Metabolismo circadiano del tessuto adiposo bruno

Il tessuto adiposo bruno è una forma di grasso in grado di metabolizzare il glucosio per generare calore. Quando è attivo, può convertire una grande quantità di glucosio in energia termica. L'attivazione del grasso bruno potrebbe potenzialmente aiutare a combattere l'obesità aumentando il metabolismo basale. Tuttavia, l'attivazione e la segnalazione del grasso bruno sono poco conosciute. In un modello murino, abbiamo recentemente dimostrato che esiste una variazione circadiana significativa nell'attivazione del grasso bruno e abbiamo anche scoperto il gene responsabile dei cambiamenti circadiani (Gerhart-Hines et al, Nature 2013). Nello specifico, abbiamo dimostrato che nei topi wild type l'attivazione del grasso bruno è alta di notte e bassa durante il giorno. Al momento non è noto se l'attivazione del grasso bruno umano abbia una componente circadiana. Mostrare che l'attivazione del grasso bruno negli esseri umani è soggetta a ritmi circadiani simili a quelli nei topi sarebbe un passo importante nella comprensione della segnalazione dell'attivazione e potrebbe aiutare a chiarire potenziali strategie per controllare l'attivazione. La tomografia a emissione di positroni/tomografia computerizzata (PET/CT) è una modalità di imaging ibrida che consente di eseguire l'imaging di isotopi che emettono positroni come il fluoro-18 (F-18) insieme all'imaging anatomico mediante raggi X. Le informazioni fisiologiche del componente PET sono co-registrate con le informazioni anatomiche del componente CT, consentendo un'accurata localizzazione e quantificazione dei processi fisiologici. Il più comune radiofarmaco ad emissione di positroni utilizzato clinicamente è il fluorodeossiglucosio F-18 (FDG). È un analogo del glucosio che viene assorbito dai trasportatori del glucosio e fosforilato a FDG-6P dall'esochinasi. Tuttavia, l'isomerasi, l'enzima successivo nella via glicolitica, è inattivo su FDG-6P e quindi è in gran parte intrappolato nella cellula. Pertanto, FDG PET/TC fornisce una mappa della quantità relativa di assorbimento di glucosio e fosforilazione nell'intervallo dall'iniezione alla scansione. Il grasso bruno attivato ha un robusto assorbimento di FDG con un segnale molto intenso visto. Pertanto, la PET/TC con FDG può essere utilizzata sia per determinare se una persona ha attivato il grasso bruno al momento della scansione, sia per quantificare il livello complessivo del metabolismo del grasso. Il nostro obiettivo principale è raccogliere dati pilota sulla potenziale presenza di variazioni circadiane nell'assorbimento del grasso bruno in volontari maschi giovani, sani e magri. Abbiamo in programma di farlo eseguendo due scansioni FDG PET/TC a distanza di 12 ore mentre il paziente rimane in un ambiente a temperatura e dieta controllata che porta a entrambe le scansioni. La nostra ipotesi principale è che l'attività del grasso bruno sarà maggiore durante il giorno che di notte (poiché i ritmi circadiani dell'uomo e del topo sono invertiti). Abbineremo anche la misurazione del cortisolo con le iniezioni di FDG poiché i livelli di cortisolo forniscono preziose informazioni indipendenti sul ritmo circadiano.