Cum să păcăliți metabolismul corpului - un nou studiu pe modele animale

În ficat, celulele parenchimatoase (hepatocitele) și cele neparenchimatoase (celule endoteliale sinusoidale - LSEC, celule stelate hepatice - HSC, macrofage Kupffer) cooperează pentru a susține funcția hepatică, inclusiv metabolizarea acizilor grași (AG) în timpul perioadelor de post. Studiile inițiale arătaseră că proteina PLVAP (proteină asociată veziculelor plasmalemei) este importantă în endotelii cu fenestrații (ex. microvase), însă se considera că ficatul o exprimă predominant în endoteliu. Totuși, date noi indică faptul că, la șoarece adult, PLVAP este puternic exprimată în celulele stelate hepatice (HSC), nu în endoteliul sinusoidal. Până la acest studiu, nu existau informații că PLVAP ar juca vreun rol în non-endoteliu.
Cercetătorii de la Universitatea din Danemarca de Sud au eliminat condiționat gena Plvap doar în celulele stelate hepatice și au explorat efectele asupra homeostaziei lipidice și a metabolismului de post. Au folosit analize de expresie genică (bulk RNA, single-nuclear RNA-seq), microscopia electronică și studii metabolice la șoareci pentru a descoperi modul în care lipsa PLVAP din celulele stelate influențează procesele hepatice de utilizare a acizilor grași.

Principalele constatări

• Expresia PLVAP în HSC, nu în endoteliu: În contrast cu dogma anterioară (PLVAP = marker endotelial), s-a confirmat (prin single-molecule RNA FISH, IF) că, la șoarecii adulți, PLVAP se regăsește majoritar în celulele stelate.
• Ștergerea genei Plvap la nivel de HSC: Șoarecii cu knockout HSC-specific Plvap (_Plvap^HSC-KO_) se nasc și cresc normal, fără fenotipul sever (ex. pierdere proteică enteropatică) observat în knockoutul global.
• Alterarea metabolismului lipidic în post:

• În condiții de post (12-24h), ficatul la _Plvap^HSC-KO_ își pierde abilitatea de a acumula trigliceride (TAG) în hepatocite, iar genele asociate oxidării acizilor grași (beta-oxidare) și ketogenezei sunt reprimate.
• Testele de consum energetic indică un shift de la oxidarea acizilor grași spre carbohidrați - RQ ridicat și scădere a cetonemiei (beta-hidroxibutirat scăzut).
• Studii de microscopie arată foarte puține picături lipidice în ficatul _Plvap^HSC-KO_ postit, dar mai multe lipide se acumulează în mușchiul scheletic. Așadar, acizii grași circulanți ajung preferențial în mușchi, ficatul având o capacitate redusă de a-i prelua și stoca.

• Cresterea căii de semnalizare insulinică: Ficatul knockout prezintă fosforilare AKT mult mai mare în condiții de post și suprimă Pdk4, un factor cheie în adaptarea metabolică la post. Când s-a administrat un antagonist al receptorului insulinic (S961), nivelul picăturilor lipidice în ficatul knockout revine la normal, sugerând că hiperactivitatea semnalizării insulinei în ficat stă la baza lipsei de acumulare lipidică.
• Localizare subcelulară a PLVAP în HSC: Cu ajutorul STED, s-a demonstrat că PLVAP se asociază cu structuri caveloare la periferia HSC, lângă spațiul Disse. În knockout, caveolele marcate cu CAV1/CAVIN1 sunt încă prezente, dar le lipsește PLVAP.
• Fenotip reversibil prin diete bogate: În diete foarte bogate (HFD, Western diet) sau în prezența unui val crescut de acizi grași (ex. forțarea lipolizei cu CL316,243 la șoareci hrăniți), ficatul knockout își recapătă abilitatea de a depozita lipide, ceea ce anulează deficitul din modului de post.

Implicații majore

• O nouă funcție a celulelor stelate (HSC): În mod tradițional, HSC erau recunoscute pentru rolurile de depozitare a vitaminei A și de celule precursoare pentru fibroză. Aici, HSC + PLVAP se dovedesc esențiale pentru reglarea intrării acizilor grași în hepatocite și menținerea fluxului de oxidare de post.
• Relevanța PLVAP: Studiile anterioare indicau PLVAP ca proteină endotelială, responsabilă de finestrations diaphragms. Noua descoperire plasează PLVAP și în caveolele perisinusoidale ale HSC, unde nu formează diafragme fenestraționale, dar modulează semnalizarea insulinică și preluarea acizilor grași.
• Legătura cu pathologia metabolică: Lipsa PLVAP în HSC produce îmbunătățirea toleranței la glucoză și o mărire a sensibilității hepatice la insulină, sugerând că terapiile care influențează aceste caveole pot fi țintite pentru tratarea unor anomalii metabolice sau ficat gras.
• Caveolele și PLVAP: Combinația cu datele de la knockdownul global de Cav1 confirmă idea că ambele structuri/proteine (caveloele și PLVAP) susțin depozitarea și oxidarea hepatică a acizilor grași.

Concluzie și perspective

Lucrarea demonstrează, pentru prima dată, că proteina PLVAP joacă un rol non-endotelial într-un țesut adult, anume în celulele stelate ale ficatului. Ablarea sa nu afectează integritatea sinusurilor la nivel endotelial, dar compromite abilitatea ficatului de a reține și oxida acizii grași în timpul postului. Ca urmare, acizii grași sunt redirecționați spre mușchi, iar ficatul își intensifică utilizarea glucidelor. Pe termen lung, acest rezultat evidențiază importanța microambientului perisinusoidal și a sinergiilor dintre celulele stelate hepatice și hepatocite în menținerea homeostaziei lipidice. Este, de asemenea, un nou exemplu de cum modificările la nivelul pericitelor pot influența profund metabolismul hepatic și, implicit, întregul echilibru energetic al organismului.