• obesità; insulino-resistenza; cuore; topo

Uno dei problemi più comuni tra quelli correlati al moderno stile di vita è il sovrappeso.
Il sovrappeso grave, o obesità, è uno dei maggiori fattori di rischio per lo sviluppo di molte patologie croniche quali malattie cardiache e respiratorie, diabete mellito non-insulino dipendente (o diabete di tipo 2), ipertensione e alcune forme di cancro, come anche il rischio di morte precoce.
L’insorgenza di obesità è un fenomeno complesso e multifattoriale in cui oltre al tipo di alimentazione entrano in gioco anche fattori biologici (ormoni, geni), stress, farmaci e invecchiamento.
Tra i fattori genetici coinvolti nell’insorgenza dell’obesità un ruolo primario spetta al gene ob, inizialmente identificato nel topo, che codifica per l’ormone leptina. Questo ormone è principalmente prodotto dal tessuto adiposo ed è ritenuto uno dei più importanti regolatori del bilancio energetico anche nell’uomo.
Benchè la completa deficienza di leptina nell’uomo sia una condizione estremamente rara, si stima che circa il 15% della popolazione possa mostrare livelli di leptina ridotti come conseguenza di una mutazione in eterozigosi o di un polimorfismo del gene ob.
Studi precedenti condotti nel nostro laboratorio hanno caratterizzato il topo eterozigote ob/+ come un modello interessante per la comprensione delle interazioni tra componente genetica ed abitudini alimentari mostrando, come nel contesto di un regime dietetico ipercalorico, la parziale deficienza di leptina costituisca un fattore aggravante per lo sviluppo di obesità, insulino-resistenza e alterazioni della funzione cardiaca.
Scopo della presente tesi è stato quello di indagare in maniera più approfondita il fenomeno dell’insulino-resistenza attraverso lo studio dei meccanismi molecolari che regolano la trasduzione del segnale dell’insulina, confrontando due differenti modelli di obesità:
- il topo ob/ob, che sviluppa spontaneamente obesità e insulino-resistenza in conseguenza del solo difetto genetico;
- il topo ob/+, dove l’insorgenza di obesità e delle alterazioni metaboliche ad essa associate risulta dall’interazione tra la parziale deficienza di leptina ed un regime di dieta ipercalorica e iperlipidica.
Lo studio ha preso in esame topi maschi wt (ceppo di controllo) e ob/+ dell’età di 8 settimane, nutriti per 18 settimane con dieta standard o con dieta High Fat, ad alto contenuto calorico e lipidico; è stato inoltre utilizzato un gruppo di topi ob/ob, sovrapponibile per sesso ed età agli altri gruppi, nutrito con dieta standard per lo stesso periodo di tempo.
Test di tolleranza insulinica ed indagini ecocardiografiche sono state eseguite all’inizio dello studio, a 10 e 18 settimane.
Al termine del periodo sperimentale sono stati raccolti campioni di plasma per le analisi dei valori glicemici e insulinici e dei livelli di leptina e adiponectina. Infine gli animali sono stati sacrificati e campioni di muscolo cardiaco e scheletrico sono stati prelevati e congelati a -80°C per le successive analisi di espressione proteica attraverso Western Blot di molecole coinvolte nel metabolismo energetico, principalmente glucidico. In particolare, sono stati indagati alcuni punti chiave del signaling dell’insulina quali il recettore dell’insulina (IR), le chinasi AKT e AMPK e il trasportatore del glucosio insulino-dipendente Glut-4.
I risultati ottenuti riguardo ai dati funzionali cardiaci e agli indici plasmatici indicavano come la parziale deficienza di leptina rappresenti una variabile peggiorativa nel modello di obesità indotta da dieta, confermando l’interazione tra dieta e genotipo già precedentemente descritta in laboratorio.
Il gruppo di animali ob/ob, sebbene in regime di dieta standard, manifestava la stessa tipologia di alterazioni metaboliche e funzionali degli eterozigoti nutriti con dieta grassa.
I dati più evidenti emersi dalle analisi molecolari condotte nel tessuto cardiaco ci hanno fatto ipotizzare l’esistenza di due diversi meccanismi responsabili dell’insulino-resistenza osservata nei due modelli, ob/+ e ob/ob. In particolare, negli animali ob/+ nutriti con dieta grassa, le alterazioni nel pathway fanno presupporre una ridotta traslocazione del trasportatore del glucosio sulla membrana plasmatica.
Al contrario, negli animali ob/ob il trasportatore Glut-4 trasloca efficientemente ma non sembra essere attivo; in questo particolare contesto, potrebbe giocare un ruolo importante la proteina chinasi p38mapk.
Questi risultati sono in linea con quanto ipotizzato da altri autori sulla necessità di due passaggi posti in serie per il corretto funzionamento del trasportatore: traslocazione e attivazione.
Nonostante i meccanismi di regolazione si siano dimostrati comparabili in entrambi i tessuti muscolari presi in considerazione per ciascun tipo di obesità, i nostri dati hanno evidenziato anche alcune differenze tessuto-specifiche a carico del tessuto cardiaco; questo argomento, tuttavia al momento è ancora in fase di analisi.
Un’ultima parte del lavoro di tesi ha inoltre confrontato nei diversi modelli di obesità l’effetto del trattamento con un peptide mimetico dell’apolipoproteina A1, L-4F, che studi precedenti avevano indicato capace di ridurre l’obesità e le disfunzioni metaboliche e cardiache negli animali ob/+ in regime di dieta iperlipidica.
Il trattamento con L-4F ha fornito risultati disomogenei tra i diversi gruppi sperimentali: se nel ceppo eterozigote dimostrava infatti efficacia nel riportare i valori dei parametri plasmatici, ecocardiografici e di espressione proteica a livelli paragonabili a quelli dei controlli, nel ceppo ob/ob gli effetti risultavano invece trascurabili e non in grado di riportare i parametri alterati entro i livelli di normalità.
La differente efficacia osservata nella risposta al trattamento, così come le differenze riscontrate a livello molecolare nella regolazione delle vie del segnale dell’insulina, sono indicative del carattere multifattoriale dell’obesità e delle sue complicanze, e quindi della necessità di sviluppare trattamenti farmacologici personalizzati.