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La misteriosa nascita delle cellule adipose: perché il nostro corpo ne ha bisogno?
La formazione degli adipociti, o adipogenesi, è il processo di trasformazione delle cellule staminali in adipociti. Questo processo è diviso in due fasi: determinazione del destino e differenziazione terminale. Durante la fase di determinazione del destino, le cellule staminali mesenchimali si trasformano in preadipociti, noti anche come lipoblasti o preadipociti, che perdono la loro capacità di differenziarsi in altri tipi cellulari, come condrociti, miociti e osteoblasti. Successivamente, durante la fase di differenziazione terminale, i preadipociti si trasformano ulteriormente in adipociti maturi.
Gli adipociti immagazzinano le maggiori riserve energetiche nel corpo animale sotto forma di trigliceridi.
Questo processo è regolato da una varietà di ormoni. Quando l'apporto energetico supera il consumo energetico, le cellule adipose si espandono e quando il consumo energetico supera l'assunzione, si verifica il rilascio di energia. L'insulina è l'ormone che promuove l'espansione, mentre l'adrenalina, il glucagone e l'ormone adrenocorticotropo promuovono il rilascio di energia.
Il processo di sviluppo degli adipociti
L'adipogenesi è un processo strettamente regolato di differenziazione cellulare dalle cellule staminali mesenchimali ai preadipociti e quindi agli adipociti maturi. Questo processo comporta cambiamenti nei modelli di espressione genica, con uno spostamento dall’espressione genica pluripotente all’espressione genica specifica per il tipo di cellula. Pertanto, i fattori di trascrizione sono fondamentali per l’adipogenesi.
I fattori di trascrizione PPARγ e C/EBP sono i principali regolatori dell'adipogenesi.
Questi fattori di trascrizione promuovono l'espressione di geni caratteristici degli adipociti maturi e, rispetto a cellule provenienti da altre fonti, il processo di differenziazione in vitro degli adipociti riproduce effettivamente le caratteristiche della differenziazione in vivo. Gli adipociti maturi presentano arresto della crescita, cambiamenti morfologici, elevata espressione di geni per la sintesi dei lipidi e produzione di adipochine, come adiponectina, leptina e TNF-alfa.
Differenziamento cellulare e sua regolazione trascrizionale
Negli studi in vitro, l'adipogenesi viene studiata utilizzando linee cellulari di preadipociti già impegnate, come le linee cellulari 3T3-L1 o 3T3-F442A, o preadipociti isolati dal tessuto adiposo bianco. Questo processo solitamente accompagna la crescita ed è accompagnato da eventi precoci come cambiamenti morfologici e induzione dei fattori di trascrizione C/EBPβ e C/EBPδ.
PPARγ è un importante regolatore dell'adipogenesi ed è necessario per la differenziazione delle cellule staminali embrionali in adipociti.
Durante la seconda fase di cessazione della crescita, vengono espressi due fattori chiave di trascrizione, PPARγ e C/EBPα. Questi fattori promuovono l'espressione di geni caratteristici degli adipociti maturi, inclusi i recettori dell'insulina e la sintasi degli acidi grassi. Questo processo porta all'accumulo di vescicole lipidiche, segnalando la maturazione cellulare.
L'effetto sinergico dei fattori di trascrizione
Sebbene PPARγ e C/EBPα siano i principali regolatori dell'adipogenesi, esistono altri fattori di trascrizione che svolgono un ruolo nel processo di differenziazione. La determinazione degli adipociti e il fattore 1 di differenziazione (ADD1) e la proteina legante l'elemento regolatore degli steroidi 1 (SREBP1) possono attivare PPARγ generando ligandi PPARγ endogeni o promuovendo direttamente l'espressione di PPARγ.
La via di segnalazione Wnt/β-catenina inibisce l'adipogenesi e promuove la differenziazione delle cellule staminali mesenchimali in cellule muscolari e cellule ossee.
Inoltre, la ridotta adipogenesi nelle persone obese è dovuta ad un aumento delle cellule senescenti nel tessuto adiposo piuttosto che a una diminuzione del numero di cellule staminali o cellule precursori. Questo fatto dimostra la potenziale influenza delle cellule senescenti nella regolazione dell’adipogenesi.
Influenza sul sistema endocrino
I prodotti del sistema endocrino come l'insulina, l'IGF-1, il cAMP, i glucocorticoidi e la triiodotironina inducono efficacemente la lipogenesi nei preadipociti. L’insulina regola questo processo attraverso la via di segnalazione del recettore del fattore di crescita simile all’insulina 1 (IGF1), promuovendo così l’induzione di fattori di trascrizione legati alla differenziazione terminale.
Le proteine morfogenetiche ossee (BMP) possono anche promuovere la differenziazione dei preadipociti, mostrando l'impatto di molteplici vie di segnalazione sull'adipogenesi.
Tuttavia, BMP2 può stimolare le decisioni sul destino delle cellule pluripotenti e persino promuovere la formazione ossea attraverso diverse isoforme di recettori. Ciò mostra le complesse interazioni tra vari fattori, sottolineando ulteriormente la natura multiforme della regolazione dell’adipogenesi.
Riepilogo del pensiero
La formazione degli adipociti è una parte importante della nostra comprensione del bilancio energetico e del metabolismo. Tuttavia, con i cambiamenti negli stili di vita sociali, l'obesità è diventata un problema sempre più comune. Come possiamo bilanciare il rapporto tra formazione delle cellule adipose e salute?
