Medicina del Michigan – Università del Michigan
Riepilogo
L’infiltrazione di macrofagi del tessuto adiposo (ATM) è associata a disfunzione del tessuto adiposo e resistenza all’insulina nei topi e nell’uomo. Recenti dati unicellulari evidenziano una maggiore eterogeneità dell’ATM nell’obesità, ma non forniscono un contesto spaziale per la dinamica del fenotipo dell’ATM. Abbiamo integrato RNA-Seq a cellula singola, trascrittomica spaziale e imaging del tessuto adiposo murino in uno studio temporale sull’obesità indotta dalla dieta. Nel complesso, le cellule immunitarie pro-infiammatorie predominavano nell’obesità precoce, mentre gli ATM antinfiammatori non residenti predominavano nell’obesità cronica. Un sottoinsieme di questi ATM antinfiammatori erano trascrittomicamente intermedi tra monociti e macrofagi maturi associati ai lipidi (LAM) ed erano coerenti con un precursore LAM (pre-LAM). I pre-LAM erano spazialmente associati alle strutture a forma di corona (CLS) dell’obesità precoce, indicando una disfunzione del tessuto adiposo. I dati spaziali hanno mostrato la colocalizzazione delle trascrizioni del recettore ligando correlate alla segnalazione dei lipidi tra monociti, pre-LAM e LAM, inclusi Apoe, Lrp1, Lpl e App. L’espressione pre-LAM di questi ligandi nell’obesità precoce ha suggerito la segnalazione alla LAM nel microambiente CLS. I nostri risultati affinano la comprensione della diversità dei macrofagi del tessuto adiposo (ATM) e forniscono approfondimenti sulle dinamiche del lignaggio LAM durante lo sviluppo della malattia metabolica. |
Commenti
Il tessuto adiposo , per quanto sia stato diffamato, è un organo del corpo incredibilmente complesso ed essenziale coinvolto, tra le altre funzioni, nell’immagazzinamento di energia e nella produzione di ormoni. Tuttavia, gli stili di vita moderni hanno portato a un’epidemia globale di obesità e a un corrispondente aumento di condizioni correlate come il diabete di tipo 2 e le malattie cardiovascolari.
I ricercatori stanno cercando di scoprire le basi della struttura del tessuto adiposo, e in particolare l’ infiammazione associata all’obesità , nella speranza di scoprire la connessione tra accumulo di grasso e scarsi risultati di salute.
Un nuovo studio di Lindsey Muir, Ph.D., dottorando Cooper Stansbury e colleghi utilizza l’analisi di un’unica cellula dell’espressione genica combinata con la trascrittomica spaziale per rivelare tipi di cellule immunitarie e interazioni precedentemente non riconosciuti all’interno del tessuto adiposo. La trascrittomica spaziale è una tecnologia più recente che cattura tutta l’espressione genica in piccoli punti in un’intera sezione sottile di tessuto.
Studiare il grasso è più facile a dirsi che a farsi. Nei tessuti organizzati in strati definiti, ad esempio il midollo spinale o il cervello, “è più facile verificare con i propri dati e identificare questo o quello strato come un particolare tipo di cellula e sapere che dovrebbe esprimere i geni X, Y e Z”, ha affermato Muir, professore assistente di ricerca presso il Dipartimento di Medicina Computazionale e Bioinformatica.
"Con il tessuto adiposo è molto più difficile perché i tipi di cellule sono distribuiti uniformemente in tutto il tessuto, senza strati cellulari definiti." Nell’obesità, le cellule adipose o gli adipociti si espandono e possono raggiungere un limite che alla fine provoca la morte cellulare e porta all’infiammazione.
Per comprendere meglio i tipi di cellule immunitarie all’interno del tessuto adiposo e dove si incontrano nell’obesità, il team ha nutrito i topi con una dieta ricca di grassi per 14 settimane, ha raccolto tessuto adiposo e quindi ha utilizzato analisi spaziali e di singole cellule per produrre una lettura di tutti gli mRNA presenti nel campione.
Utilizzando un processo computazionale noto come clustering su dati di singole cellule , sono stati in grado di raggruppare insieme cellule la cui composizione genetica era più simile tra loro rispetto ad altri gruppi o al campione complessivo.
Hanno scoperto qualcosa di sorprendente nella popolazione di macrofagi dei campioni , una cellula immunitaria il cui compito è quello di ripulire le cellule morte e i detriti.
"Sapevamo che i macrofagi avrebbero probabilmente più sottotipi, ciò che ci ha sorpreso è stato il numero che ne è emerso, che era molto diverso tra loro e appariva in tempi diversi e diventava più dominante nel tempo."
Hanno identificato cinque tipi, che hanno chiamato Mac1, 2, 3, 4 e 5. Mac1 risiedeva nel tessuto sia dei topi magri con una dieta normale che dei topi obesi. Mac2 e Mac3, identificati dai loro geni proinfiammatori , hanno raggiunto il picco dopo 8 settimane di dieta ricca di grassi.
Tuttavia, con il progredire della dieta ricca di grassi fino a 14 settimane, le cellule Mac4 e Mac5, che avevano una bassa espressione di geni proinfiammatori, hanno predominato, mentre le cellule proinfiammatorie Mac2 e Mac3 sono diminuite.
“L’idea sul campo è che il tipo di macrofagi che si accumulano nell’obesità promuovono uno stato infiammatorio . Sulla base di questi dati, c’è molto di più nella storia”, ha detto Muir.
La loro ipotesi è che Mac4 e Mac5 siano i macrofagi associati ai lipidi (LAM) descritti nel loro lavoro precedente e da altri ricercatori e potrebbero essere un segnale che il corpo sta cercando di sedare un livello dannoso di infiammazione proveniente da macrofagi pro-infiammatori e adipociti morenti. .
Successivamente, il sezionamento meticolosamente accurato del tessuto adiposo fresco congelato ha consentito l’analisi mediante trascrittomica spaziale. Ciascun punto di analisi nel metodo spaziale ha un codice a barre univoco attaccato all’mRNA nel tessuto sopra quel punto, quindi l’espressione genica può successivamente essere mappata in posizioni specifiche nel tessuto utilizzando i codici a barre come coordinate. In questo metodo, le sezioni vengono anche riprese subito prima della raccolta dell’mRNA. Lo studio ha esaminato queste immagini alla ricerca di marcatori rivelatori chiamati strutture a forma di corona , strutture associate alla resistenza all’insulina .
"Una volta che appaiono strutture simili a corone , impiegano molto tempo per scomparire e il loro aspetto indica una disfunzione dei tessuti", ha detto Muir. "Utilizzando l’elaborazione delle immagini, abbiamo identificato, in base alla densità di queste regioni, quella che probabilmente sarebbe una struttura simile a una corona e quindi verificato che potevamo vederle visivamente", ha detto Muir. Queste strutture avevano un’espressione genica che indicava la presenza di LAM Mac4 e Mac5.
Con maggiori informazioni sulla composizione cellulare e sull’organizzazione spaziale del tessuto adiposo nel contesto dell’obesità, il passo successivo, ha detto Muir, sarà quello di esaminare i processi di segnalazione e le proteine associate allo sviluppo della LAM e dei disordini metabolici.
Conclusioni I nostri dati esaminano l’attuale comprensione dei cambiamenti fenotipici dell’ATM nell’obesità. Identifichiamo importanti tappe fondamentali nello sviluppo di MN-LAM e forniamo un contesto spaziale per la segnalazione mieloide implicata nella disfunzione metabolica . Il nostro studio fornisce chiarezza sui tipi di cellule e sulla segnalazione coinvolti nella formazione e nell’accumulo di strutture a forma di corona (CLS), comprese le dinamiche spaziali dello sviluppo della LAM nell’obesità. |
Riferimento : " Un lignaggio dei macrofagi associati ai lipidi ricollega il paesaggio spaziale del tessuto adiposo nell’obesità precoce ", JCI Insight, DOI: /10.1172/jci.insight.171701
