Ricerche

Le cellule adipose immagazzinano l'energia in eccesso e ne segnalano i livelli al cervello.

In un nuovo studio pubblicato questa settimana su Nature Medicine, Georgios Paschos PhD, associato di ricerca nel laboratorio di Garret FitzGerald, MD, direttore FRS dell'Istituto di Medicina Traslazionale e Terapeutica, alla Perelman School of Medicine della University of Pennsylvania, dimostra che la soppressione del gene orologio Arntl (noto anche come Bmal1) nelle cellule adipose, fa sì che i topi diventino obesi, invertendo i tempi dei pranzi normali di questa specie notturna.

I topi con un orologio rotto nel loro grasso ingrassano mangiando quando invece dovrebbero dormire. (Credit: Georgios Paschos PhD, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania)

Questi risultati gettano luce sulle complesse cause dell'obesità degli esseri umani. Gli studi della Penn sono sorprendenti sotto due aspetti. "Il primo è che un cambiamento relativamente modesto del consumo di cibo, in quello che è normalmente il periodo di riposo dei topi, può favorire lo stoccaggio di energia", dice Paschos. "I nostri topi diventati obesi senza consumare più calorie".

In effetti, i ricercatori della Penn potrebbero anche provocare l'obesità nei topi normali replicando il modello alterato dei consumi alimentari osservati nei topi con l'orologio rotto nelle cellule adipose. Questo cambio di comportamento nei topi è un po' simile alla sindrome mangiare-di-notte negli esseri umani, anch'essa associata a obesità e originariamente descritta da Albert Stunkard della Penn nel 1955.

La seconda osservazione sorprendente riguarda lo stesso orologio molecolare. Si è sempre ritenuto che l'orologio dei tessuti periferici seguisse l'esempio del'"orologio principale" nel SCN del cervello, un po' come i musicisti seguono il direttore d'orchestra. "Anche se sappiamo da tempo che gli orologi periferici hanno una certa capacità di autonomia (il percussionista può battere il tamburo senza istruzioni da parte del conduttore) qui si vede che il comportamento orchestrato del percussionista può, a sua volta, influenzare il conduttore", spiega FitzGerald.

L'assunzione giornaliera di cibo è guidata dall'espressione oscillante dei geni che guidano e sopprimono l'appetito nell'ipotalamo. Quando l'orologio delle cellule adipose è rotto, i ricercatori della Penn hanno scoperto che questo ritmo ipotalamico viene interrotto per favorire il consumo di cibo, in un momento non appropriato per l'assunzione - di giorno nei topi, di notte negli esseri umani.

Quando il ritmo quotidiano tipico di una specie è pregiudicato, avvengono anche cambiamenti nel metabolismo. Per esempio, nelle persone, i lavoratori del turno di notte hanno una maggiore prevalenza di obesità e di sindrome metabolica, e i pazienti con disturbi del sonno hanno un rischio maggiore di sviluppo di obesità. Inoltre, meno sonno significa maggiore peso per uomini e donne sani.

Azioni di bilanciamento

Il bilanciamento dei livelli di energia nel corpo richiedono l'integrazione di diversi segnali tra il sistema nervoso centrale e i tessuti periferici, come il fegato e il cuore. Le cellule di grasso non solo immagazzinano e rilasciano energia, ma comunicano anche con il cervello a proposito della quantità di energia immagazzinata tramite l'ormone leptina. Quando viene secreta la leptina, provoca un utilizzo maggiore di energia e minore necessità di cibo attraverso percorsi dell'ipotalamo.

Il gruppo della Penn ha scoperto che solo una manciata di geni sono modificati quando si rompe l'orologio nelle cellule adipose e queste ultime gestiscono il modo in cui gli acidi grassi insaturi, come l'acido eicosapentaenoico (EPA) e acido docosaesaenoico (DHA) sono rilasciati nel flusso sanguigno. È interessante notare che questi sono gli stessi acidi grassi che sono di solito associati all'olio di pesce. Di sicuro i livelli di EPA e DHA erano bassi sia nel plasma che nell'ipotalamo al momento dell'alimentazione inadeguata. "Con nostro stupore, siamo stati in grado di salvare l'intero fenotipo (oscillazione impropria degli acidi grassi e dell'espressione genica nell'ipotalamo, modello di alimentazione e obesità) integrando EPA e DHA negli animali colpiti", osserva Paschos.

I risultati indicano un ruolo delle molecole-orologio delle cellule adipose nell'organizzare la regolamentazione dell'energia e nella tempistica dei pasti, comunicando con l'ipotalamo che, in ultima analisi, influenza l'accumulo di energia e il peso corporeo. Nel loro insieme, questi studi sottolineano l'importanza dell'orologio molecolare come orchestratore del metabolismo e riflettono il ruolo centrale delle cellule di grasso per l'integrazione dell'assunzione di cibo e il dispendio energetico.

"I risultati mostrano che cambiamenti a breve termine hanno un effetto immediato sui ritmi del mangiare", spiega Fitzgerald. "Nel tempo, questi cambiamenti portano ad un aumento del peso corporeo. Il conduttore dell'orchestra è però influenzato dal percussionista".

Questo lavoro è stato sostenuto dal National Heart Lung and Blood Institute (RO1 HL097800) e dal Medical Research Council (sovvenzione UD99999906). Co-autori sono Salam Ibrahim, Wen-Liang Song, Takeshige Kunieda, Gregory Grant, Teresa M Reyes, Fenfen Wang, e John A Lawson, tutti della Penn.

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Fonte: Materiale della Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania, via Newswise.

Riferimento:Georgios K Paschos, Salam Ibrahim, Wen-Liang Song, Takeshige Kunieda, Gregory Grant, Teresa M Reyes, Christopher A Bradfield, Cheryl H Vaughan, Michael Eiden, Mojgan Masoodi, Julian L Griffin, Fenfen Wang, John A Lawson, Garret A FitzGerald. Obesity in mice with adipocyte-specific deletion of clock component Arntl. Nature Medicine, 2012; DOI: 10.1038/nm.2979.

Pubblicato in ScienceDaily il 11 Novembre 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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