Quando la temperatura si abbassa, l’organismo non reagisce soltanto con i brividi. Esistono diversi meccanismi che permettono di mantenere stabile la temperatura corporea, e uno dei più interessanti coinvolge il tessuto adiposo bruno, un tipo di grasso specializzato nel consumare energia per produrre calore. Una ricerca coordinata da studiosi di diverse università e strutture ospedaliere cinesi ha ora individuato un possibile protagonista inatteso di questa risposta: i polmoni.
Gli esperimenti, condotti principalmente su topi maschi, mostrano infatti che alcune fibre nervose presenti nelle vie respiratorie possono essere attivate dal freddo e avviare una sequenza di segnali capace di raggiungere il tessuto adiposo. Non significa che siano i polmoni a “bruciare grasso”, né che respirare aria fredda rappresenti una strategia per perdere peso. Il dato interessante riguarda piuttosto l’esistenza di un nuovo sistema di comunicazione tra organi che sembra partecipare alla termoregolazione.
Il grasso bruno consuma energia per produrre calore
Per comprendere la scoperta bisogna distinguere il tessuto adiposo bianco da quello bruno. Il primo rappresenta la principale riserva energetica dell’organismo e accumula energia sotto forma di lipidi. Il grasso bruno, invece, contiene numerosi mitocondri ed è particolarmente adatto a utilizzare nutrienti per produrre calore attraverso un processo chiamato termogenesi senza brivido. È un sistema importante nei mammiferi e contribuisce alla difesa della temperatura corporea quando l’ambiente diventa più freddo.
Il percorso meglio conosciuto parte dai recettori presenti nella pelle, che rilevano la diminuzione della temperatura e trasmettono l’informazione al sistema nervoso centrale. Dal cervello partono quindi segnali attraverso il sistema nervoso simpatico che raggiungono il tessuto adiposo e ne aumentano l’attività termogenica. Il nuovo studio non mette in discussione questo circuito, ma suggerisce che esista un secondo livello di regolazione che passa attraverso i polmoni.
I ricercatori hanno osservato che l’esposizione al freddo attiva alcune fibre nervose polmonari positive alla tirosina idrossilasi, indicate nello studio come TPNF. La tirosina idrossilasi è un enzima coinvolto nella produzione delle catecolamine, molecole che partecipano alla trasmissione di diversi segnali del sistema nervoso. Queste fibre non si limitano però a reagire alla temperatura: entrano in comunicazione con particolari cellule delle vie respiratorie e da questo dialogo sembra partire una parte della risposta metabolica.
Il ruolo delle cellule Club dei bronchi
Le fibre nervose individuate dagli studiosi raggiungono le cellule Club, cellule secretorie che rivestono alcune porzioni delle vie aeree. È qui che il circuito diventa più complesso. Le cellule Club producono infatti una proteina chiamata SCGB3A1, che può entrare in relazione con un trasportatore presente sugli adipociti, denominato SLC44A2.
SLC44A2 permette l’ingresso della colina nelle cellule adipose. Questa molecola partecipa a diversi processi metabolici e alla formazione di componenti delle membrane cellulari. Secondo gli esperimenti, SCGB3A1 si lega al trasportatore e limita l’ingresso della colina, riducendo così l’attivazione della termogenesi. In condizioni normali, quindi, la proteina prodotta dalle cellule bronchiali funzionerebbe almeno in parte come un freno.
Quando arriva il freddo, però, il sistema cambia. L’attivazione delle fibre nervose polmonari riduce la produzione di SCGB3A1 attraverso segnali mediati dai recettori adrenergici beta-2. Diminuendo questa proteina, viene meno una parte dell’ostacolo al trasporto della colina negli adipociti e la produzione di calore può aumentare. Non si tratta quindi di un effetto diretto dell’aria fredda sul grasso, ma di una vera sequenza di comunicazioni tra sistema nervoso, cellule bronchiali e tessuto adiposo.
Il circuito sembra rafforzarsi durante l’esposizione al freddo
Lo studio ha individuato anche un secondo meccanismo che potrebbe rendere questa risposta più efficace. Le cellule Club possono rilasciare NGF, il fattore di crescita nervoso, una molecola che favorisce la crescita e il mantenimento delle fibre nervose. L’attivazione delle fibre polmonari stimola la produzione di NGF e quest’ultimo, a sua volta, favorisce ulteriormente l’innervazione delle cellule bronchiali.
Si crea quindi una sorta di circuito di rinforzo: il freddo attiva i nervi, i nervi modificano il comportamento delle cellule Club e queste producono segnali capaci di sostenere ulteriormente la componente nervosa. Il risultato complessivo osservato nei topi è una maggiore capacità di attivare la termogenesi nel tessuto adiposo.
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Per verificare sperimentalmente il meccanismo, gli studiosi hanno inoltre somministrato noradrenalina direttamente nella trachea dei topi. La procedura ha stimolato la via adrenergica descritta e ha determinato un aumento della produzione di calore. È un dato utile per confermare il funzionamento del circuito, ma non rappresenta in alcun modo una procedura destinata all’uso umano o un trattamento già disponibile.
Cosa c’entra questa scoperta con obesità e metabolismo
Il tessuto adiposo bruno è studiato da anni anche per il suo possibile ruolo nelle malattie metaboliche. A differenza del grasso bianco, infatti, utilizza energia anziché conservarla e questo ha alimentato l’interesse verso strategie capaci di aumentarne l’attività. L’idea teorica è che comprendere meglio i sistemi che regolano la termogenesi possa offrire nuovi bersagli per lo studio dell’obesità e delle alterazioni metaboliche.
La nuova ricerca aggiunge un elemento inatteso: la regolazione del grasso bruno potrebbe non dipendere soltanto dai circuiti nervosi già conosciuti, ma anche da segnali provenienti dalle vie respiratorie. I polmoni emergono quindi non soltanto come organi deputati agli scambi di ossigeno e anidride carbonica, ma come una possibile componente di una rete più ampia di comunicazione metabolica tra tessuti.
Questo non significa però che l’attivazione del circuito produca necessariamente una perdita di peso significativa. Anche nell’uomo esiste tessuto adiposo bruno metabolicamente attivo, ma il suo contributo al consumo energetico totale può essere variabile e non è sufficiente, sulla base delle conoscenze attuali, per trasformare l’esposizione al freddo in una strategia dimagrante.
Per ora il meccanismo è stato dimostrato nei topi maschi
Il limite più importante dello studio è proprio il modello sperimentale. Gli esperimenti principali sono stati condotti su topi maschi, e non sappiamo ancora se il circuito polmone-tessuto adiposo funzioni nello stesso modo nell’uomo, quanto sia importante nella nostra termoregolazione e se esistano differenze legate al sesso, all’età o alle condizioni metaboliche.
Anche l’eventuale utilizzo terapeutico è molto lontano. Modificare un circuito che coinvolge sistema nervoso, vie respiratorie, recettori adrenergici e metabolismo del tessuto adiposo potrebbe avere conseguenze molto più ampie della sola produzione di calore. Prima di pensare a farmaci o altri interventi servirebbe quindi comprendere se il meccanismo sia conservato nell’uomo e quale ruolo abbia realmente nell’equilibrio energetico.
Lo studio pubblicato su Nature Communications offre quindi soprattutto una nuova spiegazione di come diversi organi possano comunicare durante l’esposizione al freddo. Le vie respiratorie sembrano partecipare a un sistema di segnali che raggiunge il grasso bruno e ne facilita l’attivazione, aggiungendo un altro livello alla complessa regolazione della temperatura corporea. È una scoperta interessante per comprendere meglio il metabolismo, ma respirare aria gelida per dimagrire resta una conclusione che questi dati non permettono affatto di sostenere.
Fonte:
Nature Communications - TH-positive pulmonary nerve fiber-epithelial interaction promotes adipose thermogenesis in male mice
