L’obesità porta all’ipertensione e all’aumento del rischio cardiovascolare.1,2 Il sistema renina-angiotensina-aldosterone (RAAS) è stato coinvolto da diversi autori.3 Negli esseri umani, un aumento dell’angiotensinogeno circolante (AGT), della renina, dell’aldosterone e dell’attività dell’enzima di conversione dell’angiotensina (ACE) sono stati riportati in soggetti obesi.4-10 Inoltre, un’aumentata espressione genica del RAAS è stata descritta nel tessuto adiposo, soprattutto nei modelli di obesità dei roditori.3,11-15 Il legame tra l’espressione genica AGT del tessuto adiposo e la pressione sanguigna è stato recentemente documentato in 2 modelli murini. L’espressione mirata di AGT negli adipociti di topi wild-type e AGT knockout ha aumentato i livelli circolanti di AGT e la pressione sanguigna.16 L’espressione mirata della 11β-idrossisteroide deidrogenasi-1 negli adipociti ha aumentato la pressione sanguigna, l’AGT plasmatica e l’espressione del gene AGT nel tessuto adiposo nei topi con un background genetico wild-type.17,18 La relazione tra la pressione sanguigna e il RAAS negli esseri umani obesi proviene principalmente da studi di osservazione e non di intervento. L’influenza della perdita di peso sull’attività del RAAS, in particolare sui livelli plasmatici di AGT e sul RAAS del tessuto adiposo, non è stata esplorata.
Metodi
Il comitato di revisione istituzionale ha approvato entrambi gli studi; tutti i volontari hanno dato il consenso informato scritto. Trentotto donne bianche in menopausa hanno partecipato allo studio trasversale, 30 donne in menopausa hanno iniziato il protocollo di riduzione del peso e 17 hanno raggiunto l’obiettivo di riduzione del 5% del peso corporeo. Nessuna aveva diabete mellito, malattia epatica, insufficienza cardiaca congestizia, malattia coronarica o microalbuminuria. La terapia ormonale sostitutiva è stata interrotta 4 settimane e tutti gli altri farmaci 7 giorni prima degli studi. Nessun farmaco concomitante è stato permesso durante la perdita di peso. Abbiamo preso la precauzione che nessun soggetto ha perso >1 kg di peso durante i 3 mesi prima di entrambi i protocolli. Le misurazioni antropometriche e i campioni di sangue a digiuno sono stati ottenuti alle 9:00. I campioni di tessuto adiposo sottocutaneo addominale sono stati prelevati mediante agobiopsia dalla regione periombelicale.13 Per la misurazione della pressione sanguigna ambulatoriale di 24 ore è stato utilizzato un bracciale di dimensioni adeguate (SPACELABS 90207). È stato calcolato l’indice HOMA (Homeostasis model assessment) della resistenza all’insulina.13 Nello studio sulla perdita di peso, la consultazione dietetica per ridurre l’apporto energetico di 600 kcal/d e gli esercizi di ginnastica in acqua sono stati iniziati il giorno dopo le valutazioni cliniche. Le biopsie del tessuto adiposo e le misurazioni cliniche sono state ripetute dopo aver raggiunto una perdita di peso corporeo del 5%. Sono stati tenuti diari alimentari per quattro giorni. Le urine sono state raccolte per 24 ore all’inizio e alla fine dello studio sulla perdita di peso in parallelo alla misurazione ambulatoriale della pressione sanguigna.
Abbiamo isolato e processato l’mRNA per la reazione a catena della polimerasi in tempo reale (tecnologia TaqMan di PE Biosystems, Weiterstadt, Germania) come descritto in dettaglio precedentemente.13 Il metodo della curva standard è stato utilizzato per i geni target (AGT, renina, recettore della renina, ACE, recettore dell’angiotensina II tipo-1) e il gene di controllo interno (gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi umana, GAPDH) in campioni di RNA identici. L’espressione dei geni target è stata normalizzata dall’espressione di GAPDH in ogni campione ed è data in unità arbitrarie. L’espressione del gene del recettore della renina negli adipociti umani isolati è stata rilevata dal nostro gruppo (dati non mostrati) e non è stata riportata prima. Le sequenze utilizzate per la reazione a catena della polimerasi in tempo reale sono state: primer in avanti, 5′CCAGGACTCGCAGTGGGTAA3′; primer inverso, 5′CACTCCCTTCACCATCACCAT3′; sonda marcata fluorescentemente, 6-FAM-5′TGTTTCATCGTCCTCGGGCTACCG3′-TAMRA. Coefficienti di variazione intersaggio erano 1,8% per GAPDH, 6,7% per AGT, 6,4% per la renina, 3,1% per il recettore della renina, 6,6% per ACE e 6,8% per il recettore AT1.
I campioni di plasma e siero sono stati raccolti dopo 30 minuti di riposo in posizione supina. L’AGT plasmatica è stata determinata mediante radioimmunodosaggio dopo la scissione ad Ang I da parte di renina umana aggiunta esogena, come descritto.19 L’Ang II sierico è stato misurato mediante saggio immunoenzimatico dopo estrazione con etanolo freddo come il ghiaccio utilizzando il kit Ang II EIA (Bachem, Germania).20 L’attività ACE nel siero è stata determinata mediante un saggio calorimetrico (Sigma Diagnostics, Deisenhofen, Germania). La concentrazione plasmatica di renina e prorenina attivata è stata determinata mediante un test immunochemiluminometrico (Nichols Institute Diagnostics, Advantage Direct Renin Assay, San Clemente, Calif). L’aldosterone sierico è stato determinato da un saggio radioimmunologico in fase solida (DPC Biermann, Bad Nauheim, Germania). I coefficienti di variazione intersaggio erano 3,4% per AGT, 17% per Ang II, 7,2% per l’attività ACE, 6,1% per la renina e 5,6% per l’aldosterone.
I dati sono stati analizzati da SPSS 11.5.1 (SPSS Inc, Chicago, Ill). Tutte le variabili (media±SD) erano normalmente distribuite. Il test t di Student è stato utilizzato per i confronti di gruppo. Un test t per campioni appaiati è stato utilizzato per i dati della linea di base e della perdita di peso. Il coefficiente di correlazione di Pearson ha descritto le relazioni tra le variabili. I risultati sono stati considerati statisticamente significativi a P<0,05.
Risultati
La tabella 1 mostra le variabili cliniche delle 38 donne che hanno partecipato allo studio cross-sectional. I livelli a digiuno di glucosio, insulina e l’indice HOMA di resistenza all’insulina erano aumentati nei soggetti obesi, ma non erano nel range diabetico. La pressione sanguigna ambulatoriale e i lipidi nel sangue erano simili; livelli leggermente aumentati di colesterolo totale e lipoproteico a bassa densità sono stati trovati in entrambi i gruppi. Per il RAAS sistemico, sono stati trovati livelli aumentati per l’attività di AGT, renina, aldosterone e ACE nei soggetti obesi (Figura 1). Nel tessuto adiposo, è stata trovata una diminuzione dell’espressione del gene AGT nei soggetti obesi, mentre l’espressione degli altri geni non era diversa tra donne magre e obese (Figura 2).
Variabile | Magra | Obesa |
---|---|---|
Confronto tra gruppi mediante test t di Student per campioni indipendenti. | ||
ABPM indica la misurazione della pressione sanguigna ambulatoriale; BMI, indice di massa corporea; HDL, lipoproteine ad alta densità; HOMA, modello di valutazione dell’omeostasi della resistenza all’insulina; LDL, lipoproteine a bassa densità. | ||
*P<0,05 vs magro. | ||
N | 19 | 19 |
Età, y | 56±3 | 58±4 |
BMI, kg/m2 | 23.5±1.9 | 37.6±3.7* |
Circonferenza vita, cm | 76±6 | 106±7* |
ABPMsystolic daytime, mm Hg | 132±20 | 139±11 |
ABPMdiastolica diurna, mm Hg | 81±12 | 82±8 |
Media frequenza cardiaca giornaliera, min-1 | 82±10 | 83±10 |
Colesterolo totale, mmol/L | 5.4±0,9 | 5,6±0,7 |
Colesterolo HDL, mmol/L | 1.4±0,4 | 1,3±0,3 |
Colesterolo LDL, mmol/L | 3,5±0,8 | 3,8±0.9 |
Trigliceridi, mmol/L | 1.0±0.4 | 1.3±0.6 |
Glucosio, mmol/L | 5.0±0,3 | 5,5±0,6* |
Insulina, μU/L | 2,8±1,6 | 7,7±4.1* |
Indice HOMA | 0,7±0,4 | 2,0±1,0* |
La perdita di peso del 5% entro 16 settimane è stata raggiunta da 17 delle 30 donne. Queste donne avevano un’età di 59±7 anni e hanno perso il 5,6±1,0% di peso corporeo durante 13±2 settimane. La tabella 2 riassume i cambiamenti nelle variabili cliniche, nella composizione della dieta e nell’escrezione elettrolitica con la riduzione del peso. Questi dati dimostrano che le donne obese negli studi trasversali e di perdita di peso erano simili, permettendo uno studio sistematico del RAAS nell’obesità e nella perdita di peso. Oltre alle variabili antropometriche, sono stati osservati cambiamenti nella misurazione della pressione sanguigna ambulatoriale media giornaliera sistolica, nell’insulina a digiuno e nell’indice HOMA. La perdita di peso è stata ottenuta tramite una riduzione del consumo totale di cibo; non sono stati osservati grandi cambiamenti nella composizione degli alimenti. L’assunzione e l’escrezione di sodio e potassio non erano significativamente diminuite alla fine dello studio.
Variabile | Baseline | Perdita di peso |
---|---|---|
Confronto tra gruppi tramite test t per campioni appaiati. | ||
Sette donne in postmenopausa (età 59±7 anni) hanno perso 5,6±1,0% di peso corporeo durante 13±2 settimane. | ||
*P<0.05 vs baseline. | ||
BMI, kg/m2 | 33.1±4.6 | 31.2±4.3* |
Circonferenza vita, cm | 101±11 | 97±11* |
ABPMsistolico giorno, mm Hg | 138±12 | 131±10* |
ABPMdiastolico giorno, mm Hg | 82±6 | 80±5 |
Media frequenza cardiaca giornaliera, min-1 | 82±10 | 80±10 |
Colesterolo totale, mmol/L | 5.7±1.0 | 5.5±1.1 |
Colesterolo HDL, mmol/L | 1.7±0.4 | 1.6±0.4 |
Colesterolo LDL, mmol/L | 3,5±0,9 | 3,3±1,0 |
Trigliceridi, mmol/L | 1.2±0,5 | 1,3±0,6 |
Glucosio, mmol/L | 5,7±0,8 | 5,7±0.8 |
Insulina, μU/L | 4,8±3,3 | 3,9±2,5* |
Indice HOMA | 1,2±0,9 | 1,0±0.7* |
Apporto calorico, kcal/g | 2164±699 | 1423±421* |
Contenuto di grassi, % | 37±9 | 33±6 |
Contenuto di carboidrati, % | 47±9 | 47±8 |
Contenuto di proteine, % | 16±3 | 20±5* |
Presa di sodio, mmol/24 h | 109±39 | 96±30 |
Apporto di potassio, mmol/24 h | 83±29 | 73±23 |
Escrezione di sodio, mmol/24 h | 105±59 | 96±51 |
Escrezione di potassio, mmol/24 h | 49±25 | 47±22 |
Sono stati trovati livelli ridotti per AGT, renina, aldosterone e ACE circolanti dopo la perdita di peso (Figura 3). Nel tessuto adiposo, l’espressione diminuita è stata trovata per AGT (Figura 4). Le differenze tra i valori medi al basale e la perdita di peso non è stata riflessa dalle relazioni tra il grado di perdita di peso e il grado di riduzione dell’espressione di AGT, AGT circolante, renina, aldosterone, o ACE (coefficiente di correlazione di Pearson, dati non mostrati). Tuttavia, la perdita di peso non è specifica, mentre una diminuzione della circonferenza della vita è un valido surrogato per la perdita di tessuto adiposo viscerale. Abbiamo trovato una correlazione altamente significativa tra la diminuzione dei livelli plasmatici di AGT e la circonferenza della vita che era indipendente dalla riduzione del peso corporeo o dell’indice di massa corporea (BMI) (r=0,71; P=0,004; dopo la correzione per la perdita di peso e la riduzione del BMI; Figura 5). Inoltre, la diminuzione dell’AGT circolante era fortemente correlata alla diminuzione dell’espressione del gene AGT nel tessuto adiposo (Figura 5). La riduzione della pressione sanguigna sistolica era correlata sia all’AGT plasmatica (r=0,61; P=0,006) che all’espressione del gene AGT nel tessuto adiposo (r=0,51; P<0,05).
Discussione
I livelli di attività AGT, renina, aldosterone e ACE più alti negli obesi rispetto alle donne magre in menopausa suggeriscono che il RAAS era attivato nei nostri soggetti obesi. Questa attivazione è stata ridotta da una riduzione del 5% del peso corporeo che è stata accompagnata da una diminuzione di 7 mm Hg della pressione sanguigna sistolica nelle 24 ore. Nel tessuto adiposo, l’espressione del gene AGT era diminuita nelle donne obese ed è diminuita ulteriormente con la perdita di peso. Oltre ad essere obese, tutte le donne erano sane, con livelli di colesterolo leggermente aumentati. Nessuna aveva segni e sintomi di obesità associata a danni agli organi finali.
L’aumento dei livelli plasmatici circolanti di AGT nell’obesità è stato descritto in precedenza.4-7,21 Abbiamo confermato questa scoperta e dimostrato per la prima volta a nostra conoscenza che l’aumento dei livelli plasmatici di AGT nei soggetti obesi può essere ridotto da una perdita di peso del 5%, vicino ai livelli nei soggetti magri. Inoltre, la diminuzione della circonferenza della vita, un surrogato della riduzione della massa grassa corporea, era un miglior predittore della diminuzione dei livelli plasmatici di AGT rispetto alla perdita di peso in sé. Questo risultato porta direttamente alla domanda se la secrezione adiposa di AGT sia coinvolta nella determinazione dei livelli plasmatici di AGT, come è stato suggerito da studi su animali.16,22 Questa domanda è difficile da studiare negli esseri umani. La microdialisi non può essere utilizzata a causa delle dimensioni molecolari di AGT e non sono mai state misurate le differenze arteriovenose di AGT nei depositi di tessuto adiposo. Lo studio dell’espressione genica di AGT ha invece dato risultati contrastanti.
Abbiamo trovato una ridotta espressione di AGT nel tessuto adiposo sottocutaneo di soggetti obesi, confermando i nostri precedenti risultati.13 Livelli di espressione AGT diminuiti o invariati nel tessuto adiposo di soggetti obesi o ipertesi sono stati pubblicati anche da altri.14,15,23 Inoltre, la secrezione di AGT da adipociti sottocutanei isolati non era diversa tra donatori magri e obesi.24 Solo 1 gruppo ha riportato un aumento dell’espressione del gene AGT nel tessuto adiposo sottocutaneo e viscerale con un aumento del BMI o un aumento della circonferenza della vita.11,12 In netto contrasto con i dati sugli animali,16-18,22,25-27 la maggior parte degli studi sull’uomo non ha supportato un aumento dell’espressione di AGT nel tessuto adiposo nell’obesità. La diminuzione dell’espressione di AGT nel tessuto adiposo dopo la perdita di peso non è stata riportata in precedenza. Anche se la secrezione di AGT dagli adipociti è ben documentata, non possiamo escludere la possibilità che altri tipi di cellule oltre agli adipociti (per esempio, cellule endoteliali, linfociti, monociti/macrofagi) contribuiscano alla diminuzione della formazione di AGT nel tessuto adiposo. Inoltre, non possiamo escludere la possibilità che la secrezione di AGT dal fegato diminuisca con la perdita di peso nel nostro studio. I dati sugli animali, tuttavia, suggeriscono fortemente che la secrezione di AGT dal fegato non è influenzata dall’obesità o dalla perdita di peso.22,27
Se gli adipociti contribuiscono ai livelli circolanti di AGT nell’uomo, allora l’aumento della massa del tessuto adiposo sarebbe sufficiente per aumentare i livelli plasmatici di AGT negli obesi. L’aumento dell’espressione di AGT a livello degli adipociti non è un requisito necessario. La diminuzione dell’espressione di AGT nelle cellule adipose durante il periodo di perdita di peso, insieme alla diminuzione della massa del tessuto adiposo, potrebbe contribuire al declino di AGT plasmatica con la perdita di peso. Nel nostro studio è stata trovata una forte relazione tra la diminuzione dell’espressione di AGT nel tessuto adiposo e i livelli circolanti di AGT. Proponiamo quindi un ciclo di feedback negativo che controlla l’espressione di AGT negli adipociti nella situazione di aumento dei livelli plasmatici di AGT negli obesi. La perdita di peso può aggiungere un meccanismo di regolazione che riduce ulteriormente l’espressione di AGT nel tessuto adiposo. La diminuzione dei livelli plasmatici di AGT può quindi favorire la diminuzione della pressione sanguigna. Questo modello si basa sul presupposto che il tessuto adiposo AGT entra nella circolazione sistemica. Nei topi, questo stato di cose è il caso.16
I meccanismi che possono controllare l’espressione AGT negli obesi e ridurre l’espressione AGT durante la perdita di peso non sono noti. Non sono stati identificati regolatori ormonali convincenti del gene AGT negli adipociti umani o animali.3 Diversi studi hanno suggerito l’importanza dei genotipi AGT per la relazione peso corporeo-pressione sanguigna.28-31 Come queste varianti (AGT-6, AGT-20, AGT174, AGT235) possano controllare l’espressione AGT e i livelli plasmatici di AGT non è noto. Inoltre, sono stati ottenuti risultati negativi anche per il genotipo AGT235 e i fenotipi obesi.5,32 La secrezione di AGT da adipociti umani isolati non è stata influenzata dal genotipo AGT235.24 Per quanto riguarda la perdita di peso, i genotipi AGT-6 erano associati alla riduzione della pressione sanguigna, ma non alla perdita di peso stessa.33
I nostri dati confermano livelli più elevati di renina e aldosterone nei soggetti obesi.8-10,34 L’aumento dei livelli di renina e aldosterone non è necessariamente atteso, perché i soggetti obesi presentano tipicamente ritenzione di sodio ed espansione di volume.35 L’iperattività del sistema nervoso simpatico renale può stimolare il rilascio di renina negli obesi.36 L’attività del sistema nervoso simpatico renale può essere stimolata dalla leptina che potrebbe rappresentare il collegamento tra l’aumento dei livelli di renina e l’aumento della massa grassa.37 Un derivato ossidato dell’acido linoleico era un potente stimolatore della secrezione di aldosterone in un precedente studio in vitro.38 Inoltre, i mezzi condizionati degli adipociti umani contenevano sostanze biochimiche che aumentavano la secrezione di aldosterone in vitro indipendentemente dal potassio o dall’attivazione del recettore AT1.39 La perdita di peso ha diminuito i livelli circolanti di renina e aldosterone nel nostro studio, confermando i risultati precedenti.8,40,41 È stato dimostrato che alti livelli di renina predicono il calo della pressione sanguigna indotto dalla perdita di peso,42 ma nel nostro studio non abbiamo visto una stretta relazione tra la riduzione di renina o aldosterone e la riduzione del peso o della pressione sanguigna (dati non mostrati). I meccanismi che possono aumentare la renina negli obesi sono ridotti dalla perdita di peso.43,44 I meccanismi che diminuiscono l’aldosterone circolante nei soggetti con peso ridotto sono meno chiari, ma la diminuzione dell’attività della renina di per sé può contribuire, così come la possibile riduzione dei prodotti degli adipociti e dei derivati ossidati degli acidi grassi. L’assunzione di sodio e potassio non è cambiata durante il periodo di perdita di peso ed è quindi improbabile che sia coinvolta. La perdita di peso può ridurre la renina e l’aldosterone con meccanismi diversi, perché i livelli basali di renina e aldosterone erano altamente correlati (r=0,75; P<0,01), ma non dopo i livelli di perdita di peso.
L’attività ACE più elevata nell’obesità e la diminuzione dell’attività ACE con la perdita di peso sono state descritte precedentemente.5,40 Il genotipo DD del gene ACE può predire l’obesità addominale e maggiori aumenti del peso corporeo e della pressione sanguigna con l’invecchiamento negli uomini.32 Inoltre, il genotipo DD ha influenzato la sensibilità della pressione sanguigna alla perdita di peso, ma non la quantità di perdita di peso in sé.45 La diminuzione dell’attività ACE con la perdita di peso, tuttavia, non era strettamente legata alla riduzione della pressione sanguigna nel nostro studio (dati non mostrati). Nei topi obesi, l’attività ACE renale era significativamente aumentata in un modo dipendente dal recettore dell’endotelina di tipo A.46 Altri tessuti non sono stati esaminati in questo studio.
Mentre i livelli circolanti del RAAS erano aumentati nei soggetti obesi e ridotti dalla perdita di peso, l’espressione genica RAAS del tessuto adiposo, ad eccezione del gene AGT, non era influenzata dall’obesità o dalla perdita di peso. Questo risultato è coerente con i risultati precedenti.13-15 Se la mancanza di regolazione dei geni RAAS nell’obesità si trasforma in produzione locale di Ang II nel tessuto adiposo, possiamo ipotizzare che una formazione e azione disregolata dell’Ang II non è di grande importanza per il metabolismo disturbato del tessuto adiposo nell’obesità. I risultati utilizzando la tecnica della microdialisi nel tessuto adiposo corroborano questa speculazione.47 I dati della microdialisi, così come i dati qui presentati, sono stati ottenuti nel tessuto adiposo sottocutaneo. È noto che almeno l’espressione di AGT è 2 volte superiore nel tessuto adiposo viscerale rispetto al tessuto adiposo sottocutaneo.3 Inoltre, diverse complicazioni metaboliche dell’obesità sono più strettamente legate alla presenza di un aumento del tessuto adiposo viscerale che al BMI stesso.48 Pertanto, i nostri risultati sono limitati a uno specifico deposito di tessuto adiposo. Tuttavia, il tessuto adiposo sottocutaneo rappresenta il ≈75% della massa grassa totale del corpo. I cambiamenti nella regolazione dei geni che codificano le proteine secrete nel tessuto adiposo sottocutaneo possono quindi avere un impatto importante. Nella pratica clinica, l’accumulo di tessuto adiposo viscerale è determinato dalla misurazione della circonferenza della vita. La stretta relazione tra la diminuzione dei livelli plasmatici di AGT e la riduzione della circonferenza della vita nel nostro studio supporta l’ipotesi che il tessuto adiposo viscerale reagisca in modo simile al tessuto adiposo sottocutaneo in condizioni di perdita di peso.
Perspettive
L’obesità è associata ad un aumento dei livelli di RAAS circolanti (AGT, renina, aldosterone, ACE). Questi livelli aumentati sono stati significativamente diminuiti da una perdita di peso corporeo del 5%. La riduzione dell’espressione di AGT nel tessuto adiposo in risposta alla perdita di peso supporta l’ipotesi che i livelli plasmatici di AGT siano legati all’espressione genica di AGT nel tessuto adiposo. Inoltre, le riduzioni dell’espressione di AGT nel tessuto adiposo e dell’AGT circolante erano correlate alla riduzione della pressione sanguigna sistolica. Questi dati suggeriscono che la ridotta massa grassa del corpo può abbassare l’attività RAAS nel plasma e nel tessuto adiposo, una scoperta con implicazioni terapeutiche.
Il progetto tedesco Human Genome (BMBF 01KW0011) ha sostenuto questo studio. Ringraziamo Iris Gottschalk, Gritt Stoffels, e Anke Strauß per il loro aiuto con i volontari, e Henning Damm e Irene Strauss per il loro esperto aiuto tecnico.
Note
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