Environmental toxicant berkontribusi pada obesitas dan penyakit metabolic

Read Also

Dalam sebuah studi baru-baru ini yang diterbitkan dalam jurnal Current Opinion in Pharmacology, para peneliti menilai dampak environmental toxicants dan brown adipose tissue (BAT) pada obesitas dan gangguan metabolisme.

Obesitas dihasilkan dari asupan energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan pengeluaran energi, yang pada gilirannya menghasilkan peningkatan adipositas. Kesenjangan kalori untuk mencegah kenaikan berat badan di berbagai populasi hanya 8,2 hingga 61,2 kkal/hari. Gaya hidup yang tidak banyak bergerak dan konsumsi energi yang berlebihan mungkin tidak sepenuhnya menjelaskan peningkatan prevalensi obesitas global dan penyakit metabolik yang menyertainya, meskipun keseimbangan energi diatur dengan kuat. Sangat menarik untuk dicatat bahwa banyak spesies lain juga tampaknya mengalami obesitas selain manusia. Temuan ini menyiratkan bahwa faktor lain juga dapat berkontribusi terhadap obesitas, selain peningkatan ketersediaan makanan berkalori tinggi dan penurunan mobilitas yang disebabkan oleh kemajuan teknologi.

BAT dan thermogenesis dan pencegahan obesitas

Lokasi utama untuk akumulasi senyawa lingkungan lipofilik adalah jaringan adiposa. BAT dan white adipose tissue (WAT)  adalah dua bentuk jaringan adiposa yang berbeda. Hanya mamalia eutherian yang memiliki BAT, yang, tidak seperti WAT, memiliki fungsi termogenik yang memberi hewan keuntungan evolusioner dalam cuaca dingin.

Aktivitas termogenik yang dilakukan oleh BAT aktif per gram jaringan mengoksidasi trigliserida plasma dan glukosa pada tingkat yang relatif tinggi. Namun, perlu dicatat bahwa selama paparan dingin, thermogenesis berbasis otot rangka berkontribusi secara signifikan lebih banyak untuk pengeluaran energi karena curahnya yang besar. Empat minggu aklimatisasi dingin cukup bagi orang dewasa untuk meningkatkan termogenesis BAT dan mengurangi menggigil otot rangka. Ini menyoroti potensi signifikansi BAT terkait pengeluaran energi seluruh tubuh. Sebaliknya, penghambatan lipolisis jaringan adiposa menurunkan thermogenesis BAT dan meningkatkan menggigil otot.

Studi menunjukkan bahwa uncoupling protein 1 (UCP1) dan BAT juga meningkatkan pengeluaran energi pada manusia, terlepas dari paparan dingin dengan meningkatkan diet-induced thermogenesis (DIT). DIT menyumbang 5% sampai 15% dari pengeluaran energi harian, tergantung pada make-up dan jumlah makanan yang dikonsumsi. Selain itu, sebuah penelitian menunjukkan bahwa mengonsumsi makanan dengan cepat meningkatkan aliran darah dan konsumsi oksigen pada BAT. Akibatnya, termogenesis DIT mungkin memainkan peran penting dalam pengeluaran energi harian manusia ketika mereka berada di lingkungan termonetral. Oleh karena itu, penghambatan proses ini mungkin terkait dengan obesitas dan gangguan metabolisme.

Pestisida klorpirifos menghambat termogenesis yang diinduksi diet di BAT

Tim menyaring adiposit coklat yang mengekspresikan promotor UCP1 yang terkait dengan luciferase untuk mengidentifikasi kontaminan lingkungan yang dapat secara langsung menurunkan fungsi BAT. Sebanyak 34 pestisida yang digunakan secara luas disaring, termasuk zat kemasan makanan, herbisida, dan pewarna makanan yang memiliki kesamaan struktural dengan serotonin, zat yang menghambat thermogenesis BAT. Tim mencatat bahwa aktivitas promotor UCP1, dan ekspresi protein dan messenger ribonucleic acid (mRNA), secara dramatis berkurang dengan adanya chlorpyrifos (CPF) pada dosis serendah 1 pM. CPF, insektisida organofosfat, sering diterapkan pada berbagai tanaman lapangan dan buah-buahan untuk mengendalikan hama.

Setelah pengobatan dengan 1 pM CPF, sel-sel BAT menjadi sasaran sekuensing RNA yang tidak bias, yang mengungkapkan bahwa CPF dosis rendah menyebabkan perubahan nyata dalam ekspresi gen mitokondria. Penelitian selanjutnya mengungkapkan bahwa perubahan ini terkait dengan defisit respirasi mitokondria. Hasil ini menunjukkan bahwa CPF menekan ekspresi UCP1 dan termogenesis dalam sel BAT yang dikultur dalam jendela paparan di mana individu dapat terpapar CPF melalui konsumsi buah dan sayuran.

Tim mencatat bahwa dosis CPF tinggi, yang memblokir aktivitas asetilkolinesterase otak dan plasma dan butirilkolinesterase plasma, dapat menyebabkan obesitas dan disregulasi glukosa melalui mekanisme yang mungkin melibatkan perubahan flora usus atau peningkatan konsumsi kalori. Namun, penambahan berat badan, intoleransi glukosa, resistensi insulin, dan non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) juga dilaporkan pada dosis CPF rendah ketika tikus uji dipertahankan pada termonetralitas. Ini menunjukkan bahwa tingkat CPF yang konsisten dengan paparan non-occupationa pada individu dapat mendorong obesitas dengan mencegah termogenesis yang diinduksi diet pada BAT.

Polutan lingkungan lainnya yang dapat menghambat fungsi BAT

Banyak environmental toxins mengikat reseptor hormon, seperti androgen receptors (ARs), aryl hydrocarbon receptors (AhR), estrogen receptors (ERs), estrogen receptor-related receptors (ERRs), thyroid receptors (TRs), dan pregnane X receptors (PXR) mengganggu efek hormonal. Reseptor ini memainkan peran penting dalam mengendalikan thermogenesis BAT. Environmental toxins termasuk DDT, organoklorin, dan vinclozolin memblokir proses yang dimediasi reseptor androgen, termasuk transkripsi UCP1.

Beberapa environmental toxins dapat mempengaruhi thermogenesis BAT dengan meniru tindakan estrogen. Misalnya, bahan kimia industri paling populer yang digunakan dalam pembuatan plastik, bisphenol A (BPA), menyebabkan penurunan berat badan tanpa mengubah asupan kalori. Selain itu, paparan ibu terhadap BPA pada saat kehamilan meniru agonis estrogen yang lemah, meningkatkan berat BAT interscapular dan meningkatkan ekspresi UCP1 pada keturunan perempuan tetapi menurunkan aktivitas BAT dan adipogenesis coklat pada keturunan laki-laki.

Secara keseluruhan, temuan penelitian menyoroti bahwa kontaminan lingkungan tertentu mungkin menghambat thermogenesis BAT. Penelitian lebih lanjut harus dilakukan pada dosis yang berbeda dalam garis sel BAT untuk menilai kemungkinan ini dan memberikan terjemahan kepada manusia secara lebih akurat.

Journal reference:

Bo Wang, Gregory R. Steinberg, Environmental toxicants, brown adipose tissue, and potential links to obesity and metabolic disease, Current Opinion in Pharmacology, Volume 67, 2022, 102314, ISSN 1471-4892, DOI:  https://doi.org/10.1016/j.coph.2022.102314,  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1471489222001412