Obesità-Immagine: il reticolo endoplasmatico (ER) è bianco e le goccioline lipidiche appaiono gialle In questa immagine tridimensionale dell’interno di una cellula epatica di topo malata creata dai ricercatori del Sabri Ülker Center for Nutrient, Genetic, and Metabolic Research.Credit Harvard.edu-
Le cellule usano la loro architettura molecolare per regolare le loro funzioni metaboliche, riparare l’architettura delle cellule malate riportandole in uno stato più sano e riparare anche il metabolismo, secondo uno studio condotto dai ricercatori della Harvard TH Chan School of Public Health.
“La malattia metabolica cronica, che include obesità, diabete e malattie cardiovascolari ed epatiche, è il più grande problema di salute pubblica globale“, ha affermato Gökhan Hotamışlıgil, James Stevens Simmons, Professore di genetica e metabolismo presso la Harvard Chan School e Direttore del Sabri Ülker Center. per la ricerca sui nutrienti, genetica e metabolica. “Il meccanismo di regolazione fondamentale che abbiamo scoperto può essere utilizzato per valutare la suscettibilità – o resistenza – degli individui a uno stato patologico come l’obesità e determinare quali passaggi, come la dieta, i nutrienti o il digiuno ridurranno, elimineranno o esacerberanno questi stati. Possiamo immaginare una gamma completamente nuova di strategie terapeutiche mirate all’architettura molecolare, simili al restauro di un edificio in difficoltà o alla prevenzione del suo deterioramento.
Lo studio è stato pubblicato online il 9 marzo 2022 su Nature.
Condotto dai ricercatori Güneş Parlakgül e Ana Paula Arruda del Sabri Ülker Center, lo studio ha confrontato campioni di fegato di topi sani e magri con campioni di topi obesi con malattia del fegato grasso. Utilizzando più piattaforme computazionali: intelligenza artificiale, apprendimento automatico, apprendimento profondo e reti neurali e imaging ad alta risoluzione da microscopia elettronica a scansione del raggio ionico focalizzata avanzata, Parlakgül, Arruda e colleghi dell’Howard Hughes Medical Institute hanno generato ricostruzioni tridimensionali di strutture specializzate, chiamate organelli, all’interno cellule e ha effettuato un’analisi comparativa dell’architettura degli organelli e dell’organizzazione delle cellule del fegato da campioni magri e obesi. Attraverso queste analisi, il team ha stabilito che l’obesità porta a drammatiche alterazioni nell’architettura molecolare subcellulare, in particolare nel reticolo endoplasmatico (ER), un organello coinvolto nella creazione e nella formazione di proteine e lipidi.
Il team ha quindi parzialmente ripristinato la struttura utilizzando tecnologie in grado di riparare molecole e proteine e di rimodellare le membrane cellulari e riparare quindi, il metabolismo delle cellule. Le cellule ripristinate sembravano normali, controllavano molto meglio il metabolismo dei lipidi e del glucosio e rimanevano prive di stress e più reattive agli stimoli.
“Il risultato è stato davvero sorprendente: quando la struttura viene riparata, lo è anche il metabolismo della cellula”, ha affermato Arruda. “Quello che stiamo descrivendo qui è un modo completamente nuovo di controllare il metabolismo regolando l’architettura molecolare, che è fondamentale per la salute e la malattia”.
Le immagini prodotte da questa ricerca sono anche la visualizzazione più dettagliata fino ad oggi delle strutture subcellulari mentre le cellule sono ancora intatte nel loro ambiente tissutale. Altri ricercatori hanno già creato immagini simili, ma principalmente in singole cellule o in coltura.
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“L’imaging ad alta risoluzione e l’analisi basata sull’apprendimento profondo ci hanno aiutato a vedere che la regolazione strutturale dell’ambiente intracellulare e dell’architettura degli organelli è una componente chiave dell’adattamento metabolico. Mirare a questo regolamento può offrire opportunità terapeutiche per il trattamento di malattie metaboliche come il diabete e la steatosi epatica“, ha affermato Parlakgül.
Per Hotamışlıgil, le immagini sono sorprendenti. “Sono stato prima ipnotizzato dalla complessità, bellezza e armonia delle costruzioni nello spazio interno estremamente affollato di una cella”, ha detto. “È come guardare un capolavoro artistico mentre si viaggia al centro di una cellula”.
Questa ricerca è stata supportata dal Sabri Ülker Center della Harvard Chan School.
Altri ricercatori della Harvard Chan School coinvolti in questa ricerca includono Erika Cagampan, Nina Min, Ekin Güney, Grace Yankun Lee e Karen Inouye.
Fonte: Harvard.edu
