Dissertação de Mestrado Investigação Biomédica 2023 Faculdade de Ciências Médicas, Universidade NOVA de Lisboa

Abstract Adenosine is involved in the regulation of white (WAT) and brown (BAT) adipose tissues and implicated in obesity and related diseases, however the specific contribution is still unknow. Moreover, the therapeutics for obesity and type 2 diabetes are scarce and not completely effective. Therefore, the present work aimed to investigate if dysmetabolic states are associated with alterations in adenosine receptors and adenosine metabolism in WAT and BAT and the mechanisms behind. Moreover, we explored the impact of chronic caffeine, an antagonist of adenosine receptors, treatment on these mechanisms. Three groups of Wistar rats were used: a control group that fed 25 weeks of standard diet, a HFHSu group that fed for 25 weeks a 60%-lipid rich diet plus 35% sucrose) in drinking water and a HFHSuCAF group submitted to HFHSu diet plus caffeine intake (1g/kg) in the last 11 weeks of diet. Rats were evaluated for weight gain, insulin sensitivity and glucose tolerance. WAT and BAT depots were collected and weighted. Ado was quantified in WAT and BAT by HPLC and Ado receptor levels and proteins involved in Ado metabolism analysed. We found that HFHSu animals exhibit insulin resistance and glucose intolerance, effects that were rescued and ameliorated by chronic caffeine treatment, respectively. HFHSu diet promoted an increase in weight gain and WAT depots without changing BAT amount, which was associated with decreased levels of adenosine content. These effects were rescued by chronic caffeine treatment. HFHSu diet decreased A2A and A2B levels in WAT in contrast with BAT where HFHSu diet promoted an increase in A2A levels and a decrease in A2B levels. All these effects were rescued by chronic caffeine administration. In both tissues no changes in A1 levels were observed. In WAT, HFHSu diet did not change ENT1 or CD73 levels but caffeine intake in HFHSu rats increased CD73 levels in comparison with HFHSu rats, and in BAT the diet produced an increase in ENT1 and CD73 levels. We can conclude that alterations in Ado receptor levels and Ado metabolism in adipose tissues are associated with metabolic dysfunction and that the modulation of Ado receptors with chronic caffeine intake can be useful to improve dysmetabolic states.

Resumo A adenosina está envolvida na regulação dos tecidos adiposos branco (WAT) e castanho (BAT) e está implicada na obesidade e doenças relacionadas, tal como a diabetes do tipo 2. No entanto, a sua contribuição específica para estas patologias é ainda desconhecida. Para além disso, as terapias para obesidade e diabetes tipo 2 são escassas, não sendo totalmente eficazes. Deste modo, o presente trabalho teve como objetivo investigar se estados dismetabólicos estão associados a alterações nos recetores de adenosina e no metabolismo da adenosina no WAT e no BAT, bem como os mecanismos por trás dessas alterações. Além disso, explorámos o impacto do tratamento crónico com cafeína, um antagonista dos recetores de adenosina, nessas alterações. Foram utilizados três grupos de ratos Wistar: um grupo controlo que recebeu uma dieta padrão por 25 semanas, um grupo HFHSu que recebeu uma dieta rica em lipídios (60%) e 35% de sacarose na água de beber por 25 semanas, e um grupo HFHSuCAF submetido à dieta HFHSu com ingestão de cafeína (1g/kg) nas últimas 11 semanas da dieta. Os ratos foram avaliados quanto ao ganho de peso, sensibilidade à insulina e tolerância à glucose. No final do período das dietas os depósitos de WAT e BAT foram recolhidos e pesados. A adenosina (Ado) foi quantificada no WAT e BAT por HPLC, e os níveis de receptores de Ado e proteínas envolvidas no metabolismo da adenosina foram analisadas. Descobrimos que os animais do grupo HFHSu apresentaram resistência à insulina e uma diminuição da tolerância à glucose, efeitos foram revertidos e melhorados, respetivamente com a ingestão crónica de cafeína. A dieta HFHSu promoveu um aumento no ganho de peso e nos depósitos de WAT, sem alterar a quantidade de BAT, que se encontra associado a níveis diminuídos de adenosina nestes tecidos. Esses efeitos foram revertidos com o tratamento crónico com cafeína. A dieta HFHSu diminuiu os níveis de recetores A2A e A2B no WAT, ao contrário do BAT, onde a dieta HFHSu aumentou os níveis de recetores A2A e diminuiu os níveis de A2B. Todos esses efeitos foram revertidos pela administração crónica de cafeína. Em ambos os tecidos, não foram observadas alterações nos níveis dos recetores A1. No WAT, a dieta HFHSu não alterou os níveis do transportador ENT1 ou do enzima CD73, mas a ingestão de cafeína nos ratos HFHSu aumentou os níveis de CD73 em comparação com os ratos HFHSu. No BAT, a dieta produziu um aumento nos níveis de ENT1 e CD73. Pode-se concluir que as alterações nos níveis dos recetores de Ado e no metabolismo da adenosina nos tecidos adiposos estão associadas à disfunção metabólicas e que a modulação dos recetores de Ado com a ingestão crónica de cafeína pode ser útil para melhorar os estados dismetabólicos