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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.17.2021.tde-08092021-133754
Document
Author
Full name
Rafael Ferraz Bannitz
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2021
Supervisor
Committee
Freitas, Maria Cristina Foss de (President)
Leiria, Luiz Osório Silveira
Navegantes, Luiz Carlos Carvalho
Velloso, Lício Augusto
Title in Portuguese
Estudo das alterações metabólicas e moleculares envolvidas na restrição calórica e na dieta hipoproteica em seres humanos
Keywords in Portuguese
Diabetes mellitus tipo 2
Doença cardiovascular
Resistência insulínica
Restrição calórica
Restrição proteica
Síndrome metabólica
Abstract in Portuguese
Nas últimas décadas, a obesidade tem se tornado um importante problema mundial de saúde pública, resultando no aumento da prevalência de doenças crônicas, geralmente associadas à obesidade, como a doença coronariana e o diabetes Mellitus do Tipo 2. Muitos estudos são desenvolvidos na tentativa de elaborar intervenções que possam bloquear ou minimizar as doenças metabólicas induzidas pela obesidade, em especial o diabetes Tipo 2. A restrição calórica (RC) reduz a adiposidade e melhora o metabolismo em pacientes com um ou mais sintomas da síndrome metabólica. No entanto, ainda não se sabe se os benefícios da RC em humanos são mediados pela restrição de calorias ou nutrientes. Este estudo foi realizado para identificar se a dieta isocalórica com restrição de proteína (RP) é capaz de conferir os efeitos benéficos da RC em pacientes com síndrome metabólica. Submetemos 21 indivíduos com diagnóstico de síndrome metabólica a restrição calórica de curto prazo (ou seja, 27 dias) (RC; n = 11) ou a dieta isocalórica com restrição de proteínas (RP; n = 10) e comparamos os resultados metabólicos e moleculares das intervenções. Assim como a RC, a RP promoveu perda de peso devido à redução da adiposidade e redução da glicemia, dos níveis lipídicos e da pressão arterial nesses indivíduos. Observamos redução na resistência insulínica, pelo aumento de 62,3% e 93,1% na taxa de infusão de glicose durante o clamp euglicêmico hiperinsulinêmico e redução de 61,1% e 56,6% no HOMA-IR, para RC e RP respectivamente. As assinaturas de expressão gênica no tecido adiposo subcutâneo (SAT) foram significativamente modificadas nas amostras de indivíduos dos grupos RC e RP. Observamos um aumento de expressão de mRNA principalmente em genes relacionados à função metabólica de adipócitos (Adipoq) e presença de nutrientes (AMPK, GCN2 e SIRT1). Não encontramos mudanças significativas na composição do microbioma intestinal após RP, embora 12 espécies, principalmente Firmicutes, tenham mudado consideravelmente. Nossos dados sugerem que a redução na ingestão de proteínas com um leve aumento na ingestão de carboidratos para manter o equilíbrio isocalórico da dieta é suficiente para melhorar o controle metabólico. A característica isocalórica da intervenção de RP torna essa abordagem uma estratégia dietética mais atrativa e menos drástica em ambientes clínicos e tem maior potencial para ser usada como terapia adjuvante no tratamento da síndrome metabólica.
Title in English
Study of the metabolic and molecular changes involved in caloric restriction and the hypoprotein diet in humans
Keywords in English
Caloric restriction
Cardiovascular disease
Insulin resistance
Metabolic syndrome
Protein restriction
Type 2 diabetes mellitus
Abstract in English
In recent decades, obesity has become an important public health problem worldwide, resulting in the increased prevalence of chronic diseases, generally associated with obesity, such as coronary heart disease and Type 2 diabetes mellitus. Many studies are carried out in an attempt to design interventions that can block or minimize obesity-induced metabolic diseases, especially Type 2 diabetes. Caloric restriction (CR) reduces adiposity and improves metabolism in patients with one or more symptoms of the metabolic syndrome. However, it is not known whether the benefits of CR in humans are mediated by caloric or nutrient restriction. This study was carried out to identify whether the isocaloric diet with protein restriction (PR) is able to confer the beneficial effects of CR in patients with metabolic syndrome. We subjected 21 individuals diagnosed with metabolic syndrome to shortterm (ie, 27 days) caloric restriction (CR; n = 11) or isocaloric diet with protein restriction (PR; n = 10) and compared the metabolic and molecular results of the interventions. Like CR, PR promoted weight loss due to reduced adiposity and reduced blood glucose, lipid levels and blood pressure in these individuals. We observed a reduction in insulin resistance, by an increase of 62.3% and 93.1% in the glucose infusion rate during the hyperinsulinemic euglycemic clamp and a reduction of 61.1% and 56.6% in the HOMA-IR, for CR and PR respectively. Gene expression signatures in subcutaneous adipose tissue (SAT) were significantly modified in samples from individuals in the CR and PR groups. We observed an increase in mRNA expression mainly in genes related to adipocyte metabolic function (Adipoq) and presence of nutrients (AMPK, GCN2 and SIRT1). We did not find significant changes in the composition of the gut microbiome after PR, although 12 species, mainly Firmicutes, changed considerably. Our data suggest that reducing protein intake with a slight increase in carbohydrate intake to maintain dietary isocaloric balance is sufficient to improve metabolic control. The isocaloric characteristic of the PR intervention makes this approach a more attractive and less drastic dietary strategy in clinical settings and has greater potential to be used as an adjunctive therapy in the treatment of metabolic syndrome.
 
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Publishing Date
2021-10-01
 
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