validate pentru populația obeză din acest studiu [14].

Oxidarea substratului

Calorimetria indirectă pe dispozitivul QUARK-RMR (COSMED, Roma, Italia) a ajutat la determinarea consumului de oxigen (O2) și a producției de dioxid de carbon (CO2) în timpul oxidării substratului. În timpul evaluării, femeile au stat trezite în decubit dorsal într-o cameră liniștită la o temperatură cuprinsă între 21 și 24 ° C, sub lumină slabă. Toate măsurătorile au fost realizate de la 8:00 la 10:00. Femeile au fost sfătuite să postească șase ore, să nu facă exerciții fizice și să nu bea cafea sau ceai negru cu 24 de ore înainte de evaluare. Echipamentul a fost calibrat automat cu concentrații de gaz cunoscute înainte de toate evaluările, conform specificațiilor producătorului.

Consumul de oxigen (VO2) și producția de dioxid de carbon (VCO2) au fost măsurate timp de 30 de minute. Măsurătorile obținute în primele zece minute au fost eliminate, pentru a se asigura că participantul a atins o stare de echilibru [15]. Ecuația Frayn (1983) [16] a fost utilizată pentru a calcula ratele de oxidare a carbohidraților și a grăsimilor.

Colectarea țesutului adipos subcutanat

În timpul intervenției chirurgicale bariatrice, 2 g de țesut adipos subcutanat abdominal au fost colectate deasupra cicatricii ombilicale superioare a participanților pentru analiza expresiei genice. În perioada postoperatorie, țesutul adipos a fost colectat prin biopsie în aceeași regiune a primei proceduri. Pentru persoanele aparținând grupei 2, țesutul adipos a fost colectat în timpul intervenției chirurgicale a unei hernii ombilicale (incizionale sau epigastrice) sau a calculilor biliari fără colecistită acută. Aceeași echipă medicală a efectuat toate procedurile.

Expresia genelor

ARN-ul a fost extras din probe de țesut adipos subcutanat utilizând metoda de extracție a fenol-cloroformului modificată de Chomczynski & Sacchi (1987) [17]. ADN-ul complementar (ADNc) a fost sintetizat într-un vas de reacție de 50 ml conținând 100 ng de ARN total. Un set de ADNc de mare capacitate Reverse Transcription ® (Life Technologies) a fost utilizat conform instrucțiunilor producătorului.

Expresia genică a fost analizată în triplicat prin qPCR realizat pe sistemul de PCR rapid real 7500 (Applied Biosystems). Cuantificarea relativă a UCP1 și UCP3, față de eșantionul colectat, a fost calculată utilizând metoda comparativă delta-delta-Ct [18]. GAPDH și β-actina sunt cele mai stabile gene de referință pentru țesutul adipos [19]. Prin urmare, în timpul testului, acești compuși au fost utilizați pentru normalizare, pentru a corecta variațiile eșantionului în eficiența RT-PCR și erorile de cuantificare. Au fost respectate liniile directoare MIQE [20].

analize statistice

Statisticile descriptive au constat din valori medii și deviație standard. Normalitatea datelor a fost verificată prin testul Shapiro-Wilk. Apoi, a fost efectuată analiza varianței (ANOVA) cu Tukey post hoc. S-a efectuat corelația Pearson între% grăsime și oxidarea grăsimilor (g/zi). Regresia liniară multiplă a fost utilizată pentru a determina contribuția genelor la oxidarea substratului și la compoziția corpului. Semnificația statistică a fost stabilită la p Tabelul 1. Antropometrie, compoziție corporală și variabile respiratorii la pacienții obezi de gradul III înainte și după (șase luni postoperator) chirurgie bariatrică (grupul 1) și indivizi cu greutate normală (grupul 2).

Există diferențe semnificative între oxidarea lipidelor și a carbohidraților în rândul pacienților care au suferit o intervenție chirurgicală bariatrică și grupul de control. Cu toate acestea, nu s-au observat diferențe în comparație înainte și la 6 luni după intervenția chirurgicală bariatrică (Fig. 1). Mai mult, oxidarea lipidelor + carbohidraților (buză + cho) nu prezintă nicio diferență între grupuri.

A: oxidarea lipidelor, B: oxidarea carbohidraților, C: lipidă + carbohidrat (buză + cho). Preop: preoperator, Postop: postoperator. * p Fig 2. Corelația dintre oxidarea lipidelor și procentul de masă grasă.

A: Preoperator, B: Postoperator.

Expresia relativă a genelor UCP1 și UCP3 a fost aceeași înainte și după intervenția chirurgicală bariatrică (Fig. 3). Cu toate acestea, analiza de regresie liniară multiplă a relevat faptul că UCP1 și UCP3 au contribuit la oxidarea lipidelor și a carbohidraților (Tabelul 2).

Mai mult, expresia UCP3 a fost asociată cu IMC, procentul de masă corporală slabă (% LBM) și% FM în perioada postoperatorie chiar și după ajustarea pentru vârstă (Tabelul 3).

Discuţie

Acest studiu a arătat că pacienții supuși unei intervenții chirurgicale bariatrice au prezentat variabile antropometrice, compoziția corporală și variabile respiratorii înainte și șase luni după intervenția chirurgicală bariatrică. În schimb, pacienții operați nu au diferit în ceea ce privește oxidarea lipidelor și a carbohidraților înainte și după RYGB. Cu toate acestea, parametrii lor preoperatori de oxidare a lipidelor și carbohidraților au fost diferiți de acești parametri în grupul de control. În plus, masa grasă și oxidarea lipidelor au fost asociate pozitiv în perioada postoperatorie. Mai mult, UCP3 a avut un impact favorabil asupra oxidării lipidelor și carbohidraților, IMC,% LBM și% FM în perioada postoperatorie.

Pacienții aparținând grupei 1 au avut o reducere medie de 16,5 cm în circumferința taliei la șase luni după RYGB. Silva și colab. (2013) [21] au evaluat 98 de subiecți obezi în aceeași perioadă postoperatorie și au găsit circumferința taliei semnificativ redusă (circumferința taliei a scăzut cu 23,3 cm), ceea ce a fost similar cu constatările raportate de Carrasco și colab. (2007) [22] într-un eșantion de 31 de pacienți (circumferința taliei a scăzut cu 28,6 cm.)

RYGB oferă o pierdere medie de 35-40% din greutatea inițială pe o perioadă de 12 până la 24 de luni. Scopul principal al acestei proceduri este reducerea FM, dar are loc și pierderea LBM [23]. În studiul de față, LBM și FM au scăzut cu 4,7 kg și respectiv 22,1 kg la șase luni după operație, ceea ce a fost de acord cu rezultatele din literatură [22-25].

Grupul preoperator 1, grupul 1 postoperator și grupul 2 au prezentat diferite variabile respiratorii (VO2 și VCO2). Coeficientul respirator (RQ), care este raportul dintre VO2 și VCO2, a ajutat la identificarea substratului energetic pe care pacientul îl oxida în momentul evaluării. Determinarea RQ a indicat că oxidarea grăsimilor a prevalat. Alte studii au arătat, de asemenea, un RQ mai scăzut datorită oxidării crescute a lipidelor după intervenția chirurgicală bariatrică [22, 26].

Aici, grupul preoperator 1 și grupul martor au diferit în ceea ce privește oxidarea lipidelor și a carbohidraților. Aceste rezultate au contrastat cu datele din literatură. Labayen și colab. (2004) [27] au descris oxidarea diferită a lipidelor la persoanele obeze și cu greutate sănătoasă, în timp ce Nicoletti și colab. (2013) [28] nu au găsit diferențe în oxidarea carbohidraților. Studiile care arată relația dintre modificările longitudinale ale compoziției corpului și utilizarea substratului [29] au indicat o corelație pozitivă între oxidarea lipidelor și masa grasă [27], care a fost similară cu rezultatele studiului nostru.

În prezentul studiu, expresia genelor UCP1 și UCP3 înainte și șase luni după RYGB nu a fost diferită. Mingrone și colab. (2003) [30] au analizat expresia UCP3 în țesutul muscular al 11 femei înainte și la 24 de luni după procedura de derivare biliar-pancreatică și au găsit niveluri reduse de expresie. Pe de altă parte, Bracale și colab. (2014) [31] nu au verificat nicio modificare a expresiei UCP3 la nivelul mușchiului scheletic al femeilor cu obezitate severă care au fost candidați la chirurgia bariatrică.

În studiul nostru, expresia UCP1 și UCP3 a contribuit la oxidarea substratului. Analiza UCP a arătat clar că energia intracelulară din celulele adipoase a jucat un rol semnificativ în metabolismul energetic și că astfel de proteine ​​ar putea fi ținte posibile pentru intervenții nutriționale personalizate și abordări farmacologice care vizează creșterea oxidării grăsimilor și combaterea obezității [32, 33].

Gena UCP3 asociată cu toate substraturile energetice din perioada postoperatorie. Într-adevăr, Cioff și colab. (2009) [34] au raportat că UCP3 are un rol important în oxidarea acizilor grași și în prevenirea deteriorării oxidative a speciilor de oxigen reactiv mitocondrial (ROS). Dulloo și Samec (2001) [35] au descoperit că UCP3 și oxidarea lipidelor sunt corelate semnificativ. Datele noastre s-au asemănat cu rezultatele lui Dulloo și Samec (2001) [35] și au arătat că gena UCP3 reglează oxidarea lipidelor [35]. În același context, expresia UCP1 în țesutul adipos alb a evidențiat faptul că decuplarea mitocondrială poate afecta metabolismul energetic și homeostazia glucozei [11]. Într-adevăr, studiul de față a arătat că UCP1 ajută la oxidarea carbohidraților în perioada preoperatorie.

Implicarea UCP3 în protecția împotriva stresului oxidativ indus de ROS și în creșterea ratei de oxidare a acizilor grași sugerează un rol protector pentru această proteină în obezitate [36]. Expresia UCP3 în mușchiul scheletic, un țesut care reprezintă 40% din masa activă metabolică și care contribuie la homeostazia energetică [36], întărește această sugestie.

UCP joacă un rol important nu numai în reglarea termică, ci și în reglarea echilibrului energetic și a greutății corporale [9, 11]. Cu toate acestea, puține studii clinice au arătat modul în care UCP influențează compoziția corpului. Prezentul studiu, care a arătat că expresia UCP3 este asociată cu IMC,% LBM,% FM în perioada postoperatorie a chirurgiei bariatrice, reprezintă o contribuție importantă în acest domeniu.

În concluzie, expresia genelor UCP1 și UCP3 contribuie la oxidarea lipidelor și a carbohidraților la pacienții supuși unei intervenții chirurgicale bariatrice. În plus, gena UCP3 participă la modularea compoziției corpului la șase luni după intervenția chirurgicală.