Effects of weekly administration of leptin in a low or high dosage on body-weight regulation in obese men

Abstract
Therapeutic augmentation of circulating leptin concentrations in obese humans, may result in body mass loss. We assessed the effects of 20 mg and of 80 mg weekly subcutaneous (SC) leptin (pegylated-OB protein) administration, combined with a 2.1 MJ/d energy intake restriction, on body weight regulation in 30 respectively 24 obese men (BMI: 32±3 kg.m-2; age: 40±5 yrs). In comparison to placebo, hunger before breakfast was reduced in the leptin-group (p<.0001), and only with the higher dosage additional body-mass loss (p<0.03) was observed, but reductions of 24h energy intake, energy expenditure, sleeping metabolic rate, respiratory quotient, body mass, fat mass, and fat free mass (p<.01) was not significantly different. Body weight regain was faster in the leptin group compared to placebo (p<0.05), and was inversely correlated with the increase in cognitive dietary restraint (p<0.02). Thus, 20 mg/week leptin treatment modified appetite but not body mass loss, whereas treatment with 80 mg leptin/week led to a greater body mass loss relative to placebo. Energy metabolism did not differ significantly between groups. Weight maintenance was supported by dietary restraint, which was more effective in the placebo treated group than in the leptin treated group.

Key words
Obesidad, leptina, saciedad, restricción dietética

Artículo completo
Introducción
La obesidad es una condición médica que si no es tratada en forma adecuada se asocia con una tasa relativamente elevada de morbilidad y mortalidad precoz. ^1-4 Los métodos para el control del peso utilizados comúnmente como la dieta y el ejercicio, ⁵ así como los enfoques farmacológicos, ⁶ a menudo producen resultados en el corto plazo. Sin embargo, si bien algunas veces el mantenimiento del peso después de su reducción es posible, en general es difícil de lograr. ^5-7 De este modo, debido al aumento en la prevalencia de obesidad, ^8-10 deben considerarse otros tratamientos que puedan alcanzar efectividad a largo plazo. Al respecto, despertó interés la identificación de la leptina (o proteína OB, una hormona proteica circulante) a partir de la clonación posicional del gen ob¹¹ como un posible regulador del equilibrio energético. La expresión del gen ob está presente en el tejido adiposo y la placenta. ¹² La concentración de leptina en el suero cambia en respuesta a factores conocidos que afectan el peso corporal. ^12,13 Además, la evidencia genética de que esta hormona es un regulador importante en el equilibrio energético en seres humanos surgió de la descripción de individuos congénitamente deficientes en leptina que presentaban obesidad extrema. ¹⁴ Se ha demostrado que los niveles sanguíneos de leptina se correlacionan con los porcentajes de grasa corporal y están elevados en los obesos. ¹⁵ A pesar de que las concentraciones elevadas deberían reducir la ingesta alimentaria y la grasa corporal, estos sujetos parecen ser insensibles o resistentes a la leptina y mantienen el aumento en la grasa corporal. Se ha comunicado que los obesos disminuyen sus niveles de leptina cuando logran bajar de peso, y los aumentan cuando lo recuperan. ¹⁶Cuando la leptina se administró en forma intraperitoneal o subcutánea tanto en ratones y ratas delgados como obesos, se observó una reducción dosis dependiente en la ingesta alimentaria y el peso. ^17-19 En los ratones delgados bajo restricción dietética, se evidenció un incremento en el gasto de energía con el tratamiento con leptina. ²⁰ Los autores concluyen que la leptina controla el gasto energético termorregulatorio cuando los alimentos escasean y hay cambios en la ingesta, más que cuando la comida es abundante. ²⁰ Estas observaciones sugieren un posible efecto terapéutico de la leptina recombinante humana en la obesidad. Además, la leptina exógena cruza la barrera hematoencefálica en los seres humanos, a pesar de que sería esperable que las concentraciones séricas muy elevadas saturen el sistema de transporte. ²¹ Se ha propuesto la existencia de un mecanismo de transporte no saturable (quizás más de uno) en el pasaje de leptina al cerebro. ²¹ Así, es posible estudiar la leptina exógena para determinar si el incremento en sus niveles en el líquido cefalorraquídeo produce pérdida de peso en individuos obesos. ²¹En los ensayos patrocinados por un laboratorio, se observaron reducciones significativas dosis dependientes en la grasa y peso corporales después de la administración diaria, subcutánea de met-leptina (metionil-leptina) recombinante humana a 0.01-0.03 mg/kg por 24 semanas en obesos. ²² El tratamiento de las mujeres obesas muy jóvenes con met-leptina diaria causó reducciones marcadas en el apetito, la conducta de búsqueda de comida, la ingesta alimentaria y el peso corporal. ²³Los polietilenglicoles (PEG) son polímeros anfofílicos de etilenglicol con diversos pesos moleculares, que pueden activarse y unirse en forma covalente a las proteínas. La modificación proteica con los PEG produce incremento en la vida media sérica y disminución en la inmunogenicidad de numerosas proteínas. ^24,25 El peso molecular promedio de los PEG ramificados utilizados es de 42 000 daltons. ^26,27En adición a los parámetros fisiológicos, los psicológicos también pueden cumplir un papel en la terapia de la obesidad y deben ser tenidos en cuenta. Se evidenciaron cambios en la actitud hacia la comida, medidos con el TFEQ (cuestionario sobre 3 factores acerca de la alimentación), en un programa de reducción del peso, que apoyan el mantenimiento de aquel. ^28-32 El TFEQ mide 3 factores de relevancia respecto de las actitudes humanas hacia los alimentos, como la restricción dietética voluntaria, la desinhibición y el hambre. A menudo, se observa que la primera aumenta durante los programas de limitación energética, mientras que las 2 últimas disminuyen. ^28-32 Se ha demostrado que el éxito en el mantenimiento del peso luego de un programa de este tipo parece ser función del incremento en el control voluntario de la ingesta durante el proceso de reducción del peso. ^29,32 El interrogante suscitado se basa en si el tratamiento farmacológico, por ejemplo con leptina, reemplaza o apoya la restricción dietética durante la terapia. Se analizaron los efectos de las inyecciones subcutáneas semanales de la proteína en pegilación recombinante humana OB (leptina) sobre el perfil de apetito y el metabolismo de energía en hombres obesos, bajo condiciones de déficit de ingreso energético leve. ^33-36 Tanto la leptina como el placebo se administraron en una dosis fija de 20 mg por 12 semanas^33,34 y de 80 mg por 6 semanas, ^35,36 para probar la hipótesis nula de que no había diferencias en el apetito, la ingesta alimentaria, el peso y composición corporales y el gasto energético. ^33,34El objetivo específico del segundo estudio fue establecer el papel de la restricción dietética durante el tratamiento con leptina y en el primer período de mantenimiento del peso. ³⁶Sujetos y métodosEl diseño fue prospectivo, aleatorizado, doble ciego, controlado por placebo. Participaron 30 hombres obesos que recibieron la dosis baja de leptina^33,34 y 24 a los que se les administró la dosis más elevada (índice de masa corporal [IMC], 32 ± 3 kg/m²; edad, 40 ± 5 años). ^35,36 Los ensayos se llevaron a cabo bajo las guías para una "Buena práctica clínica" y el IHSC.Los individuos fueron estratificados y pareados de acuerdo con la edad, IMC, leptina sérica en ayunas y concentraciones de insulina para lograr un tratamiento equilibrado por medio de un enfoque basado en la frecuencia. Antes del tratamiento, y después de él, se determinaron perfil del apetito, metabolismo energético y utilización de sustratos, peso y composición corporales, y concentraciones séricas de leptina en ayunas. ^33-39Se evaluaron el gasto energético mediante agua radiomarcada doblemente de acuerdo al protocolo Maastricht, ⁴⁰ el metabolismo energético de 24 horas y la tasa metabólica durante el sueño por medio de la cámara de respiración. ⁴¹ La composición corporal se determinó con un hidrodensímetría y dilución isotópica, y se calculó con la ecuación combinada de Siri. ⁴² Las muestras de sangre para establecer los niveles de leptina sérica en ayunas se recolectaron semanalmente antes de la dosis siguiente y se midieron por medio del ensayo de ELISA con anticuerpos doble "sándwich" con un anticuerpo monoclonal específico para la leptina humana. ^33-36Durante los tratamientos con leptina o placebo, a todos los sujetos se les indicó una dieta calculada para provocar un déficit de 2.1 MJ/día a lo largo del estudio. ^33-36ResultadosLas concentraciones totales basales de leptina no difirieron entre los grupos de tratamiento. ^33-34 Durante el período de tratamiento con dosis de 20 mg/semana de leptina, sus concentraciones séricas se incrementaron hasta un nuevo nivel de meseta, mientras que en los que recibieron placebo, cayeron junto con la pérdida de peso (figura 1; p < 0.05). ^33,34

Figura 1. EAV (escala analógica visual). Eje izquierdo: puntuaciones de apetito y hambre. Eje derecho: valores séricos de leptina en el grupo de tratamiento con 20 mg/semana (n = 15) y en el placebo (n =15), todos antes del desayuno.Diferencias significativas en los cambios en el apetito y hambre durante el tratamiento en ambos grupos (ANOVA de dos factores, mediciones repetidas con interacción; p < 0.01). En los tratados con PEG-OB, el apetito y el hambre disminuyeron del día 1 al 8 y permanecieron en el nivel más bajo; con el placebo se incrementaron del día 1 al 8 y permanecieron al nivel más alto. Diferencias significativas en los cambios en las concentraciones séricas de leptina durante el tratamiento en ambos grupos dos factores de medidas repetidas con interacción; p < 0.05). Las concentraciones séricas de leptina en las muestras tomadas justo antes de la dosis siguiente semanal de PEG-OB aumentaron hasta un nuevo estadio de meseta durante las semanas 9-12 del estudio en los sujetos tratados. Las concentraciones totales cayeron con la pérdida de peso en el grupo placebo, alcanzando un nuevo estado de meseta también a las semanas 9-12.Reproducido con autorización de la American Journal of Clinical Nutrition . © Am J Clin Nutr. American Society for Clinical Nutrition.

También la puntuación semanal del perfil de apetito antes del desayuno evidenció un cambio respecto de los valores basales: el apetito y el hambre disminuyeron en el grupo de leptina y aumentaron en el placebo (figura 1). ^33,34 Durante el tratamiento, continuaron con valores significativamente más bajos comparados con el placebo. ^33,34El gasto energético fue de 16.5 ± 2 MJ/d y 17.0 ± 2.8 MJ/d (basal), y 15.4 ± 2 MJ/d y 14.7 ± 2.2 MJ/d (después de 12 semanas de terapéutica) en los grupos de leptina y placebo, respectivamente. ^33,34 Esto indica reducción en el consumo de energía de 1.1 ± 1 MJ/d en el primero y de 2.3 MJ/d en el segundo. Estas diferencias no fueron estadísticamente significativas entre los grupos (p = 0.07). ^33,34Con respecto al metabolismo energético de 24 horas y las mediciones de oxidación de los sustratos en la cámara de respiración, después de 12 semanas de tratamiento con leptina o placebo, no se encontraron diferencias en el gasto de energía, la tasa metabólica durante el sueño o la oxidación de sustratos entre los grupos. ^33,34 El gasto energético fue en promedio el 93% del basal. El CR no cambió significativamente en el período de tratamiento.En cuanto a la seguridad, la leptina parece ser en general bien tolerada y segura.Durante el período de tratamiento con 80 mg/semana de leptina, el peso corporal, el IMC, el porcentaje de grasa corporal, la masa grasa y la libre de ésta disminuyeron en forma significativa en ambos grupos. ^35,36 Al final de este lapso, la pérdida de peso fue de 14.6 ± 0.8 kg en los que recibieron leptina versus 11.8 ± 0.9 kg con el placebo (p < 0.05). ^35,36 El gasto energético y el CR disminuyeron significativamente en ambos grupos luego de 6 semanas de tratamiento. ^35,36 Ninguno de estos cambios fue significativamente diferente entre los grupos. ^35,36La puntuación de restricción dietética voluntaria (factor 1 TFEQ) aumentó significativamente en ambos grupos durante el período terapéutico. ³⁶ La de hambre (factor 3 TFEQ) disminuyó en ambos. ³⁶ En el grupo de leptina, la reducción en esta última durante las 6 semanas de tratamiento se relacionó positivamente con la pérdida de peso (r² = 0.56; p < 0.01). ³⁶Los tratados con leptina evidenciaron incrementos significativos en el peso y el IMC después de 4 y 8 semanas de seguimiento. ³⁶ El aumento en el peso fue más lento en el grupo placebo respecto del de leptina (figura 2). ³⁶

Figura 2. Recuperación de peso corporal a lo largo del tiempo para el placebo (O) (n = 10) y 80 mg/semana de leptina (•>) (n = 12).El peso corporal disminuyó significativamente en ambos grupos. ^35,36 La pérdida media de peso fue 14.6 ± 0.8 kg en el grupo de leptina y 11.8 ± 0.9 kg en el placebo (p < 0.05). ^35,36 El grupo de leptina mostró incrementos significativos en el peso corporal y el IMC después de 4 y 8 semanas de seguimiento. ³⁶ El aumento en el peso fue más lento en el grupo placebo (p < 0.05). ³⁶

Durante el seguimiento, en el grupo placebo, la recuperación del peso se correlacionó en forma inversa con los cambios en la restricción alimentaria voluntaria (r² = 0.60; p = 0.01) ³⁶ y con la disminución en la puntuación (r² = 0.47; p = 0.04). ³⁶ Después de 8 semanas de seguimiento, la recuperación de peso en el grupo de leptina se correlacionó inversamente con el incremento en la restricción dietética voluntaria durante el período de tratamiento (r² = 0.49; p < 0.02). ³⁶ La recuperación en el seguimiento no se relacionó con el peso inicial o la pérdida del mismo durante la dieta con muy bajo aporte energético. ³⁶DiscusiónEl tratamiento de hombres obesos con inyecciones subcutáneas semanales de 20 mg de leptina bajo condiciones de déficit energético de 1-2 MJ/d, produjo disminución en el apetito y en los niveles de hambre antes del desayuno en comparación con el placebo.^33,34 Estas reducciones ocurrieron en el estado de abstinencia durante un período de equilibrio energético negativo. ³⁴ Por el contrario, tanto el apetito como el hambre aumentaron en el grupo placebo. ³⁴ Estas observaciones fueron paralelas al incremento en los niveles séricos de leptina en los tratados con esta sustancia y su reducción en los que recibieron placebo. ^33,34 Además, se observó una disminución general del hambre, indicada por la valoración del TFEQ, en el grupo de leptina durante un período de equilibrio energético negativo comparado con el placebo, ³⁴ pero que no provocó cambios en la limitación en la ingesta diaria de alimentos, la masa o los cambios en la composición corporales. ³⁴ El tratamiento no evidenció un efecto independiente sobre el gasto calórico como los cambios en la tasa metabólica durante el sueño o en función de la masa libre de grasa. ³⁴ Cuando los sujetos fueron sometidos a un equilibrio energético al corto plazo (a 93% del nivel original), no se encontraron variaciones en el perfil de apetito al final de las 12 semanas de terapia comparado con los valores basales ni diferencias entre los tratamientos. ³⁴ La leptina a 20 mg/semana, modificó el apetito pero no cambió la composición corporal, el gasto energético o la pérdida de masa corporal comparado con el placebo. ³⁴ Esto sugiere que la leptina tiene una actividad biológica predominantemente central en los hombres obesos. ³⁴Durante las 6 semanas de tratamiento con leptina a 80 mg/semana, la pérdida de peso en ambos grupos (leptina y placebo) estuvo basada fundamentalmente en el incremento en la restricción dietética y en la reducción general en el hambre. ³⁶ Sin embargo, la pérdida adicional en el grupo de leptina se debió a la administración de la dosis antes mencionada. ^35,36 De este modo, los resultados referentes a la pérdida de peso son comparables a los estudios con modelos animales^17,18 y a los trabajos de intervención iniciales en seres humanos. ^22,23 La pérdida adicional de peso en el grupo de leptina durante el tratamiento probablemente no se debió a un efecto metabólico, ya que la reducción en la tasa metabólica en reposo fue similar en ambos grupos. ^35,36 Esto es compatible con los resultados obtenidos durante el estudio con dosis menores. Por ende, las pérdidas extras de peso sólo pueden explicarse por la mayor restricción en la ingesta alimentaria en los tratados con leptina versus el placebo. ³⁶ Se dieron instrucciones sobre la aceptación dietética independientemente de la terapéutica debido al incremento en los puntajes de restricción alimentaria voluntaria durante el programa de limitación energética. ³⁶ La tasa de recuperación de peso corporal (expresada como porcentaje de pérdida de peso) después de 8 semanas de seguimiento fue mayor en el grupo de leptina respecto del placebo. ³⁶ Debido a que no hubo una relación entre la recuperación de peso y la pérdida del mismo, puede decirse que no se debió a la mayor pérdida de peso. ³⁶ Probablemente, el grupo placebo experimentó mayor apoyo en los cambios en los hábitos alimentarios y el hambre general para el mantenimiento del peso que el grupo de leptina. ³⁶En conclusión, aunque el tratamiento con leptina llevó a mayor pérdida de peso corporal comparado con el placebo, el mantenimiento no fue sostenido por esta terapéutica. ³⁶ Por el contrario, la restricción alimentaria fue más efectiva en el primer período de mantenimiento en el grupo placebo, lo que produjo una recuperación más lenta del peso. ³⁶ Es probable que el tratamiento con leptina limite los cambios en el estilo de vida necesarios para la estabilización del peso después de haber adelgazado. ³⁶ Quizá, para lograr mantener el peso luego del tratamiento con leptina se requiera su continuación con dosis más bajas.

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