O nouă descoperire în domeniul obezității rescrie decenii de știință a metabolismului grăsimilor

Un studiu realizat la Université de Toulouse și publicat în jurnalul Cell Metabolism la data de 4 noiembrie 2025 a analizat, pe o perioadă de mai mulți ani, relația dintre distribuția intracelulară a lipazei hormon-sensibile și funcțiile metabolice esențiale ale adipocitelor la mamifere. Studiul a urmărit modul în care localizarea nucleară a acestei enzime influențează menținerea masei adipoase, remodelarea matricii extracelulare și reglarea metabolismului mitocondrial.
Adipocitele sunt celule-cheie în controlul homeostaziei energetice, stocând trigliceride în picături lipidice și eliberând acizi grași liberi în perioade de deficit energetic. În timpul postului, catecolaminele activează căile dependente de adenozin monofosfat ciclic și proteinkinaza A, determinând fosforilarea lipazei hormon-sensibile, în mod tradițional considerată o enzimă citozolică implicată în lipoliză. Totuși, atât date biochimice, cât și dovezi filogenetice au sugerat că această proteină are funcții non-lipolitice.

Fenotipul paradoxal al modelelor animale a întărit această ipoteză: deși deficitul complet de lipază hormon-sensibilă ar fi trebuit să producă obezitate prin încetinirea hidrolizei trigliceridelor, animalele cu absența acestei enzime prezintă un tablou de lipodistrofie, cu depozite adipoase reduse și alterări ale diferențierii adipocitare. Aceste observații au sugerat existența unor funcții alternative ale enzimei, probabil localizate în alte compartimente celulare decât citozolul.

Despre studiu

Obiectivul cercetării

Autorii au dorit să clarifice rolul lipazei hormon-sensibile în nucleul adipocitelor și relevanța fiziologică a acestei localizări. Au investigat atât mecanismele de import și export nuclear, cât și impactul asupra expresiei genice, metabolismului mitocondrial și structurii țesutului adipos.

Metode experimentale principale

• Microscopie confocală, fracționare subcelulară și microscopie electronică de transmisie pentru a identifica localizarea subcelulară a lipazei hormon-sensibile.
• Proteomică LC–MS/MS cu cuantificare absolută pentru confirmarea prezenței proteinei în nucleul adipocitelor umane și murine.
• Co-imunoprecipitare și proximitate ligation assay pentru identificarea interacțiilor proteice.
• Modele murine CRISPR-Cas9 pentru alterarea expresiei totale sau a localizării enzimei:
  • șoareci knockout pentru lipaza hormon-sensibilă;
  • șoareci cu adăugare de secvență de localizare nucleară, care restricționează enzima în nucleu;
  • șoareci heterozigoți combinați pentru evaluarea efectului dozei nucleare.
• Knockdown prin interferență ARN în adipocite umane pentru analiza expresiei genice și a funcțiilor mitocondriale.
• Injectarea unui vector viral adeno-asociat care exprimă forma nucleară catalitic-inactivă a enzimei pentru testarea rolului non-enzimatic.

Principalele observații mecanistice

• Enzima este detectată consistent în nucleul adipocitelor, unde se asociază cu cromatina.
• Interacționează cu proteine implicate în procesarea pre-ARN mesagerului, inclusiv subunități ale ARN polimerazei II și proteine din familia DBHS (SFPQ și NONO), sugerând un rol în reglarea expresiei genice.
• Interacționează cu mediatorul semnalizării transformării factorului de creștere beta, SMAD3, în complex fără SMAD4, indicând un mecanism non-canonic de semnalizare.
• Localizarea nucleară este influențată de semnalizarea transformării factorului de creștere beta (import nuclear) și de semnalizarea proteinkinazei A (export nuclear).

Rezultate

Localizarea și funcția nucleară

Studiul a demonstrat că lipaza hormon-sensibilă este prezentă atât în citozol, cât și în nucleu. Nivelul acesteia în nucleu este aproximativ cu 1,6 ori mai scăzut decât în citozol, însă variațiile relative sunt esențiale pentru funcția celulară. Interacțiile directe cu ARN polimeraza II și proteinele SFPQ și NONO arată că enzima participă la controlul expresiei genice, în special în procese precum procesarea ARN și reglarea transcripției.

Relevanța in vivo a localizării nucleare

• Șoarecii knockout prezintă lipodistrofie severă, cu mase adipoase reduse și expresie anormală a markerilor adipocitari.
• Șoarecii în care enzima este prezentă exclusiv în nucleu (prin inserția unei secvențe de localizare nucleară) au o morfologie a țesutului adipos normală, cu mase adipoase similare celor de tip sălbatic.
• Însă acești șoareci devin infertili, sugerând că rolul nuclear este specific adipocitelor, iar funcțiile citozolice sunt necesare pentru fertilitatea masculină.
• În condiții de dietă bogată în grăsimi, șoarecii cu lipază nucleară prezervată mențin o masă adipoasă normală, în timp ce knockout-urile dezvoltă lipodistrofie asociată cu hepatomegalie și dereglări ale glucozei.

Reglarea expresiei genice și metabolismului mitocondrial

Knockdown-ul enzimei în adipocite umane a produs două modificări majore:

• Scăderea expresiei genelor dependente de transformarea factorului de creștere beta implicate în remodelarea matricii extracelulare, în paralel cu reducerea secreției de peptide specifice acestei căi.
• Creșterea expresiei genelor mitocondriale, inclusiv a celor implicate în fosforilarea oxidativă și termogeneză, însoțită de:
  • creșterea conținutului de ADN mitocondrial;
  • creșterea nivelului proteinelor mitocondriale inclusiv UCP1;
  • creșterea consumului de oxigen și a oxidării acizilor grași.

Aceste efecte sunt prezente atât în adipocite albe, cât și în adipocite beige, sugerând un mecanism general de reglare metabolică.

Independența față de activitatea enzimatică

Autorii au arătat că efectele asupra mitocondriilor nu sunt dependente de hidroliza trigliceridelor. Mai multe linii de evidență susțin acest lucru:

• inhibitorii catalitici nu modifică expresia genelor mitocondriale;
• depleția lipazei trigliceridice adiționale nu alterează fenotipul indus de knockdown;
• activarea receptorului peroxisomal proliferator gamma nu influențează inducerea genelor mitocondriale.

Rolul proteinei PGC-1α

Depleția lipazei determină creșterea transcripției mARN-ului PPARGC1A, codificând coactivatorul PGC-1α, un regulator major al biogenezei mitocondriale. Nivelurile crescute de PGC-1α sunt esențiale pentru inducerea globală a genelor mitocondriale observate în absența enzimei.

Interacțiunea cu semnalizarea transformării factorului de creștere beta

Enzima se asociază fizic cu SMAD3 atât în citozol, cât și în nucleu, iar această asociere controlează importul nuclear. Proteina SMAD3 este necesară atât pentru inducerea genelor mitocondriale, cât și pentru reprimarea celor extracelulare. Interacțiunea dintre SMAD3 și lipaza hormon-sensibilă formează un complex specific adipocitelor care modulează semnalizarea genetică într-o manieră diferită de complexul canonic SMAD3/SMAD4.

Controlul exportului nuclear

Exportul nuclear este determinat de fosforilarea prin proteinkinaza A, al cărei domino mecanistic include:

• activarea de către catecolamine;
• favorizarea translocării enzimei către picătura lipidică;
• întreruperea interacțiunii dintre enzima nucleară și SMAD3.

Acest mecanism asigură trecerea rapidă de la un program transcripțional represiv la unul activator în perioadele de mobilizare energetică, permițând o creștere rapidă a metabolismului mitocondrial.

Concluzii

Studiul demonstrează că lipaza hormon-sensibilă este un regulator nuclear esențial al metabolismului adipocitar, integrând semnale din căile proteinkinazei A și transformării factorului de creștere beta. Localizarea nucleară precis controlată este necesară pentru menținerea masei adipoase, remodelarea adecvată a matricii extracelulare și reglarea fină a metabolismului mitocondrial. Rezultatele deschid perspective pentru studii viitoare asupra rolului nuclear al enzimelor clasificate anterior drept exclusiv citozolice.