Mitocondriogenesi indotta da ossido nitrico: studio delle dinamiche mitocondriali in modelli animali di sindrome metabolica e in soggetti normopeso e obesi

Abbiamo recentemente dimostrato che l'ossido nitrico (NO) prodotto dall'enzima eNOS (endothelial nitric oxide synthase) stimola i processi mitocondriogenetici in diverse cellule dei mammiferi (Nisoli et al., Science 299: 864-869, 2003; Nisoli et al., Proc Natl Acad Sci USA 101: 16507-16512, 2004). L'effetto dell'NO è mediato dal GMP ciclico (cGMP) e dall'induzione del PGC-1alpha, un coattivatore del recettore nucleare PPARgamma che regola i processi di mitocondriogenesi. La mitocondriogenesi non implica soltanto un aumento del numero dei mitocondri ma l'attivazione della loro funzione, assicurata dal trasporto di proteine mitocondriali dal citoplasma ai mitocondri stessi e dai fenomeni di fissione, fusione e traslocazione. Dopo aver dimostrato l'azione in vitro dell'NO, tramite l'analisi dell'effetto di trattamenti acuti e cronici con donatori di NO (SNAP, GSNO, DETA-NO) sull'espressione delle proteine coinvolte sia nel trasporto (TIM e TOM proteins) che nei meccanismi di fusione/fissione mitocondriali (mitofusina 1 e 2, Drp-1, OPA-1), ci siamo focalizzati nella precedente fase del progetto allo studio dei meccanismi di trasporto e di fusione/fissione in modelli animali in cui è stato descritto un alterato bilancio energetico, obesità, insulino resistenza e diabete, situazioni in cui si ipotizzano alterazioni della funzione metabolica a livello dei mitocondri. In particolare, abbiamo esteso gli studi di dinamica mitocondriale ai tessuti metabolicamente attivi (tessuto adiposo bianco, tessuto adiposo bruno e muscolo scheletrico) ottenuti da animali geneticamente obesi (topi ob/ob e ratti fa/fa) o la cui obesità viene indotta da una dieta ricca in grassi (topi DIO). In tali modelli abbiamo dimostrato una marcata riduzione dei fenomeni mitocondriogenetici nei tessuti metabolicamente attivi (Valerio et al., J Clin Invest 116: 2791-2798, 2006). I nostri risultati più recenti dimostrano una marcata riduzione dei fenomeni di fusione rispetto a quelli di fissione nei tessuti analizzati degli animali obesi. Nell'ultima fase di questo progetto estenderemo lo studio della dinamica mitocondriale agli adipociti e al tessuto adiposo umano. Tali cellule verranno ottenute da campioni di tessuto adiposo sottocutaneo e viscerale prelevati in soggetti normopeso (BMI < 25; durante interventi chirurgici all'addome per patologie non tumorali né di tipo infiammatorio) e obesi (BMI > 30; durante interventi di chirurgia bariatrica). Gli adipociti ottenuti dai soggetti normopeso verranno trattati acutamente (0-6 ore) o cronicamente (12-72 ore) con i donatori di NO. I fenomeni di fusione/fissione verranno quindi analizzati sia in vitro (adipociti) che in ex vivo (tessuto adiposo). I campioni saranno ottenuti tramite il gruppo diretto dal Prof. Roberto Vettor del Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche dell'Università degli Studi di Padova, gruppo con il quale è in atto da molti anni un intenso lavoro di collaborazione.