צוות ב- Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC), בראשות פרופסור מיגל אנגל דל פוזו באריוסו, העומד בראש קבוצת Mechanoadaptation וביולוגיה Caveolae ב-CNIC, זיהה מנגנון חיוני בתאי שומן (אדיפוציטים) המאפשר להם להגדיל בבטחה כדי לאגור אנרגיה. תהליך זה מונע נזק לרקמות ומגן על הגוף מפני ההשפעות הרעילות של צבירת מולקולות שומן (ליפידים) במקומות לא מתאימים. התוצאות, שפורסמו ב תקשורת טבעמסמנים התקדמות גדולה בהבנת מחלות מטבוליות. יתרה מכך, תגלית זו פותחת פתח לפיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשות למלחמה במחלות הקשורות לעודף אנרגטי כרוני, כגון עודף משקל, השמנת יתר, ליפודיסטרופיה ותסמונת מטבולית, וסיבוכים קרדיווסקולריים ומטבוליים חמורים שלהן.
בחברות מודרניות, המאופיינות באורח חיים בישיבה ובתזונה עתירת קלוריות, רקמת השומן היא גורם מכריע לבריאות מטבולית. אדיפוציטים יכולים להגדיל כדי לאגור אנרגיה בצורה של שומן, ולמנוע עודפי שומנים להצטבר באיברים כמו הכבד או בדופן כלי הדם (במיוחד בלב ובמוח), שם הם עלולים לגרום לנזק בלתי הפיך.
עם זאת, תהליך זה אינו נטול סיכונים. כאשר אדיפוציטים עמוסים בשומן הם עלולים להיקרע, לשחרר את התוכן הרעיל שלהם וליצור דלקות ושינויים מטבוליים.
מחקר CNIC בדק כיצד אדיפוציטים מסתגלים לעמוד בלחץ המכני הקשור להתרחבותם כדי להכיל עודף שומן.
הצוות ניתח את תפקידן של caveolae, פלישות קטנות בקרום התא הפועלות כחיישנים ובולמי זעזועים של מתחים אלו.
כאשר אדיפוציט צובר שומן ופני השטח שלו נמצאים במתח מתיחה מוגבר, הקאווליות משתטחות ומשחררות 'מאגר' של ממברנה המאפשרת לתא להגדיל מבלי להתפרק. לעומת זאת, כאשר מאגרי השומן פוחתים, המבנים הללו מתקבצים מחדש כדי להפחית את עודפי הממברנה ולהחזיר את היציבות התאית".
ד"ר מריה אבוי פרדל, מחקר סופר ראשון
Caveolae: לא רק תמיכה מבנית
בנוסף להגנה פיזית על אדיפוציטים, לקבולה יש גם תפקיד חיוני בתיאום חילוף החומרים של התא. מיגל אנגל דל פוזו באריוסו הסביר כי במהלך התרחבות האדיפוציטים, "רכיבים מולקולריים של מבני ממברנה אלה נעים לתאי תאים אחרים, ומעבירים אותות שמתאים את הפעילות המטבולית כך שתתאים לרמת מאגרי האנרגיה. יכולת זו לתקשורת פנימית הופכת caveolae לאלמנטים מרכזיים עבור caveolar יעיל פוּנקצִיָה."
עם זאת, כאשר מבנים אלה נעדרים או לא מתפקדים, אדיפוציטים הופכים לנוקשים יותר, פגיעים לקרע ופחות יעילים באחסון אנרגיה. התוצאה, הוסיף אבוי פרדל, "היא תגובה דלקתית הפוגעת בבריאות המטבולית של הגוף. תופעה זו קשורה למצבים כמו ליפודיסטרופיה, שבה הגוף אינו יכול לאגור שומן, מה שמוביל לשינויים מטבוליים וקרדיווסקולריים חמורים".
מחקר CNIC מדגיש את תפקיד המפתח של חלבון caveolae caveolin-1 (Cav-1). כדי שה-caveolae ישטוח בצורה נכונה בתגובה לתנודות במתח מכאני בקרום התא, Cav-1 צריך לעבור שינוי כימי על ידי הוספת קבוצת זרחן לחומצה אמינית ספציפית, תהליך הנקרא זרחון. לצורך המחקר, החוקרים פיתחו עכבר מהונדס המבטא גרסה שעברה שינוי גנטית של Cav-1 שלא ניתן לזרחן. זה גורם לאדיפוציטים להתרחב בצורה נכונה בתגובה למתח המכני שנוצר מהצטברות שומנים (ראה איור), מה שמגביל מאוד את יכולתם לאגור אנרגיה ולשמור על שלמות התא. כישלון המנגנון הפשוט הזה מוביל בסופו של דבר לליפודיסטרופיה ולהשלכותיה הקשות.
דל פוזו באריוסו סיכם כי "תוצאות אלו נותנות לנו הבנה טובה יותר כיצד רקמת השומן מגיבה לכוחות המכניים הקשורים לעודף אנרגטי. בהקשר של השמנת יתר ותסמונת מטבולית, מנגנון הגנה זה חיוני למזעור הנזק לאורגניזם".
המחקר נערך בהשתתפות יחידות Transgenesis, Pluripotent Cell Technology, מיקרוסקופיה והיסטופתולוגיה ב-CNIC. צוות CNIC גם שיתף פעולה עם חוקרים מה- Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC), ה Centro de Investigación en Medicina Molecular y Enfermedades Crónicas (CIMUS), ה Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), ה Instituto de Investigaciones Biomédicas 'Sols-Morreale'ואת Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas–CSIC.
