Dissertação de Mestrado Nutrição Humana e Metabolismo 2023 Faculdade de Ciências Médicas, Universidade NOVA de Lisboa

ABSTRACT Background: Worldwide obesity has nearly tripled since 1975 and is considered a pandemic. Despite obesity being a multifactorial condition and no single factor is exclusively responsible for its development, there is increasing evidence of the contributing role of ubiquitous environmental pollutants exposure, particularly those identified as endocrine disruptors, in particular toxic metals. Also, micronutrient deficiency, including essential metals, seems to have a role in developing obesity and metabolic dysfunctions. Aim: This study aims to evaluate the potential associations of 15 different plasma levels of essential and non-essential/toxic metals with weight loss in adults with obesity undergoing a 12-week dietary intervention for weight loss and their putative impact on cardiometabolic and inflammatory markers according to obesity phenotypes. Methods: Data and biological samples were collected from a clinical trial (NCT02169778) conducted in Norwegian adults (78% women; mean age: 39.7 ± 9.8 years) with obesity (mean BMI: 35.2 ± 3.7 kg/m2 ). Plasma inflammatory cytokines were measured by flow cytometry. Metal's median plasma levels were calculated before and after weight loss, and their 95th Percentile was determined. Metals were divided into three groups essential, non-essential and priority toxic, and participants were classified according to the two obesity metabolic phenotypes. Results: Metals were present in all participant's samples (n=27). At baseline, essential metals selenium and zinc were below the reference values, while the non-essential metals antimony, beryllium, and nickel were above them. Cadmium was of the priority toxic metals analysed, the one that showed levels well above the RV95. After weight loss, there were significant increases in the plasma levels of ∑essential metals (22.42 vs. 23.51 mg/L, P=0.004). Finally, higher median priority toxic metal levels (cadmium, lead and mercury) at baseline were associated with lower cholesterol HDL (Rs= -0.478, P=0.012) and lower weight loss percentage (Rs= -0.491, P=0.009). There was no association between priority toxic metal plasma levels at baseline and inflammatory markers after weight loss. Also, according to obesity phenotype categorisation, 52% of individuals in the sample were metabolically unhealthy, and the remaining were classified as metabolically healthy. However, no significant differences were found between metal levels and obesity phenotypes. Conclusion: This study allows us to confirm that exposure to metals is unavoidable since their ubiquitous distribution. Results also highlighted two critical issues that could be relevant not only for the development of obesity but also to be included in obesity treatment strategies: i) the improvement of essential metal levels and ii) the decrease of exposure to non-essential and priority toxic metals. Raising public awareness about exposure to environmental pollutants and identifying measures to mitigate this exposure must remain a priority.

RESUMO Introdução: A obesidade mundial quase triplicou desde 1975 e é considerada uma pandemia. Apesar da obesidade ser uma condição multifatorial e nenhum fator ser exclusivamente responsável pelo seu desenvolvimento, há cada vez mais provas do papel contributivo da exposição a poluentes ambientais, particularmente aqueles identificados como disruptores endócrinos, em particular os metais tóxicos. A deficiência em micronutrientes, nomeadamente em metais essenciais, parece ter igualmente um papel no desenvolvimento da obesidade e das disfunções metabólicas. Objetivo: Este estudo visa avaliar as potenciais associações de níveis plasmáticos de 15 diferentes metais essenciais e não essenciais/tóxicos com a perda de peso em adultos com obesidade submetidos a uma intervenção nutricional de 12 semanas para perda de peso e o seu impacto putativo nos marcadores cardiometabólicos e inflamatórios de acordo com os fenótipos de obesidade. Métodos: Foram recolhidos dados e amostras biológicas de um ensaio clínico (NCT02169778) realizado em adultos noruegueses (78% mulheres; idade média: 39,7 ± 9,8 anos) com obesidade (IMC médio: 35,2 ± 3,7 kg/m2). As citocinas inflamatórias plasmáticas foram medidas por citometria de fluxo. As medianas dos níveis plasmáticos dos metais foram calculadas antes e depois da perda de peso, e foram determinados os valores do percentil 95 (P95th). Os metais foram divididos em três grupos, essenciais, não essenciais e tóxicos prioritários, e os participantes foram classificados de acordo com os dois fenótipos metabólicos de obesidade. Resultados: Os metais estavam presentes em todas as amostras dos participantes (n=27). Antes da intervenção, os metais essenciais selénio e zinco estavam abaixo dos valores de referência, enquanto os metais não essenciais, antimónio, berílio, e níquel estavam acima destes. O cádmio foi, dos metais tóxicos prioritários analisados, aquele que apresentou níveis acima dos valores de referência. Após a perda de peso, houve aumentos significativos nos níveis plasmáticos de ∑metais essenciais (22,42 vs. 23,51 mg/L, P=0,004). Finalmente, o somatório dos níveis medianos mais elevados de metais tóxicos prioritários (cádmio, chumbo e mercúrio) antes da intervenção foram associados a níveis mais baixos de colesterol HDL (Rs= -0,478, P=0,012) e menor percentagem de perda de peso (Rs= -0,491, P=0,009). Não houve associação entre os níveis plasmáticos de metais tóxicos prioritários antes da intervenção e os marcadores inflamatórios após a perda de peso. Também, de acordo com a categorização do fenótipo da obesidade, 52% dos indivíduos da amostra não eram metabolicamente saudáveis, e os restantes foram classificados como metabolicamente saudáveis. No entanto, não foram encontradas diferenças significativas entre os níveis de metais e os fenótipos da obesidade. Conclusão: Este estudo permite-nos confirmar que a exposição a metais é inevitável dada a sua distribuição ubíqua. Os resultados obtidos destacam duas questões críticas que poderão ser relevantes não só para o desenvolvimento da obesidade, mas também para serem incluídas nas estratégias de tratamento da obesidade: a melhoria dos níveis plasmáticos de metais essenciais e a diminuição da exposição a metais não essenciais e tóxicos prioritários. A sensibilização do público para a exposição a poluentes ambientais e a identificação de medidas para mitigar esta exposição deve ser encarada como uma prioridade