Gli esseri umani, come la maggior parte degli organismi, sono costantemente esposti a temperature alternate più fredde o più calde. Queste variazioni ambientali provocano notevoli effetti metabolici e richiedono continui adattamenti. Sebbene alcuni di questi adattamenti conferiscano determinati effetti benefici sulla salute, non era noto l’impatto del freddo e del calore sui vari organi in un contesto di tutto il corpo. Per comprendere il meccanismo biologico globale in gioco, un team dell’Università di Ginevra (UNIGE) ha analizzato i cambiamenti nell’espressione genica simultaneamente in vari organi nei topi. Hanno scoperto che tutti gli organi reagiscono fortemente ai cambiamenti di temperatura, mostrando ciascuno la propria modulazione specifica. Per stimolare la ricerca e le potenziali applicazioni terapeutiche, gli scienziati hanno creato un’applicazione basata sul web in cui migliaia di profili di espressione genica sono liberamente accessibili.eVita .
La temperatura è uno dei principali fattori ambientali a cui sono soggetti gli esseri viventi. L’esposizione al freddo o al caldo ha effetti sorprendenti sul metabolismo e sulla salute, e l’implicazione della temperatura sulla salute umana è evidente anche dalla distribuzione geografica dell’incidenza di alcune malattie. Ma al di là della risposta fisiologica di alcuni tessuti, fino a che punto vivere in un ambiente più freddo o più caldo contribuisce ai cambiamenti biologici dell’intero corpo?
“Nei nostri studi precedenti, avevamo già osservato che la temperatura aveva effetti importanti sul funzionamento di alcuni organi”, spiega Mirko Trajkovski, Professore nel Dipartimento di Fisiologia e Metabolismo Cellulare e nel Centro Diabete della Facoltà di Medicina dell’UNIGE, che ha diretto questa ricerca.
“Ora sappiamo che l’esposizione al freddo favorisce la perdita di peso a causa dell’aumento della termogenesi e allevia i sintomi della sclerosi multipla, mentre l’esposizione al calore ha effetti protettivi su alcune malattie legate all’età, come l’osteoporosi. Ma cosa succede sulla scala del l’intero organismo? In effetti, i nostri risultati precedenti indicano effetti dipendenti dal contesto delle alterazioni della temperatura su vari organi e malattie, ma l’adattamento generale dell’organismo deve essere affrontato in modo integrativo”.
Tutti gli organi reagiscono in modo diverso
Per raggiungere questo obiettivo, gli scienziati hanno analizzato l’espressione dei geni in undici organi (tutti i tessuti adiposi (grassi), muscoli, fegato, cervello, ipotalamo, ileo, midollo spinale , milza e midollo osseo ) di tre gruppi di topi esposti a una temperatura di 10°C, 22°C o 34°C. “I dati mostrano che l’intero corpo reagisce profondamente ai cambiamenti di temperatura”, afferma Mirko Trajkovski. “Tuttavia, non esiste una risposta uniforme: ogni organo cambia la sua espressione genica a modo suo, in modo leggermente diverso dal resto dei tessuti”.
Per capire meglio se questo fenomeno fosse dovuto all’espressione unica di geni specifici per ciascun organo, il team di ricerca ha eseguito ulteriori analisi, concentrandosi sui geni che sono espressi in tutti gli organi. E anche considerando solo questo insieme ristretto di geni, le differenze nell’attivazione erano comunque sorprendenti.
Verso raccomandazioni terapeutiche?
“Sapere che l’esposizione a temperature alternate provoca effetti importanti sulle malattie metaboliche come l’obesità e l’osteoporosi, o anche sulle malattie autoimmuni, indica l’uso degli sbalzi di temperatura come potenziale intervento terapeutico sullo stile di vita. Tuttavia, dobbiamo prima decifrare gli effetti indotti dalla temperatura in modo integrativo in tutto il corpo, e non solo a livello di un singolo organo. Il nostro lavoro consente proprio questo: indagare e comprendere i meccanismi all’opera in vari organi contemporaneamente”, afferma Mirko Trajkovski.
Per accelerare la ricerca in questo campo emergente, il team di Ginevra ha creato un’applicazione basata sul Web gratuita e facilmente accessibile che consente agli utenti, scienziati e pubblico in generale , di cercare l’espressione di migliaia di geni in risposta a esposizione al freddo o al calore in vari organi. “Questi risultati saranno più utili se condivisi e sfruttati da un gran numero di persone”, conclude Mirko Trajkovski.
Ulteriori informazioni: Noushin Hadadi et al, Il profilo multi-tessuto comparativo rivela un’ampia specificità del tessuto nella riprogrammazione del trascrittoma durante l’adattamento termico, eLife (2022). DOI: 10.7554/eLife.78556
Applicazione e database: metlabomics.unige.ch/Search