La struttura delle cellule cerebrali potrebbe influenzare il rischio di obesità
I ricercatori che studiano l'obesità hanno scoperto che le strutture simili ad antenne sulle cellule cerebrali che fanno parte del circuito della fame del corpo sembrano svolgere un ruolo chiave nella regolazione dell'appetito.
Il documento di studio, pubblicato sulla rivista Nature Genetics, ha evidenziato il ruolo importante che le strutture simili ad antenne - o ciglia primarie - possono svolgere nella segnalazione cerebrale.
Si pensava generalmente che la maggior parte della segnalazione nel cervello avvenisse attraverso strutture chiamate sinapsi.
"Stiamo costruendo una comprensione unificata della genetica umana dell'obesità", spiega l'autore senior Christian Vaisse, professore al Diabetes Center dell'Università della California, San Francisco.
"Fino a poco tempo", aggiunge, "molti ricercatori sull'obesità avevano a malapena sentito parlare di ciglia primarie, ma le cose cambieranno".
Il ruolo della genetica nell'obesità
Negli Stati Uniti, l'obesità colpisce più di un terzo degli adulti (o 78,6 milioni).
L'obesità è un enorme problema di salute pubblica, anche perché è associata a cattiva salute mentale e molti altri gravi problemi medici. Questi includono alcune delle principali cause di morte negli Stati Uniti e nel resto del mondo, come diabete, ictus, malattie cardiache e alcuni tipi di cancro.
I principali fattori trainanti dell'epidemia di obesità sono in gran parte non genetici, come la combinazione di un pronto accesso a una fornitura illimitata di cibo ricco di calorie e "stili di vita sempre più sedentari".
Tuttavia, non tutti quelli esposti a queste condizioni ambientali diventano obesi, suggerendo che anche la genetica gioca un ruolo.
Nella maggior parte delle malattie in cui la genetica gioca un ruolo, la causa è dovuta a variazioni in un certo numero di geni. Ma a volte, la causa può essere dovuta a variazioni in un singolo gene.
Circuito della fame
Nel loro articolo, i ricercatori spiegano che la maggior parte delle cause monogeniche dell'obesità grave sono dovute ad alterazioni geniche in un circuito della fame che coinvolge la leptina, una proteina di segnalazione, o ormone, che viene rilasciata dalle cellule adipose.
Il circuito è una rete di cellule nervose, o neuroni, nell'area dell'ipotalamo del cervello che aiuta a mantenere il peso stabile regolando l'appetito e il consumo di energia a seconda dei livelli di leptina.
Le mutazioni nel gene che codifica per la leptina, o nei geni coinvolti nel monitoraggio e nella risposta alla proteina, possono portare al mancato rilevamento quando il corpo ha una quantità sufficiente di grasso. Questo può accadere nei topi e negli esseri umani, inducendoli a continuare a mangiare "come se stessero morendo di fame".
In un lavoro precedente, il Prof. Vaisse e colleghi hanno scoperto che le mutazioni in un gene coinvolto nel circuito della fame di leptina - il gene del recettore della melanocortina-4 (MC4R) - rappresentano il 3-5% di tutti i casi di obesità grave negli esseri umani. Si definisce obesità grave un indice di massa corporea (BMI) superiore a 40.
La proteina MC4R rileva segnali chimici in un gruppo speciale di neuroni nell'ipotalamo che si ritiene svolgano un ruolo importante nel ridurre l'appetito in risposta a livelli elevati di leptina.
Fino al nuovo studio, gli scienziati non sapevano come questo sottoinsieme di neuroni ipotalamici regolasse il controllo dell'appetito.
Ciglia primarie legate all'obesità
Altri membri del team di studio avevano anche scoperto in precedenza che rare variazioni nei geni che colpiscono le ciglia primarie possono dare origine a malattie che sono quasi sempre accompagnate da grave obesità, come le sindromi di Alström e Bardet-Biedl. Tuttavia, non era chiaro come le ciglia siano collegate all'obesità.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno studiato i neuroni ipotalamici che regolano l'appetito in topi normali e hanno scoperto che la proteina MC4R si concentra nelle loro ciglia primarie.
Hanno anche scoperto che i topi progettati per avere la versione del gene che è collegata all'obesità grave negli esseri umani non avevano la proteina MC4R in quelle ciglia.
Questi risultati hanno indotto il team a chiedersi se queste ciglia primarie sui neuroni ipotalamici fossero la sede principale per la funzione di regolazione dell'appetito del circuito della fame di leptina.
Recenti scoperte hanno rivelato che un'altra proteina chiamata adenilil ciclasi 3 (ADCY3) è anche collegata all'obesità e che si concentra anche nelle ciglia primarie. È noto che ADCY3 si collega all'MC4R quando invia segnali.
Posizioni chiave dei segnali che regolano l'appetito
In un'ulteriore serie di esperimenti, i ricercatori hanno scoperto che dopo aver bloccato l'ADCY3 nei topi, gli animali hanno aumentato significativamente l'assunzione di cibo e hanno iniziato a diventare obesi.
I ricercatori hanno concluso che ADCY3 e MC4R lavorano insieme nelle ciglia primarie dei neuroni che rilevano la leptina per aiutarli a rilevare che i livelli di grasso corporeo stanno aumentando, il che, a sua volta, riduce l'appetito.
L'interferenza genetica o di altro tipo con questi componenti vitali potrebbe quindi impedire al corpo di applicare il "freno di emergenza" al controllo dell'appetito.
Tuttavia, i ricercatori sottolineano che c'è ancora molto da imparare sul ruolo delle ciglia primarie nella regolazione dell'appetito, ed è probabile che passerà un po 'di tempo prima che nuovi trattamenti basati su questa conoscenza diventino disponibili.
"È entusiasmante quanti progressi abbia fatto questo campo. Negli anni '90 ci chiedevamo se l'obesità fosse genetica o meno; dieci anni fa stavamo scoprendo che la maggior parte dei fattori di rischio dell'obesità ha un impatto principalmente sul circuito della leptina nel cervello ", afferma il prof. Vaisse.
"[A] nd ora, siamo sul punto di capire come i difetti in questa specifica struttura subcellulare di un particolare sottoinsieme di neuroni ipotalamici determinano l'aumento di peso e l'obesità".
Prof. Christian Vaisse
