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Effects of chronic caffeine consumption on adipose tissue angiogenesis, hypoxia, and inflammation in metabolic diseases: characterization of adenosine receptors

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Nas últimas décadas a prevalência dos distúrbios metabólicos, como a obesidade, a síndrome metabólica e a diabetes do tipo 2 (DT2) tem aumentado drasticamente. O tecido adiposo branco (TAB) tem sido apontado como um dos tecidos cuja função está afetada nestas patologias, mas cuja disfunção pode também estar na base destas patologias. O TAB é o principal órgão do corpo responsável pelo armazenamento do excesso de energia proveniente da ingestão de alimentos, sendo responsável pelo armazenamento de lipídios que são convertidos em triacilglicéridos e armazenados nos adipócitos. O TAB é então a principal fonte de energia do organismo e, em períodos de jejum, fome ou de necessidade calórica, é capaz de hidrolisar rapidamente e com auxílio de lípases esses mesmos triacilglicéridos em ácidos gordos livres (AGL), num processo designado de lipólise. Estes AGL são depois transportados para outros tecidos onde são posteriormente oxidados na mitocôndria para produção de energia. O TAB além da função de armazenamento de energia é também importante na proteção dos órgãos da cavidade abdominal contra choques externos sendo também um órgão com diversas outras funções entre elas funções secretoras e endócrinas. Em condições de obesidade sabe-se que o tecido adiposo se torna disfuncional, sendo sobrecarregado com triacilglicéridos o que diminui a sua capacidade de expansão e por consequência de armazenamento de lípidos. Isto pode levar a um aumento da lipólise, com consequente acumulação de AGL noutros tecidos, como o fígado, o músculo esquelético e os ilhéus pancreáticos. A acumulação de AGL noutros tecidos tem um papel importante no desenvolvimento da resistência à insulina e da intolerância à glucose, características da pré-diabetes, da síndrome metabólica e da DT2. Com essa expansão descontrolada do tecido adiposo, podem surgir outras alterações na estrutura e função do tecido tais como hipóxia, inflamação e diminuição da angiogénese, todas elas características observadas já em condições de obesidade. É consensual que a cafeína, um antagonista não-seletivo dos recetores de adenosina, quando ingerida cronicamente melhora a sensibilidade à insulina e a tolerância à glucose quer em animais quer no Homem. Para além disso, parece ter um papel no ganho de peso, via estimulação da termogénese. Assim, com este trabalho pretendemos esclarecer que os efeitos benéficos do consumo de cafeina crónica no metabolismo poderiam provir de uma melhoria no metabolismo do tecido adiposo. Utilizaram-se ratos Wistar machos com idades compreendidas entre as 8 e as 12 semanas. Os grupos experimentais incluíram animais submetidos a uma dieta padrão/controlo pelo período de 3, 19 e 25 semanas (CTL - 2,56 Kcal/g), a uma dieta rica em gordura (HF 60% lipídios - 5,1 Kcal/g) durante 3 e 19 semanas e a uma dieta que para além de rica em gordura continha também sacarose (HFHSu 60% de lipídios + 35% de sacarose na água ingerida – 5.1 + 1.35 Kcal/g) durante 25 semanas. O grupo submetido a 3 semanas de dieta HF, nas duas últimas semanas de dieta foi subdividido aleatoriamente e metade dos animais foram submetidos ao consumo de cafeína, na água ingerida, na concentração de 1 g/L. Os grupos submetidos a 19 semanas de dieta - CTL e HF - nas últimas 6 semanas de dieta foram subdivididos aleatoriamente, sendo metade submetida à ingestão de cafeína na água ingerida (1 g/L). Os animais HFHSu após 14 semanas de dieta foram divididos aleatoriamente e metade do grupo foi submetido à ingestão de cafeína na água ingerida (1 g/L). Durante o tempo de dieta, a ingestão de alimentos e de líquidos foi monitorizada semanalmente assim como o ganho de peso. A glicémia e a insulinémia em jejum foram também monitorizadas durante o período de dieta. A tolerância à glucose foi avaliada por um teste de tolerância oral à glucose (TTOG) e a sensibilidade à insulina por um teste de tolerância à insulina (TTI). Os TTOG’s e os TTI’s foram realizados antes do tratamento com cafeína ser iniciado e depois do seu início foram realizados a cada duas semanas. Ao final do período de dieta, os animais foram anestesiados com pentobarbital sódico (60 mg / kg. Ip) e tecidos como o fígado, o soleus, o gastronemius, os diferentes depósitos de TAB (visceral, perinéfrico, epididimal e subcutâneo) e o BAT foram rapidamente recolhidos e pesados para posterior análise. O ganho de peso e o peso da gordura visceral (TAB) foram avaliados no período equivalente ao tratamento com cafeína. A função do TAB foi avaliada através de: 1) marcação histológica com hematoxilina-eosina (H&E) para avaliação do perímetro dos adipócitos; 2) metabolismo lipídico via avaliação da expressão da ATP citrato liase (ACL) e da hormona sensível à lipase (HSL) por Western Blot; 3) via de sinalização da insulina através da expressão da AKT e ao 4) nível da expressão de marcadores angiogénicos como o fator de crescimento endotelial vascular (VEGF) e a molécula de adesão celular endotelial plaquetária ou cluster de diferenciação 31 (CD31) por imunofluorescência. Observou-se que as dietas hipercalóricas, tanto a dieta HF quanto a dieta HFHSu, promovem um aumento na ingestão de calorias o que leva ao aumento do peso, da gordura visceral e do perímetro dos adipócitos nos 3 grupos experimentais utilizados. As mesmas dietas mostraram também exibir uma tendência para afetarem a angiogénese e o metabolismo lipídico, em particular as vias envolvidas na síntese de AGL e na lipólise. Observou-se também que o consumo crónico de cafeína diminui o ganho de peso nestes modelos animais e demonstrou-se pela primeira vez que o consumo crónico de cafeína ao diminuir a gordura visceral assim como o perímetro dos adipócitos. Este efeito poderá estar associado a uma melhoria da angiogénese e do metabolismo lipídico, já que a cafeina cronica mostrou promover alterações na expressão de enzimas chave da lipólise e da angiogénese. Pode-se então concluir que os efeitos benéficos do consumo crónico de cafeina no metabolismo, envolvem a diminuição do ganho de peso, da gordura visceral e do perímetro dos adipócitos via uma melhoria da angiogénese do tecido adiposo. Estes resultados abrem uma porta a novas abordagem terapêuticas baseadas na cafeína ou na modulação dos recetores de adenosina, para o tratamento da patologia metabólica, principalmente em condições associadas a obesidade e com disfunção do tecido adiposo.
Autores principais:	Farreca, Solange Marques
Assunto:	Obesity White adipose tissue Caffeine Adenosine Angiogenesis Teses de mestrado -2021
Ano:	2021
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Lisboa
Idioma:	inglês
Origem:	Repositório da Universidade de Lisboa

Descrição
Resumo:	Nas últimas décadas a prevalência dos distúrbios metabólicos, como a obesidade, a síndrome metabólica e a diabetes do tipo 2 (DT2) tem aumentado drasticamente. O tecido adiposo branco (TAB) tem sido apontado como um dos tecidos cuja função está afetada nestas patologias, mas cuja disfunção pode também estar na base destas patologias. O TAB é o principal órgão do corpo responsável pelo armazenamento do excesso de energia proveniente da ingestão de alimentos, sendo responsável pelo armazenamento de lipídios que são convertidos em triacilglicéridos e armazenados nos adipócitos. O TAB é então a principal fonte de energia do organismo e, em períodos de jejum, fome ou de necessidade calórica, é capaz de hidrolisar rapidamente e com auxílio de lípases esses mesmos triacilglicéridos em ácidos gordos livres (AGL), num processo designado de lipólise. Estes AGL são depois transportados para outros tecidos onde são posteriormente oxidados na mitocôndria para produção de energia. O TAB além da função de armazenamento de energia é também importante na proteção dos órgãos da cavidade abdominal contra choques externos sendo também um órgão com diversas outras funções entre elas funções secretoras e endócrinas. Em condições de obesidade sabe-se que o tecido adiposo se torna disfuncional, sendo sobrecarregado com triacilglicéridos o que diminui a sua capacidade de expansão e por consequência de armazenamento de lípidos. Isto pode levar a um aumento da lipólise, com consequente acumulação de AGL noutros tecidos, como o fígado, o músculo esquelético e os ilhéus pancreáticos. A acumulação de AGL noutros tecidos tem um papel importante no desenvolvimento da resistência à insulina e da intolerância à glucose, características da pré-diabetes, da síndrome metabólica e da DT2. Com essa expansão descontrolada do tecido adiposo, podem surgir outras alterações na estrutura e função do tecido tais como hipóxia, inflamação e diminuição da angiogénese, todas elas características observadas já em condições de obesidade. É consensual que a cafeína, um antagonista não-seletivo dos recetores de adenosina, quando ingerida cronicamente melhora a sensibilidade à insulina e a tolerância à glucose quer em animais quer no Homem. Para além disso, parece ter um papel no ganho de peso, via estimulação da termogénese. Assim, com este trabalho pretendemos esclarecer que os efeitos benéficos do consumo de cafeina crónica no metabolismo poderiam provir de uma melhoria no metabolismo do tecido adiposo. Utilizaram-se ratos Wistar machos com idades compreendidas entre as 8 e as 12 semanas. Os grupos experimentais incluíram animais submetidos a uma dieta padrão/controlo pelo período de 3, 19 e 25 semanas (CTL - 2,56 Kcal/g), a uma dieta rica em gordura (HF 60% lipídios - 5,1 Kcal/g) durante 3 e 19 semanas e a uma dieta que para além de rica em gordura continha também sacarose (HFHSu 60% de lipídios + 35% de sacarose na água ingerida – 5.1 + 1.35 Kcal/g) durante 25 semanas. O grupo submetido a 3 semanas de dieta HF, nas duas últimas semanas de dieta foi subdividido aleatoriamente e metade dos animais foram submetidos ao consumo de cafeína, na água ingerida, na concentração de 1 g/L. Os grupos submetidos a 19 semanas de dieta - CTL e HF - nas últimas 6 semanas de dieta foram subdivididos aleatoriamente, sendo metade submetida à ingestão de cafeína na água ingerida (1 g/L). Os animais HFHSu após 14 semanas de dieta foram divididos aleatoriamente e metade do grupo foi submetido à ingestão de cafeína na água ingerida (1 g/L). Durante o tempo de dieta, a ingestão de alimentos e de líquidos foi monitorizada semanalmente assim como o ganho de peso. A glicémia e a insulinémia em jejum foram também monitorizadas durante o período de dieta. A tolerância à glucose foi avaliada por um teste de tolerância oral à glucose (TTOG) e a sensibilidade à insulina por um teste de tolerância à insulina (TTI). Os TTOG’s e os TTI’s foram realizados antes do tratamento com cafeína ser iniciado e depois do seu início foram realizados a cada duas semanas. Ao final do período de dieta, os animais foram anestesiados com pentobarbital sódico (60 mg / kg. Ip) e tecidos como o fígado, o soleus, o gastronemius, os diferentes depósitos de TAB (visceral, perinéfrico, epididimal e subcutâneo) e o BAT foram rapidamente recolhidos e pesados para posterior análise. O ganho de peso e o peso da gordura visceral (TAB) foram avaliados no período equivalente ao tratamento com cafeína. A função do TAB foi avaliada através de: 1) marcação histológica com hematoxilina-eosina (H&E) para avaliação do perímetro dos adipócitos; 2) metabolismo lipídico via avaliação da expressão da ATP citrato liase (ACL) e da hormona sensível à lipase (HSL) por Western Blot; 3) via de sinalização da insulina através da expressão da AKT e ao 4) nível da expressão de marcadores angiogénicos como o fator de crescimento endotelial vascular (VEGF) e a molécula de adesão celular endotelial plaquetária ou cluster de diferenciação 31 (CD31) por imunofluorescência. Observou-se que as dietas hipercalóricas, tanto a dieta HF quanto a dieta HFHSu, promovem um aumento na ingestão de calorias o que leva ao aumento do peso, da gordura visceral e do perímetro dos adipócitos nos 3 grupos experimentais utilizados. As mesmas dietas mostraram também exibir uma tendência para afetarem a angiogénese e o metabolismo lipídico, em particular as vias envolvidas na síntese de AGL e na lipólise. Observou-se também que o consumo crónico de cafeína diminui o ganho de peso nestes modelos animais e demonstrou-se pela primeira vez que o consumo crónico de cafeína ao diminuir a gordura visceral assim como o perímetro dos adipócitos. Este efeito poderá estar associado a uma melhoria da angiogénese e do metabolismo lipídico, já que a cafeina cronica mostrou promover alterações na expressão de enzimas chave da lipólise e da angiogénese. Pode-se então concluir que os efeitos benéficos do consumo crónico de cafeina no metabolismo, envolvem a diminuição do ganho de peso, da gordura visceral e do perímetro dos adipócitos via uma melhoria da angiogénese do tecido adiposo. Estes resultados abrem uma porta a novas abordagem terapêuticas baseadas na cafeína ou na modulação dos recetores de adenosina, para o tratamento da patologia metabólica, principalmente em condições associadas a obesidade e com disfunção do tecido adiposo.