Impacto da gastroplastia sob o metabolismo da tetraidrobiopterina e biomarcadores de estresse oxidativo em indivíduos com obesidade

Abstract

Introdução: A obesidade é uma doença inflamatória crônica caracterizada pela expansão do tecido adiposo devido ao acúmulo de gordura excessivo. A gastroplastia tem mostrado ser o tratamento mais eficaz para reduzir a massa corporal e os distúrbios metabólicos característicos da obesidade grave. Biomarcadores antropométricos e bioquímicos-clínicos atualmente não fornecem informações detalhadas sobre o grau de inflamação no tecido adiposo (TA). A busca por novos biomarcadores que reflitam a severidade da obesidade, bem como a monitorização dos desfechos clínicos após a gastroplastia é uma necessidade ainda não atendida. Ambientes inflamatórios crônicos têm sido associados à regulação positiva de pequenas moléculas, como a tetraidrobiopterina (BH4), que se acumulam em fluidos biológicos. Objetivos: Mensurar os produtos do metabolismo da BH4 em fluidos biológicos de indivíduos elegíveis a cirurgia bariátrica antes do momento da cirurgia e após 12 meses da intervenção cirúrgica. Métodos: Estudo longitudinal conduzido entre 03/2021 e 06/2023 que incluiu 54 indivíduos com obesidade grave elegíveis para cirurgia bariátrica no Hospital Universitário Polydoro Ernani de São Thiago, da Universidade Federal de Santa Catarina (HU-UFSC). Um grupo de voluntários sadios definidos como controles foi incluído para comparação de parâmetros bioquímicos. Foram coletados dados antropométricos e bioquímicos pela equipe médica de endocrinologia e metabologia do HU-UFSC, além de amostras de sangue e urina antes da cirurgia e 12 meses após a intervenção (25 indivíduos após 12 meses). Durante a cirurgia, foram coletadas amostras de TA visceral e subcutâneo. As amostras de fluidos biológicos foram utilizadas para avaliar os parâmetros do metabolismo da BH4 e o nível de estresse oxidativo, enquanto as amostras de TA foram usadas para avaliar o metabolismo da BH4 e os níveis de estresse oxidativo. Resultados: Foram observados níveis urinários significativamente diminuídos de BH4 [t(107)= 6,00; P < 0,001], e valores plasmáticos aumentados de neopterina [t(77)= 2,45; P < 0,05] nos indivíduos com obesidade. Os indivíduos com obesidade apresentaram também níveis elevados de marcadores de inflamação e de estresse oxidativo no plasma, evidenciado pelos valores aumentados de proteína C reativa (PCR) [t(70)= 4,18; P < 0,001], razão entre neutrófilos e linfócitos (NLR) [t(75)= 3,68; P < 0,001] e entre plaquetas e linfócitos (PLR) [t(72)= 2,18; P < 0,05]). Além disso, houve uma redução significativa nos níveis de glutationa (GSH) [t(79)= 2,65; P < 0,01], e aumento significativo de espécies reativas de ácido barbitúrico (TBA-RS) [t(46)= 3,55; P < 0,001]. Um aumento significativo do metabolismo da BH4 no tecido adiposo visceral (TAV) foi observado em comparação com o tecido adiposo subcutâneo (TAS), evidenciado pelo maior conteúdo da enzima sepiapterina redutase [t(85)= 3,97; P < 0,001]. Além disso, observamos um aumento significativo nos níveis de GSH [t(92)= 2,1; P < 0,05]; e da razão entre GSH e GSSG (forma oxidada da GSH) no TAV [t(90)= 1,67; P < 0,05]. Por meio da análise da curva característica de operação do receptor (ROC), foi identificado que os níveis urinários de BH4 classificaram com alta sensibilidade indivíduos com obesidade elegíveis para cirurgia bariátrica, com uma área sob a curva (AUC) de 0,82 (IC 95%: 0,73 - 0,90), sensibilidade de 82 % e especificidade de 68,5 %, utilizando um valor de corte de 0,37 umol/mmol de creatinina. Após 12 meses da gastroplastia foi observado um aumento significativo nos níveis urinários de BH4 [t(11)= 2,76; P < 0,01], e uma redução significativa nos níveis plasmáticos de neopterina [t(23)= 4,53; P < 0,001]. Também verificamos que os parâmetros inflamatórios e oxidativos, como PCR [W(20)=-167; P < 0,001], NLR [W(20)=-153; P < 0,001]; PLR [t(18)= 2,22; P < 0,05]), GSH [t(18)= 1,98; P < 0,05], e TBA-RS [t(13)= 5,30; P < 0,001] foram restaurados após 12 meses da intervenção cirúrgica. Conclusão: A mensuração BH4 e neopterina em fluidos biológicos tem o potencial de se transformar em ferramentas quantitativas que permitam classificar indivíduos com obesidade, e monitorar as melhoras promovidas pela gastroplastia.

Abstract: Introduction: Obesity is a chronic inflammatory disease characterized by the expansion of adipose tissue due to fat accumulation. Gastroplasty has been shown to be the most effective treatment for reducing body mass and metabolic disorders associated with severe obesity. Currently, anthropometric and biochemical-clinical biomarkers do not provide detailed information about the degree of inflammation in adipose tissue (AT). The search for new biomarkers that reflect the severity of obesity, as well as the monitoring of clinical outcomes after gastroplasty, remains an unmet need. Chronic inflammatory environments have been associated with the upregulation of small molecules, such as tetrahydrobiopterin (BH4), which accumulate in biological fluids. Objectives: To measure BH4 metabolism products in biological fluids of individuals eligible for bariatric surgery before surgery and after 12 months of surgery. Methods: A longitudinal study conducted between 03/2021 and /2023, which included 54 individuals with severe obesity eligible for bariatric surgery at the Polydoro Ernani University Hospital of São Thiago, Federal University of Santa Catarina (HU-UFSC). A group of healthy volunteers defined as controls was included for biochemical parameter comparison. Anthropometric and biochemical data were collected by the medical team of endocrinology and metabolism at HU-UFSC, along with blood and urine samples before surgery and 12 months after the intervention (25 individuals after 12 months). During surgery, samples of visceral and subcutaneous AT were collected. Biological fluid samples were used to evaluate BH4 metabolism parameters and oxidative stress levels, while AT samples were used to assess BH4 metabolism and oxidative stress levels. Results: Significantly decreased urinary levels of BH4 [t(107)= 6.00; P < 0.001], and increased plasma levels of neopterin [t(77)= 2.45; P < 0.05] were observed in individuals with obesity. Individuals with obesity also showed elevated levels of inflammation and oxidative stress markers in plasma, as evidenced by increased levels of C-reactive protein (CRP) [t(70)= 4.18; P < 0.001], neutrophil-to-lymphocyte ratio (NLR) [t(75)= 3.68; P < 0.001], and platelet-to-lymphocyte ratio (PLR) [t(72)= 2.18; P < 0.05]. Additionally, there was a significant reduction in glutathione (GSH) levels [t(79)= 2.65; P < 0.01] and a significant increase in thiobarbituric acid reactive substances (TBA-RS) [t(46)= 3.55; P < 0.001]. A significant increase in BH4 metabolism in visceral adipose tissue (VAT) was observed compared to subcutaneous adipose tissue (SAT), as evidenced by the higher content of sepiapterin reductase enzyme [t(85) = 3.97; P < 0.001]. Furthermore, a significant increase in GSH levels [t(92)= 2.1; P < 0.05] and the ratio of GSH to GSSG (oxidized form of GSH) in VAT [t(90)= 1.67; P < 0.05] was observed. By analyzing the receiver operating characteristic (ROC) curve, it was identified that urinary BH4 levels classified individuals with obesity eligible for bariatric surgery with high sensitivity, with an area under the curve (AUC) of 0.82 (95% CI: 0.73 - 0.90), sensitivity of 82%, and specificity of 68.5%, using a cutoff value of 0.37 µmol/mmol of creatinine. After 12 months of gastroplasty, a significant increase in urinary BH4 levels [t(11)= 2.76; P < 0.01] and a significant reduction in plasma levels of neopterin [t(23)= 4.53; P < 0.001] were observed. Furthermore, it was found that inflammatory and oxidative parameters, such as CRP [W(20) =-167; P < 0.001], NLR [W(20)=-153; P < 0.001], PLR [t(18) = 2.22; P < 0.05], GSH [t(18)= 1.98; P < 0.05], and TBA-RS [t(13) = 5.30; P < 0.001], were restored after 12 months of surgical intervention. Conclusion: The measurement of BH4 and neopterin in biological fluids has the potential to become quantitative tools that allow for the classification of individuals with obesity and monitoring of improvements promoted by gastroplasty.