Ricerca

Le specie lipidiche offrono intuizioni sulla salute metabolica

Primo piano di Dave Pagliarini, direttore della Dipartimento Metabolismo presso il Morgridge Institute for Research e professore associato di biochimica presso l’Università del Wisconsin-Madison.

Le malattie cardiache sono il killer numero uno negli Stati Uniti e gli alti livelli di trigliceridi nel sangue sono citati come uno dei numerosi fattori di rischio. Milioni di pannelli lipidici, esami del sangue che osservano i livelli di colesterolo e trigliceridi, vengono eseguiti in clinica ogni anno.

Due nuovi studi dell’Istituto Morgridge per la ricerca suggeriscono che i test attuali, che misurano l’abbondanza di classi lipidiche, sono insufficienti. Piuttosto, i lipidi identificati e studiati a livello di singola specie – anziché raggruppati in classi – possono essere le migliori firme di salute metabolica.

I risultati sono stati pubblicati online il 13 giugno 2018 in Cell Systems come documenti ad accesso aperto, uno focalizzato sulle specie lipidiche plasmatiche e il secondo sulle specie lipidiche epatiche.

I lipidi, o grassi, sono incredibilmente importanti per la salute umana, eppure una delle biomolecole più difficili da studiare. Sfruttando i progressi nella tecnologia della spettrometria di massa, gli scienziati di Morgridge hanno misurato circa 150 specie lipidiche nel sangue e nel fegato dei topi e ne hanno identificate alcune che possono fungere da firme di stati metabolici sani o malsani.

Per i pazienti che ricevono un pannello lipidico – qualcosa che l’American Heart Association suggerisce per tutti dopo i 20 anni – i risultati includeranno un riferimento ai livelli di trigliceridi. Questi test esaminano i trigliceridi alla rinfusa, come gruppo, e misurano i livelli presenti nel sangue.

Ma Molly McDevitt, una studentessa laureata nel laboratorio di Dave Pagliarini a Morgridge e co-autrice della riceerca, dice che osservare le singole specie di trigliceridi fornisce un quadro molto più accurato.

“Non sappiamo nemmeno quanti trigliceridi diversi ci sono – centinaia, migliaia”, dice McDevitt. “Abbiamo scoperto che alcuni trigliceridi si correlano positivamente con un fegato grasso, mentre altri negativamente.Gestire tutti i trigliceridi in una classe maschera queste associazioni più sottili”.

In questo studio, gli scienziati hanno identificato sette specie di trigliceridi nel sangue che si associano a fegato sano o grasso.

La malattia epatica non alcolica (NAFLD) – una patologia in cui il fegato ingrassa e le cellule iniziano a morire, portando infine a insufficienza d’organo – è stato un obiettivo in questo lavoro, anche se i risultati hanno un impatto anche su altre malattie correlate al metabolismo lipidico diabete, obesità e sindrome metabolica.

Il lavoro è stato co-diretto dal team di Johan Auwerx dell’EPFL in Svizzera, affiliato al Morgridge e il professore dell’Università del Wisconsin-Madison Josh Coon hanno contribuito con gli studi alla spettrometria di massa.

Identificazione dei biomarcatori per la malattia

Una delle domande poste tra i due documenti: misurare i lipidi nel plasma (un semplice esame del sangue) ti dice qualcosa su ciò che sta accadendo in un organo? Spesso, per identificare un fegato grasso, è necessaria una biopsia epatica invasiva. Prendere un campione di sangue sarebbe un modo molto più semplice per diagnosticarlo.

Gli studi sono ancora nelle prime fasi, ma i risultati sembrano promettenti.

“Mentre passiamo dalla misurazione di una classe lipidica di massa nel siero a specifici lipidi, stiamo scoprendo che alcuni in effetti prevedono ciò che sta accadendo nel fegato”, dice Dave Pagliarini, direttore del tema del metabolismo del Morgridge. “Questo ci dà la certezza che potremmo essere in grado di scoprire biomarcatori nel plasma i quali riportano ciò che sta accadendo nel metabolismo degli organi.”

Utilizzo di approcci multi-omici per ulteriori scoperte

Combinando i dati dei lipidi con altri set di dati biomedici, un approccio noto come multi-omici, gli scienziati sono stati in grado di identificare e dare priorità a gruppi di geni che conoscono causando i cambiamenti nei livelli lipidici.

“Potremmo trovare una posizione sul DNA che contiene 400 geni, e sarebbe davvero difficile seguire tutti questi”, dice McDevitt. “Usando i diversi livelli dell’approccio multi-omico, come i fenotipi e i livelli di espressione genica, ci aiuta a restringere l’elenco a qualcosa di molto più facile da gestire”.

Il lavoro futuro esaminerà le regioni del genoma che il team ha trovato collegato ai vari lipidi. L’obiettivo è identificare i geni responsabili dei cambiamenti lipidici e i meccanismi di come lo fanno.

“Questo è davvero un punto di partenza”, dice Pagliarini. “Questi studi su larga scala ora forniscono a noi e agli altri membri della comunità l’opportunità di dare la priorità a questi geni per nuove intuizioni meccanicistiche”.