Caratterizzazione molecolare, cellulare e genetica del tessuto adiposo umano e suo ruolo nel metabolismo

Più che mai, le persone mangiano più calorie dal cibo rispetto a quelle che bruciano attraverso l'esercizio e altre attività, e questo squilibrio sta causando l'aumento dei tassi di obesità e diabete negli Stati Uniti e in tutto il mondo. I diversi tipi di grasso corporeo sono attori centrali in questo processo. Il grasso bianco immagazzina le calorie in eccesso provenienti dal cibo, mentre il grasso bruno, noto anche come tessuto adiposo bruno, o BAT, consuma l'energia del cibo per generare calore. Questo importante processo nelle BAT si ottiene attraverso l'azione di una speciale proteina che si trova solo nelle BAT, chiamata proteina di disaccoppiamento 1 (UCP1). Gli scienziati credevano che il BAT fosse importante solo nei piccoli animali e nei neonati umani, ma è stato recentemente scoperto da noi e da altri che in risposta a una lieve esposizione al freddo, il BAT umano adulto (hBAT) consuma più glucosio in peso rispetto a qualsiasi altro tessuto. Inoltre, il BAT umano può anche combattere l'aumento di peso diventando più attivo nel contesto di un aumento del consumo di cibo. Questo fenomeno è già stato dimostrato nei topi e nei ratti e la sua presenza suggerisce che l'attivazione del BAT umano potrebbe essere utilizzata come trattamento sicuro per l'obesità e le malattie metaboliche. Infine, prove emergenti indicano che il BAT umano può essere un organo endocrino, il che significa che rilascia ormoni nel sangue e regola anche altri organi del corpo, inclusi il muscolo scheletrico, il fegato e la cellula beta pancreatica che rilascia insulina. Se vogliamo capire come funziona l'hBAT nella fisiologia del corpo e utilizzare la sua capacità di bruciare calorie per trattare malattie del metabolismo come il diabete, dovremo affrontare la sfida utilizzando diversi metodi. Uno dei motivi principali è che il BAT non è facile da trovare nel corpo e le cellule che lo compongono sono diverse a seconda di dove si trovano e di ciò di cui il corpo ha bisogno. Il grasso bruno è composto da almeno due tipi noti di cellule distinte, denominate "costitutive"/brune e "inducibili"/beige; e ci sono anche globuli bianchi di grasso in proporzioni variabili. Dato che attualmente non esiste un modo noto per stimare la quantità di grasso bruno nel corpo da un semplice esame del sangue, il nostro gruppo di laboratorio si è affidato con successo alla raccolta di piccole quantità di grasso dal sito dell'intervento chirurgico in pazienti che sono già sottoposti a procedure clinicamente indicate . Le informazioni ottenute da questi tessuti adiposi hanno affrontato questioni relative a (a) come le cellule di grasso bruno si sviluppano da cellule staminali immature; (b) quali geni sono attivi; e (c) quante calorie può bruciare il grasso bruno. Questi studi precedenti hanno anche fornito le cellule preliminari necessarie per stabilire globuli bianchi e marroni umani di lunga durata che possono essere coltivati ​​indefinitamente in laboratorio. Nonostante questi progressi, molto rimane sconosciuto sulle differenze funzionali tra le cellule di grasso bruno e beige e su come queste potrebbero influenzare il metabolismo negli esseri umani di età, sesso e background genetico diversi, così come i cambiamenti osservati nelle cellule di grasso bruno in diverse malattie. L'obiettivo di questo studio è quello di rispondere a queste e alle relative domande.