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Remédio reduz ganho de peso em animais com dieta rica em gordura

Publicado em 14 dezembro 2020

Por Karina Toledo, da Agência FAPESP

Um fármaco originariamente desenvolvido para tratar infecções bacterianas apresentou, em testes com camundongos, a capacidade de turbinar o metabolismo e amenizar o ganho de peso induzido por uma dieta rica em gordura. O estudo foi conduzido na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), com apoio da Fapesp, e os resultados foram divulgados na revista “Science Advances”.

De acordo com Marcelo Mori, professor do Instituto de Biologia (IB-Unicamp) e coordenador do projeto, o tratamento fez com que o tecido adiposo branco dos animais – que normalmente armazena o excedente energético na forma de gordura – passasse a se comportar de modo semelhante ao tecido adiposo marrom, ou seja, a queimar calorias para gerar calor (termogênese). No entanto, esse efeito – comumente chamado de browning – só foi observado quando os animais foram expostos ao frio.

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“Nosso objetivo neste estudo foi conduzir uma prova de princípio. Mostrar que era possível aumentar o gasto energético e inibir as consequências deletérias da obesidade atuando farmacologicamente sobre uma via metabólica de interesse. Não estamos propondo o uso desse medicamento específico para combater o ganho de peso, mas nossos resultados apontam caminhos para encontrarmos compostos que atuem sobre essa mesma via de forma mais eficaz e segura”, diz Mori à Agência Fapesp.

Melhora metabólica

A substância usada nos experimentos é conhecida como enoxacina. Trata-se de um antibiótico de amplo espectro que deixou de ser usado na clínica há alguns anos, quando surgiram drogas mais eficientes da mesma classe (fluoroquinolonas). A escolha, segundo Mori, foi baseada em estudos que revelaram a capacidade do medicamento de modular no tecido adiposo a produção de microRNAs – pequenas moléculas de RNA com ação reguladora sobre o genoma.

“Estudos anteriores com modelos animais e seres humanos já haviam indicado que intervenções capazes de ampliar a longevidade e melhorar a saúde metabólica – como a prática de exercícios físicos e a restrição de calorias – promovem esse benefício ao aumentar a capacidade do tecido adiposo de processar microRNAs. Ou seja, essas práticas modulam a via responsável pela biogênese de microRNAs. Nós mostramos que é possível promover uma melhora metabólica no organismo ao estimular essa mesma via com um fármaco. Por outro lado, mostramos que a inibição da biogênese de microRNAs desencadeia processos que aceleram o envelhecimento”, conta Mori.

Testes in vitro

A investigação contou com a colaboração de pesquisadores da biofarmacêutica AstraZeneca. Parte dos testes descritos no artigo foi feita com culturas de pré-adipócitos humanos e de camundongos. Esse tipo de célula, ao atingir a forma madura, adquire a capacidade de armazenar gordura e se torna parte do tecido adiposo branco. Em laboratório, o processo de diferenciação celular dura cerca de oito dias e pode ser induzido com um coquetel de substâncias químicas e hormônios.

Em um dos protocolos, os pesquisadores acrescentaram a enoxacina ao coquetel de diferenciação e, ao final do processo, compararam os adipócitos maduros com uma cultura controle (não exposta à enoxacina). As análises revelaram que o antibiótico induziu no adipócito branco a expressão de dois genes que normalmente estão ativos de forma significativa nas células do tecido adiposo marrom: o PPARGC1A e o UCP1. As proteínas codificadas por esses genes são consideradas marcadores moleculares do processo de termogênese. Isso significa, portanto, que a enoxacina reprogramou as células adiposas brancas para dissipar energia na forma de calor em vez de armazená-la na forma de gordura, induzindo assim o browning.

“A proteína UCP1 atua na mitocôndria [organela produtora de energia], desacoplando a cadeia transportadora de elétrons usada na síntese de ATP [adenosina trifosfato, a molécula que serve de combustível para as células]. E isso faz com que a célula dissipe energia na forma de calor. Para entender melhor o processo, podemos compará-lo ao represamento de um rio visando à produção de energia elétrica. Se forem feitos buracos na represa, a diferença de potencial que seria usada para girar a turbina é dissipada sem gerar a energia desejada”, explica o pesquisador.

Curva divergente

No segundo protocolo testado in vitro, os adipócitos já diferenciados foram expostos à enoxacina durante 24 horas e analisados em seguida. Os pesquisadores observaram que as células passaram a expressar os mesmos marcadores de termogênese – sinal de que adipócitos brancos já formados também passaram pelo processo de browning.

Testes funcionais mostraram que os dois protocolos de tratamento com o antibiótico fizeram com que os adipócitos brancos passassem a respirar mais, ou seja, a consumir mais oxigênio do que as células não tratadas, mesmo em condições semelhantes.

De acordo com Mori, os experimentos com camundongos replicaram o efeito termogênico observado in vitro. Nesse caso, a enoxacina foi administrada por via intraperitoneal (infusão do fármaco na cavidade abdominal). Por se tratar de uma droga com ação antibacteriana, a administração por via oral poderia afetar demasiadamente a microbiota do intestino e interferir nos resultados.

Vários protocolos diferentes foram testados. Em um deles, os pesquisadores alimentaram um grupo de roedores com dieta hiperlipídica durante um mês e iniciaram o tratamento com enoxacina. O fármaco foi administrado uma vez ao dia, de segunda a sexta-feira, durante dez semanas, e a alimentação rica em gordura foi mantida durante todo o período. Ao final, os animais controle (tratados com placebo) haviam engordado 13 gramas (g), enquanto os tratados com o antibiótico ganharam, em média, 8 g.

Ativado pelo frio

“A partir do momento em que o fármaco começou a ser administrado, a curva de ganho de peso entre os dois grupos passou a divergir. A dos controle continuou a subir rapidamente e a dos tratados foi atenuada. Ao final, observamos que o tratamento também aumentou a sensibilidade à insulina e a tolerância à glicose dos roedores”, comenta Mori.

Análises feitas no tecido adiposo evidenciaram um aumento na expressão dos genes marcadores de termogênese – PPARGC1A e UCP1 –, tanto nas células adiposas brancas quanto nas marrons.

No entanto, o efeito benéfico sobre o metabolismo só foi observado nos casos em que os camundongos foram expostos ao frio moderado (de aproximadamente 24°C) ou intenso (6°C). Já nos testes em que os roedores permaneceram o tempo todo em termoneutralidade (em torno de 30°C, temperatura ideal para a espécie), a enoxacina não se mostrou capaz de ativar a termogênese, indicando que o fármaco potencializa a ação do frio.

Para testar se o efeito observado nos animais expostos ao frio moderado dependia da ação do fármaco sobre as bactérias intestinais (que sabidamente influenciam no ganho de peso), os pesquisadores repetiram o experimento usando animais germfree (livres de germes), criados em condições controladas de laboratório para ficar totalmente livres de microbiota. Também nessa condição a enoxacina foi capaz de promover o efeito termogênico.

Efeito sistêmico

“O fato de o fármaco não funcionar em termoneutralidade diminui seu potencial de ser usado como tratamento único contra a obesidade. No entanto, ele pode nos ajudar a entender os mecanismos envolvidos no processo ou ser usado como adjuvante. De qualquer modo, esperamos encontrar uma molécula com ação termogênica ainda mais potente e que não tenha os efeitos colaterais de um antibiótico”, afirma Mori.

Já existem no mercado substâncias comercializadas com essa finalidade. Porém, segundo Jeremie Boucher, pesquisador da AstraZeneca e coautor do artigo, algumas delas estimulam excessivamente o sistema adrenérgico (responsável pelas respostas de luta e fuga em uma situação de perigo), podendo causar arritmia cardíaca e até mesmo enfarte. Outras, ainda mais perigosas, desacoplam quimicamente a membrana interna da mitocôndria (organela que produz ATP), aumentando o gasto energético da célula.

“O problema das intervenções atuais é que elas têm um efeito sistêmico, ou seja, atingem várias células do corpo, até mesmo neurônios e cardiomiócitos [células do coração]. Podem causar morte celular e afetar processos importantes no organismo”, explica Boucher.

Mecanismo de ação

Na última etapa da investigação, os pesquisadores sequenciaram todos os microRNAs expressos no tecido adiposo dos camundongos tratados e também dos animais controle. Uma primeira análise revelou que o tratamento alterou a expressão de algumas dezenas de microRNAs.

“Cruzamos nossos resultados com dados de repositórios públicos com o objetivo de identificar os microRNAs que, ao mesmo tempo, eram regulados pela enoxacina e por outras intervenções que induzem browning. Ao final, chegamos ao miR-34a-5p, que é modulado de forma consistente tanto pelo fármaco quanto pela restrição calórica e pela exposição ao frio”, conta Mori.

O pesquisador explica que a enoxacina pode interferir no processamento e na estabilidade do miR-34a-5p. Como essa molécula suprime a sinalização de hormônios – entre eles o FGF21, que promove o gasto energético –, a diminuição de miR-34a-5p acaba intensificando o estímulo termogênico.

Com base nos achados, a Unicamp e a AstraZeneca vêm testando moléculas com estruturas similares à da enoxacina, mas sem efeito antibiótico. Experimentos in vitro apresentaram dados promissores, indicando compostos com ação termogênica ainda maior que a da molécula original e que não atuam como microbicida.

Parte do trabalho foi conduzida pelos doutorandos Andréa Livia Rocha e Gerson Profeta de Souza. A Fapesp apoiou por meio de diversos projetos (17/01184-9, 17/07975-8, 16/12294-7, 10/52557-0, 16/24163-4, 16/23142-3, 18/15313-8 e 15/01316-7).