Abstract

supraponderalitatea și obezitatea reprezintă o amenințare la adresa sănătății populațiilor dintr-un număr tot mai mare de țări (131). Obezitatea este rezultatul unui bilanț energetic pozitiv prelungit, datorat unui aport excesiv de energie peste cheltuielile de energie (EE) sau invers. Un bilanț energetic negativ este necesar pentru a produce pierderea în greutate și poate fi atins fie prin scăderea aportului, fie prin creșterea cheltuielilor. Instrumente pentru gestionarea obezității, inclusiv agenți precum cafeina, efedrina, capsaicina și ceaiul verde, au fost propuse ca strategii pentru pierderea în greutate și menținerea greutății, deoarece acestea pot crește EE și au fost propuse pentru a contracara scăderea ratei metabolice care este prezentă în timpul greutății pierderi.

legate

Această revizuire examinează proprietățile termogene ale cofeinei, efedrinei, capsaicinei și ale ceaiului verde în raport cu reglarea greutății corporale. Mai mult, discutăm rolul sistemului nervos simpatic în obezitate.

Proprietățile termogene ale cafeinei, efedrinei, capsaicinei și ale ceaiului verde în perspectiva reglării greutății corporale

Dovezile pentru mecanismele din spatele proprietăților termogene ale cofeinei, efedrinei, capsaicinei și ceaiului verde sunt controversate și vor fi discutate mai amănunțit în discuția finală. Aici, câteva mecanisme cel mai probabil pentru proprietățile termogene observate sunt incluse acolo unde este cazul.

Cofeină.

Cofeina ca agent termogenic a fost investigată pentru utilizarea potențială în reducerea greutății corporale. Un posibil mecanism prin care cofeina afectează termogeneza implică inhibarea degradării induse de fosfodiesterază a AMP ciclic intracelular (AMPc) (31). În prezent, posibilele dovezi ale răspunsului metabolic la cofeină din mecanismele care implică stimularea catecolaminergică a adipocitelor sau a altor metabolismuri celulare par mai puțin convingătoare (17, 61, 122) (vezi și discuția). Dulloo și colab. (39) au concluzionat că capacitatea metilxantinelor de a potența efectul termogen al efedrinei, în special în condiții de restricție calorică, implică o contribuție minoră a antagonismului adenozinic, dar ar putea fi explicată în principal prin inhibarea activității fosfodiesterazei. Mai mult, s-a raportat că impactul termogen al metilxantinelor se poate datora stimulării ciclurilor de substrat precum ciclul Cori (conversia glicogenului și glucozei în lactat) și ciclul trigliceridelor FFA (7, 8, 133). Procesele termogene hepatice declanșate de lactat și formarea trigliceridelor după reesterficarea hepatică pot explica contribuția termogenă la efectul cofeinei (8).

Efectul stimulator al cofeinei asupra termogenezei la om este bine stabilit (1, 8, 17, 33, 57). A fost demonstrat, de asemenea, consumul redus de alimente după consumul de cofeină (90, 117). Astfel, cofeina poate influența atât EE cât și aportul de energie. Deși un model animal neuman a arătat că cofeina a scăzut depunerea de grăsime corporală (23), studiile de intervenție pe termen lung la om nu au arătat niciun efect al consumului de cofeină asupra greutății corporale (5, 85, 128). O posibilă explicație pentru lipsa unui efect pe termen lung al cofeinei este dezvoltarea insensibilității la efectele sale.

Efedrina.

Efan cyan este un arbust originar din China și Mongolia care conține compuși simpatomimetici denumiți alcaloizi din efedra (101). Efedra conține patru izomeri, dintre care se crede că efedrina este alcaloidul cel mai responsabil pentru efectele termogene (123). Efectul termogenic al efedrinei poate fi potențat de cofeină (5, 37). Efedrina mediază efectele sale termogene, în principal prin îmbunătățirea eliberării neuronale simpatice a norepinefrinei (NE) și a epinefrinei (31, 39). Cu toate acestea, cercetările in vitro au arătat că efedrina stimulează respirația adipocitelor brune direct prin β-adrenoceptori (21). Dezvoltarea rapidă a toleranței la efectele presorului, dar nu la efectele sale termogene, sugerează că efedrina influențează sistemul cardiovascular prin mecanisme adrenergice care nu sunt întru totul similare cu cele care mediază termogeneza. Prin urmare, se sugerează că termogeneza este mediată doar parțial de adrenoceptorii clasici (38).

Într-un studiu efectuat pe animale neumane, tratamentul cu efedrină a determinat o creștere a EE de aproximativ 10%, ceea ce a dus la pierderea în greutate corporală și pierderea de grăsime corporală (36). Studiile de intervenție la om au arătat efecte similare (87, 88, 105). Astfel, efedrina stimulează EE și efectul este menținut timp de câteva luni după administrare (6).

Cu toate acestea, utilizarea pe termen lung a efedrinei nu duce neapărat la o creștere a pierderii în greutate. Autorii studiilor cu efecte favorabile au raportat, de asemenea, studii fără aceste efecte (5, 86). Descoperirile disparate se pot datora acțiunilor termogene independente ale efedrinei, care îmbunătățește eliberarea neuronală simpatică a NE, efectelor stimulatoare ale β-adrenoceptorilor sau adaptării la epinefrină după câteva luni, cu excepția cazului în care efedrina este combinată cu cofeină (vezi mai jos).

Efedrina și cofeina.

Efectul termogenic al efedrinei poate fi puternic potențat de metilxantine, cum ar fi cofeina. Într-adevăr, studiile efectuate pe animale neumane au arătat că efectul după un amestec de efedrină/cofeină a fost mai mare decât cel cu efedrină sau cofeină în monoterapie (35, 36, 92, 121).

Interacțiunea dintre efedrină și cofeină în efectul asupra EE și pierderea în greutate a fost confirmată în studii la om (5, 7, 14, 59, 77, 113, 114) [a se vedea Astrup (4) pentru o revizuire]. Într-un studiu pe termen lung (6 luni) pe 167 subiecți obezi, grupul de amestec de efedrină/cofeină a pierdut semnificativ mai mult în greutate decât grupul placebo (13). Astfel, în ceea ce privește utilizarea pe termen lung a cofeinei sau efedrinei, se recomandă teoretic combinarea acestor agenți, pe baza mai multor experimente pe termen lung cu un rezultat pozitiv și probabil datorită mecanismelor sinergice. Cu toate acestea, din cauza efectelor adverse (vezi mai jos), Food and Drug Administration (FDA) a interzis vânzarea suplimentelor alimentare care conțin efedră.

Capsaicina.

Capsaicina este principiul înțepător major în ardeiul iute roșu. La șobolani, s-a raportat că capsaicina crește termogeneza prin creșterea dependentă de doză a secreției de catecolamină din medulla suprarenală (65, 127). S-a sugerat că neuronii sensibili la capsaicină sunt implicați în acest proces (126). În plus, este indusă o acțiune de încălzire prin secreția de catecolamină suprarenală (64). Osaka și colab. (84) au raportat că locusul critic care mediază termogeneza indusă de capsaicină în trunchiul creierului se află în zona premotoră a neuronilor preganglionici simpatoadrenali, adică medulla ventrolaterală rostrală.

Yoshioka și colab. (136) au observat la om o creștere mai mare a EE imediat după o masă care conține ardei roșu vs. Control. În plus, atât studiile la om, cât și la animale neumane, au arătat că creșterea termogenezei este abolită după administrarea blocanților β-adrenergici, cum ar fi propranololul (65), ceea ce implică că termogeneza indusă de capsaicină se bazează probabil pe stimularea β-adrenergică.

Studiile la animale neumane au arătat, de asemenea, că injecția sau tratamentul oral cu capsaicină stimulează activitatea sistemului nervos simpatic (65, 126, 127, 134). Astfel, administrarea de capsaicină favorizează o creștere a mobilizării lipidelor și o scădere a masei țesutului adipos (63, 65).

În studiile efectuate pe oameni, ardeiul roșu a indus o reducere a consumului de alimente ad libitum și o creștere a EE postprandială și oxidarea lipidelor (56, 129, 135-138). Participanții la un studiu de 2 săptămâni, în care capsaicina a fost administrată în combinație cu ceai verde și esență de pui, au arătat o reducere a grăsimii corporale (119). Într-un studiu pe termen lung, s-a observat o oxidare a grăsimilor relativ mai susținută în grupul cu capsaicină, comparativ cu grupul placebo, în concordanță cu studiile efectuate pe animale neumane (73). Cu toate acestea, recuperarea greutății a fost similară în ambele grupuri și sa presupus că se datorează lipsei conformității depline, adică a ingestiei a jumătate din doza prescrisă (73). Astfel, utilizarea pe termen mai lung a capsaicinei poate fi limitată de puterea sa puternică. O posibilă soluție pentru aceasta poate fi utilizarea CH-19 Sweet. CH-19 Dulce este fructul unui soi nonpungent de piper. Într-un studiu la om, CH-19 Sweet a crescut consumul de oxigen și temperatura corpului. Se consideră că aceste efecte sunt cauzate de capsiatie, care are o structură similară cu capsaicina, dar nu are picături (81, 82).

Ceai verde.

Ceaiul verde conține cantități mari de mai multe componente polifenolice, cum ar fi epicatechin, epicatechin gallate, epigallocatechin și, cel mai abundent și probabil cel mai activ farmacologic, epigallocatechin gallate (EGCG) (62). Catechinele din ceaiul verde pot stimula termogeneza și oxidarea grăsimilor prin inhibarea catechol O-metil-transferazei (COMT), o enzimă care degradează NE (15). La oameni, Dulloo și colab. (32) a arătat că un extract de ceai verde are ca rezultat o creștere a oxidării EE și a grăsimilor pe termen scurt (32). Extractul de ceai verde conține și cofeină. După cum s-a descris mai sus, s-a demonstrat că cofeina stimulează termogeneza. Faptul că un extract de ceai verde stimulează termogeneza nu poate fi atribuit complet conținutului său de cofeină, deoarece efectul termogen al ceaiului verde este mai mare decât o cantitate echivalentă de cofeină (32). Într-adevăr, studiile la oameni au arătat că ceaiul verde are proprietăți termogene dincolo de cele explicate prin conținutul său de cafeină în sine (11, 32). Astfel, ceaiul verde, conținând atât catehine de ceai, cât și cofeină, poate acționa la diferite etape ale căilor modulatorii, adică prin fosfodiesterază și prin COMT, și în acest mod exercită un efect termogenic și, eventual, antioxidant (32, 40, 62).

Studiile la șobolani și șoareci au arătat o reducere indusă de EGCG a consumului de alimente și/sau o creștere a EE (24, 62, 140). Studiile efectuate peste 3 luni sau mai mult au arătat că consumul de catehine de ceai induce o reducere notabilă a greutății corporale și a grăsimii corporale (22, 53, 78, 79, 120) și crește EE (52).

Ceaiul verde a fost, de asemenea, aplicat cu succes ca agent pentru a limita recuperarea în greutate după pierderea în greutate (67, 128). Aici, mecanismul sugerat este că ingestia de ceai verde în timpul unei diete cu conținut scăzut de energie compensează reducerea așteptată a EE. Într-adevăr, odihna EE ca funcție a masei lipsite de grăsime și a masei grase nu a scăzut semnificativ în timp, când ceaiul verde a fost ingerat împreună cu o dietă cu conținut scăzut de energie (27).

O abordare diferită a tratamentului supraponderalității și prevenirii obezității este reprezentată de efectele antiangiogene ale EGCG. Se pare că modularea factorilor angiogeni în timpul dezvoltării țesutului adipos joacă un rol funcțional important în prevenirea obezității (125). Importanța acestui rol este indicată de fenomenul că factorii angiogenici sunt crescuți la persoanele supraponderale și obeze (107). Chiar și un inhibitor al angiogenezei, TNP-470, s-a dovedit că previne obezitatea indusă de dietă și obezitatea genetică la șoareci (18). Rezultatele sugerează că creșterea țesutului adipos este dependentă de angiogeneză, care este similară cu creșterea și organogeneza din alte țesuturi. Leptina pare, de asemenea, să joace un rol în acest proces, deoarece adipogeneza și angiogeneza sunt strâns corelate în timpul dezvoltării masei grase. Experimentele in vitro au arătat că leptina, prin activarea endoteliului Ob-R, generează un semnal de creștere care implică o cale intracelulară dependentă de tirozin kinază și promovează procesele angiogene. Se speculează că această stimulare a angiogenezei mediată de leptină ar putea reprezenta nu numai un eveniment cheie în soluționarea obezității, ci poate contribui și la modularea creșterii în condiții fiziologice și fiziopatologice (16).

Din acest punct de vedere, inhibarea angiogenezei poate fi o cale diferită pentru a preveni dezvoltarea în continuare a supraponderalității sau a obezității. Într-adevăr, un amestec care conține acid ascorbic, lizină, prolină și extract de ceai verde părea să aibă un efect inhibitor asupra parametrilor critici din angiogeneză (98). Mecanismele efectelor antiangiogene pot implica inhibarea proliferării celulelor endoteliale ca răspuns la stimularea cu factori de creștere angiogenă (66). Acest lucru poate fi exercitat prin inhibarea receptorilor factorului de creștere endotelial vascular (VEGF) și suprimarea fosforilării caderinei endoteliale vasculare și a protein kinazei B (Akt) (111). Activarea anumitor factori de transcripție, cum ar fi transformarea specifică NF-κB și E26-1 și activarea proteinei-1 este, de asemenea, tocită (69), iar producția de metaloproteinaze necesare migrației și invaziei celulelor endoteliale este atenuată (46, 83, 132 ). În plus, EGCG poate inhiba și producția de VEGF, factor de bază de creștere a fibroblastelor și interleukină-8 (IL-8) (102, 103, 118).

Efecte adverse ale agenților termogeni

Așa cum s-a menționat anterior, utilizarea pe termen lung a capsaicinei poate fi limitată de acrețea sa puternică. O alternativă este utilizarea CH-19 Sweet, soiul nepungent de ardei roșu (82).

Ceaiul verde a fost consumat pe scară largă în China și Japonia de mai multe secole și este considerat sigur. Un posibil efect secundar al consumului de ceai verde este o creștere minoră a tensiunii arteriale, așa cum este văzut de Berube-Parent și colab. (11). Au observat o creștere nesemnificativă (7 mmHg) a tensiunii arteriale sistolice de 24 de ore însoțită de o creștere semnificativă (5 mmHg) a tensiunii arteriale diastolice de 24 de ore. Nu s-a observat nicio creștere a ritmului cardiac (11). Această mică creștere pe termen scurt a tensiunii arteriale indusă de ceaiul verde ar putea fi neglijată, deoarece tensiunea arterială sistolică, tensiunea arterială diastolică și ritmul cardiac nu au fost afectate de ceaiul verde în alte cercetări pe termen scurt (32) sau pe termen lung (22, 27).

Luând în considerare efectele adverse, deși utilizarea efedrinei sau capsaicinei în tratamente pare eficientă, este contraindicată de efectele adverse ale acestor agenți. Astfel, combinația rămasă de cofeină și ceai verde poate fi recomandată pentru gestionarea greutății corporale.

Discuție: Obezitate și activitate a sistemului nervos simpatic

S-au demonstrat dovezi convingătoare pentru gestionarea greutății corporale folosind cofeină, ceai verde, efedrină și capsaicină. Cofeina stimulează termogeneza prin inhibarea degradării induse de fosfodiesterază a AMPc și a catechinelor din ceaiul verde prin inhibarea COMT, o enzimă care degradează NE. Mai mult, catechinele de ceai au efecte antiangiogene care pot preveni dezvoltarea supraponderalității și a obezității. Efectul termogen al cofeinei poate fi potențat de efedrină, care mediază efectele sale prin îmbunătățirea eliberării neuronale simpatice a NE sau prin stimularea directă a β-adrenoceptorilor. Mai mult, capsaicina poate crește termogeneza prin creșterea secreției de catecolamină din medula suprarenală.

Sistemul nervos simpatic (SNS) a fost considerat o componentă esențială a sistemului nervos autonom, jucând un rol important în menținerea homeostaziei energetice prin control hormonal și neuronal (28, 30, 41). SNS a fost descris ca un sistem de reglare complex, care implică efecte directe ale nervilor simpatici, care alimentează majoritatea țesuturilor corpului și, efecte indirecte ale catecolaminelor, epinefrinei și, într-o măsură mai mică, NE, care sunt eliberate în sânge din medulare suprarenale (74). Este important să ne dăm seama că SNS nu produce activarea uniformă a tuturor țesuturilor corpului, care au un aport nervos simpatic, ci mai degrabă că, în orice situație particulară, există activarea selectivă a țesuturilor sau sistemelor specifice, fie fără efect, fie chiar inhibare din alte zone (74). Prin urmare, trebuie apreciat faptul că modificările de grăsime sau mușchi renale sau brune ale activității electrofiziologice ale nervilor eferenți care inervează aceste țesuturi sunt specifice țesutului respectiv, precum și fluctuația NE. În plus, există nu numai diferențe în fluxul SNS către diferite țesuturi, ci și în același tip de țesut (29). De exemplu, printre depozitele de țesut adipos alb (WAT) la om, măsurile impulsului simpatic pot fi destul de diferite (29).

Activitatea simpatică a organelor efectoare ale metabolismului este considerată a fi un factor cheie pentru menținerea greutății corporale (29). Efectele implică efecte termogene ale activității simpatice crescute, precum și reglarea metabolismului grăsimilor.

Această activare simpatică renală este în primul rând fiziopatologică în hipertensiunea arterială legată de obezitate. Activitatea nervilor simpatici renali și cardiaci inferiori superiori la persoanele supraponderale reprezintă o diferențiere a nervilor simpatici ai sistemului nervos central și o reducere a declanșării nervului simpatic cardiac. Unul dintre candidații pentru activarea fluxului simpatic renal este hiperleptinemia, dat fiind că administrarea de leptină la modelele animale crește activitatea simpatică renală (80).

Doar în timpul bilanțului energetic negativ, activitatea SNS pare să fie afectată negativ. Spraul și colab. (110) a măsurat activitatea nervului simpatic al mușchiului scheletic în repaus și relația sa cu EE. În această stare, subiecții obezi se află într-un echilibru energetic negativ. Au arătat la subiecții predispuși la obezitate că o activitate nervoasă simpatică musculară în repaus scăzută (un indicator al activității SNS reduse) este legată de o EE redusă, care este responsabilă pentru creșterea în greutate și obezitate (110). Mai mult, un echilibru energetic negativ a fost asociat cu o reducere a activității simpatice la nivel muscular, care reduce EE în repaus și astfel prelungește supraviețuirea. În plus, un bilanț energetic negativ a fost asociat cu creșterea lipolizei ca răspuns la catecolamine din țesutul adipos (2, 12, 47).

Dodt și colab. (29) oferă un model in vivo uman pentru studii ulterioare de control neuronal al lipolizei. Au combinat stimularea electrică intraneurală a fasciculelor nervoase cutanate umane care furnizează WAT pe coapsă cu evaluarea microdialitică a eliberării glicerinei pe teritoriul inervat de fasciculul nervos stimulat. Au demonstrat că lipoliza poate fi indusă neuronal și că acest efect neuronal poate fi tocit la subiecții obezi (29). Aceștia sunt primii pași pentru a clarifica discrepanțele dintre constatările in vivo și in vitro referitoare la lipoliza umană, adică slabele și obezele nu diferă în lipoliza relativă (60), dar că celulele grase izolate de la subiecții obezi prezintă o lipoliză bazală crescută, un răspuns antilipolitic redus la insulină și la stimularea β-adrenoceptorului (29).

Așa cum s-a indicat mai sus, poate exista o interacțiune bidirecțională între leptină și SNS, care poate constitui o buclă de feedback regulatorie, cu leptină care acționează în interiorul hipotalamusului pentru a provoca activarea fluxului simpatic central și stimularea eliberării suprarenale medulare de epinefrină invers cu eliberarea leptinei inhibatoare de SNS (115).

Luate împreună, s-au arătat dovezi pentru următoarele mecanisme termogene: cofeina stimulează termogeneza prin inhibarea degradării induse de fosfodiesterază a AMPc și catechinele din ceaiul verde prin inhibarea COMT. Mai mult, catechinele de ceai au efecte antiangiogene, care pot împiedica dezvoltarea supraponderalității și a obezității. Acest lucru este legat de leptină, deoarece s-a demonstrat că leptina promovează angiogeneza. Efedrina și capsaicina își mediază efectele prin îmbunătățirea eliberării simpatice a catecolaminelor sau prin stimularea directă a β-adrenoceptorilor (efedrină). În plus, SNS este implicat în reglarea lipolizei, iar inerarea SNS a WAT ​​poate juca un rol important în reglarea grăsimii corporale totale, în general.