Il modello classico: ormoni come messaggeri lenti
I tessuti adiposi comunicano con il sistema nervoso centrale per mantenere l’omeostasi energetica di tutto il corpo. Fino ad oggi si è ritenuto che gli ormoni circolanti secreti dal grasso trasmettessero informazioni circa lo stato metabolico al cervello e che questo integrasse le informazioni periferiche e regolasse la funzione degli adipociti attraverso la produzione simpatica noradrenergica.
Questo schema ha una logica precisa. Il tessuto adiposo non è un magazzino inerte, ma un organo endocrino a tutti gli effetti: secerne molecole, prima fra tutte la leptina, che informano i centri ipotalamici sullo stato delle riserve energetiche. Il cervello legge quel segnale e risponde per via nervosa, inviando lungo le fibre simpatiche la noradrenalina che agisce sui recettori adrenergici degli adipociti, attivando la lipolisi e la termogenesi.
Il limite del modello sta nella sua fisica. Un messaggero che viaggia nel sangue è per forza lento e diffusivo: raggiunge tutto l’organismo, impiega tempo, e non porta con sé l’informazione su quale porzione di tessuto lo abbia prodotto. La visione convenzionale postula che i segnali adiposi si trasmettano al cervello attraverso ormoni circolanti lenti e diffusivi. Un circuito nervoso, al contrario, è veloce e spazialmente codificato: dice al cervello non solo che cosa sta succedendo, ma dove.
Che cos’è il grasso bruno e perché è speciale
Non tutto il tessuto adiposo è uguale. Il grasso bianco è l’organo di deposito: accumula trigliceridi in un’unica grande goccia lipidica che occupa quasi tutta la cellula. Il grasso bruno ha una funzione opposta, cioè bruciare.
La termogenesi senza brivido
Gli adipociti bruni sono densi di mitocondri, ed è a loro che devono il colore. Nella membrana mitocondriale interna esprimono una proteina disaccoppiante, UCP1, che dissipa il gradiente protonico invece di usarlo per produrre ATP. Il risultato è che l’energia dell’ossidazione dei substrati non viene immagazzinata ma liberata come calore. È il meccanismo della termogenesi senza brivido, quella che permette di difendere la temperatura corporea senza contrarre i muscoli. Il grasso bruno è abbondante nei neonati, che non possono contare sul brivido, e resta presente anche nell’adulto in depositi circoscritti.
Il ruolo della condizione di termoneutralità
Per studiare questo sistema la temperatura ambientale non è un dettaglio. La termoneutralità è la condizione in cui l’organismo non deve spendere energia aggiuntiva per mantenere la propria temperatura: è lo stato in cui la termogenesi del grasso bruno, a riposo, dovrebbe essere minima. Osservare un aumento della temperatura corporea proprio in condizioni termoneutre significa quindi che qualcosa ha tolto un freno, non che ha aggiunto una richiesta.
Lo studio: la prova anatomica dell’innervazione sensoriale
Grazie allo studio (Yu Wang, Nature 2022) si è ottenuta la prova anatomica inequivocabile che l’innervazione sensoriale nel grasso fornisce una base circuitale per una potenziale trasmissione neurale veloce e codificata nello spazio dagli organi periferici al cervello.
Lo studio ha dimostrato che i neuroni somatosensoriali dei gangli della radice dorsale innervano il tessuto adiposo. Tuttavia, la mancanza di strumenti genetici per indirizzare selettivamente questi neuroni ha limitato la comprensione della loro importanza fisiologica.
Che cosa sono i gangli della radice dorsale
I gangli della radice dorsale sono le strutture che ospitano i corpi cellulari dei neuroni somatosensoriali, quelli che normalmente associamo al tatto, alla temperatura e al dolore. Ogni neurone proietta un prolungamento verso la periferia e uno verso il midollo spinale, funzionando come una linea dedicata che porta informazione dal corpo al sistema nervoso centrale. Trovarli a innervare il grasso significa collocare il tessuto adiposo tra gli organi che il cervello non si limita a comandare, ma anche ad ascoltare.
Il metodo
Per giungere a questa conclusione sono state utilizzate strategie basate su agenti virali, genetiche e di imaging per manipolare i nervi sensoriali in modo organo-specifico nei topi.
Questo ha permesso di visualizzare l’intera proiezione assonale dei gangli della radice dorsale dal soma agli adipociti sottocutanei, stabilendo le basi anatomiche dell’innervazione sensoriale adiposa.
Il punto qualificante è la selettività. Il tessuto adiposo riceve sia fibre simpatiche sia fibre sensoriali, e finché non è possibile toccare le seconde senza toccare le prime qualunque effetto osservato resta ambiguo. Gli strumenti organo-specifici servono esattamente a sciogliere questa ambiguità.
Il risultato: un freno, non un acceleratore
Funzionalmente, l’ablazione sensoriale selettiva nel tessuto adiposo ha migliorato i programmi trascrizionali lipogenici e termogenetici, con conseguente aumento del cuscinetto adiposo, arricchimento degli adipociti del grasso bruno e temperatura corporea elevata in condizioni termoneutre.
I fenotipi indotti dall’ablazione sensoriale richiedono una funzione simpatica intatta.
La direzione dell’effetto è la parte controintuitiva. Togliere l’innervazione sensoriale non spegne il tessuto: lo accende. E il fatto che questo accada solo se il sistema simpatico è integro dice che i neuroni sensoriali non agiscono in proprio, ma modulano l’attività simpatica già presente.
La conclusione a cui sono giunti gli autori e che i neuroni sensoriali che innervano il grasso bruno modulano la funzione degli adipociti agendo come un freno sul sistema simpatico. Questi risultati rivelano un ruolo importante dell’innervazione da parte dei gangli della radice dorsale dei tessuti adiposi e potrebbero consentire studi futuri per esaminare il ruolo dell’innervazione sensoriale di disparati sistemi interocettivi.
Perché interessa la psicologia: l’interocezione
L’interocezione è la capacità dell’organismo di percepire il proprio stato interno, e non riguarda soltanto la fisiologia. La lettura dei segnali che arrivano dal corpo contribuisce alla regolazione delle emozioni, alla percezione della fame e della sazietà, al senso di sé. Un circuito che porta informazione dal tessuto adiposo al cervello per via nervosa, e non solo ormonale, allarga l’elenco degli organi che partecipano a questa conversazione. Gli autori indicano proprio questa come la direzione di ricerca aperta dal lavoro: capire il ruolo dell’innervazione sensoriale in sistemi interocettivi diversi fra loro.
Domande frequenti
Che cosa cambia rispetto al modello basato sugli ormoni?
Cambia la velocità e la precisione del segnale. Gli ormoni circolanti sono messaggeri lenti e diffusivi: informano il cervello dello stato metabolico, ma senza indicare da quale porzione di tessuto provenga l’informazione. L’innervazione sensoriale fornisce una base circuitale per una trasmissione veloce e codificata nello spazio. Il modello ormonale non viene sostituito, gli si affianca una seconda via.
Che cosa succede quando si eliminano i neuroni sensoriali del grasso?
L’ablazione sensoriale selettiva ha potenziato i programmi trascrizionali lipogenici e termogenetici, con aumento del cuscinetto adiposo, arricchimento di adipociti bruni e temperatura corporea elevata in condizioni termoneutre. In altre parole il tessuto si attiva di più, non di meno.
Perché si parla di “freno” sul sistema simpatico?
Perché i fenotipi prodotti dall’ablazione compaiono soltanto se la funzione simpatica è intatta. Questo indica che i neuroni sensoriali non guidano direttamente gli adipociti, ma limitano l’azione noradrenergica del simpatico. Rimuoverli equivale a togliere un limitatore: il segnale simpatico, non più contenuto, produce un effetto maggiore.
Questi risultati valgono anche per l’essere umano?
Lo studio è stato condotto nei topi, con strumenti virali e genetici organo-specifici che nell’uomo non sono applicabili. Quello che stabilisce è la base anatomica e funzionale del circuito in un modello animale. Gli stessi autori collocano il lavoro come apertura verso studi futuri, non come conclusione traslazionale.
Bibliografia
Yu Wang, Verina H. Leung, Yunxiao Zhang, Victoria S. Nudell, Meaghan Loud, M. Rocio Servin-Vences, Dong Yang, Kristina Wang, Maria Dolores Moya-Garzon, Veronica L. Li, Jonathan Z. Long, Ardem Patapoutian, Li Ye. The role of somatosensory innervation of adipose tissues. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-022-05137-7
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