La scoperta da parte degli scienziati di un “interruttore” molecolare che attiva un percorso di combustione energetica nei topi potrebbe portare a nuove terapie per le malattie ossee.
Lo studio, pubblicato su Nature , getta nuova luce sul tessuto adiposo bruno. A differenza del tessuto adiposo bianco, che immagazzina energia, le cellule del tessuto adiposo bruno bruciano calorie, producendo calore come sottoprodotto. Per anni si è creduto che questo processo si basasse su un’unica via metabolica. Più recentemente, i ricercatori hanno scoperto una via parallela, ma il modo in cui si attiva rimaneva un mistero.
I ricercatori guidati da Lawrence Kazak presso il Rosalind and Morris Goodman Cancer Institute della McGill University hanno ora identificato un interruttore molecolare per attivare questa via metabolica alternativa, nota come ciclo futile della creatina.
Quando il corpo è esposto al freddo, scompone il grasso immagazzinato per produrre calore, rilasciando glicerolo nel processo. Lavorando a stretto contatto con la biologa strutturale Alba Guarné della McGill University, titolare della cattedra di ricerca canadese sulle macchine macromolecolari nel danno e nella riparazione del DNA, i ricercatori hanno scoperto che il glicerolo si lega a un enzima chiamato TNAP, in quella che definiscono la “tasca del glicerolo”, attivando questo processo.
“Questa è la prima volta che abbiamo identificato come si attiva un percorso alternativo di produzione di calore, indipendente dal sistema classico”, ha affermato Kazak, professore associato presso il Dipartimento di Biochimica e titolare della Cattedra di Ricerca del Canada in Biologia degli Adipociti. “Questo apre la strada alla comprensione di come molteplici sistemi di combustione energetica lavorino insieme per mantenere il corpo alla temperatura ottimale.”
Implicazioni per le malattie ossee e l’obesità
Il tessuto adiposo bruno è oggetto di studio per il suo potenziale ruolo nel metabolismo e nell’obesità. Sebbene i risultati di questo studio possano in futuro fornire spunti per ulteriori ricerche in questo ambito, le implicazioni più immediate riguardano la salute delle ossa, dove il ruolo della TNAP è già ben noto.
La TNAP è fondamentale per la formazione e il mantenimento di ossa forti attraverso la calcificazione. Mutazioni genetiche che ne compromettono la funzione possono causare ipofosfatasia, una patologia caratterizzata da “ossa molli”, che porta a fratture, dolore e deformità scheletriche. La condizione è rara, ma ha un’incidenza maggiore in alcune zone del Canada, tra cui il Quebec e il Manitoba, a causa di mutazioni genetiche ereditarie in determinate popolazioni.
Testando le mutazioni del gene TNAP in laboratorio, i ricercatori hanno scoperto che l’interruttore molecolare da loro identificato nelle cellule che consumano energia svolge anche un ruolo diretto nelle cellule che coordinano il processo di mineralizzazione per l’indurimento dell’osso.
I risultati si basano su un precedente lavoro del coautore della McGill, Marc McKee , che, insieme al coautore José-Luis Millán del Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute, ha contribuito a sviluppare una terapia sostitutiva enzimatica innovativa, mirata alle ossa, per i pazienti affetti da ipofosfatasia con l’enzima difettoso.
“Questa scoperta apre la strada a un nuovo tipo di trattamento, in cui l’aumento dell’attività dell’enzima TNAP attraverso la sua tasca di glicerolo mediante composti bioattivi naturali o sintetici potrebbe potenzialmente potenziare gli effetti benefici dell’enzima nei pazienti, contribuendo a ripristinare la mineralizzazione ossea carente a livelli sani”, ha affermato McKee, professore presso la Facoltà di Medicina Dentale e Scienze della Salute Orale e la Facoltà di Medicina e Scienze della Salute, nonché titolare della Cattedra di Ricerca del Canada in Biomineralizzazione.
I ricercatori hanno già individuato decine di potenziali farmaci candidati per ulteriori studi.
“Glycerol-driven TNAP activation in thermogenesis and mineralization,” by Mohammed Faiz Hussain, Lawrence Kazak et al., was published in Nature.
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