SYLKA D`OLIVEIRA RODOVALHO GELONEZE
O POLIMORFISMO GLY482SER DO GENE DE PGC-1 ALFA COMO
INDICADOR DE MELHOR DESFECHO METABÓLICO,
INFLAMATÓRIO E VASCULAR EM PACIENTES OBESOS
SUBMETIDOS À CIRURGIA BARIÁTRICA
iii
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Ciências Médicas
O POLIMORFISMO GLY482SER DO GENE DE PGC-1 ALFA COMO
INDICADOR DE MELHOR DESFECHO METABÓLICO,
INFLAMATÓRIO E VASCULAR EM PACIENTES OBESOS
SUBMETIDOS À CIRURGIA BARIÁTRICA
Sylka D´Oliveira Rodovalho Geloneze
Tese de Doutorado apresentada à Pós-Graduação
da Faculdade de Ciências Médicas da Universidade
Estadual de Campinas, para obtenção do Título de
Doutor em Clínica Médica, área de concentração
Clínica Médica, sob orientação do Prof. Dr. Lício
Augusto Velloso.
vi
“Aos meus queridos filhos Pedro e Lucas que a
cada momento me renovam, fazem com que
novos horizontes apareçam e me dão a dimensão
da vida”
“Aos meus queridos pais Sebastião e Sylma (in
memorian) o meu amor, meu respeito e a minha
admiração”
vii
AGRADECIMENTOS
Os meus sinceros agradecimentos à todos que participaram e cooperaram nesta tajetória, em especial :
Ao meu orientador, Prof. Lício Augusto Velloso, pela oportunidade de compartilhar seu conhecimento da ciência e da vida, por me conduzir a um aprendizado novo e desafiador, mas principalmente pelo seu exemplo de disciplina e determinação.
Aos voluntários que participaram desta pesquisa com paciência e coma esperança de estarem contribuindo para o aumento do conhecimento científico e paraa busca de solução para os seus males.
Ao Prof. Dr. Bruno Geloneze pela sua participação em todas as etapas deste trabalho, sua orientaçãoesuas discussões científicas. Ao Prof. José Carlos Pareja por ter me conduzido no conhecimento da cirurgia bariátrica. Ao amigo, Marcelo Miranda de Oliveira Lima sempre disposto à cooperação e ao trabalho em equipe. A Daniela Schiavo e ao colega cardiologista José Roberto Mattos de Souza, ao Antônio Calixto, a Christiane Stabe, ao Brenno Astiarraga e a Carla Fiori pela ajuda na execução deste trabalho.
À todos do Laboratório de Sinalização Celular(Labsincel). A Joseane Morari que esteve ao meu lado deste o início. À Simone Van Sander Lee pelo apoio e o incentivo.
À equipe do Ambulatório e do Serviço de Cirurgia de Obesidade: Prof. Dr. Elinton Chaim, ao Everton, ao Martinho, ao Murilo, a enf. Raquel e toda equipe de enfermagem, pelo suporte e apoio aos voluntários e na execução do procedimento cirúrgico.
viii À todos professores que fizeram parte da minha formação acadêmica e científica, em especial ao Prof. Marcos Antônio Tambascia e ao Prof. Walter José Minicucci.
Aos meus filhos, Pedro e Lucas por sempre me perguntarem que dia este trabalho chegaria ao fim para podermos ficar mais tempo juntos....
À toda minha família, em especial ao meu pai, Sebastião Rodovalho pela confiança e pela a presença em todos os momentos importantes da minha vida.À minha querida irmã, Maria Júlia pelo prazer de compartilhar a vida com você, pelo aconchego e pelo carinho. À minha querida mãe, Sylma pela vida ... e por ter deixado a certeza que o amor vale a pena...
ix
x A obesidade é hoje um dos mais importantes problemas de saúde pública no planeta. A profilaxia e o tratamento desta doença têm se revelado bastante difíceis e, em decorrência das inúmeras doenças associadas que aumentam consideravelmente a morbidade e mortalidade precoces dos pacientes obesos, têm se indicado, em casos selecionados, e comfreqüência crescente o tratamento cirúrgico bariátrico. Apesar de, na maioria dos casos de pacientes submetidos à cirurgia bariátrica, os resultados serem bastante favoráveis, existe ainda uma heterogeneidade nos desfechos clínicos e metabólicos obtidos. Assim, a identificação de marcadores que possam ser avaliados antes da cirurgia e que tenham valor preditivo dos desfechos clínicos podem auxiliar na seleção de pacientes. O objetivo deste estudo foi avaliar se a presença do polimorfismo Gly428Ser do gene codificador da proteína PGC1alfa (Co-ativador alfa do receptor gama ativado por proliferador do peroxissomo) desempenha algum papel preditivo dos desfechos da cirurgia bariátrica em pacientes obesos. Foram avaliados 55 pacientes (26 Gly/Gly e 29 Gly/Ser + Ser/Ser), submetidos à gastroplastia com reconstrução em Y de Roux. Os pacientes foram acompanhados por um ano com avaliação de parâmetros clínicos, metabólicos e inflamatórios. A presença do polimorfismo foi associada a uma maior redução da relação cintura/quadril, dos níveis sanguíneos de glicose, proteína C reativa, interleucina-6 e do número de leucócitos. Por fim, a presença do polimorfismo também se relacionou a uma maior redução da espessura da intima-média em carótida. Assim, concluímos que a presença do polimorfismo Gly428Ser de PGC-1alfa èum marcador de melhor desfecho clínico e metabólico da cirurgia bariátrica em pacientes obesos.
xi
xii Bariatric surgery is currently employed as an effective approach to treat class III obesity and class II obesity with co-morbidities. Unfortunately, the general anthropometric and metabolic outcomes of the surgery are not homogeneous and defining eligibility criteria that allow for a more precise prediction of the outcomes of this invasive procedure will refine the selection of patients. Here we tested the hypothesis that the Gly482Ser polymorphism of the ppargc1a gene would predict different outcomes following bariatric surgery. Fifty five patients (26 Gly/Gly and 29 Gly/Ser + Ser/Ser) selected for Roux-en-Y gastric bypass according to the NIH Consensus Statement criteria were followed up for one year monitoring anthropometric, metabolic and inflammatory parameters. Patients with the Gly482Ser polymorphism had significantly improved reductions in the waist/hip ratio, fasting blood glucose, C-reactive protein, blood leukocyte count, serum interleukin-6 and intima-media thickness of the carotid artery, as compared with Gly/Gly patients. Thus, the Gly482Ser polymorphism may predict a more favorable metabolic and inflammatory outcome for obese patients submitted to bariatric surgery leading to a reduced atherosclerotic risk.
xiii
LISTA DE ABREVIATURAS
AGL
Ácidos Graxos Livres
AIDS Síndrome da Imunodeficiência Adquirida
AMPK
Proteína Quinase Ativada por 5’AMP
AVC
Acidente Vascular Cerebral
CIMT
Espessura da Camada Íntima-Média da Carótida
DAC
Doença Arterial Coronariana
DM2 Diabetes Mellitus Tipo 2
FOXO 1
Forkhead Box O1
HDL-c Lipoproteína de Alta Densidade
HNF-4
Fator Hepático Nuclear-4
GLP-1 Glucagon-like Peptide-1
GLY Glicina
IAM
Infarto Agudo do Miocárdio
IDF International Diabetes Federation
IKK Quinase do Inibidor do NF-kappa B
IL-6
Interleucina-6
xiv
JNK Quinase c-Jun N-terminal
IMC
Índice de Massa Corporal
IR
Receptor de Insulina
IRS-1/2
Substrato do Receptor de Insulina1/2
LDL-c Lipoproteína de Baixa Densidade
MCP-1
Proteína Quimiotática de Monócitos-1
MEF-2
Fator Estimulador de Miócitos-2
NAFLD Doença Gordurosa não-alcoólica do Fígado
NASH Esteato-hepatite não-alcoólica
NRF-1 e 2 Fator Nuclear Respiratório 1 e 2
Ob-R
Receptor de Leptina
OR Odds Rate
PAI-1
Inibidor 1 do Ativador do Plasminogênio
PBEF Fator Estimulador de Colônias de Células pré-B
PCR
Proteína C- Reativa
PDGF
Fator de Crescimento Derivado de Plaquetas
PGC-1alfa
Coativador 1alfa do Receptor Gama Ativado por Proliferador do
Peroxissomo
xv
PPAR-alfa
Receptor Alfa Ativado por Proliferador do Peroxissomo
PPAR-beta
Receptor Beta Ativado por Proliferador do Peroxissomo
PPAR-gama Receptor Gama Ativado por Proliferador do Peroxissomo
RI
Resistência à Insulina
RNA-m Ácido Ribonucleico-mensageiro
ROS Espécies Reativas de Oxigênio
RYGB Bypass Gástrico com Derivação em Y de Roux
Ser Serina
SM Síndrome Metabólica
SNP Polimorfismo de um Único Nucleotídeo
TLR4 Toll-like Receptor4
TNF-alfa Fator de Necrose Tumoral-alfa
xvi
SUMÁRIO
RESUMO ...
vi
ABSTRACT ...
ix
LISTA DE ABREVIATURAS ...
xii
INTRODUÇÃO ...
17
OBJETIVOS ...
49
CAPÍTULO ...
Artigo: PCG1
gene Gly482Ser polymorphism predicts improved metabolic,
inflammatory and vascular outcomes following bariatric surgery.Int J Obesity –
Nature Publishing Group. 2011
Doi:10.1038/ijo.2011.176
51
CONCLUSÃO ...
59
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...
61
APÊNDICE 1Material e Métodos ...
73
APÊNCICE 2 Gráficos...
82
17
18
Uma visão geral sobre a obesidade
Nas últimas 3 a 4 décadas, modificações no padrão alimentar e comportamental têm contribuído para o progressivo aumento da prevalência da obesidade em quase todas as regiões do planeta. Existem hoje aproximadamente 500 milhões de indivíduos obesos no mundo, e estima-se que em 2025 mais de um bilhão de pessoas terá o índice de massa corpórea (IMC) superior a 30 (1). Em países como os Estados Unidos da América, a população com obesidade grau III, é o segmento que vem apresentando maior crescimento. Entre 1986 e 2000, o número de indivíduos com IMC superior a 40 e 50 Kg/m2 apresentou um crescimento de 4 e 5 vezes, respectivamente (2).
Como conseqüência deste fenômeno epidemiológico, as prevalências de doenças relacionadas à obesidade, tais como diabetes mellitus do tipo 2 (DM2), hipertensão arterial, aterosclerose, dislipidemias e alguns tipos de câncer, vêm sofrendo considerável incremento, contribuindo para o aumento da morbidade e mortalidade precoces das populações humanas (3).
A obesidade resulta da perda do controle coordenado entre ingestão calórica e o gasto energético. O balanço energético é determinado pela energia adquirida por meio da ingestão de alimentos e pela sua utilização para manutenção de várias funções do organismo. O gasto energético total compreende a taxa metabólica basal ou termogênese, que é involuntária e o gasto energético voluntário. A taxa metabólica basal corresponde ao gasto com as funções fisiológicas como a respiração, batimentos cardíacos, manutenção da temperatura corporal, renovação celular, entre outros. O gasto energético voluntário compreende o gasto com a atividade física.
19 Vários mecanismos patofisiológicos associados a fatores ambientais e genéticos estão envolvidos no desequilíbrio energético que gera a obesidade. A gênese e a manutenção da obesidade é determinada por mecanismos distintos tais como: a disfunção na regulação hipotalâmica e periférica no controle da fome e da saciedade, alterações na termogênese, mudanças na composição e características do tecido adiposo e muscular, mudanças na composição dietética, distúrbios da função mitocondrial, aliados à vida sedentária estão todos envolvidos na gênese e na manutenção da obesidade. Existe uma grande complexidade na origem e participação destes mecanismos, o que contribui para a complexidade etiológica, a cronicidade, a difícil condução terapêutica, e por fim, à alta taxa de recidiva desta doença. Além disso, a obesidade está associada a uma série de comorbidades, que abrangem praticamente todos os tecidos, órgãos e sistemas.
Desta forma, avanços na elucidação dos mecanismos que contribuem para o desenvolvimento e manutenção da doença, e para sua associação com outras condições patológicas são fundamentais para que se desenvolvam modalidades profiláticas e terapêuticas mais eficazes.
A resistência à insulina é uma das mais importantes consequências biológicas do aumento da adiposidade (4). Seu desenvolvimento está intimamente associado ao aparecimento de várias das comorbidades da obesidade, e, avanços no seu tratamento deverão ter impacto no controle de todas estas doenças.
20
Obesidade e a Resistência à Insulina
A resistência à insulina é definida como uma resposta biológica subnormal a uma determinada quantidade de insulina (5). O estado de resistência à insulina está presente em diversas situações fisiológicas, tais como, o envelhecimento (6), a menopausa (7), a gestação (8) e a puberdade (9). Está também associada a fatores ambientais como a vida sedentária, consumo de dieta hiperlipídica, o tabagismo e o uso de alguns medicamentos. Por fim, a resistência à insulina pode surgir em decorrência de uma série de fatores genéticos. Entretanto, a condição que mais frequentemente se associa a resistência à insulina é a obesidade (4).
A resistência à insulina pode se instalar em maior ou menor grau em qualquer tecido do organismo. Porém, as repercussões de sua instalação, são mais bem estudadas em tecidos diretamente envolvidos no controle metabólico, como o fígado, o tecido adiposo, o músculo esquelético e, mais recentemente, o hipotálamo (10) (Figura 1). Uma vez instalada, a resistência à insulina será acompanhada de um estado compensatório de hiperinsulinemia. Dependendo da capacidade de resposta das ilhotas pancreáticas, ocorrerá ou não alteração na homeostase da glicose (11). Entretanto, mesmo na ausência do desenvolvimento de DM2, uma série de outras doenças está intimamente associada à obesidade e à resistência à insulina, sendo as principais, a aterosclerose (12), a síndrome dos ovários policísticos (13), a hipertensão arterial e as dislipidemias (6).
21 Figura 1 - Mecanismos de associação entre adipocitocinas e resistência a insulina. O tecido adiposo produz
diversas substâncias com atividade endócrina como a leptina, adiponectina, resistina, TNFalfa, IL6 e os ácidos graxos. A leptina é produzida em nível diretamente proporcional a massa adiposa e age diretamente no hipotálamo controlando a fome e gasto energético. A adiponectina é produzida em nível inversamente proporcional a massa adiposa e age aumentando a sensibilidade a insulina no músculo e fígado. A resistina, TNFalfa e IL6 agem diminuindo a ação da insulina no fígado e músculo esquelético e são produzidas em proporção direta a massa adiposa. (+ = efeito sensibilizador / - = efeito promotor de resistência à insulina.)
Nos últimos vinte anos obteve-se grande avanço na compreensão dos mecanismos moleculares que levam ao desenvolvimento da resistência à insulina (14). A ação da insulina depende da integridade molecular e funcional de seu receptor e de uma série de proteínas e moléculas de sinalização intracelulares, responsáveis pelatransduçãodo seu sinal. O receptor de insulina (IR) tem atividade tirosina quinase intrínseca, sendo rapidamente autofosforilado após a ligação do hormônio. A seguir, catalisa a fosforilação em tirosina de substratos intracelulares, sendo os substratos 1 e 2 do IR (IRS1 e IRS2) os mais bem caracterizados. Estes, por sua vez atuam como proteínas de conexão entre o receptor e efetores distais da via. Dentre os múltiplos
22 mecanismos capazes de gerar resistência à insulina identificados até o momento, a indução da fosforilação em serina do receptor e seus substratos parece ser a mais relevante. Esta fosforilação decorre principalmente, mas não exclusivamente, da ativação de proteínas inflamatórias intracelulares, as quais possuem atividade serina quinase, sendo a JNK e a IKK as mais estudadas (15).
Os primeiros indícios sugestivos da ativação de vias inflamatórias como mecanismos indutores da resistência à insulina surgiram há aproximadamente 20 anos quando se demonstrou que a citocina inflamatória TNF- era capaz de reduzir a captação de glicose induzida por insulina. Este efeito decorre da sua capacidade de ativar as serina-quinases relatadas acima.
A importância do efeito inibitório do TNF- sobre a ação da insulina ganhou maior expressão após a descrição do aumento dos níveis desta, e de outras moléculas inflamatórias, na circulação de pacientes obesos. Estudos desenvolvidos entre o final dos anos 1990 e início dos anos 2000 resultaram na demonstração da existência de um estado inflamatório subclínico em indivíduos obesos (16). De fato, macrófagos recrutados para o tecido adiposo hipertrófico orquestram uma resposta inflamatória complexa ainda não completamente caracterizada. Entretanto, tais achados resultaram na elaboração de novas questões. A mais importante delas sendo: qual mecanismo dá início ao processo inflamatório presente na obesidade?
Até o momento, dois mecanismos competem pela primazia de ser o principal desencadeador do processo inflamatório característico da obesidade: a ativação da transdução de sinalização inflamatória através do receptor TLR4 do sistema imune intato, e indução de estresse de retículo endoplasmático (17). Ambos os fenômenos estão presentes em modelos animais e em indivíduos obesos e resistentes a insulina e ambos podem podem ser induzidos pelo principal fator ambiental capaz de levar à obesidade, qual seja, consumo de dieta rica em calorias em
23 especial com elevada quantidade de ácidos graxos saturados. Além disso, ambos os mecanismos podem levar a ativação de vias inflamatórias intracelulares, inclusive JNK e IKK, às quais, desempenham importantes papeis na indução da resistência à insulina.
Tecido adiposo como órgão imunoendócrino
A identificação da leptina em 1994 revolucionou o conhecimento a respeito das funções do tecido adiposo. O conceito pregresso de atividade exclusiva de armazenamento foi progressivamente reformulado pelo reconhecimento de suas funções imunoendócrinas. Um número crescente de hormônios e citocinas foram caracterizados como produtos do tecido adiposo. Sua importância no controle metabólico do organismo e sua participação direta na regulação dinâmica do fluxo de energia pelo organismo, assim como seu papel na ação da insulina foram logo reconhecidas. De forma genérica, os hormônios e citocinas produzidos no tecido adiposo são denominados adipocinas. Apresentamos a seguir as principais adipocinas e suas características mais relevantes:
Leptina: É o produto do gene ob, tendo sua cadeia única uma massa molecular de 16kDa e apresentando como principal função a regulação do peso corporal (18). O nome leptina provém da palavra grega “leptos” que significa magro. A leptina é produzida por adipócitos diferenciados, embora células de outros tecidos também a produzam como: estômago, músculo esquelético, fígado e placenta (19). A ação da leptina no sistema nervoso central, em especial no hipotálamo, suprime o consumo de alimento e estimula o gasto energético (20). O receptor da leptina faz parte da família dos receptores de citocinas de classe I, que dependem da atividade da Janus quinase 2 para transmitir o sinal. Existem várias isoformas do receptor, sendo a forma ObRb aquela expressa no hipotálamo e envolvida no controle da fome e gasto energético (21).
24 Camundongos db/db, obesos e diabéticos, apresentam uma resistência extrema à leptina em decorrência de uma mutação espontânea do seu receptor. Por outro lado, camundongos ob/ob, apresentam uma mutação espontânea do gene codificador da leptina, apresentando um perfil ainda mais acentuado de obesidade. Somente os camungongos ob/ob podem ser tratados de forma eficiente com leptina exógena. Da mesma forma, alguns raros casos de humanos com deficiência de produção da leptina em decorrência de mutação do seu gene, podem ser tratados com leptina exógena com redução da obesidade(22).
Pacientes obesos apresentam em geral, níveis elevados de leptina(23), e a administração de leptina induz uma perda pequena de peso (24). A percepção atual é de que na espécie humana e em vários modelos animais de obesidade exista uma dessenbilização para o sinal da leptina, um fenômeno denominado resistência à leptina. Este fenômeno pode ocorrer por pelo menos dois mecanismos: saturação do transporte da leptina através da barreira hemato-encefálica, e anormalidades na ativação do receptor ou na transdução do sinal (25).
A leptina modula diversos eixos hormonais. Recentemente, em humanos, foi demonstrado que a redução de leptina induzida pela restrição alimentar é responsável pela supressão do eixo hipotalâmico-hipofisário-gonadal observado nos estados de privação alimentar (26). Assim, a leptina parece agir na integração entre o tecido adiposo, os centros hipotalâmicos que regulam a homeostase energética, e o sistema reprodutivo, indicando se as reservas de energia estariam adequadas para a reprodução normal. Um aspecto interessante da função da leptina é o seu potencial envolvimento na inflamação. A leptina age diretamente nos macrófagos aumentando a sua ação fagocítica e sua capacidade de produção de citoquinas. Desta forma a leptina pode desempenhar um papel relevante na inflamação associada ao DM2 e à aterosclerose (27).
25 Adiponectina: É secretada exclusivamente pela célula adiposa, e é o único fator secretado pelo adipócito com propriedades sensibilizadoras da ação da insulina (28,29). Os níveis de adiponectina estão reduzidos na obesidade e no DM2 (30) e podem aumentar com o uso de glitazonas (31) e com a redução de peso (32). Paradoxalmente, em recém-nascidos existe uma hiperadiponectinemia relacionada ao grau de adiposidade (33), o que sugere características e funções diferentes para a massa adiposa em períodos distintos da vida. A magnitude da redução dos níveis de adiponectina tem relação direta com intensidade da resistência à insulina observada nos tecidos periféricos como o músculo e fígado (34). Estudos recentes demonstram que a adiponectina é um potente agente antiinflamatório inibindo uma série de processos envolvidos no desenvolvimento da aterosclerose em animais e humanos (34). Nos estudos do tipo caso-controle, os níveis baixos de adiponectina estão relacionados ao desenvolvimento futuro de DM2 (35), mas não de obesidade (36). Os mecanismos pelos quais a adiponectina melhora a ação da insulina não estão totalmente elucidados. Alguns mecanismos são conhecidos: a) redução dos níveis circulantes de ácidos graxos livres pelo aumento de oxidação de gordura pelo músculo (37); e, b) estímulo direto da captação de glicose em músculo e adipócitos pela ativação da AMPK (AMP-activated protein kinase) (38). Assim, a adiponectina é uma proteína plasmática abundante, derivada do adipócito, com propriedades sensibilizadoras da ação da insulina, antiinflamatórias e anti-aterogênicas.
Resistina: Foi identificada em pré-adipócitos durante o seu processo de diferenciação. Sua injeção em animais experimentais leva ao desenvolvimento de resistência à insulina. Por outro lado, a imuno-neutralização da resistina leva a uma redução na glicemia e um aumento na captação de glicose em cultura de células. A insulina inibe a expressão de resistina em adipócitos (39). Em humanos com DM2 existe uma concomitante elevação dos níveis de insulina e de
26 resistina. Isto sugere que o efeito supressor da insulina sobre a produção de resistina está comprometido. Em outras palavras, a resistência à insulina no adipócito não bloqueia a produção de resistina. Também em humanos obesos e diabéticos a redução da resistina se correlaciona à resistência hepática à insulina (40). Os níveis de resistina estão mais elevados em obesos do que em magros, havendo ainda uma significativa correlação entre os níveis de resistina e o IMC. Por outro lado, o IMC é um forte indicador da resistência à insulina, mas a resistina quando ajustada pelo IMC não é um fator indicador da resistência à insulina (41). Entretanto, a relevância da resistina na obesidade e na resistência à insulina em humanos permanece controversa.
TNF-: É uma citocina inflamatória produzida no tecido adiposo tanto por macrófagos
infiltrantes como por adipócitos. Quando o TNF- é infundido em roedores, observa-se uma intensa resistência à insulina, um estímulo à lipólise, e uma ativação e vias celulares inflamatórias (42). O TNF- promove resistência à insulina induzindo a fosforilação do IRS-1 em serina por meio de ativação das serina-quinases JNK e IKK (43). Os níveis circulantes de TNF- estão elevados na obesidade e no diabetes, mas a correlação destes níveis com a resistência à insulina é fraca. Este fato reforça a percepção de que o TNF- provoca resistência à insulina de forma predominantemente parácrina e não sistêmica (44).
Interleucina-6: É uma citocina inflamatória, bastante expressa em adipócitos e desempenha um papel importante na regulação de diversas funções fisiológicas (45). Em humanos com DM2, os níveis de IL-6 se associam à intensidade da intolerância à glicose e da inflamação, sendo esta indicada pelos níveis de proteína C-reativa (PCR) (46). A correlação entre IL-6 e PCR é o reflexo de um efeito direto da IL-6 sobre a produção e secreção de PCR pelo fígado, sendo que parte dos efeitos inflamatórios da IL-6 são produzidos pela própria PCR.
27 Visfatina: Trata-se de um peptídeo identificado em adipócitos isolados da gordura visceral de roedores e humanos, o qual corresponde a uma proteína previamente identificada como fator estimulador de colônias de célula pré-B (PBEF), uma citocina expressa por linfócitos (47). O ganho de peso promove o aumento dos níveis circulantes de visfatina, a qual tem um efeito paradoxal, pois exerce uma ação hipoglicemiante semelhante à insulina tanto em culturas de células como em ratos reduzindo a glicemia. Animais mutantes heterozigotos para o gene da visfatina são levemente hiperglicêmicos. Outro fato surpreendente é que, a visfatina tem a capacidade de se ligar ao receptor de insulina e estimulá-lo (47). Os resultados deste trabalho foram questionados e forçaram uma retratação dos autores em 2007 (48).Assim, o papel definitivo deste hormônio na fisiopatologia e no tratamento do diabetes ainda permanece indefinido.
Outras funções imuno-endócrinas do tecido adiposo: Estudos recentes demonstram que o tecido adiposo produz esteróides sexuais e glucocorticóides a partir de seus precursores, transformando, por exemplo, andrógenos em estrógenos, e cortisona em cortisol (49). A conversão de esteróides sexuais pelo adipócito é quantitativamente importante produzindo entre 10 e 20% dos níveis circulantes; ao contrário a conversão de glicocorticóides é menos expressiva. Esta conversão/produção esta aumentada na obesidade.
Assim, fica claro que várias proteínas são produzidas no tecido adiposo exercendo funções autócrinas, parácrinas e endócrinas em conjunto com outros órgãos e sistemas como o sistema nervoso central, o fígado e o músculo, importantes na coordenação do consumo e armazenamento de energia. A produção destes e de outros hormônios pelo tecido adiposo parece ser regulada pelo estado nutricional (alimentação, jejum e variação do peso corporal). Um conhecimento mais amplo da regulação bioquímica e molecular da síntese destes hormônios e dos seus mecanismos precisos de ação levará ao desenvolvimento de novas abordagens no
28 manejo clínico da obesidade, da dislipidemia, da resistência à insulina, da aterosclerose e do diabetes.
Principais consequências clínicas da obesidade
Pequenos incrementos do IMC resultam no aumento do risco relativo para várias doenças. Tais doenças intimamente associadas à obesidade são agrupadas sob a denominação de comorbidades da obesidade. DM2 é, sem dúvida, a que tem maior associação à obesidade. Entretanto, várias outras condições que representam elevado risco de mortalidade precoce como, hipertensão arterial, aterosclerose, esteato-hepatite não alcoólica e algumas formas de câncer, também têm suas prevalências elevadas no grupo de seres humanos com sobrepeso ou obesidade.
Diabetes mellitus do tipo 2 (DM2) é uma doença multifatorial caracterizada pela instalação de hiperglicemia em decorrência da instalação de resistência à ação da insulina e do progressivo declínio da função das células beta do pâncreas (50). A resistência à insulina foi considerada durante muito tempo como o principal fator determinante para o desenvolvimento da doença (51); entretanto, a maioria dos indivíduos com resistência à insulina não desenvolvem DM2. Em tais indivíduos as células beta são capazes de aumentar a produção de insulina para compensar o aumento na demanda devido a uma resposta reduzida nos tecidos periféricos (52). Glicemia de jejum alterada e tolerância à glicose diminuída, muitas vezes consideradas como um estado pré-diabético, também aumentam o risco de desenvolver DM2. Nestes indivíduos, a inabilidade das células beta em suprir a demanda metabólica de insulina é o fator determinante para a instalação do DM2.
29 Em função do aumento na sua incidência, o DM2 passou a ser considerado um dos maiores problemas de saúde pública em todo o mundo, sendo tratado como um fenômeno de proporções epidêmicas. Há poucos anos, o conceito de “epidemia de diabetes” era restrito aos Estados Unidos enquanto as outras partes do mundo não eram consideradas tão ameaçadas. Entretanto, nas últimas duas décadas o quadro se alterou, e hoje, nenhuma região do planeta pode se considerar livre do risco de apresentar elevada prevalência de DM2 (53). No mundo, a prevalência global de DM2 em adultos com 20 anos ou mais era de 4,0% em 1995 e projeções indicam um aumento para 5,4% em 2030, sendo ligeiramente superior nos países desenvolvidos quando comparado aos países em desenvolvimento. Expresso em número de pacientes, a evolução esperada do diabetes é mais impressionante ainda. O número total de adultos com DM2 deve aumentar em todo o mundo, de 135 para 300 milhões entre 1995 e 2030, principalmente devido a um enorme aumento de 171% nos países em desenvolvimento, de 84 para 228 milhões, enquanto deve aumentar aproximadamente 41% nos países desenvolvidos, de 41 para 72 milhões (53).
Em 2030, mais de 75% dos pacientes diabéticos no mundo irão morar em países em desenvolvimento, comparado com 62% em 1995. Além disso, essas projeções calculadas por especialistas da Organização Mundial de Saúde estão provavelmente subestimadas, uma vez que são baseadas somente na evolução demográfica esperada e não levam em conta a evolução da obesidade das próximas décadas. Portanto, a realidade do diabetes em 2030 pode ser muito superior a tais valores (54).
Esteato-hepatite não alcoólica: A esteatose hepática e a esteato-hepatite são extremamente prevalentes em indivíduos obesos (55). A esteato-hepatite não alcoólica (non-alcoholic steatohepatitis – NASH) faz parte de um espectro de doenças não relacionadas ao alcoolismo que
30 levam ao acúmulo de gordura no fígado (non-alcoholic fatty liver disease – NAFLD), sendo caracterizada por esteatose, inflamação hepática e lesão das células do fígado (56). A perpetuação da inflamação e a lesão irreversível das células do fígado parecem ser os principais eventos que discriminam a esteato-hepatite não alcoólica da esteatose e de outras formas de NAFLD. A resistência à insulina no fígado faz com que haja uma inibição da beta-oxidação dos ácidos graxos e redução da exportação de lipídios, levando ao acúmulo de triglicérides pelos hepatócitos, ou seja, favorecendo o desenvolvimento de esteatose hepática (56). Se o quadro inflamatório e de resistência à insulina se perpetuarem, ocorrerá a progressão para esteato-hepatite, podendo ainda evoluir para cirrose e hepatocarcinoma.
Aterosclerose: Tal condição decorre da deposição de lipídeos, metabólitos celulares, colesterol, cálcio e células inflamatórias na camada íntima do vaso sanguíneo (57). O processo de iniciação da aterosclerose pode ser diferente dependendo de uma série de fatores genéticos e ambientais, entretanto, independentemente dos fatores de predisposição, a disfunção endotelial é um fenômeno comum no desencadeamento do processo (58). A disfunção endotelial é o resultado de uma série de fatores, entre eles: a lesão vascular e a exposição de colágeno, depósito de colesterol e outros metabólitos celulares, e mudanças na reatividade vascular por alteração nas forças do fluxo sanguíneo. A produção alterada de óxido nítrico e lípides, e a indução da expressão de citocinas inflamatórias desencadeiam o desenvolvimento de um distúrbio funcional das células endoteliais, aumentando a produção de moléculas de adesão celular e de seus receptores (59). Vários fatores ambientais, como o tabagismo, a presença de diabetes, obesidade, hipertensão arterial e síndrome metabólica entre outros aceleram a aterosclerose, entretanto a parcela de contribuição de cada fator para o início do processo ainda não está completamente esclarecido (60).
31 A progressão da aterosclerose depende em grande parte das modificações nas células musculares lisas. Elas estão presentes em pequeno número na camada íntima no espessamento excêntrico da parede arterial, entretanto na lesão aterosclerótica, elas migram em maior quantidade da média para íntima (61).Essa migração é estimulada por várias substâncias entre elas, algumas citocinas e fatores de crescimento como PDGF, liberado pelos macrófagos ativados (60). As células musculares lisas passam a adquirir características e funções de outros tipos de células, por exemplo, elas passam a exercer a função de macrófagos, fagocitando lípides, e adquirem características de foam cell ou células espumosas, e, como o endotélio, expressam moléculas de adesão celular, aumentando o recrutamento de leucócitos.
Os macrófagos interagem com outras células no endotélio, incluindo linfócitos T e células musculares ativando uma série de citocinas, isso leva a um aumento da resposta imune (62). Os macrófagos e as células musculares lisas entram em apoptose e são fagocitados, esse processo libera metaloproteinases que degradam a matriz celular e ao mesmo tempo inicia o processo de neovascularização. Todo o microambiente fica comprometido, ativa-se a cascata da coagulação com depósito de fibrina, ativação de plaquetas e formação de trombo. Nos locais de maior atividade inflamatória e de deposição de lípides há aumento da calcificação. A placa se torna então instável e friável podendo se romper ou estenosar o lúmen vascular. A progressão dessa lesão complexa é progressiva e ocorre em etapas. Clinicamente os sintomas apresentam-se como doença vascular obstrutiva com quadro de angina, infarto agudo de miocárdio, acidente vascular cerebral isquêmico ou uma doença arterial periférica (63).
Como a aterosclerose constitui a principal causa de morte de pacientes com DM2 e obesidade, o desenvolvimento de métodos que permitam sua detecção precoce e que sirvam de
32 marcadores de progressão da doença, é fundamental para que se possam planejar adequadamente as melhores estratégias profiláticas e terapêuticas neste grupo de doenças.
Avaliação da presença de aterosclerose pela mensuração da espessura da íntima
A medição da espessura da íntima-média das artérias carótidas (CIMT) é um marcador substitutivo da doença aterosclerótica e um meio de detecção da aterosclerose subclínica. O CIMT pode ser medido utilizando um ultra-som B-mode e representa a medida combinada da espessura das camadas íntima e média das artérias carótidas. O aumento da espessura da parede arterial pode estar relacionado a fatores não ateroscleróticos, como idade e a pressão arterial, bem como com o próprio processo da aterosclerose (64). A espessura da carótida aumenta com a idade independentemente da presença de aterosclerose (65). Em geral, um indivíduo saudável apresenta um aumento de 0,015 a 0,018 mm/ano, enquanto um indivíduo com DAC apresenta um aumento entre 0,017 a 0,026 mm/ano (66).
O The Mannheim Intima-media Consensus Panel definiu a presença de placa como a medida do CIMT ≥ 1.5mm ou estenose >50 % do diâmetro da luz do vaso (67), entretanto alguns autores consideram a espessura > de 1 mm indicativo de placa (68). Não existe um consenso sobre o protocolo de medida do CIMT bem como a maneira de expressá-la. Existem uma série de estudos que tentam uniformizar esse procedimento. Em um estudo (69) conduzido em 558 homens e mulheres com e sem DAC, o valor de 1,069 mm foi preditivo de DAC com sensibilidade = 79 % e especificidade = 89 % em mulheres e valor de 1,153 mm apresentou sensibilidade = 66 % e especificidade = 74 % em homens. Mattace-Raso et al. (65) demonstraram que aterosclerose estabelecida em uma única artéria coronariana em pacientes acima de 65 anos está associada à
33 CIMT de 0,9 mm, em duas artérias com CIMT de 1,2 mm e em três artérias com CIMT de 1,3 mm após ajuste para sexo, idade, hipertensão e fumo.
A associação entre o CIMT e a doença cardiovascular foi amplamente estabelecida em estudos populacionais (70,71). O estudo Rotterdam Study encontrou que para um aumento médio do valor do CIMT de 0,163 mm, o risco relativo para AVC foi de 1,41 (1,25 a 1,82) e para IAM 1,43 (1,16 a 1,78). O estudo Atherosclerotic Risk in Communities (AIRC) demonstrou que o CIMT está relacionado a IAM em adulto de meia idade (45-65 anos) mesmo após ajuste com fatores de risco como: raça, colesterol, hipertensão, tabagismo e idade (70). A média de aumento do IMT em 1 SD (0,18mm) proporciona um risco relativo de 1,60 (1,41 a 1,81) para AVC em mulheres e 1,31 (1,15 a 1,49) para homens. Em relação ao IAM a risco relativo de 1,69 (1,50 a 1,90) para mulheres e 1,36 (1,12 a 1,51) para homens para cada SD (0,19 mm) de aumento no valor do IMT. O The Cardiovascular Health Study demonstrou que um incremento máximo de 0,2 mm do valor do CIMT (1SD) na artéria carótida comum, resultou no risco relativo de 1,33 (1,21 a 1,48) para IAM e de 1,37 (1,25 a 1,51) para AVC.
Li et al. (72) observaram, em estudo de seguimento de aproximadamente 10 anos em indivíduos normotensos, mas com aterosclerose nas artérias carótidas (CIMT > 0,8mm e/ou presença de placa CIMT > 1,2 mm), um aumento de 3 vezes no risco de ocorrência de AVC, quando comparados com aqueles sem sinais de aterosclerose. Lorenz et al. (71), em uma metanálise, verificaram que uma diferença absoluta no CIMT de 0,1 mm aumenta o risco de AVC em 13-18% e de infarto do miocárdio em 10-15%. Em conjunto estes grandes estudos conseguiram demonstrar a associação entre o CIMT e o risco cardiovascular.
No estudo Carotid Atherosclerosis Progression Study (CAPS)(73) foram avaliados 5056 indivíduos com CIMT e seguidos por quatro anos para avaliar a incidência de eventos
34 cardiovasculares, AVC e morte em uma população com uma ampla variação de faixa etária (19-90 anos) e avaliar o valor preditivo do IMT em três diferentes sítios arteriais em torno da bifurcação da carótida. Os resultados demonstraram que os três sítios avaliados foram preditivos para IAM e AVC. Os sítios avaliados foram: a artéria carótida comum (20-60 mm da divisão do fluxo), a região da bifurcação da carótida (0-20 mm da divisão do fluxo) e a carótida interna (0-20 mm da divisão do fluxo). Em relação à variação de idade concluíram que se o valor do IMT aumenta, a população mais jovem (<50anos) está mais exposta ao risco cardiovascular (1,26 [1,06 a 1,49]) quando comparado com a população mais velha (1,08 [1,06 a 1,14]) com elevação idêntica do valor do IMT.
Com relação ao risco absoluto dentro de uma categoria de IMT (i.e., maior IMT versus menor IMT) a população mais velha tem maior risco, entretanto o risco relativo é maior na população mais jovem.
Existem em todos estes grandes estudos diferenças nos protocolos usados para medir o CIMT, entretanto a taxa de risco foi similar em todos eles. O estudo CAPS demonstrou que a avaliação do IMT em diferentes sítios na artéria carótida pôde prever a chance de futuros eventos cardiovasculares (73). A avaliação do CIMT é uma maneira apropriada de identificar e monitorar indivíduos saudáveis, jovens e de meia idade em relação ao risco futuro de um evento cardiovascular.
A avaliação do CIMT através do ultrassom apresenta uma série de vantagens, pois constitui um método não invasivo, pode ser repetido inúmeras vezes pois é isento de efeito adverso e sem risco de radiação como alguns outros métodos. O CIMT é direcionado para avaliação da parede arterial, local da aterosclerose e não do lúmen arterial. A desvantagem, como já mencionado anteriormente, é a falta de protocolos uniformizados. Neste sentido, Gepner et al.
35 (74) demonstraram que tanto um avaliador experiente ou novato usando um programa de detecção da borda da parede arterial, apresentaram uma variação de 0,011±0,004 mm e 0,022±0,004 mm respectivamente quando comparados com um laboratório de referência. A reprodutibilidade intra-observador é alta com média de diferença de 0,003± 0,003mm com coeficiente de variação de 3.1% para avaliadores mais experientes e de -0,040± 0,005 mm, coeficiente de variação de 7.8%, para avaliadores com menor experiência.
Nos últimos 15 anos, alterações no CIMT ao longo do tempo, têm sido usadas como alternativa para detecção de eventos cardiovasculares como resultado primário em uma série de estudos de intervenção de drogas como: hipoglicemiantes, estatinas, anti-hipertensivos, antioxidantes e terapia de reposição hormonal. O estudo METEOR (75) realizado em 2008 comparando o hipolipemiante rosuvastatina e o placebo acompanhou a evolução do CIMT por dois anos em 984 pacientes. Demonstrou uma taxa menor de progressão do CIMT – 0,0014 mm/ano com a rosuvastatina contra taxa de 0,0131 mm/ano com placebo (p<0,0001). O estudo ARBITER 6 HALTS avaliou a combinação de mais de um hipolipemiante, no período de 14 meses com o objetivo primário de comparar a diferença média entre a medida do CIMT entre os dois grupos. O grupo que usou a combinação estatina e ezetimibe apresentou redução menor no CIMT -0,0007± 0,0035 mm e grupo que usou a combinação estatina com niacina apresentou mudança de -0,0142± 0,041 mm, demonstrando a eficácia da niacina (p=0,003) (76). Estudos como estes referenciam o uso do CIMT como método de seguimento e de avaliação da eficácia de determinada intervenção.
No estudo SOS (77) trinta e nove pacientes obesos com IMC entre 35 e 40 Kg/ m2 foram avaliados por 4 anos, com medida de CIMT no bulbo carotídeo. Vinte pacientes foram submetidos à cirurgia de gastroplastia e 19 pacientes foram submetidos ao tratamento dietético
36 convencional. Foram comparados com 35 pacientes de peso normal. Na avaliação inicial os obesos apresentaram CIMT maior, após 4 anos a progressão do CIMT no grupo submetido à cirurgia foi semelhante ao grupo de peso normal (0,024 vs. 0,025 mm/ano) enquanto no grupo obeso houve progressão do CIMT (0,70 mm/ano).
Sarmento et al. (78) avaliaram a evolução do CIMT em 19 mulheres no pré-operatório, com 3, 6 e 12 meses após cirurgia de RYGP. Encontraram redução do CIMT de 0,73 mm no basal para 0,60 mm com 12 meses pós RYGP (p<0,05) e obtiveram uma correlação da redução do CIMT com a redução do nível de triglicérides e da pressão arterial sistólica (p=0,03). Em outro estudo semelhante, Habib et al. (79), avaliaram 50 pacientes com IMC > 35 kg/m2 submetidos à cirurgia de RYGB, e avaliados com medida de CIMT no pré-operatório, 6 e 24 meses pós cirurgia. A média do CIMT inicial foi de 0,86±0,03 mm (p<0,001) e 0,520±0,02mm e 0,50±0,02 mm com 6 e 24 meses respectivamente.
Fatores genéticos e ambientais estão ligados com a presença de aterosclerose. O CIMT está associado com a história familar de DAC, com DM2 e com risco de AVC, sugerindo uma base genética para variações do CIMT. Através de estudos em diferentes grupos populacionais, estimou-se que a hereditabilidade do CIMT está em torno de 30-86% (80,81). Os estudos genéticos utilizando a técnica do genome-wide association identificaram uma série de genes candidatos e vários polimorfismos relacionados ao CIMT. Em 2009 Paternoster et al. (82) conduziram uma metanálise na qual foram avaliados estudos com mais de cinco mil participantes e analisadas variações em genes que estavam presentes em mais de dois estudos, eles encontraram associação entre CIMT e polimorfismos no gene da apolipoproteina APOE (relacionada com nível de colesterol), associações pouco consistente com genes ACE–I/D (relacionado ao sistema Renina-Angiotensina); 5,10-methylenetetrahydrololate reductase
37 MTHFR-677C/T (relacionado ao metabolismo de homocisteina); NOS3-Glu298Asp (relacionado com função endotelial e células musculares endoteliais) (82). Em outra metanálise recente (83), utilizando estudos com genome-wide association conduzida através do Cohorts for Heart and Aging Research Gemonic Epidemiology CHARGE consorsium, avaliaram 31.211 participantes entre 44-76 anos e verificou-se que houve uma forte associação com três SNP e CIMT avaliados na região da carótida comum. A primeira associação no cromossomo 8, no gene ZHX2, sendo alelo A relacionado com menor CIMT, a segunda com APOCI, região que inclui a APOE, APOC2, APOC4, sendo alelo G relacionado com menor CIMT, a terceira associação com PINX1, sendo o alelo G relacionado com maior CIMT. O ZXH2 é membro da família zinc fingers e homeobox que está relacionada com fator repressor de transcrição que interagem com a subunidade A do fator nuclear Y, entretanto existe pouca informação sobre esta proteína em doenças cardiovasculares. A região APOCI está comumente associada a doenças cardiovasculares e neste estudo relacionado com variantes genéticas das artérias carótidas. O gene PINX 1 codifica a proteína Pin-2, está relacionada à inibição da telômerase e está envolvida com casos de câncer, mas ainda não relacionada às doenças cardiovasculares.
Estudos de associação de polimorfismos a íntima–média são heterogêneos. A limitação destes estudos decorre do fato de terem estudado genes únicos em análises transversais. Por se tratar de uma condição clínica decorrente de múltiplos fatores ambientais e genéticos, acreditamos que estudos que avaliam mudanças no CIMT ao longo do tempo e sua relação com determinantes genéticos poderão ser mais relevantes (84).
A Figura 2 apresenta um exemplo de como pode ser medida a espessura da íntima através do exame ultrassonográfico.
38 Figura 2 – Exemplo de um exame com medida da camada íntima-média com ampliação do local da medida.
PGC-1alfa, um regulador do metabolismo energético
As vias metabólicas são controladas em diferentes níveis em resposta a estímulos neurais, hormonais e ambientais. Esse controle decorre, em parte, de modificações nos padrões de transcrição gênica. A regulação da expressão gênica depende de uma série de mecanismos complexos, sendo a interação de fatores de transcrição com proteínas coativadoras e correpressoras, um dos mais relevantes. Uma dessas vias de regulação metabólica é a via do peroxisome proliferator-activated receptors gamma (PPARgama) coactivador-1 alfa (PGC-1alpha) (85).
O PGC-1alfa é ativado por sinais que controlam a homeostase energética e de nutrientes. Ele ativa e controla a expressão de genes que estimulam a biogênese de mitocôndrias, o programa termogênico do tecido adiposo marrom, mudanças de características das fibras musculares e das vias metabólicas hepática em resposta ao jejum (85). Este gene prepara a célula
39 para ajustar a demanda energética de acordo com o estímulo externo, promovendo aumento da biossíntese de mitocôndria, aumento da taxa respiratória celular, regulando a captação e a utilização do substrato energético. Este coativador está expresso em tecidos com alta capacidade oxidativa como o tecido adiposo marrom, o coração, o rim, o músculo esquelético e o cérebro.
O coativador PGC-1 alfa é uma proteína de 798 aminoácidos com massa molecular de 92 kDA. Seu gene está localizado no cromossomo 4. Existem três membros na família 1, o PGC-1alfa, o PGC-1beta e o PGC-1 coativador relacionado. Sua presença foi inicialmente caracterizada no tecido adiposo marrom e no músculo, em decorrência da sua capacidade de ser induzido pelo frio, de participar da termogênese adaptativa e de se ligar ao PPARgama (86).
O coativador PGC-1alfa se liga a regiões específicas dos fatores de transcrição e recruta várias proteínas que controlam o processo de transcrição via a modificação enzimática da cromatina, como a acetilação ou a metilação de histonas ou através da interação direta com o maquinário de transcrição gênica (87).
O PGC-1alfa exerce um efeito pleiotrópico no controle do metabolismo celular e interage com diversos fatores de transcrição. O primeiro receptor e fator de transcrição a ser identificado foi o PPARgama, em seguida Wu et al. (88) demonstraram que o PGC-1alfa coativa os fatores respiratórios nucleares 1 e 2 (NRF-1 e -2). A lista de receptores inclui vários outros como: o PPARbeta e o PPARalfa, o receptor do hormônio tireoidiano, o receptor X-retinóide, o receptor de estrógeno e de glicocorticoide, o fator nuclear hepático-4 (HNF-4), entre outros. A ativação de receptores não nucleares já foi identificados para os receptores: myocyte enhancer factor-2 (MEF-2), forkhead box O1 (FOXO1), Sterol regulatory element binding protein 1 (SREBP1) entre outros. É através da sua ligação a esses fatores de transcrição que o PGC-1alfa exerce seu efeito de regulação do metabolismo energético (89).
40 O fato do PGC-1alfa em ser um importante regulador do metabolismo energético o associa a diversas funções fisiológicas e também a diversos processos patológicos. A desregulação do nível de PGC-1alfa por alterações tanto na sua atividade como pela presença de polimorfismos, que podem interferir na sua expressão ou função, pode estar relacionado com várias doenças em vários tecidos.
PGC-1alfa e o metabolismo da glicose e o diabetes tipo 2. A manutenção da homeostase da glicose é essencial para sobrevivência dos mamíferos e sua concentração plasmática é finamente ajustada em resposta aos nutrientes e aos estímulos hormonais. O aumento da demanda energética leva a um aumento da captação e metabolização da glicose. Na condição de jejum há um aumento da expressão do PGC-1alfa no fígado, que por sua vez aumenta a gluconeogênese e a oxidação de ácidos graxos. No estado pós-prandial há redução da expressão do PGC-1alfa no fígado (90).
Durante o jejum, a expressão do PGC-1alfa é ativada pelo glucagon e pelas catecolaminas via AMP-cíclico e a ativação do fator de transcrição CREB. Em seguida, o PGC-1alfa coativa vários fatores de transcrição, como o FOXO1, HNF-4 e o receptor de corticosteroide. Esses fatores de transcrição se ligam à região promotora dos genes envolvidos com as enzimas da gluconeogênese como a carboxiquinase fosfoenolpiruvato (PEPCK) e a glicose 6- fosfatase (G-6-Pase). O jejum também induz a expressão do PPAR-alfa, que quando ativado pelo PGC-1alfa, resulta na expressão de genes ligados a oxidação lipídica (91).
No estado pós-prandial a musculatura esquelética é o principal local de metabolização da glicose. O músculo capta a glicose através de transportadores de glicose denominados de GLUTs. O GLUT- 4 está presente na fibra muscular e é sensível à insulina. Sua expressão pode ser
41 aumentada pelo 1alfa o que resulta em aumento na captação de glicose. O efeito do PGC-1alfa sobre o GLUT-4 é mediado pelo fator de transcrição MEF-2 (92).
Existem evidências que demonstram uma relação entre a função do PGC-1alfa, a sensibilidade à insulina e o DM2. Foi observado que a expressão do PGC-1alfa está diminuída na musculatura de pacientes com DM2 (93,94). A presença do polimorfismo Gly482Ser no gene de PGC-1alfa, pode resultar na redução da atividade do PGC-1alfa, e pode estra relacionada com o aumento de risco de DM2 (95). As tiazolidinedionas (TZDs), uma importante classe de antidiabéticos orais, que agem aumentando a sensibilidade à insulina, também estimulam a atividade do 1alfa e consequentemente a biogênese e a função mitocondrial (96). O PGC-1alfa estimula o GLUT-4 na musculatura esquelética aumentando a captação de glicose (97).
O PGC-1alfa exerce um papel essencial na biogênese mitocondrial e no metabolismo de glicose e ácidos graxos. A disfunção mitocondrial desempenha um papel relevante na resistência à insulina e no DM2. Kelley et al. demonstraram que a atividade tanto das enzimas oxidativas da mitocrôndia quanto do complexo I estão reduzidos no DM2. Demonstraram
ainda que indivíduos obesos têm mitocôndrias de tamanho reduzido e capacidade bioenergética comprometida (98).
Entretanto, no fígado, o PGC-1alfa pode inibir a sinalização insulínica. O aumento da expressão do PGC-1alfa no fígado e no pâncreas em modelo animal pode estimular a produção hepática de glicose contribuindo para estado de hiperglicemia e reduzindo a secreção de insulina respectivamente (90). Em outro estudo, demonstrou-se que a expressão do PGC-1alfa está normal em indivíduos insulino-resistentes com alteração na função mitocondrial (99). A
42 desregulação do PGC-1alfa parece estar relacionada à fisiopatologia do DM2, mas não se pode estabelecer com certeza uma relação de casualidade.
PGC-1alfa e o sistema cardiovascular. O coração é um órgão que apresenta grande demanda por ATP. A maior parte da energia consumida por este órgão é produzida pela oxidação de ácidos graxos. O PGC-1alfa é o regulador da atividade oxidativa no coração. Em modelos animais há aumento do RNAm do PGC-1alfa no período neonatal para ativação da biogênese mitocondrial e mudança do padrão glicolítico para fosforilação oxidativa no músculo cardíaco (100). A hiperexpressão do PGC-1alfa no coração resulta em uma miocardiopatia dilatada. A ausência de PGC-1alfa leva a insuficiência cardíaca precoce e os animais apresentam baixa tolerância ao esforço e ao exercício (101).
O PGC-1alfa está expresso nas células do sistema vascular, principalmente nas células musculares lisas da parede vascular e nas células endoteliais, mas seu papel nestas células ainda não está completamente estabelecido. Kim et al. (102) demonstraram que o PGC-1alfa inibe o efeito do TNF-alfa sobre o nuclear factor kappa B (NF-κB), inibe a expressão da MCP-1 e da VCAM-1 nas células endoteliais da aorta em humanos. Qu et al. (VCAM-103) demonstraram que o PGC-VCAM-1alfa está expresso na carótida onde participa da inibição da migração das células musculares lisas que contribuem para a hiperplasia da íntima-média após a parede arterial sofrer uma lesão com a colocação de um balão. A hiperexpressão do PGC-1alfa em vasos está relacionada com a inibição da migração das células musculares, enquanto a redução da expressão do mesmo estimula a migração das células musculares. Os autores sugerem que o efeito sobre a migração das células musculares ocorre por aumento na regulação das enzimas mitocondriais antioxidantes, como a superoxide dismutase 2(SOD-2).
43
Polimorfismo Gly482Ser do gene do PGC-1alfa
Por suas funções no controle do metabolismo, o PGC-1alfa é considerado um gene potencialmente envolvido no desenvolvimento de diabetes tipo 2, obesidade e outros fenótipos metabólicos relacionados. Dentre os polimorfismos já identificados para o gene do PGC-1alfa, o Gly482Ser é o mais comum, podendo ser encontrado em até 40% das pessoas, dependendo da etnia (104). Em diferentes estudos, a presença do polimorfismo Gly482Ser foi relacionada com mudanças na prevalência de condições como diabetes tipo 2 (95,104–106), resistência à insulina (95), obesidade (107) e hipertensão arterial (108), disfunção ventricular (109), além de estar associada a modificações nos padrões de oxidação lipídica e secreção de insulina (95).
Em uma metanálise (110) que incluiu 8.536 participantes, demonstrou-se que a presença do alelo Ser482 conferiu maior risco de DM2 (OR=1,07,p=0,044). Entretanto, houve uma heterogeneidade entre os estudos no que se refere a aspectos demográficos, metabólicos e clínicos das populações estudadas. Estudos que avaliaram aspectos metabólicos de atletas de elite demonstraram que o grupo com maior VO2 máximo tem menor frequência do alelo Ser482 (111). No estudo STOP-NIDDM (Study to Prevent NIDDM) (112), demonstrou-se que o polimorfismo Gly482Ser está associado à maior progressão de indivíduos inicialmente classificados como intolerantes à glicose, para diabetes (OR=1,57,p=0,023). Avaliando o polimorfismo Gly482Ser em homens notou-se que o risco de obesidade foi mais evidente nos mais velhos e mais inativos, indicando que fatores ambientais, interagem com fatores como sexo e idade, para influenciar o comportamento do gene PGC-1alfa. O polimorfismo Gly482Ser está ainda associado com hipertensão arterial em populações europeias (108). A presença do alelo 482Ser foi relacionada com menor prevalência de hipertensão nos austríacos e dinamarqueses (OR=0,70,p= 0,001) (113), enquanto nos franceses relacionou-se com maior prevalência de
44 hipertensão (OR=2,52,p=0,0064). A correlação do alelo Ser482 com hipertensão só obteve significância no subgrupo de homens, embora o motivo desta associação com o gênero masculino não tenha sido esclarecida (114). A presença do alelo Ser482 também foi associada ao menor risco de disfunção diastólica (OR=0,13, p=0,004) em homens (109), mas não em mulheres.
Entretanto, a relevância da presença ou ausência do polimorfismo Gly482Ser nos desfechos metabólicos obtidos durante a perda de peso de grandes obesos é desconhecido.
Tratamento cirúrgico da obesidade
A cirurgia bariátrica representa uma importante opção no tratamento da obesidade. O consenso do National Intistute of Health (NIH) realizado em 1991 estabeleceu como critérios de indicação para cirurgia bariátrica o IMC40 Kg/m2, ou o IMC35 Kg/m2 associado à comorbidades (115). Esses critérios são válidos para pacientes com insucesso do tratamento clínico.
O efeito da perda de peso sobre a melhora das comorbidades da obesidade está bem estabelecido, mesmo quando são obtidas perdas pequenas que variam de 5-10 % de peso(116). O Diabetes Prevention Study (DPP) demonstrou que perda de peso (média 5.6kg) com dieta e exercício evitou em 58 % o aparecimento de DM2(117). A cirurgia bariátrica pode levar a uma perda de peso que varia de 50-80% do excesso de peso corporal, e atinge um nadir em torno de 12 a 18 meses após a cirurgia (118). Esta perda de peso é, até certo ponto, sustentável, entretanto pode haver um reganho de peso em torno de 10 a 15 % de 3 a 10 anos após o procedimento. A perda de peso obtida com a cirurgia desempenha um papel importante na reversão da síndrome
45 metabólica, do DM2, da dislipidemia e da aterosclerose, levando a redução do risco cardiovascular e consequentemente à redução da mortalidade (119).
A prevenção, a melhora e mesmo a reversão do DM2 são observados em diversos estudos com pacientes submetidos à cirurgia bariátrica. O estudo Greenville Gastric bypass mostrou que 78 % dos 137 pacientes obesos mórbidos diabéticos e 98,6 % dos 151 intolerantes à glicose permaneceram euglicêmicos em 14 anos de seguimento após cirurgia bariátrica(120) No estudo Swedish Obese Subjects (SOS) o efeito da cirurgia bariátrica foi comparado ao efeito do tratamento clínico em uma série de pacientes obesos e foi demonstrado que em dois anos, a incidência de diabetes foi de 1% no grupo operado e 8 % no grupo controle; após dez anos foi de 7 % no grupo operado e 24 % no grupo controle (118). Buchwald et al.(121) avaliaram diferentes técnicas cirúrgicas e reportaram resolução do DM2 em 98,9 % na cirurgia derivação bíleo-pancreática, em 83,7 % no RYGB e em 47,9 % na banda gástrica.
A cirurgia bariátrica melhora a sensibilidade à insulina de maneira consistente e precoce mesmo antes da perda substancial de peso. Os mecanismos envolvidos neste processo estão relacionados à restrição calórica e à mudança na liberação dos hormônios intestinais, principalmente o glucagon-like peptide-1 (GLP-1), que apresenta elevação do seu nível no pós-prandial. Esse aumento seria responsável por maior estímulo na célula beta (122). Alguns estudos vêm questionando esse papel preponderante do GLP-1. Morinigo et al. demostraram que seis semanas após o RYGB o aumento do GLP-1 ocorreu apenas nos pacientes com tolerância normal ou intolerantes à insulina, porém não nos pacientes com DM2 (123). Rosa et al. demonstraram que a reversão do DM2 é dependente da melhora na sensibilidade à insulina no músculo e mediada pela expressão de genes que regulam o metabolismo de glicose e de ácidos graxos em resposta a disponibilidade de nutrientes (124). Em contraste com a maioria dos pacientes que
46 experimentam a remissão do DM2, alguns pacientes permanecem no estado de hiperglicemia. Entretanto, fatores preditores desta remissão são pouco estudados.Estudos que avaliaram pacientes nos quais não houve remissão demonstraram que quanto maior a taxa de hemoglobina glicada e maior o tempo de duração do DM 2 no pré-operatório menor a taxa de remissão. Fatores como alteração na microbiota intestinal, concentração sérica de ácidos biliares, neoglicogênese intestinal e determinantes genéticos de resistência à insulina e de redução da função de célula beta podem estar associados à não-remissão do DM2 (125).
A redução dos níveis sanguíneos de lipídeos também é um desfecho importante da cirurgia bariátrica. A melhora da dislipidemia ocorre de maneira significativa e em todas as técnicas cirúrgicas utilizadas; entretanto, na derivação bileo-pancreática, por ser mais disabsortiva, a melhora é mais intensa. A meta-análise de Buchwald(121) demonstrou reversão da dislipidemia em grande número de pacientes acompanhados por um longo período. Há redução do nível de triglicérides entre 50 a 60 %, tanto a curto como em longo prazo; o colesterol total apresenta uma redução modesta, e o nível de LDL-c é pouco afetado. A maioria dos estudos demonstra aumento do nível de HDL-c (13-47%) após a cirurgia bariátrica. A perda de peso e a melhora na sensibilidade hepática à insulina estão relacionadas à melhora do perfil lipídico, entretanto o mecanismo exato ainda não está completamente elucidado. Brolin et al. (126) não notaram diferença no perfil lipídico após cinco anos de cirurgia de banda gástrica nos pacientes que mantiveram o peso comparado àqueles que reganharam peso, sugerindo que existam outros mecanismos relacionados à melhora do perfil lipídico além da perda de peso.
Após a cirurgia bariátrica, independente da técnica cirúrgica empregada, ocorre a reversão da hipertensão arterial. A meta-análise de Buchwald (121) demonstrou que houve reversão da hipertensão em 61,7% (IC95%: 55,6-67,8%) e a taxa se eleva para 78,5%
(IC95%:70,8-47 86,1%) se o resultado for de melhora ou reversão; além disso, a maioria dos pacientes reduz o número de anti-hipertensivos utilizados. No SOS, em dois anos de seguimento houve melhora da hipertensão arterial no grupo cirúrgico quando comparado com o grupo controle. Entretanto, em dez anos de acompanhamento, esse resultado não se manteve. O SOS analisou em conjunto os resultados de mais de uma técnica cirúrgica. Quando se analisou somente os indivíduos submetidos ao RYGP, o número de pacientes foi pequeno, o que não permitiu avaliação da incidência e recaída da hipertensão neste grupo específico.
Sugerman et al. (127) avaliaram apenas pacientes submetidos ao RYGP e, neste caso, houve uma maior associação da perda de peso com a regressão da hipertensão arterial, entretanto, 20 % dos pacientes ainda permaneceram hipertensos. Os mecanismos patofisiológicos associados à melhora da hipertensão após a redução do peso não são claros. Vários mecanismos subjacentes estão associados ao efeito anti-hipertensivo da cirurgia bariátrica, como: a redução da hiperinsulinemia, a melhora da sensibilidade à insulina, a redução da hiperatividade simpática, redução da atividade do sistema renina-angiotensina aldosterona e também da redução da hipertensão intrabdominal.
A cirurgia bariátrica proporciona uma melhora do perfil metabólico, o que sugere que, em paralelo, ocorra uma redução da aterosclerose. A cirurgia modula uma série de fatores ligados à formação do ateroma. A cirurgia atenua a inflamação sistêmica e o estresse oxidativo, melhora a função endotelial, reduz os fatores de riscos clássicos como a hipertensão, DM2 e a dislipidemia e modula as adipocitocinas, aumentando a adiponectina (128). Entretanto, poucos estudos examinaram o papel da cirurgia nos desfechos substitutivos da aterosclerose. No SOS, um sub-grupo de pacientes operados e não operados foi avaliado por quatro anos com medida do CIMT,
