Efectele intervenției asupra stilului de viață asupra N-oxidului de trimetilamină plasmatică la adulții obezi
Melissa L. Erickson
1 Laborator de fiziologie integrativă și medicină moleculară, Pennington Biomedical Research Center, Louisiana State University, Baton Rouge, LA 70808, SUA; [email protected]
Steven K. Malin
2 Departamentul de Kinesiologie, Universitatea din Virginia, Charlottesville, VA 22903, SUA; ude.ainigriv@n6mks
Zeneng Wang
3 Departamentul de Medicină Celulară și Moleculară, Lerner Research Institute, Cleveland Clinic, Cleveland, OH 44106, SUA; gro.fcc@2zgnaw (Z.W.); gro.fcc@5mnworb (J.M.B.); gro.fcc@2nezah (S.L.H.)
J. Mark Brown
3 Departamentul de Medicină Celulară și Moleculară, Institutul de Cercetare Lerner, Cleveland Clinic, Cleveland, OH 44106, SUA; gro.fcc@2zgnaw (Z.W.); gro.fcc@5mnworb (J.M.B.); gro.fcc@2nezah (S.L.H.)
Stanley L. Hazen
3 Departamentul de Medicină Celulară și Moleculară, Lerner Research Institute, Cleveland Clinic, Cleveland, OH 44106, SUA; gro.fcc@2zgnaw (Z.W.); gro.fcc@5mnworb (J.M.B.); gro.fcc@2nezah (S.L.H.)
John P. Kirwan
1 Laborator de fiziologie integrativă și medicină moleculară, Pennington Biomedical Research Center, Louisiana State University, Baton Rouge, LA 70808, SUA; [email protected]
Date asociate
Abstract
Acumularea de dovezi care leagă trimetilamina N-oxidul (TMAO) de riscul bolilor cardiovasculare (BCV) a determinat interesul în dezvoltarea strategiilor terapeutice pentru reducerea producției sale. Am comparat două abordări de intervenție a stilului de viață: dieta hipocalorică versus dieta eucalorică, combinată cu exercițiile fizice, la nivelurile TMAO în raport cu factorii de risc BCV. Șaisprezece adulți obezi (66,1 ± 4,4 ani, IMC (indice de masă corporală): 35,9 ± 5,3 kg/m 2, glucoză de post: 106 ± 16 mg/dL, 2-h PPG (glucoză postprandială): 168 ± 37 mg/dL) au fost alocați aleatoriu la 12 săptămâni de efort (5 zile/săptămână, 80-85% HRmax (frecvență cardiacă maximă)) plus fie o dietă hipocalorică (HYPO) (-500 kcal), fie o dietă eucalorică (UE). Rezultatele au inclus TMAO plasmatic, metabolismul glucozei (testul oral de toleranță la glucoză (OGTT) și cleme euglicemice-hiperinsulinemice pentru ratele de eliminare a glucozei (GDR)), capacitatea de efort (VO2max, consumul maxim de oxigen), adipozitatea abdominală (tomografii computerizate), colesterolul și trigliceride. Rezultatele au arătat că compoziția corporală (greutatea corporală, adipozitatea subcutanată), sensibilitatea la insulină, VO2max și colesterolul s-au îmbunătățit (p Cuvinte cheie: N-oxid de trimetilamină, obezitate, restricție calorică, factori de risc pentru boli cardiovasculare, microbiom intestinal, exerciții fizice, intervenție în stilul de viață
1. Introducere
N-oxidul de trimetilamină (TMAO) a fost identificat prin studii metabolomice neintenționate ca o moleculă mică prezentă în circulația sistemică umană care promovează bolile cardiovasculare [1]. Mai recent, TMAO a fost implicat în patogeneza obezității [2], rezistenței la insulină [3,4,5,6] și a bolilor renale [7,8]. Studiile clinice prospective au arătat că TMAO este predictiv al evenimentelor cardiovasculare adverse, inclusiv infarctul miocardic, accident vascular cerebral și deces [9]. În plus, mai multe metaanalize recente ale studiilor clinice pentru TMAO confirmă toate nivelurile circulante care prezic riscurile de boală cardiovasculară și mortalitate, fiecare creștere cu 10 µM a nivelului TMAO fiind asociată cu o creștere de aproximativ 7,6% a riscului relativ de mortalitate pe toate cauzele [ 10,11,12]. O multitudine de studii de model animal și de observație clinică sugerează că calea TMAO dependentă de microbiota intestinală este un participant important în dezvoltarea bolilor cardiovasculare și metabolice [1].
Biosinteza TMAO este unică din factorii de risc tradiționali ai bolilor cardiovasculare, prin faptul că producția sa depinde de metabolismul microbian intestinal. Precursorii principali ai TMAO sunt derivați din surse alimentare de fosfatidilcolină, colină și L-carnitină. Odată ajuns în tractul digestiv, microbii intestinali ajută la catabolismul acestor compuși, ducând la producerea trimetilaminei (TMA) ca subprodus metabolic. TMA este absorbit rapid în circulația portală și oxidat de enzimele hepatice, în special flavin monooxigenaza 3 (FMO3), ceea ce duce la producerea de TMAO [1,13]. TMAO reintră în circulația sistemică și contribuie la activarea celulelor endogene de spumă macrofagă care participă la dezvoltarea aterosclerozei [1,11,14,15].
2. Materiale și metode
2.1. Design de studiu
Aceasta a fost o analiză post-hoc a probelor colectate din studiile controlate randomizat efectuate anterior, care investighează efectele intervențiilor asupra stilului de viață asupra factorilor de risc cardiometabolici [28,29]. Am avut probe de plasmă pre și post-intervenție pentru șaisprezece adulți cu obezitate (vârstă: 66,1 ± 4,4 ani; IMC (indicele de masă corporală): 35,9 ± 5,3 kg/m 2). Participanții au fost repartizați aleatoriu fie la o dietă eucalorică de 12 săptămâni (UE) combinată cu antrenament la exercițiu, fie la o dietă hipocalorică (HYPO) combinată cu antrenament la exercițiu. Datele antropometrice și metabolice au fost colectate înainte și după intervenția eucalorică sau hipocalorică. În timpul fazelor de testare, participanții au raportat la unitatea de cercetare clinică pentru o perioadă de control metabolic de 3 zile. Activitatea și dieta au fost atent monitorizate în această perioadă. Așa cum s-a descris anterior, a fost oferită participanților o dietă de menținere a greutății cu următoarea compoziție de macronutrienți (55% carbohidrați, 35% grăsimi și 10% proteine). Aportul caloric zilnic a fost calculat ca o rată metabolică de repaus × 1,3 [29]. Procedurile de testare metabolică au fost efectuate după un repaus de aproximativ 12 ore peste noapte.
2.2. Participanți
Participanții au fost stabili în greutate (1,15 și/sau oboseală volitivă. Antrenamentul la exerciții a avut loc la o frecvență de 5 zile/săptămână, pentru o durată de 50-60 minute, fie pe bandă de alergat, fie pe ergometru ciclic. Sesiunile de exerciții inițiale au fost efectuate la o intensitate între 60-65% HRmax. Intensitatea a fost crescută treptat de-a lungul sesiunilor, astfel încât, până în săptămâna 4, participanții au menținut o intensitate de 80-85% HRmax. VO2max și HRmax au fost re-testate în trepte de 4 săptămâni (valoarea inițială, 4, 8 și 12 săptămâni) pentru a monitoriza îmbunătățirile de fitness și pentru a regla intensitatea antrenamentului. Toate sesiunile de exerciții au fost supravegheate de un fiziolog de exerciții. Monitoarele de ritm cardiac polar au fost utilizate în timpul tuturor sesiunilor de exerciții pentru a confirma conformitatea cu intensitatea antrenamentului. înainte de evaluările post-testare.
Dieta: Participanții la grupul eucaloric au fost sfătuiți să nu-și modifice aportul de energie, în timp ce participanții la grupul hipocaloric au fost sfătuiți să reducă caloriile zilnice cu 500 kcal. Pentru a atenua deficitul caloric, participanții s-au întâlnit săptămânal cu un nutriționist. Cheltuielile cu energia au fost estimate prin ecuația Harris - Benedict, folosind un factor de activitate de 1,3 [30]. Aderența la dietă a fost monitorizată prin rechemări alimentare de 3 zile, care au fost finalizate înainte de intervenție, precum și la săptămânile 1, 3, 6, 9 și 12. Greutatea corporală a fost monitorizată săptămânal pentru a confirma conformitatea.
2.4. Compozitia corpului
Măsurătorile de înălțime și greutate au fost luate după aproximativ 12 ore de post, iar participanților li s-a cerut să poarte o rochie standard de spital. Înălțimea a fost măsurată cu ajutorul unui stadiometru, iar greutatea corporală a fost măsurată folosind o scală calibrată. Sunt raportate în medie trei măsurători atât pentru înălțime, cât și pentru greutate. IMC a fost calculat din aceste date. Adipozitatea abdominală a fost măsurată cu scanări computerizate de tomografie axială (CT) (Picker PQ6000 Scanner; Marconi/Picker Highland Heights, OH, SUA). Au fost realizate imagini transversale în regiunea L4 a abdomenului. Regiunile de interes au inclus depozite subcutanate și viscerale.