Il tessuto adiposo bruno per trattare malattie metaboliche

Il tessuto adiposo è considerato un utile strumento per studiare il metabolismo e le risposte ai farmaci, e viene inoltre utilizzato per la ricostruzione di tessuti che hanno subito un trauma, alterazioni patologiche o anomalie congenite. Le maggiori evidenze scientifiche riguardanti la manipolazione tissutale sono legate al tessuto adiposo bianco (WAT), il tipo di grasso corporeo che serve principalmente come sito di deposito di energia, oltre a svolgere cruciali funzioni endocrine. Secondo l’United States Centers for Disease Control and Prevention più di un terzo degli americani obesi probabilmente svilupperà il diabete di tipo 2 nei prossimi anni. La lotta all’obesità non è, comunque, limitata alla popolazione americana ma rappresenta un enorme problema di salute contemporaneo e una sfida di portata mondiale.

Il tessuto adiposo Bruno (BAT) è morfologicamente differente dal WAT, presenta cellule più piccole, caratterizzate da una grossa quantità di matrice extracellulare, un numero elevato di piccoli vacuoli lipidici e un colore scuro distintivo dovuto ad un alto contenuto mitocondriale. Per quanto concerne la funzione, gli adipociti bruni mostrano un’attività metabolica maggiore di WAT, dovuta ad una maggiore attività mitocondriale e ad una più alta espressione della proteina UCP1 mitocondriale.

É stato recentemente dimostrato che BAT non è utile solo nella termoregolazione nei mammiferi ibernanti e neonati umani, ma agisce anche nell’omeostasi energetica e metabolica. Studi su topi hanno mostrato che il trapianto di BAT determina una reversione del fenotipo insulino-resistente, indotto da una dieta ricca di grassi, riduce la massa grassa corporea e migliora la tolleranza al glucosio e l’insulino-sensibilità. I precursori di BAT nativo sono le cellule staminali mesenchimali multipotenti del tessuto adiposo (ASCs) e potrebbero essere usate per generare un tessuto completo BAT e studiarne le applicazioni in malattie metaboliche. BAT rappresenta infatti un potenziale strumento terapeutico per trattare le malattie metaboliche come l’obesità e il diabete di tipo 2. Purtroppo un importante limite di tale strategia è legato alla bassa disponibilità di BAT nativo, per cui i ricercatori hanno ideato un metodo per convertire i precursori cellulari più abbondanti, le ASCs di WAT, in BAT.

Nello studio riportato, BAT è stato ingegnerizzato a partire dai precursori ASCs degli adipociti di WAT di ratto e di uomo ed è stato valutata la possibilità di questi costrutti ex vivo di mimare le forme tissutali in vivo e la funzione metabolica. In particolare le ASCs sono state isolate e successivamente differenziate verso il lineage adipogenico bianco e bruno in condizioni di coltura bi- e tri- dimensionali. Gli adipociti maturi ottenuti hanno mostrato il fenotipo e le funzioni di BAT, includendo l’appropriata espressione proteica e di mRNA di alcuni marker specifici e attività metabolica: consumo di ossigeno basale, perdita protonica e respirazione massima.

Utilizzando questo processo, la quota più abbondante e accessibile di cellule staminali WAT può essere manipolata all’interno di costrutti tissutali 3D generando un BAT metabolicamente simile a quello nativo. La metodica messa a punto prevede la caratterizzazione metabolica di diverse popolazioni pre-adipocitarie e la valutazione del loro potenziale differenziativo adipogenico utilizzando differenti biomateriali che possono mimare l’ambiente tissutale 3D e supportare la formazione del tessuto maturo.

Oltre a fornire un importante contributo allo studio di BAT e del metabolismo, il fine ultimo di tale lavoro è la possibilità di sviluppare nuovi interventi terapeutici in vivo.

In futuro sarà necessario identificare la giusta combinazione di biomateriali e approcci cell-based per assicurare al trapianto di adipociti bruni una lunga durata. Un trapianto ideale non dovrebbe solo mantenere il fenotipo bruno delle cellule trapiantate ma indurre anche la mobilizzazione e l’adipogenesi bruna delle ASCs nell’ospite. Come futura strategia terapeutica le cellule staminali autologhe ottenute da WAT potrebbero essere usate per ingegnerizzare costrutti BAT ex vivo da reimpiantare nello stesso paziente.

Fonte:

Jessica P. Yang et al. Metabolically Active Three-Dimensional Brown Adipose Tissue Engineered from White Adipose-Derived Stem Cells. Tissue Engineering: Part A Volume 00, Number 00, 2017.