Vægttab og Renin-Angiotensin-Aldosteron-systemet

Fedme fører til hypertension og øget kardiovaskulær risiko.1,2 Renin-angiotensin-aldosteron-systemet (RAAS) er blevet impliceret af flere forfattere.3 Hos mennesker blev der rapporteret om øget cirkulerende angiotensinogen (AGT), renin, aldosteron og aktivitet af angiotensin-konverterende enzym (ACE) hos overvægtige personer.4-10 Endvidere blev der beskrevet øget RAAS-genekspression i fedtvæv, især i gnavermodeller af fedme.3,11-15 Forbindelsen mellem fedtvævets AGT-genekspression og blodtryk blev for nylig dokumenteret i 2 musemodeller. Målrettet AGT-ekspression i adipocytter hos wild-type- og AGT knockout-mus øgede de cirkulerende AGT-niveauer og blodtrykket.16 Målrettet ekspression af 11β-hydroxysteroiddehydrogenase-1 i adipocytter øgede blodtrykket, plasma-AGT og fedtvævets AGT-genekspression hos mus med en wild-type genetisk baggrund.17,18 Forholdet mellem blodtryk og RAAS hos overvægtige mennesker stammer hovedsagelig fra observations- og ikke fra interventionsundersøgelser. Indflydelsen af vægttab på RAAS-aktivitet, især på AGT-plasmaniveauer og fedtvævets RAAS, er ikke blevet undersøgt.

Metoder

Det institutionelle review board godkendte begge undersøgelser; alle frivillige gav informeret skriftligt samtykke. Otteogtredive otte hvide menopausale kvinder deltog i tværsnitsundersøgelsen. 30 menopausale kvinder startede protokollen til vægttab, og 17 opnåede målet om en reduktion af kropsvægten på 5%. Ingen havde diabetes mellitus, leversygdom, kongestiv hjertesvigt, koronar hjertesygdom eller mikroalbuminurie. Hormonbehandling blev stoppet 4 uger og al anden medicinering 7 dage før undersøgelserne. Ingen sideløbende medicinering var tilladt under vægttabet. Vi tog den forholdsregel, at ingen forsøgsperson tabte >1 kg i vægt i løbet af de 3 måneder før begge protokoller. Antropometriske målinger og fasteblodprøver blev udtaget kl. 9.00. Abdominale subkutane fedtvævsprøver blev udtaget ved nålebiopsi fra den periumbilikale region.13 Der blev anvendt en passende manchetstørrelse til 24-timers ambulant blodtryksmåling (SPACELABS 90207). Homeostasis model assessment (HOMA)-indekset for insulinresistens blev beregnet.13 I vægttabsundersøgelsen blev kostkonsultation for at reducere energiindtaget med 600 kcal/d og vandgymnastikøvelser påbegyndt dagen efter de kliniske vurderinger. Biopsier af fedtvæv og kliniske målinger blev gentaget, efter at et vægttab på 5 % af kropsvægten var opnået. Der blev ført fire dages ernæringsdagbøger. Urin blev indsamlet i 24 timer i begyndelsen og ved afslutningen af vægttabsundersøgelsen parallelt med ambulante blodtryksmålinger.

Vi isolerede og behandlede mRNA til realtidspolymerasekædereaktion (TaqMan-teknologi fra PE Biosystems, Weiterstadt, Tyskland) som beskrevet i detaljer tidligere.13 Standardkurve-metoden blev anvendt til målgenerne (AGT, renin, renin-receptor, ACE, angiotensin II type-1-receptor) og det interne kontrolgen (human glyceraldehyd-3-fosfatdehydrogenase, GAPDH) i identiske RNA-prøver. Ekspressionen af målgenerne blev normaliseret med GAPDH-ekspressionen i hver prøve og er angivet i arbitrære enheder. Ekspression af reninreceptorgenet i isolerede humane adipocytter blev påvist af vores gruppe (data ikke vist) og er ikke tidligere blevet rapporteret. De sekvenser, der blev anvendt til realtidspolymerasekædereaktion, var: fremadrettet primer, 5′CCAGGACGACTCGCAGTGGGTAAA3′; omvendt primer, 5′CACTCTCCCTTCTCACCATCACCACCATCAT3′; fluorescerende mærket sonde, 6-FAM-5′TGTTTCATCGTCCTCGGGCTACCG3′-TAMRA. Interassay-variationskoefficienterne var 1,8 % for GAPDH, 6,7 % for AGT, 6,4 % for renin, 3,1 % for reninreceptoren, 6,6 % for ACE og 6,8 % for AT1-receptoren.

Der blev udtaget plasma- og serumprøver efter 30 minutters hvile i rygliggende stilling. Plasma AGT blev bestemt ved radioimmunoassay efter spaltning til Ang I af exogent tilsat humant renin som beskrevet.19 Serum Ang II blev målt ved enzymimmunoassay efter ekstraktion med iskold ethanol ved hjælp af Ang II EIA-kit (Bachem, Tyskland).20 ACE-aktivitet i serum blev bestemt ved et kalorimetrisk assay (Sigma Diagnostics, Deisenhofen, Tyskland). Plasma renin- og aktiveret proreninkoncentrationen blev bestemt ved et immunokemiluminometrisk assay (Nichols Institute Diagnostics, Advantage Direct Renin Assay, San Clemente, Calif). Serumaldosteron blev bestemt ved hjælp af et radioimmunoassay i fast fase (DPC Biermann, Bad Nauheim, Tyskland). Interassay-variationskoefficienterne var 3,4 % for AGT, 17 % for Ang II, 7,2 % for ACE-aktivitet, 6,1 % for renin og 5,6 % for aldosteron.

Data blev analyseret ved hjælp af SPSS 11.5.1 (SPSS Inc, Chicago, Ill). Alle variabler (gennemsnit ± SD) var normalt fordelt. Student t-test blev anvendt til gruppesammenligninger. Der blev anvendt en parret t-test for baseline- og vægttabsdata. Pearson-korrelationskoefficienten beskrev forholdet mellem variabler. Resultaterne blev betragtet som statistisk signifikante ved P<0,05.

Resultater

Tabel 1 viser de kliniske variabler fra de 38 kvinder, der deltog i tværsnitsundersøgelsen. Næringsniveauerne af glukose, insulin og HOMA-indekset for insulinresistens var forhøjet hos de overvægtige personer, men var ikke i det diabetiske område. Ambulant blodtryk og blodlipider var ens; der blev fundet let forhøjede niveauer af total- og low-density lipoproteinkolesterol i begge grupper. For det systemiske RAAS blev der fundet forhøjede niveauer for AGT, renin, aldosteron og ACE-aktivitet hos de overvægtige personer (figur 1). I fedtvævet blev der fundet nedsat ekspression for AGT-genet hos overvægtige personer, mens ekspressionen af de andre gener ikke var forskellig mellem magre og overvægtige kvinder (figur 2).

Vægttab på 5 % inden for 16 uger blev opnået af 17 ud af 30 kvinder. Disse kvinder var 59±7 år gamle og tabte 5,6±1,0 % kropsvægt i løbet af 13±2 uger. Tabel 2 opsummerer ændringerne i kliniske variabler, kostsammensætning og elektrolytudskillelse med vægtreduktion. Disse data viser, at de overvægtige kvinder i tværsnitsundersøgelserne og vægttabsundersøgelserne var ens, hvilket muliggør en systematisk undersøgelse af RAAS i forbindelse med fedme og vægttab. Ud over antropometriske variabler blev der observeret ændringer i systolisk daglig gennemsnitlig ambulant blodtryksmåling, fastende insulin og i HOMA-indekset. Vægttabet blev opnået ved en reduktion i det samlede fødeindtag; der blev ikke set nogen større ændringer i fødevaresammensætningen. Natrium- og kaliumindtagelse og -udskillelse var ikke signifikant reduceret ved undersøgelsens afslutning.

Der blev fundet nedsatte niveauer for cirkulerende AGT, renin, aldosteron og ACE efter vægttab (Figur 3). I fedtvæv blev der fundet nedsat ekspression for AGT (Figur 4). Forskellene mellem baseline- og vægttabsmiddelværdierne blev ikke afspejlet af relationer mellem graden af vægttab og graden af reduktion i AGT-ekspression, cirkulerende AGT, renin, aldosteron eller ACE (Pearson-korrelationskoefficient, data ikke vist). Vægttab er imidlertid uspecifikt, hvorimod et fald i taljeomkredsen er et værdifuldt surrogat for tab af visceralt fedtvæv. Vi fandt en meget signifikant korrelation mellem faldet i AGT-plasmaniveauer og taljeomkreds, der var uafhængig af reduktionen i kropsvægt eller kropsmasseindeks (BMI) (r=0,71; P=0,004; efter korrektion for vægttab og reduktion af BMI; Figur 5). Desuden var faldet i cirkulerende AGT stærkt korreleret med faldet i AGT-genekspressionen i fedtvævet (Figur 5). Reduktionen i systolisk blodtryk var korreleret med både plasma-AGT (r=0,61; P=0,006) og AGT-genekspression i fedtvæv (r=0,51; P<0,05).

Diskussion

De højere AGT-, renin-, aldosteron- og ACE-aktivitetsniveauer hos overvægtige sammenlignet med magre menopausale kvinder tyder på, at RAAS blev aktiveret hos vores overvægtige forsøgspersoner. Denne aktivering blev reduceret ved 5% kropsvægtreduktion, som blev ledsaget af et fald på 7 mm Hg i systolisk 24-timers ambulatorisk blodtryk. I fedtvævet var AGT-genekspressionen nedsat hos de overvægtige kvinder og faldt endnu mere med vægttab. Ud over at være overvægtige var alle kvinderne sunde, med let forhøjet kolesterolniveau. Ingen havde tegn og symptomer på fedme-associerede skader på slutorganerne.

Forøgede cirkulerende AGT-plasmaniveauer ved fedme er tidligere blevet beskrevet.4-7,21 Vi bekræftede dette fund og viser for første gang til vores viden, at forhøjede AGT-plasmaniveauer hos overvægtige personer kan reduceres ved 5 % vægttab, tæt på niveauerne hos magre personer. Desuden var faldet i taljeomkreds, et surrogat for reduceret kropsfedtmasse, en bedre prædiktor for nedsatte AGT-plasmaniveauer end vægttab i sig selv. Dette resultat fører direkte til spørgsmålet om, hvorvidt fedt AGT-sekretion er involveret i bestemmelsen af AGT-plasmaniveauer, som det er blevet antydet i dyreforsøg.16,22 Dette spørgsmål er vanskeligt at undersøge hos mennesker. Mikrodialyse kan ikke anvendes på grund af AGT’s molekylære størrelse, og arteriovenøse forskelle af AGT over fedtvævsdepoter er aldrig blevet målt. Undersøgelse af AGT-genekspression gav i stedet modstridende resultater.

Vi fandt nedsat AGT-ekspression i subkutant fedtvæv hos overvægtige personer, hvilket bekræftede vores tidligere resultater.13 Nedsatte eller uændrede AGT-ekspressionsniveauer i fedtvæv hos overvægtige eller hypertensive personer er også blevet offentliggjort af andre.14,15,23 Desuden var AGT-sekretion fra isolerede subkutane adipocytter ikke forskellig mellem magre og overvægtige donorer.24 Kun én gruppe rapporterede om øget ekspression af AGT-genet i subkutant og visceralt fedtvæv med øget BMI eller øget taljeomkreds.11,12 I klar kontrast til dyredata 16-18,22,25-27 støttede de fleste humane undersøgelser ikke øget AGT-ekspression i fedtvævet ved fedme. Der er ikke tidligere blevet rapporteret om nedsat AGT-ekspression i fedtvævet efter vægttab. Selv om AGT-sekretion fra adipocytter er veldokumenteret, kan vi ikke udelukke muligheden for, at andre celletyper end adipocytter (f.eks. endothelceller, lymfocytter, monocytter/makrofager) bidrager til nedsat AGT-dannelse i fedtvæv. Desuden kan vi ikke udelukke muligheden for, at udskillelsen af AGT fra leveren falder med vægttab i vores undersøgelse. Dyrsdata tyder imidlertid stærkt på, at AGT-sekretion fra leveren ikke påvirkes af fedme eller vægttab.22,27

Hvis adipocytter bidrager til cirkulerende AGT-niveauer hos mennesker, så ville øget fedtvævsmasse i sig selv være tilstrækkeligt til at øge AGT-plasmaniveauerne hos overvægtige. Øget AGT-ekspression på adipocytniveau er ikke et nødvendigt krav. Et fald i AGT-ekspressionen i fedtcellerne i vægttabstiden kan sammen med den reducerede fedtvævsmasse bidrage til faldet i plasma-AGT i forbindelse med vægttab. I vores undersøgelse blev der fundet en stærk sammenhæng mellem faldet i fedtvævets AGT-ekspression og de cirkulerende AGT-niveauer. Vi foreslår således et negativt feedback-kredsløb, der kontrollerer adipocyt AGT-ekspression i situationen med stigende AGT-plasmaniveauer hos overvægtige. Vægttab kan tilføje en reguleringsmekanisme, der yderligere reducerer AGT-ekspressionen i fedtvævet. De nedsatte AGT-plasmaniveauer kan derefter fremme det nedsatte blodtryk. Denne model er baseret på den antagelse, at AGT fra fedtvæv kommer ind i det systemiske kredsløb. I mus er denne tilstand tilfældet.16

De mekanismer, der kan kontrollere AGT-ekspressionen hos overvægtige og reducere AGT-ekspressionen under vægttab, er ikke kendt. Der er ikke identificeret nogen overbevisende hormonelle regulatorer af AGT-genet i humane eller animalske adipocytter.3 Flere undersøgelser har antydet betydningen af AGT-genotyper for forholdet mellem kropsvægt og blodtryk.28-31 Det vides ikke, hvordan disse varianter (AGT-6, AGT-20, AGT174, AGT235) kan kontrollere AGT-ekspressionen og plasma-AGT-niveauerne. Desuden er der også opnået negative resultater for AGT235-genotypen og fedmefænotyper.5,32 AGT-sekretion fra isolerede humane adipocytter blev ikke påvirket af AGT235-genotypen.24 Med hensyn til vægttab var AGT-6-genotyper associeret med reduktion af blodtrykket, men ikke med selve vægttabet.33

Vores data bekræfter højere renin- og aldosteronniveauer hos overvægtige personer.8-10,34 Øgede renin- og aldosteronniveauer er ikke nødvendigvis forventelige, fordi overvægtige personer typisk har natriumretention og volumenekspansion.35 Overaktivitet af det sympatiske nervesystem i nyrerne kan stimulere reninfrigivelsen hos overvægtige.36 Den nyresympatiske nerveaktivitet kan stimuleres af leptin, der kan udgøre forbindelsen mellem øgede reninniveauer og øget fedtmasse.37 Et oxideret derivat af linolsyre var en potent stimulator af aldosteronsekretion i en tidligere in vitro-undersøgelse.38 Endvidere indeholdt konditionerede medier fra humane adipocytter biokemiske stoffer, der øgede aldosteronsekretionen in vitro uafhængigt af kalium eller AT1-receptoraktivering.39 Vægttab nedsatte de cirkulerende renin- og aldosteronniveauer i vores undersøgelse, hvilket bekræfter tidligere fund.8,40,41 Høje reninniveauer er blevet vist at forudsige faldet i blodtrykket induceret af vægttab,42 men vi så ikke en tæt sammenhæng mellem renin- eller aldosteronreduktion og vægt- eller blodtryksreduktion i vores undersøgelse (data ikke vist). De mekanismer, der kan øge renin hos overvægtige, reduceres ved vægttab.43,44 De mekanismer, der reducerer cirkulerende aldosteron hos vægtreducerede personer, er mindre klare, men nedsat reninaktivitet i sig selv kan bidrage, såvel som den mulige reduktion af adipocytprodukter og oxiderede fedtsyrederivater. Natrium- og kaliumindtaget ændrede sig ikke i løbet af vægttabsperioden og er derfor usandsynligt, at de er involveret. Vægttab kan reducere renin og aldosteron ved forskellige mekanismer, fordi baseline renin- og aldosteronniveauerne var stærkt korreleret (r=0,75; P<0,01), men ikke efter vægttabsniveauerne.

Højere ACE-aktivitet ved fedme og faldet i ACE-aktivitet ved vægttab er tidligere blevet beskrevet.5,40 DD-genotypen af ACE-genet kan forudsige abdominal fedme og større stigninger i kropsvægt og blodtryk med alderen hos mænd.32 Desuden påvirkede DD-genotypen blodtrykkets følsomhed over for vægttab, men ikke størrelsen af vægttabet i sig selv.45 Faldet i ACE-aktivitet med vægttab var dog ikke tæt forbundet med blodtryksreduktionen i vores undersøgelse (data ikke vist). Hos overvægtige mus var renal ACE-aktivitet signifikant øget på en endothelinreceptor type A-afhængig måde.46 Andre væv er ikke blevet undersøgt i denne undersøgelse.

Mens de cirkulerende niveauer af RAAS var forhøjet hos overvægtige personer og reduceret ved vægttab, blev fedtvævets RAAS-genekspression, med undtagelse af AGT-genet, ikke påvirket af fedme eller vægttab. Dette resultat er i overensstemmelse med tidligere resultater.13-15 Hvis den manglende RAAS-genregulering ved fedme omdannes til lokal Ang II-produktion i fedtvævet, kan vi spekulere i, at en dysreguleret Ang II-dannelse og -virkning ikke har stor betydning for den forstyrrede fedtvævsmetabolisme ved fedme. Resultater ved hjælp af mikrodialyseteknikken i fedtvæv bekræfter denne spekulation.47 Mikrodialysedataene, såvel som de data, der præsenteres her, er opnået i subkutant fedtvæv. Det er kendt, at i det mindste ekspressionen af AGT er 2 gange højere i visceralt fedtvæv sammenlignet med subkutant fedtvæv.3 Desuden er flere metaboliske komplikationer ved fedme tættere forbundet med tilstedeværelsen af øget visceralt fedtvæv end med BMI i sig selv.48 Vores resultater er således begrænset til et specifikt fedtvævsdepot. Subkutant fedtvæv udgør imidlertid ≈75 % af den samlede kropsfedtmasse. Ændringer i reguleringen af gener, der koder for sekreterede proteiner i subkutant fedtvæv, vil derfor sandsynligvis have en vigtig indvirkning. I klinisk praksis bestemmes ophobning af visceralt fedtvæv ved at måle taljeomkredsen. Den tætte sammenhæng mellem nedsatte AGT-plasmaniveauer og reduktionen af taljeomkredsen i vores undersøgelse understøtter antagelsen om, at visceralt fedtvæv reagerer på samme måde som subkutant fedtvæv under betingelse af vægttab.

Perspektiver

Fedme er forbundet med øgede niveauer af de cirkulerende RAAS (AGT, renin, aldosteron, ACE). Disse forhøjede niveauer blev signifikant nedsat ved et vægttab på 5 % af kropsvægten. Den nedregulerede AGT-ekspression i fedtvævet som reaktion på vægttab understøtter antagelsen om, at AGT-plasmaniveauerne er knyttet til AGT-genekspressionen i fedtvævet. Endvidere var reduktionen i AGT-ekspressionen i fedtvæv og cirkulerende AGT korreleret med reduktionen i det systoliske blodtryk. Disse data tyder på, at reduceret kropsfedtmasse kan sænke RAAS-aktiviteten i plasma og fedtvæv, hvilket er et fund med terapeutiske implikationer.

Fodnoter