The Role of ANP Level Response in Interdisciplinary Weight Loss Therapy on Cardiometabolic Risk and Body Composition in Adolescents with Obesity.

BACKGROUND: The action of atrial natriuretic peptide (ANP) on natriuresis, diuresis and vasodilatation, insulin resistance, liver, kidney, and adipose tissue may contribute to the healthy metabolic and cardiovascular development. Even though the circulating level of ANP is reduced in patients with obesity, its response to weight loss remains poorly explored in pediatric populations.
OBJECTIVE: To evaluate the effects of ANP variations in response to interdisciplinary weight loss intervention on metabolic syndrome (MetS) and cardiometabolic risks in adolescents with obesity.
METHODS: 73 adolescents with obesity attended a 20-week clinical interdisciplinary weight loss therapy including clinical, nutritional, psychological and exercise training approach. Body composition, biochemical analyses and blood pressure were evaluated. MetS was classified according to the International Diabetes Federation (IDF) (2007). After the treatment, volunteers were divided according to Increasing (n=31) or Decreasing (n=19) ANP plasma levels.
RESULTS: Both groups present significant reduction of body weight, Body Mass Index (BMI), waist, neck and hip circumferences (WC, NC and HC, respectively) and increasing fat-free mass (FFM). Interestingly, a significant reduction in body fat, TG/HDL-c ratio and MetS prevalence (from 23% to 6%) was observed in the Increased ANP group only.
CONCLUSION: This study suggests that an increase in ANP serum levels after weight loss therapy could be associated with improvements in cardiometabolic risks and the reduced prevalence of MetS in adolescents with obesity.

Introdução

Classificada como um problema de saúde pública, a obesidade é caracterizada pelo acúmulo excessivo do tecido adiposo, em grande parte gerado pelo desequilíbrio energético causado pelo estilo de vida sedentário e o maior consumo de alimentos calóricos, com impacto negativo na saúde física e emocional.[1 , 2] Nos últimos anos, a prevalência de sobrepeso em crianças e adolescentes aumentou em 60%, tornando-se um fator preocupante para a saúde pública de gerações futuras.[3]

Os peptídeos natriuréticos (NPs): peptídeo natriurético atrial (ANP); peptídeo natriurético ventricular tipo B (BNP); e peptídeo natriurético tipo C (CNP), liberados pelas células vasculares, são hormônios produzidos pelo coração. Suas ações tradicionalmente conhecidas são a natriurese, a diurese e a vasodilatação que, juntas, neutralizam o estresse cardíaco excessivo.[4 - 6]

Embora sejam considerados como hormônios cardiovasculares, duas décadas atrás os receptores dos peptídeos natriuréticos foram encontrados no tecido adiposo de ratos e humanos.[7] Assim, o ANP esteve relacionado ao aumento da atividade lipolítica em adipócitos humanos e como um indutor do escurecimento ( browning ).[6 , 8] Além disso, estudos demonstraram uma relação inversa entre os níveis circulantes de peptídeos natriuréticos e o índice de massa corporal (IMC), mostrando que o nível circulante de ANP é reduzido em indivíduos com obesidade e que está positivamente associado ao aumento da oxidação de gordura e perda de peso.[5 , 9]

Também foi demonstrado que exercícios físicos agudos e regulares, assim como uma dieta saudável e normal, têm um grande impacto na liberação de ANP em adultos com obesidade.[9 , 10] Assim, as ações importantes de ANP podem ser restauradas com perda de peso e um estilo de vida saudável por meio de um tratamento interdisciplinar.

Neste contexto, o objetivo deste estudo foi questionar se as mudanças nos níveis de ANP em resposta à terapia clínica interdisciplinar para perda de peso podem melhorar a prevalência da Síndrome Metabólica (SMet) e os riscos cardiometabólicos em adolescentes com obesidade. Nossa hipótese é a de que o aumento das concentrações plasmáticas de ANP, promovidos pela terapia interdisciplinar para perda de peso, pode gerar benefícios metabólicos e impacto na prevalência de SMet em comparação aos voluntários que apresentaram redução de ANP após o tratamento.

Métodos

Participantes

Este estudo incluiu 73 Adolescentes com obesidade de ambos os gêneros, com idades entre 14 e 19 anos. O estudo foi anunciado em diferentes mídias: jornais, revistas, rádio e televisão; e o primeiro contato foi feito com os voluntários. A entrevista clínica inicial foi realizada por um endocrinologista para determinar os critérios de inclusão e exclusão. Todos os voluntários apresentaram, como critério de inclusão, estágio de Tanner ≥ V[11] e IMC > 95% de acordo com Centro de Controle e Prevenção de Doenças.[12] Os critérios de exclusão foram: doença genética identificada, gravidez, uso prévio de drogas, consumo crônico de álcool, presença de doenças hepáticas virais, outras causas para esteatose hepática, incapacidade de realizar atividades físicas e não ter acesso a meios eletrônicos (telefone celular ou computador). O estudo foi realizado de acordo com os princípios da Declaração de Helsinki, e foi aprovado pelo Comitê de Ética da Universidade Federal de São Paulo (#0052/2016), registrado com o número: RBR-6txv3v.

Desenho do Estudo

A terapia interdisciplinar consistiu na avaliação clínica, treinamento físico, apoio nutricional e psicológico. Além disso, a intervenção incluiu temas educativos via internet, promovendo mudanças ao estilo de vida e incentivando um comportamento saudável entre os adolescentes.

Medidas antropométricas e composição corporal

Peso , estatura, IMC e circunferência da cintura, pescoço e quadril (CC, CP e CQ, respectivamente), foram medidos com procedimentos padrão.[13] Para obter os valores relacionados ao IMC e à taxa metabólica basal, foi realizada análise da composição corporal foi utilizado para avaliar a composição e a massa corporal (massa gorda e massa magra), assim como a taxa metabólica de repouso (TMR), utilizando os princípios da impedância bioelétrica. Após o tratamento, a razão do percentual de gordura corporal (%GC)/ percentual de massa livre de gordura (%MLG) foi calculada.

Análise sérica

Amostras de sangue foram coletadas após um período de jejum noturno de 12 horas. A amostra foi dividida em soro e plasma, e as concentrações de glicose, insulina, triglicérides (TG), colesterol total (CT), lipoproteína de alta densidade (HDL-c) e lipoproteína de baixa densidade (LDL-c) foram determinadas por métodos enzimático-colorimétricos (CELM, Barueri, Brasil). O ANP foi medido com um kit Elisa da R&D Systems (Minneapolis, MN, EUA).

Diagnóstico da Síndrome Metabólica

Os diagnósticos da SMet foram analisados de acordo com os critérios da Federação Internacional de Diabetes (IDF):[14] circunferência da cintura maior que o 90º percentil para idade e sexo, associado a dois ou mais parâmetros alterados: valores de HDL-c ≤50 mg/dL para meninas e ≤40 mg/dL para meninos; concentrações de TG maiores que 150 mg/dL; níveis de glicose no sangue maiores que 100 mg/dL, e pressão sanguínea ≥130/85 mmHg.

Protocolos do tratamento interdisciplinar

Os voluntários foram incluídos em uma abordagem clínica interdisciplinar, com pesquisadores, durante o protocolo. Peso, estatura e circunferências foram avaliados nos cinco encontros. O perfil do sangue e a composição corporal foram avaliados somente no início e após o tratamento. A cada abordagem clínica, os adolescentes tinham prescrições nutricionais adequadas para idade e sexo idade e sexo, uma sessão com um psicólogo e assistência no programa autoguiado de exercícios.

Terapia interdisciplinar

Intervenção clínica

Os voluntários foram ao endocrinologista antes e depois da terapia, com seus pais, para avaliar suas condições de saúde e clínicas, além da maturação sexual.

Apoio nutricional

O consumo diário de calorias foi avaliado com o recordatório alimentar de 24 horas (24 HR), realizado no início e ao final das 20 semanas de intervenção. O consumo de energia foi estabelecido considerando os níveis recomendados pela referência de consumo para pessoas com baixos níveis de atividade física, da mesma idade e sexo, seguindo uma dieta balanceada. O software DIETSMART® foi utilizado para analisar o consumo alimentar e para determinar a redução do consumo calórico entre 300 e 500 kcal/dia. A distribuição de macronutrientes foi gordura (25-35%), carboidratos (45-65%) e proteínas (10-30%).[15]

A cada semana, diferentes temas de saúde foram postados no programa online de perda de peso, incluindo aulas sobre alimentação (exemplos: alimentos de baixa caloria, alimentos diet e light, dietas para perda de peso, boas escolhas alimentares nas férias, fins de semana e festas, embalagens dos alimentos e outros tópicos relacionados). Não foram recomendados medicamentos e nem o uso de antioxidantes.

Programa de Exercícios

O exercício físico foi escolhido pelo modelo autoguiado, pelo qual o adolescente selecionava os exercícios de acordo com sua preferência.[16] A escolha era guiada em termos de abordagem clínica por um profissional da área, que avaliava frequência (três vezes/semana) e duração (mínimo de uma hora). Da mesma forma, as variações da composição corporal e a taxa metabólica basal foram consideradas para a escolha da modalidade a ser praticada, para garantir os benefícios no programa da perda de peso.[17] O nível de atividade física foi monitorado na avaliação inicial e após 5 semanas, utilizando o Questionário Internacional de Atividade Física – versão curta.[18]

Nos temas de saúde do programa virtual, os voluntários tinham acesso a vídeos sobre a realização correta dos exercícios, incluindo frequência, intensidade e volume, ajudando os adolescentes em suas escolhas.

Aconselhamento Psicológico

Os adolescentes participaram de seis sessões de terapia em grupo cujo objetivo era ajudá-los a lidar com suas emoções. Temas diferentes associados à obesidade foram abordados de acordo com a progressão do tratamento: depressão, alterações na imagem corporal, ansiedade e baixa autoestima.[19]

Educação para a saúde virtual

O grupo recebeu apoio online voltado à educação para a saúde durante as 20 semanas. O programa de perda de peso online foi utilizado para acessar vídeos educacionais semanais que poderiam ajudar no entendimento da questão da obesidade e no processo de emagrecimento, alimentação saudável e mudanças no estilo de vida, divididos em 20 temas com base no e-book Saber Emagrecer .[20]

Análise Estatística

A análise estatística foi realizada utilizando o software STATISTICA, versão 7.0 para Windows (StartSoft, Tulsa OK. EUA). O nível de significância estatística foi p<0,05. A normalidade dos dados foi verificada com o teste de Kolmogorov-Smirnov. Os dados paramétricos foram demonstrados como média ± desvio padrão (DP), e as variáveis que não tinham distribuição normal foram normalizadas com o Escore Z. O teste t foi realizado por comparação entre as medidas no início e após a terapia para toda a amostra. As comparações entre as medidas no início e após o tratamento foram realizadas utilizando o modelo de ANOVA de medidas repetidas, e o teste post-hoc de Fisher para analisar os efeitos da intervenção e a diferença entre o aumento de ANP nos grupos crescente e decrescente. As comparações entre a prevalência da SMet antes e depois da terapia foram verificadas com o teste de qui-quadrado.

Utilizando o software G∗Power® 3.0.10, obtivemos uma amostra de 46 voluntários, considerando a análise estatística realizada com o modelo de ANOVA de medidas repetidas. O tamanho do efeito foi 0,30, e o poder foi de 80%, com base no ANP dividido em dois grupos e dois períodos de avaliação (início e 20 semanas após a intervenção).

Resultados

O protocolo foi iniciado com um número total de 73 adolescentes com obesidade participando da terapia interdisciplinar para perda de peso. Dos 73 pacientes, 50 completaram o tratamento (participação em 75% das intervenções). Após o tratamento, os voluntários foram divididos de acordo com os níveis plasmáticos de ANP aumentados (n=31) e reduzidos (n=19) em relação a medida basal. As desistências ocorreram por conta de fatores como trabalho, estudos e não-aderência aos meios eletrônicos.

Efeitos dos níveis plasmáticos reduzidos de ANP após a terapia na composição corporal e parâmetros metabólicos

O grupo ANP redução, após o tratamento, apresentou redução significativa de peso, IMC, razão de %GC/%MLG, circunferências da cintura, pescoço e quadril, e aumento da MLG (kg e %) após o tratamento para perda de peso. No perfil metabólico do sangue, só foi possível observar melhorias significativas no HDL-c. Os níveis de ANP foram significativamente menores neste grupo e, em comparação ao grupo aumento de ANP, os valores de ANP no início foram maiores ( Tabela 1 ).

Tabela 1

– Composição corporal e antropométrica por grupo, de acordo com os níveis sanguíneos reduzidos e aumentados de ANP, no início e após a terapia interdisciplinar para adolescentes com obesidade

	Redução ANP (n=19)			Aumento ANP (n=31)
	Início	Após a terapia	Δ	Início	Após a terapia	Δ
Peso (kg)	110,4±16,7	105,7±17,7*	-4,7±3,7	112,5±14,4	105,5±12,1*	-6,9±6,5
IMC (kg/m2)	39,2±4,7	37,1±5,0*	-2,0±1,5	37,8±4,4	35,3±4,3*	-2,4±2,1
Gordura corporal (%)	37,8±4,9	36,6±4,0	-1,1±2,4	38,0±5,6	35,1±5,5*	-2,9±3,0†
Gordura corporal (kg)	41,6±7,8	38,4±7,6*	-3,1±3,2	42,1±8,9	37,2±7,6*	-5,8±5,9
Massa livre de gordura (%)	62,1±4,8	63,6±3,9*	1,5±2,1	62,3±5,3	64,8±5,5*	2,4±3,0
Massa livre de gordura (kg)	68,6±12,1	67,3±12,4*	-1,2±2,5	70,0±9,2	68,3±8,8*	-1,6±2,3
Razão %GC/%MLG	0,61±0,12	0,58±0,10*	-0,03±0,05	0,62±0,13	0,55±0,12*	-0,06±0,07
TMR (kcal)	2086,5±367,9	2044,2±371,1	-42,3±75,9	2128,4±282,5	2078,9±266,1	-49,4±72,8
CC (cm)	110,9±11,7	107,1±13,7*	-3,8±4,3	109,4±8,3	103,3±9,2*	-6,0±5,6
CQ (cm)	126,9±9,0	123,3±7,9*	-3,6±3,0	125,6±7,4	120,5±7,6*	-5,1±4,8
CP (cm)	40,1±4,2	39,0±4,5*	-1,1±0,9	40,0±3,6	38,6±3,3*	-1,4±1,6

*p<0,05 em comparação ao início;

Efeitos dos níveis plasmáticos aumentados de ANP após a terapia na composição corporal e nos parâmetros metabólicos

O grupo que aumentou o ANP apresentou redução significativa de peso, IMC, razão de %GC/MLG, circunferências de cintura, pescoço e quadril, e MLG crescente (kg e %) após a terapia para perda de peso. A redução da gordura corporal (%) só foi observada neste grupo. Foi possível observar melhorias significativas no HDL-c e, considerando a relação entre HDL-c e triglicérides representada pela razão TG/HDL-c, uma redução significativa foi observada. Os níveis de ANP foram significativamente maiores ao comparar os momentos iniciais e após o tratamento ( Tabela 2 ).

Tabela 2

– Parâmetros metabólicos por grupo de acordo com os níveis sanguíneos reduzidos e aumentados de ANP no início e após o tratamento interdisciplinar para adolescentes com obesidade

	redução ANP (n=19)			Aumento ANP (n=31)
	Início	Após a terapia	Δ	Início	Após a terapia	Δ
PAS	121,3±11,2	122,1±11,3	0,3±12,1	116,7±8,3	117,9±8,2	-0,3±7,1
PAD	78,6±7,7	78,9±9,3	0,8±13,3	75,4±,.7	75,2±5,1	1,2±8,4
Glicose (mg/dL)	88,7±10,3	89,6±7,3	0,9±11,1	90,4±5,9	88,0±7,4	-1,6±8,9
Insulina (U/dL)	19,9±16,9	20,3±18,7	0,4±14,4	18,3±7,0	16,4±7,8	-1,9±7,6
HOMA-IR	4,3±3,8	4,6±4,3	0,2±3,5	4,1±1,6	3,6±1,7	-0,5±1,8
C-total (mg/dL)	159,4±35,2	158,0±41,6	-1,3±27,9	162,2±33,0	155,1±33,0	-7,1±38,4
HDL-c (mg/dL)	43,1±9,8	46,0±9/,5*	2,9±5,9	38,1±7,4	41,3±7,4*	3,1±5,6
LDL-c (mg/dL)	91,6±33,7	89,0±37,8	-2,6±22,7	97,3±27,9	91,1±28,3	-6,2±29,7
TG (mg/dL)	123,4±50,6	103,0±61,4	-20,3±62,5	133,1±66,6	113,3±58,8	-19,7±62,0
Razão TG/HDL-c	3,0±1,6	2,3±1,4	-0,7±1,5	3,7±2,2	2,9±1,7*	-0,7±1,7
ANP (pg/mL)	435,5±250,1	328,7±243,5*	-106,6±136,5	245,2±194,8†	394,2±236,7*	149,0±136,2

*p<0,05 em comparação ao início;

Comparação entre Grupos

A comparação entre os valores delta por grupos mostrou que somente a gordura corporal Δ foi maior no grupo que aumentou em comparação ao grupo que reduziu o ANP ( Tabela 2 ).

Efeitos dos níveis plasmáticos decrescentes e crescentes de ANP após o tratamento na prevalência da síndrome metabólica

No início, a prevalência da SMet foi maior no grupo redução ANP em comparação ao grupo aumento ANP. Após 20 semanas de terapia interdisciplinar, a prevalência da SMet diminuiu de 37% para 26% (p=0,10) no grupo redução ANP, e de 23% para 6% no grupo aumento ANP (p=0,00) ( Figura 1 ).

Figura 1

– Prevalência da SMet. *Diferença no início em comparação ao redução ANP; †Diferença entre o início e o pós-terapia no mesmo grupo.

Discussão

O objetivo desta investigação foi avaliar o papel dos níveis plasmáticos reduzidos e aumentados pós terapia ANP e outros riscos cardiometabólicos em adolescentes com obesidade que participaram de um tratamento interdisciplinar para perda de peso. Ambos os grupos apresentaram redução significativa no peso corporal e no IMC, assim como melhorias na MLG e HDL-c, o que mostra a importância desta abordagem clínica para melhorar as condições de saúde de adolescentes com obesidade.

É interessante observar que somente os adolescentes que apresentaram níveis aumentados de ANP tiveram redução significativa da prevalência da SMet (de 23% para 6%), associada à redução no TG/HDL-c e gordura corporal, após o tratamento para perda de peso (todos os resultados estão detalhados na Figura 2 ).

Figura 2

Destaques separados pelos grupos Aumento e redução do ANP.

A SMet pode ser definida como um grupo de alterações, incluindo: hipertensão, dislipidemia, obesidade abdominal e resistência à insulina; e é considerada como uma importante comorbidade da obesidade, com prevalência de aproximadamente 32% em crianças e adolescentes com obesidade.[11 , 21 , 23] A presença da SMet em faixas etárias mais novas pode ser responsável por aumentar as chances de desenvolver diabetes mellitus tipo II em cinco vezes, e as chances de aumentar a mortalidade geral em 1,6 vezes, incluindo 44% das doenças cardiovasculares.[14]

Santhekadur et al.,[8] recentemente mostraram como a ocorrência da SMet está associada à presença reduzida de hormônios do coração, como os peptídeos natriuréticos (ANP, BNP e CNP), e à expressão alterada em seus receptores; assim prejudicando suas funções benéficas no cérebro, coração, músculos esqueléticos, tecido adiposo, pâncreas, rins e fígado, contribuindo com a gênese e manutenção da SMet.

Na verdade, a função primária do ANP está relacionada aos efeitos cardiovasculares. Este hormônio circulante de origem cardíaca tem hemodinâmica relevante e ações antirremodeladoras, além de um papel importante na regulação do volume sanguíneo intravascular e do tônus vascular por meio da promoção da natriurese e da diurese no rim. Atua também no relaxamento dos músculos vasculares lisos, regulando, assim, o volume e pressão sanguíneos.[6 , 24] O papel benéfico dos peptídeos tem uma influência direta na resistência à insulina e menos tolerância à glicose.[25]

Anteriormente, Wang et al.,[26] descreveram que o nível circulante de ANP é reduzido em indivíduos com obesidade, e que a perda de peso pode promover um aumento neste peptídeo natriurético. Com base na variabilidade interindividual observada na nossa amostra com relação às respostas de ANP à intervenção, comparamos os adolescentes com níveis de ANP decrescentes e crescentes, independentemente da perda de peso. De acordo com os nossos resultados, a porcentagem de gordura corporal só foi significativamente reduzida no subgrupo que apresentou níveis séricos aumentados de ANP. Este resultado pode estar conectado à função mais recentemente descrita de ANP, que promove um aumento na transcrição do gene da UCP-1, mecanismo relevante associado ao gasto de energia, produção de calor, com um possível papel na termogênese e no escurecimento do tecido adiposo (browning).[5 , 9]

Sabemos que este é o primeiro estudo a avaliar os efeitos dos níveis séricos crescentes e decrescentes de ANP na composição corporal e no risco metabólico, de acordo com a terapia interdisciplinar para perda de peso em adolescentes com obesidade. Juntos, os resultados demonstrados no grupo ANP crescente podem parcialmente explicar a redução significativa da SMet somente neste grupo (de 23% para 6%); assim contribuindo com os mecanismos básicos que conectam a obesidade e a saúde cardiometabólica nos primeiros estágios do desenvolvimento. Para corroborar esta informação, Masquio et al.,[27] recentemente demonstraram que a prevalência de SMet em adolescentes com obesidade pode impactar a redução da espessura da camada íntima-média de artérias carótidas após a terapia para perda de peso. Por fim, esses resultados podem ser importantes para a prática clínica, considerando esta população analisada.

Além disso, a presença da SMet está fortemente correlacionada ao status nutricional,[28 , 29] enfatizando a importância da redução significativa no IMC e na massa de gordura corporal; e um aumento na MLG em um contexto de obesidade. IMC e CC são medidas importantes para determinar a prevalência de SMet; mas o percentual e distribuição de gordura podem ser indicadores melhores para a avaliação clínica. A obesidade abdominal é o componente mais frequentemente observado da SMet, e o acúmulo central de gordura corporal está associado à resistência à insulina, enquanto a distribuição de gordura corporal periférica tem impacto metabólico relativamente menor.[30 , 31]

As concentrações de HDL-c, além de fazerem parte do diagnóstico da SMet, são um preditor independente e inverso para doenças cardiovasculares. As funções do HDL-c são relacionadas à proteção em potencial contra a doença arterial, sendo mais conhecidas por sua habilidade de promover o efluxo de colesterol da parede arterial. As partículas de HDL-c têm propriedades que reduzem a oxidação, a inflamação vascular e a trombose, além de melhorar a função endotelial, promover o reparo endotelial, melhorar a sensibilidade à insulina e promover a secreção de insulina pelas células-beta pancreáticas.[32 - 34]

Embora os níveis de HDL-c estejam altos em ambos os grupos, uma redução significativa na razão de TG/HDL-c foi observada no grupo ANP crescente, somente. A razão de TG/HDL-c é uma medida única que integra a informação sobre resistência à insulina e medidas aterogênicas de lipídios com relação ao risco cardiovascular, podendo prever o desenvolvimento de doença coronariana e mortalidade cardiovascular.[35 , 36]

Este estudo aparenta ser o primeiro a comparar o efeito de do aumento e da redução dos níveis de ANP em reposta à intervenção para perda de peso em adolescentes com obesidade. Nossos resultados são preliminares, e sua interpretação deve ser analisada com cuidado. Principalmente porque a amostra reduzida requer outros estudos incluindo mais participantes. Da mesma forma, teria sido importante avaliar um grupo controle não obeso, sem intervenção.

Conclusão

De acordo com este estudo preliminar, adolescentes com obesidade e com aumento das concentrações de ANP em resposta à intervenção interdisciplinar apresentam evidências de redução da prevalência da SMet, o que pode contribuir para melhorar a saúde cardiometabólica nesta população.

Introduction

Classified as a public health disease, obesity is characterized by the excessive accumulation of adipose tissue, mostly generated by energy imbalance due to sedentary lifestyles and increased consumption of high-calorie foods, with a negative impact on physical and emotional health.[1 , 2] In the past years, the prevalence of overweight in children and adolescents has increased by 60%, leading to worrying public health issues for future generations.[3]

The natriuretic peptides (NP): Atrial Natriuretic Peptide (ANP); Ventricular Natriuretic Peptide, B-type (BNP); and natriuretic peptide, C-type (CNP), released by vascular cells, are hormones produced by the heart. Their traditionally known actions are natriuresis, diuresis and vasodilatation, which, together, neutralize excessive heart stress.[4 - 6]

Although classically considered as cardiovascular hormones, two decades ago NP receptors were found in the adipose tissue of both rats and humans.[7] Therefore, ANP was related to the increasing lipolytic activity in human adipocytes and as a browning inducer.[6 , 8] In addition, studies showed an inverse relationship between circulating NP levels and Body Mass Index (BMI), showing that the circulating level of ANP is reduced in obese individuals and positively associated with the increase in fat oxidation and weight loss.[5 , 9]

It has been shown that acute and regular physical exercise, as well as a healthy, normal diet, have a huge impact on ANP release in adults with obesity.[9 , 10] Thus, the important actions of ANP can be restored with weight loss and a healthy lifestyle through an interdisciplinary treatment.

In that context, the aim of the present study was to question whether or not ANP level changes in response to clinical interdisciplinary weight loss therapy may contribute to improve the metabolic syndrome (MetS) prevalence and cardiometabolic risks in adolescents with obesity. We hypothesize that increasing plasma levels of ANP promoted by interdisciplinary therapy for weight loss have greater beneficial effects on cardiometabolic risks and impact the prevalence of MetS in comparison to volunteers who presented decreasing ANP after treatment.

Methods

Participants

This study included 73 obese adolescents of both genders aged from 14 to 19 years. The study was announced in the different media: journals, magazines, radio, and television; and the first contact with volunteers was made. The initial clinical interview was performed by an endocrinologist to determine the inclusion and exclusion criteria. All volunteers presented the inclusion criteria of post-pubertal Tanner Stage ≥ V[11] and BMI > 95% in the Center for Diseases Control.[12] The exclusion criteria were: identified genetic disease, pregnancy, previous drug use, chronic alcohol use, presence of viral hepatic diseases, other causes of liver steatosis, inability to perform physical activities and no access to any electronic means (cell phone or computer). The study was conducted according to the principles of the Declaration of Helsinki, and it was approved by the ethics committee Universidade Federal de São Paulo (#0052/2016), being registered with Brazilian Clinical Trial registration number: RBR-6txv3v.

Research design

The classical interdisciplinary therapy consisted of clinical assessment, exercise training, nutritional and psychological support. Additionally, the intervention included web-based education themes promoting lifestyle changes to encourage a healthy behavior among adolescents.

Anthropometric measurements and body composition

Weight, height, BMI, and waist, neck and hip circumference (WC, NC and HC, respectively), were measured using standard procedures.[13] In order to obtain the values related to BMI and the basal metabolic rate, a body composition analyzer was used to assess body mass and composition (fat and lean body mass), as well as the resting metabolic rate (RMR), using bioelectrical impedance principles. Post treatment, percent body fat (%BF)/ percent fat-free mass (%FFM) ratio was calculated.

Serum analysis

Blood samples were collected after an overnight fasting period (12 hours). Serum was separated into serum and plasma, and concentrations of glucose, insulin, triglycerides (TG), total cholesterol (TC), high density lipoprotein-cholesterol (HDL-c), low density lipoprotein-cholesterol (LDL-c) were determined by enzymatic colorimetric methods (CELM, Barueri, Brazil). ANP was measured with an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) kit from R&D Systems (Minneapolis, MN, USA).

Metabolic syndrome diagnosis

The MetS diagnoses were analyzed according to International Diabetes Federation (IDF) criteria:[14] waist circumference being higher than the 90thpercentile for age and gender, and associated with two or more altered parameters: HDL-c values ≤50 mg/dL for girls and ≤40 mg/dL for boys; concentrations of TG higher than 150 mg/dL; blood glucose levels higher than 100 mg/dL, and blood pressure ≥130/85 mmHg.

Interdisciplinary treatment protocols

Volunteers were involved in an interdisciplinary clinical approach with researchers throughout the protocol. Weight, height, and circumferences were evaluated in the five meetings. Serum blood profile and body composition were evaluated only at the baseline and after treatment. At each clinical approach, the adolescents had low-calorie dietary prescriptions per age and gender, a session with a psychologist and assistance in the self-guided exercise program.

Interdisciplinary therapy

Clinical intervention

The volunteers visited the endocrinologist before and after therapy with their parents to address their health, clinical conditions, and sexual maturation.

Nutritional Support

Daily intake of calories was assessed using a self-reported 24-hour dietary recall (24 HR) completed at baseline and at the end of the 20-week intervention. Energy intake was set at levels recommended by the dietary reference intake for subjects with low levels of physical activity and of the same age and gender following a balanced diet. The DIETSMART®software was used to analyze dietary intake and to determine the reducing caloric intake between 300 and 500 kcal/day. The distribution of macronutrients was fat (25-35%), carbohydrate (45-65%) and protein (10-30%).[15]

Every week, different health themes were posted in the online weight loss program with instruction dietary lessons (Example: low-calorie foods, diet and light foods, weight loss diets, good food choices on holidays, weekends and celebrations, food labels and other related topics). No pharmacotherapies or antioxidant were recommended.

Exercise program

Physical exercise was chosen by the self-guided method, in which the adolescent selected exercises according to personal pleasure.[16] The choice was guided, in terms of clinical approach, by a professional in this field for frequency (tree times/week) and duration (minimum of one hour/session), and variables of body composition and basal metabolic rate were considered for choosing the modality to be practiced, in order to guarantee benefits for the weight loss program.[17] The physical activity level was monitored at the initial evaluation and after every 5 weeks using the International Physical Activity Questionnaire (IPAQ - short version).[18]

In the online program health themes, volunteers had access to videos about the correct performance of physical exercises, including frequency, intensity and volume, to help them in their choices.

Psychological Counseling

The adolescents attended six therapy group sessions that aimed at helping them deal with their emotions. Different themes associated with obesity were approached according to the progression of the treatment: depression, disturbances of body image, anxiety and decreased self-esteem.[19]

Web-based health education

The group received web-based support to health education during the 20 weeks. The online weight loss program was used to access weekly educational videos that would help to understand the obesity issue and the slimming process, healthy eating and changes in lifestyle divided into 20 themes based on the e-book Saber Emagrecer. [20]

Statistical analysis

Statistical analysis was performed using the software STATISTICA, version 7.0 for Windows (StartSoft, Tulsa OK. USA). The level of statistical significance was set at p<0.05. Data normality was verified using the Kolmogorov-Smirnov test. Parametric data were expressed as mean ± standard deviation (SD), and variables that did not have a normal distribution were normalized by the Z-score. The t-test was performed by comparison between measures at the beginning and after therapy for the entire sample. Comparisons between measures at the baseline and afterwards were made using the repeated measures ANOVA (two-way ANOVA) and the Fisher’s post-hoc test to analyze the effects of intervention and difference between the ANP Increase and Decrease group. Comparisons between the prevalence of MetS before and after therapy was verified by the chi-square test.

Using the G∗Power®3.0.10 software, we obtained a sample of 46 volunteers, considering the statistical analysis carried out with the repeated measures ANOVA (two-way ANOVA). The effect size was 0.30, and power was 80%, based on ANP divided in two groups and two periods of evaluation (baseline and 20 weeks after the intervention).

Results

We started with a total number of 73 obese adolescents engaged in interdisciplinary therapy for weight loss. Out of the 73 patients, 50 completed the weight loss therapy (attendance in 75% of treatment interventions). After treatment, the volunteers were divided according to Increasing (n=31) or Decreasing (n=19) ANP plasma levels. The dropouts occurred due to factors such as work, studies, and non-adherence to electronic means. It important to note that no differences were observed in any variables between the completers and non-completers.

Effects of decreasing ANP plasma levels after therapy on body composition and metabolic parameters

The decreased ANP group, post treatment, presented significant reduction of weight, BMI, %BF/%FFM ratio, waist, neck, and hip circumferences, and increasing FFM (kg and %) after weight loss therapy. In the metabolic blood profile, it was only possible to observe significant improvements in HDL-c. ANP levels were significantly lower in this group and, when compared with the Increasing ANP group, the values of ANP at baseline were higher (Table 1 ).

Table 1

– Anthropometric and Body composition per group according to Decreasing and Increasing ANP blood levels at baseline and after interdisciplinary therapy in adolescents with obesity

	Decreasing ANP (n=19)			Increasing ANP (n=31)
	Baseline	After therapy	Δ	Baseline	After therapy	Δ
Weight (kg)	110.4±16.7	105.7±17.7*	-4.7±3.7	112.5±14.4	105.5±12.1*	-6.9±6.5
BMI (kg/m2)	39.2±4.7	37.1±5.0*	-2.0±1.5	37.8±4.4	35.3±4.3*	-2.4±2.1
Body fat (%)	37.8±4.9	36.6±4.0	-1.1±2.4	38.0±5.6	35.1±5.5*	-2.9±3.0†
Body fat (kg)	41.6±7.8	38.4±7.6*	-3.1±3.2	42.1±8.9	37.2±7.6*	-5.8±5.9
Free fat mass (%)	62.1±4.8	63.6±3.9*	1.5±2.1	62.3±5.3	64.8±5.5*	2.4±3.0
Free fat mass (kg)	68.6±12.1	67.3±12.4*	-1.2±2.5	70.0±9.2	68.3±8.8*	-1.6±2.3
%BF/%FFM ratio	0.61±0.12	0.58±0.10*	-0.03±0.05	0.62±0.13	0.55±0.12*	-0.06±0.07
RMR (kcal)	2086.5±367.9	2044.2±371.1	-42.3±75.9	2128.4±282.5	2078.9±266.1	-49.4±72.8
WC (cm)	110.9±11.7	107.1±13.7*	-3.8±4.3	109.4±8.3	103.3±9.2*	-6.0±5.6
HC (cm)	126.9±9.0	123.3±7.9*	-3.6±3.0	125.6±7.4	120.5±7.6*	-5.1±4.8
NC (cm)	40.1±4.2	39.0±4.5*	-1.1±0.9	40.0±3.6	38.6±3.3*	-1.4±1.6

*p<0.05 compared to Baseline;

Effects of increasing ANP plasma levels after therapy on body composition and metabolic parameters

The Increasing ANP group presented significant reduction of weight, BMI, %BF/%FFM ratio, waist, neck, and hip circumferences, and increasing FFM (kg and %) after weight loss therapy. Body fat (%) reduction was only observed in this group. It was possible to see significant improvements in HDL-c and, considering the relationship between HDL-c and Triglycerides represented by the TG/HDL-c ratio, a significant reduction was observed. ANP levels were significantly higher when comparing the moments of baseline and after therapy ( Table 2 ).

Table 2

– Metabolic parameters by groups according to Decreasing and Increasing ANP blood levels at baseline and after interdisciplinary therapy in adolescents with obesity

	Decreasing ANP (n=19)			Increasing ANP (n=31)
	Baseline	After therapy	Δ	Baseline	After therapy	Δ
SBP	121.3±11,2	122.1±11.3	0.3±12.1	116.7±8.3	117.9±8.2	-0.3±7.1
DBP	78.6±7.7	78.9±9.3	0.8±13.3	75.4±5.7	75.2±5.1	1.2±8.4
Glucose (mg/dL)	88.7±10.3	89.6±7.3	0.9±11.1	90.4±5.9	88.0±7.4	-1.6±8.9
Insulin (U/dL)	19.9±16.9	20.3±18.7	0.4±14.4	18.3±7.0	16.4±7.8	-1.9±7.6
HOMA-IR	4.3±3.8	4.6±4.3	0.2±3.5	4.1±1.6	3.6±1.7	-0.5±1.8
Total-c (mg/dL)	159.4±35.2	158.0±41.6	-1.3±27.9	162.2±33.0	155.1±33.0	-7.1±38.4
HDL-c (mg/dL)	43.1±9.8	46.0±9/.5*	2.9±5.9	38.1±7.4	41.3±7.4*	3.1±5.6
LDL-c (mg/dL)	91.6±33.7	89.0±37.8	-2.6±22.7	97.3±27.9	91.1±28.3	-6.2±29.7
TG (mg/dL)	123.4±50.6	103.0±61.4	-20.3±62.5	133.1±66.6	113.3±58.8	-19.7±62.0
TG/HDL-c ratio	3.0±1.6	2.3±1.4	-0.7±1.5	3.7±2.2	2.9±1.7*	-0.7±1.7
ANP (pg/mL)	435.5±250.1	328.7±243.5*	-106.6±136.5	245.2±194.8†	394.2±236.7*	149.0±136.2

*p<0.05 compared to Baseline;

Comparison between Groups

The comparison between delta values by groups showed that only Δ body fat was higher in the Increasing ANP group compared to the Decreasing ANP group ( Table 2 ).

Effects of decreasing and increasing ANP plasma levels after therapy on the prevalence of metabolic syndrome

At baseline, the MetS prevalence was higher in the decreasing ANP group compared to the increasing ANP group. After 20 weeks of interdisciplinary therapy, the prevalence of MetS decreased from 37% to 26% (p=0.10) in the decreasing ANP group, and from 23% to 6% in the increasing ANP group (p=0.00) ( Figure 1 ).

Figure 1

– Prevalence of MetS. *Difference at baseline compared to Decreasing ANP;†Difference between baseline and after in same group.

Discussion

The aim of the present investigation was to evaluate the role of increasing and decreasing ANP plasma levels on MetS and other cardiometabolic risks in adolescents with obesity who attended interdisciplinary weight loss therapy. Both groups present significant reduction in body weight and BMI and improvements in FFM and HDL-c, showing the importance of this clinical approach in improving the health conditions of adolescents with obesity.

Interestingly, only the adolescents who presented with increased ANP levels showed a significant reduction of the MetS prevalence (from 23% to 6%), associated with a decrease in TG/HDL-c and body fat, after the weight loss treatment (all results are detailed in Figure 2 ).

Figure 2

The highlights separated by the decreasing and the increasing ANP groups.

MetS can be defined as a cluster of alterations, including: hypertension, dyslipidemia, abdominal obesity and insulin resistance; and is considered as an important comorbidity of obesity, with prevalence of about 32% among children and adolescents with obesity.[11 , 21 , 23] The presence of MetS at an early age may be responsible for increasing the chances of developing diabetes mellitus type II in five times, and the chances to increase general mortality in 1.6 times, including 44% of cardiovascular diseases.[14]

Santhekadur et al.[8] recently showed how the occurrence of MetS is associated with the reduced presence of cardiac hormones, such as natriuretic peptides (ANP, BNP and CNP) and altered expression in their receptors; thus damaging their beneficial functions in the brain, heart, skeletal muscle, adipose tissue, pancreas, kidney and liver, and contributing with the genesis and maintenance of the MetS.

In fact, the primary function of ANP is related to cardiovascular effects. This circulating hormone of cardiac origin has relevant hemodynamic and anti-remodeling actions, and plays an important role in the regulation of intravascular blood volume and vascular tone through the promotion of natriuresis and diuresis in the kidney and the relaxation of vascular smooth muscles, thereby regulating blood volume and pressure.[6 , 24] The beneficial role of cardiac peptides in diabetes has been described, and any decrease in these peptides has a direct influence on insulin resistance and decreased glucose tolerance.[25]

Previously, Wang et al.[26] described that the circulating level of ANP is reduced in obese individuals, and that weight loss can promote an increase of this natriuretic peptide. Based on the inter-individual variability observed in our sample regarding ANP responses to the intervention, we compared the adolescents who had decreased versus increased ANP levels, independently of weight loss. According to our results, the percentage of body fat was only significantly reduced in the subgroup that presented increased ANP serum levels. This result may be linked to the most recently described function of ANP, which promotes an increase in UCP-1 gene transcription, a relevant mechanism associated with energy expenditure, heat production, and with a possible role in the thermogenesis and adipose tissue browning.[5 , 9]

To our knowledge, this is the first study to evaluate the effects of increasing and decreasing serum ANP levels on body composition and cardiometabolic risk following interdisciplinary weight loss therapy in adolescents with obesity. Together, the results shown in the increasing ANP group can partially explain the significant reduction in MetS prevalence only in this group (from 23% to 6%); thus contributing with the underlying mechanisms connecting obesity and cardiometabolic health in the early stage of life development. To corroborate this information, Masquio et al.[27] recently showed that the presence of MetS in adolescents with obesity may impair the reduction in the carotid intima-media thickness after weight loss therapy. Altogether, these results may be important for the clinical practice considering this analyzed population.

In addition, the presence of MetS is strongly correlated with nutritional status,[28 , 29] highlighting the importance of a significant reduction in BMI and body fat mass; and an increase in the FFM in a context of obesity. BMI and WC are important measurements to determine the MetS prevalence; but fat percentage and distribution may be better indicators for the clinical evaluation. Abdominal obesity is the most frequently observed component of MetS, and central accumulation of body fat is associated with insulin resistance, whereas the distribution of peripheral body fat has a relatively lower metabolic impact.[30 , 31]

The HDL-c concentrations, besides being part of the MetS diagnosis, is an independent inverse predictor for cardiovascular disease. The functions of HDL-c are related to potential protection against arterial disease, being best known by its ability to promote cholesterol efflux from the artery wall. HDL-c particles have properties that reduce oxidation, vascular inflammation and thrombosis, improve endothelial function, promote endothelial repair, enhance insulin sensitivity, and promote insulin secretion by pancreatic beta islet cells.[32 - 34]

Even though HDL-c levels were high in both groups, a significant decrease in the TG/HDL-c ratio has been observed in the increasing ANP group only. The TG/HDL-c ratio may serve as a single measure that integrates information on insulin resistance and atherogenic lipid measurements related to cardiovascular risk, being able to predict the development of coronary heart disease and cardiovascular mortality.[35 , 36]

The present study appears to be the first to compare the effect of increased vs decreased ANP in response to weight loss intervention in adolescents with obesity. Our results remain preliminary and their interpretation should be analyzed carefully. Mainly, the reduced sample size calls for further studies including more participants. Similarly, it would have been important to have a non-intervention lean control group.

Conclusion

According to the present preliminary work, adolescents with obesity with increased ANP concentration in response to an interdisciplinary intervention present evidence to reduce the MetS prevalence, which may contribute with improved cardiometabolic health in this population.