Il tessuto adiposo, per quanto sia stato diffamato, è un organo corporeo incredibilmente complesso ed essenziale, coinvolto, tra le altre funzioni, nell’immagazzinamento di energia e nella produzione di ormoni. Tuttavia, gli stili di vita moderni hanno portato a un’epidemia mondiale di obesità e a un corrispondente aumento di condizioni mediche correlate come il diabete di tipo 2 e le malattie cardiovascolari.
I ricercatori stanno tentando di scoprire le basi della struttura del tessuto adiposo e, in particolare, dell’infiammazione associata all’obesità, nella speranza di svelare la connessione tra l’accumulo di grasso e gli esiti di cattiva salute.
Il nuovo studio condotto da Lindsey Muir (professoressa assistente di ricerca, Medicina computazionale e bioinformatica, Università del Michigan) e i suoi colleghi dell’Università della Michigan, utilizza l’analisi di cellule singole dell’espressione genica combinata con la trascrittomica spaziale per rivelare precedenti tipi di cellule immunitarie non riconosciute e interazioni all’interno del tessuto adiposo. La trascrittomica spaziale è una tecnologia più recente, cattura tutta l’espressione genica in piccoli punti su un’intera sottile sezione di tessuto.
Lindsey Muir sul nuovo studio pubblicato nella rivista JCI Insight, ha affermato:
«Studiare il grasso è più facile a dirsi che a farsi, nei tessuti che sono organizzati in strati definiti, ad esempio il midollo spinale o il cervello, è più facile fare controlli di integrità con i propri dati e identificare questo o quello strato come un particolare tipo di cellula e sapere che dovrebbe esprimere i geni X, Y, e Z, mentre con il tessuto adiposo, è molto più impegnativo perché i tipi di cellule sono distribuiti uniformemente in tutto il tessuto, senza definiti strati cellulari. Le cellule adipose (adipociti) nell’obesità si espandono e possono raggiungere un limite che alla fine provoca la morte cellulare e porta all’infiammazione».
Il team di ricercatori per comprendere meglio i tipi di cellule immunitarie all’interno del tessuto adiposo e la loro posizione in relazione all’obesità, ha alimentato i topi per 14 settimane con una dieta ad alto contenuto di grassi, ha recuperato il tessuto adiposo e ha quindi utilizzato analisi di singole cellule e spaziali per produrre una lettura di tutti i mRNA presenti nel campione.
Utilizzando un processo computazionale noto come analisi dei gruppi nei dati delle singole cellule (clustering), il team di ricercatori è stato in grado di raggruppare le cellule il cui patrimonio genetico si assomigliava maggiormente rispetto ad altri gruppi o all’intero campione. Hanno scoperto qualcosa di sorprendente sulla popolazione di macrofagi dei campioni, una cellula immunitaria il cui compito è quello di ripulire le cellule morte e i detriti.
Lindsey Muir ha spiegato:
«Sapevamo che i macrofagi probabilmente avrebbero avuto più sottotipi, quello che ci ha sorpreso è stato il numero di sottotipi che sono emersi, molto diversi tra loro, che sono comparsi in momenti diversi e che sono diventati più dominanti nel tempo».
Il team di ricercatori ha detto che sono stati identificati cinque tipi, denominati Mac1, 2, 3, 4 e 5. I Mac1 erano residenti nei tessuti sia dei topi magri che seguono una dieta normale, sia dei topi obesi. I Mac2 e i Mac3, identificati tramite i loro geni pro-infiammatori, hanno raggiunto il picco dopo 8 settimane di dieta ad alto contenuto di grassi. Tuttavia, man mano che la dieta ad alto contenuto di grassi progrediva fino a 14 settimane, predominavano le cellule Mac4 e Mac5, che avevano una bassa espressione genica pro-infiammatoria, mentre diminuivano le cellule Mac2 e Mac3 pro-infiammatorie.
Lindsey Muir ha affermato:
«L’idea di fondo è che il tipo di macrofagi che si accumulano nell’obesità promuovano uno stato infiammatorio. Sulla base di questi dati, c’è più studio da fare».
L’ipotesi di Lindsey Muir è che Mac4 e Mac5 siano i macrofagi associati ai lipidi (LAM) descritti nel suo lavoro precedente e da altri ricercatori e che possano essere un segno del tentativo dell’organismo di sedare un dannoso livello di infiammazione da parte di macrofagi pro-infiammatori e morenti adipociti (termine con cui gli studiosi identificano le cellule del tessuto adiposo, oggi meglio conosciuto come organo adiposo).
È stato evidenziato che successivamente, un attento sezionamento del tessuto adiposo fresco ha permesso al team di ricercatori di eseguire l’analisi mediante trascrittomica spaziale. Ogni punto di analisi nel metodo spaziale ha un codice a barre unico che si attacca al mRNA nel tessuto sopra quel punto, quindi l’espressione genica può essere successivamente mappata in posizioni specifiche nel tessuto usando i codici a barre come coordinate. Le sezioni con questo metodo vengono anche fotografate appena prima della raccolta del mRNA. Lo studio ha esaminato queste immagini alla ricerca di marcatori rivelatori simili a corone, strutture che sono associate all’insulino-resistenza.
Lindsey Muir ha affermato:
«Una volta che appaiono strutture simili a corone, impiegano molto tempo per scomparire, la loro comparsa indica una disfunzione del tessuto. Utilizzando l’elaborazione delle immagini, abbiamo identificato, in base alla densità di queste regioni, quelle che potevano essere strutture simili a corone, poi siamo andati a verificare che si potessero vedere visivamente, queste strutture avevano un’espressione genica che indicava la presenza di LAM Mac4 e Mac5. Il prossimo passo con una maggiore conoscenza della composizione cellulare e dell’organizzazione spaziale del tessuto adiposo nel contesto dell’obesità, sarà quello di esaminare i processi di segnalazione e le proteine associate allo sviluppo delle LAM e dei disturbi metabolici».
