Un nuevo estudio unicelular descubre diversas células inmunitarias en ratones obesos.

Un linaje de macrófagos asociados a lípidos reconfigura el paisaje espacial del tejido adiposo en la obesidad temprana

La infiltración de macrófagos del tejido adiposo (ATM) se asocia con disfunción del tejido adiposo y resistencia a la insulina en ratones y humanos. Los datos unicelulares recientes destacan una mayor heterogeneidad de ATM en la obesidad, pero no proporcionan un contexto espacial para la dinámica del fenotipo ATM. Integramos RNA-Seq unicelular, transcriptómica espacial e imágenes de tejido adiposo murino en un estudio temporal de la obesidad inducida por la dieta. En general, las células inmunes proinflamatorias predominaron en la obesidad temprana, mientras que las ATM antiinflamatorias no residentes predominaron en la obesidad crónica. Un subconjunto de estos ATM antiinflamatorios eran transcriptómicamente intermedios entre los monocitos y los macrófagos maduros asociados a lípidos (LAM) y eran consistentes con un precursor de LAM (pre-LAM). Los pre-LAM se asociaron espacialmente con estructuras en forma de corona (CLS) de obesidad temprana, que indican disfunción del tejido adiposo. Los datos espaciales mostraron colocalización de transcripciones de ligando-receptor relacionadas con la señalización de lípidos entre monocitos, pre-LAM y LAM, incluidos Apoe, Lrp1, Lpl y App. La expresión pre-LAM de estos ligandos en la obesidad temprana sugirió señalización a LAM en el microambiente CLS. Nuestros resultados perfeccionan la comprensión de la diversidad macrófagos del tejido adiposo (ATM)  y brindan información sobre la dinámica del linaje LAM durante el desarrollo de la enfermedad metabólica.

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El tejido graso, por mucho que haya sido vilipendiado, es un órgano corporal increíblemente complejo y esencial involucrado en el almacenamiento de energía y la producción de hormonas, entre otras funciones. Sin embargo, los estilos de vida modernos han provocado una epidemia mundial de obesidad y el correspondiente aumento de afecciones relacionadas, como la diabetes tipo 2 y las enfermedades cardiovasculares.

Los investigadores están intentando descubrir los conceptos básicos de cómo se estructura el tejido adiposo y, específicamente, la inflamación asociada con la obesidad, con la esperanza de descubrir la conexión entre la acumulación de grasa y los malos resultados de salud.

Un nuevo estudio de Lindsey Muir, Ph.D., candidato a doctorado Cooper Stansbury y sus colegas utiliza el análisis unicelular de la expresión genética combinado con transcriptómica espacial para revelar tipos e interacciones de células inmunes no reconocidas previamente dentro del tejido adiposo. La transcriptómica espacial es una tecnología más nueva que captura toda la expresión genética en pequeños puntos en una sección delgada completa de tejido.

Estudiar la grasa es más fácil de decir que de hacer. En tejidos que están organizados en capas definidas, por ejemplo la médula espinal o el cerebro, “es más fácil hacer controles con sus datos e identificar esta o aquella capa como un tipo de célula particular y saber que debería expresar los genes X, Y y Z”, dijo Muir, profesor asistente de investigación en el Departamento de Medicina Computacional y Bioinformática.

«Con el tejido adiposo, es mucho más difícil porque los tipos de células se distribuyen uniformemente por todo el tejido, sin capas celulares definidas». En la obesidad, las células grasas o adipocitos se expanden y pueden alcanzar un límite que, en última instancia, provoca la muerte celular y conduce a la inflamación.

Para comprender mejor los tipos de células inmunitarias dentro del tejido adiposo y dónde se encuentran entre sí en la obesidad, el equipo alimentó a ratones con una dieta rica en grasas durante 14 semanas, recogió tejido graso y luego utilizó análisis espaciales y de células individuales para producir una lectura de todos los ARNm presentes en la muestra.

Utilizando un proceso computacional conocido como agrupamiento en los datos de células individuales, pudieron agrupar células cuya composición genética se parecía más entre sí que otros grupos o la muestra general.

Descubrieron algo sorprendente sobre la población de macrófagos de las muestras, una célula inmune cuyo trabajo es limpiar las células muertas y los desechos.

«Sabíamos que los macrófagos probablemente tendrían múltiples subtipos, lo que nos sorprendió fue el número que surgió, que era muy diferente entre sí y aparecía en diferentes momentos y se volvía más dominante con el tiempo».

Identificaron cinco tipos, a los que denominaron Mac1, 2, 3, 4 y 5. Los Mac1 residían en el tejido tanto en ratones delgados con una dieta normal como en ratones obesos. Mac2 y Mac3, que fueron identificados por sus genes proinflamatorios, alcanzaron su punto máximo después de 8 semanas de dieta alta en grasas.

Sin embargo, a medida que la dieta alta en grasas avanzaba hasta las 14 semanas, predominaban las células Mac4 y Mac5, que tenían una baja expresión de genes proinflamatorios, mientras que las células proinflamatorias Mac2 y Mac3 disminuían.

“La idea en el campo ha sido que el tipo de macrófagos que se acumulan en la obesidad promueven un estado inflamatorio. Según estos datos, hay mucho más en la historia”, dijo Muir.

Su hipótesis es que Mac4 y Mac5 son los macrófagos asociados a lípidos (LAM) descritos en su propio trabajo anterior y por otros investigadores y pueden ser una señal de que el cuerpo intenta sofocar un nivel dañino de inflamación proveniente de macrófagos proinflamatorios y adipocitos moribundos.

A continuación, la sección minuciosamente cuidadosa del tejido graso fresco congelado permitió el análisis mediante transcriptómica espacial. Cada punto de análisis en el método espacial tiene un código de barras único que se adhiere al ARNm en el tejido encima de ese punto, por lo que la expresión genética se puede mapear posteriormente en ubicaciones específicas del tejido utilizando los códigos de barras como coordenadas. En este método, también se obtienen imágenes de las secciones justo antes de la recolección del ARNm. El estudio examinó estas imágenes en busca de marcadores reveladores llamados estructuras en forma de corona, estructuras que están asociadas con la resistencia a la insulina.

«Una vez que aparecen estructuras en forma de corona, tardan mucho en desaparecer y su apariencia indica disfunción del tejido», señaló Muir. «Utilizando el procesamiento de imágenes, identificamos, en función de la densidad de estas regiones, lo que probablemente sería una estructura similar a una corona y luego verificamos que podíamos verlas visualmente», dijo Muir. Estas estructuras tenían expresión genética que indicaba la presencia de LAM Mac4 y Mac5.

Con más información sobre la composición celular y la organización espacial del tejido adiposo en el contexto de la obesidad, el siguiente paso, dijo Muir, es examinar los procesos de señalización y las proteínas asociadas con el desarrollo de LAM y los trastornos metabólicos.

Conclusiones

Nuestros datos revisan la comprensión actual de los cambios fenotípicos ATM en la obesidad. Identificamos hitos importantes en el desarrollo de MN-LAM y proporcionamos un contexto espacial para la señalización mieloide implicada en la disfunción metabólica. Nuestro estudio proporciona claridad sobre los tipos de células y la señalización involucradas en la formación y acumulación de estructuras en forma de corona (CLS), incluida la dinámica espacial del desarrollo de LAM en la obesidad.

Referencia

Stansbury CM, Dotson GA, Pugh H, Rehemtulla A, Rajapakse I, Muir LA. A lipid-associated macrophage lineage rewires the spatial landscape of adipose tissue in early obesity. JCI Insight [Internet].2023[citado 20 oct 2023];8(19): e171701. doi: 10.1172/jci.insight.171701.

21 octubre 2023 | Fuente: IntraMed| Tomado de Noticias médicas 

Las hormonas y los metabolitos secretados después de practicar una actividad física actúan como un mecanismo conjunto para suprimir el hambre.

La compleja relación existente entre la actividad física y el equilibrio energético (la ingesta de alimentos versus el gasto calórico) se erige aún como un reto para la ciencia, fundamentalmente frente a los crecientes índices de sobrepeso y obesidad que se registran en el mundo. Algunos medicamentos disponibles en el mercado para el combate contra la obesidad funcionan de manera análoga a las hormonas relacionadas con el control del apetito. En tal sentido, un camino ha venido cobrando relevancia en el área: la comprensión de los procesos ligados a los metabolitos (los productos del metabolismo de las células) en el control del hambre y de la saciedad.

Y es precisamente una posible combinación de mecanismos similares a las funciones hormonales con las de los metabolitos lo que los investigadores Henver Simionato Brunetta, de la Universidad de Campinas (Unicamp), en Brasil, y Jens Lund, de la Universidad de Copenhague, en Dinamarca, señalan como prometedora con la mira puesta en avanzar al respecto de los tratamientos actualmente disponibles. En un editorial publicado en The Journal of Physiology, ambos científicos analizan un estudio aleatorizado dado a conocer en esa misma edición.

En la referida investigación, se analizó la interacción metabólica entre los hidratos de carbono y los ejercicios, y su papel en la regulación aguda del apetito. Encabezado por el profesor James Frampton, del Imperial College de Londres, dicho estudio apuntó dos metabolitos –el acetato y el succinato– como potenciales mediadores del apetito inducido por el ejercicio físico y de las respuestas de la ingestión de energía.

“El punto más interesante de este trabajo −lo que los investigadores observaron− es el que indica que el ejercicio en forma aguda suprime el hambre. Pero solamente el perfil hormonal no es suficiente como para explicar este efecto. Por eso los científicos efectuaron una evaluación de los metabolitos alterados por el ejercicio y por otras condiciones alimentarias, y notaron que algunos de estos, como el acetato y el succinato, actúan como predictores de la saciedad. De alguna manera, los metabolitos están regulando el hambre y la saciedad, aunque todavía no sabemos exactamente cómo lo hacen”, le explica Simionato Brunetta a Agência FAPESP.

En el estudio cruzado aleatorizado, el grupo de Frampton reclutó a 12 participantes de sexo masculino con edades entre los 18 y los 40 años entre los meses de febrero de 2019 y 2020; las mujeres quedaron excluidas a causa de la influencia del ciclo menstrual sobre el apetito. Los participantes realizaron 30 minutos de ejercicios, ya sea en ayunas o tras haber ingerido carbohidratos. Luego de ello, se les ofreció a los participantes un refrigerio que permitió evaluar la ingesta calórica y las sensaciones subjetivas de apetito, aparte de los metabolitos y las hormonas mediante análisis de sangre.

Se descubrió que tanto los hidratos de carbono como los ejercicios elevaron los niveles de GLP-1 (la hormona reductora del hambre) y disminuyeron los de grelina (la hormona que aumenta el hambre). Sin embargo, los metabolitos parecían responder mejor al ejercicio que a la ingestión de hidratos de carbono al producir un conjunto hormonas/metabolitos con potencial para suprimir el apetito, pese al aumento del gasto energético inducido por el ejercicio.

La obesidad está relacionada con la elevación del riesgo de padecer otras enfermedades, tales como las cardíacas, la diabetes y la hipertensión arterial. Para el año 2030 se estima que la misma afectará a 1.000 millones de personas en el mundo, de acuerdo con los datos del Atlas Mundial de la Obesidad de la organización internacional World Obesity Federation. La estimación en Brasil apunta que afectará a alrededor del 30 % de las personas adultas.

Una línea de estudio

Simionato Brunetta lleva adelante actualmente su posdoctorado con el apoyo de la FAPESP (19/21852-1 y 22/00358-1), y forma parte del equipo de Marcelo Mori, docente del Instituto de Biología de la Unicamp. El equipo de Mori fue el primero que demostró –en julio de 2020– que el SARS-CoV-2 poseía la capacidad de infectar a las células de grasa humanas y que sugirió que el tejido adiposo haría las veces de reservorio del virus (lea más en: agencia.fapesp.br/40255).

El científico paulista trabaja desde hace años en investigaciones referentes a la obesidad y al metabolismo. Desde el año 2019, ha venido enfocándose en los factores que secreta el tejido adiposo, tanto hormonas como otras sustancias, entre ellas los metabolitos. “Como el trabajo del equipo de Frampton apuntaba a entender de qué manera controlan el metabolismo las sustancias secretadas, va claramente al encuentro de lo que hago yo. Hoy en día sabemos que los órganos liberan muchas más sustancias que las hormonas. Y estas sustancias son sumamente activas”, añade.

El tejido adiposo, al que inicialmente se consideraba como un reservorio energético, está reconocido ahora como un importante órgano endócrino. Su función de comunicación con otros órganos transcurre mediante la secreción de hormonas denominadas adipocinas y de micro-ARN (mi-ARN). Simionato Brunetta firma también otro artículo científico, aún en versión preprint (sin revisión por pares), en el cual se aborda la adaptación bioenergética adecuada del tejido adiposo marrón.

Referencia

Brunetta HS, Lund J. Chasing the hunger-suppressive signals of human exercise. The Journal of hysiology[Internet].2023[citado 2 oct 2023]; 601( 16): 3439-3686. http://doi.org/10.1113/JP285096open_in_new

2 octubre 2023  |Fuente: Dicyt| Tomado de Ciencias  Sociales

Investigadores dirigidos por Hiroshi Ohno en el Centro RIKEN de Ciencias Médicas Integrativas (IMS) en Japón han descubierto un tipo de bacteria intestinal que podría ayudar a mejorar la resistencia a la insulina y, por tanto, proteger contra el desarrollo de la obesidad y la diabetes tipo 2. El estudio, publicado el 30 de agosto en la revista científica Nature, implicó un análisis genético y metabólico de microbiomas fecales humanos y luego corroboró experimentos en ratones obesos.

La resistencia a la insulina es la fisiopatología principal que subyace al síndrome metabólico y a la diabetes tipo 2. Estudios metagenómicos anteriores han descrito las características de la microbiota intestinal y su papel en la metabolización de los principales nutrientes en la resistencia a la insulina. En particular, se ha propuesto que el metabolismo de los carbohidratos de los comensales contribuye con hasta el 10 % de la extracción total de energía del huésped desempeñando así un papel en la patogénesis de la obesidad y la prediabetes. Sin embargo, el mecanismo subyacente sigue sin estar claro. Aquí investigamos esta relación utilizando una estrategia multiómica integral en humanos.

Combinamos la metabolómica fecal con la metagenómica, la metabolómica del huésped y los datos de transcriptómica para perfilar la participación del microbioma en la resistencia a la insulina. Estos datos revelan que los carbohidratos fecales, particularmente los monosacáridos accesibles al huésped, aumentan en individuos con resistencia a la insulina y están asociados con el metabolismo microbiano de los carbohidratos y las citocinas inflamatorias del huésped. Identificamos bacterias intestinales asociadas con la resistencia a la insulina y la sensibilidad a la insulina que muestran un patrón distinto de metabolismo de los carbohidratos y demostramos que las bacterias asociadas con la sensibilidad a la insulina mejoran los fenotipos de resistencia a la insulina del huésped en un modelo de ratón. Nuestro estudio, que proporciona una visión integral de las relaciones huésped-microorganismo en la resistencia a la insulina, revela el impacto del metabolismo de los carbohidratos en la microbiota, lo que sugiere un posible objetivo terapéutico para mejorar la resistencia a la insulina.

Comentarios

La insulina es una hormona liberada por el páncreas en respuesta al azúcar en sangre. Normalmente, ayuda a que la glucosa llegue a los músculos y al hígado para que puedan utilizar la energía. Cuando alguien desarrolla resistencia a la insulina, significa que la insulina no puede hacer su trabajo y, como resultado, permanece más azúcar en la sangre y el páncreas continúa produciendo más insulina. La resistencia a la insulina puede provocar obesidad, prediabetes y diabetes tipo 2 en toda regla.

Nuestros intestinos contienen billones de bacterias, muchas de las cuales descomponen los carbohidratos que comemos cuando, de otro modo, no serían digeridos. Si bien muchos han propuesto que este fenómeno está relacionado con la obesidad y la prediabetes, los hechos aún no están claros porque hay muchas bacterias diferentes y faltan datos metabólicos. Ohno y su equipo en RIKEN IMS abordaron esta carencia con su estudio integral y, en el proceso, descubrieron un tipo de bacteria que podría ayudar a reducir la resistencia a la insulina.

En primer lugar, examinaron tantos metabolitos como pudieron detectar en las heces proporcionadas por más de 300 adultos en sus controles médicos habituales. Compararon este metaboloma con los niveles de resistencia a la insulina obtenidos de las mismas personas. «Descubrimos que una mayor resistencia a la insulina se asociaba con un exceso de carbohidratos en la materia fecal», dice Ohno, «especialmente monosacáridos como glucosa, fructosa, galactosa y manosa».

A continuación, caracterizaron la microbiota intestinal de los participantes del estudio y su relación con la resistencia a la insulina y los carbohidratos fecales. Los intestinos de las personas con mayor resistencia a la insulina contenían más bacterias del orden taxonómico Lachnospiraceae que de otros órdenes. Además, los microbiomas que incluían Lachnospiraceae se asociaron con un exceso de carbohidratos fecales. Así, una microbiota intestinal dominada por Lachnospiraceae se relacionó tanto con la resistencia a la insulina como con las heces con exceso de monosacáridos. Al mismo tiempo, la resistencia a la insulina y los niveles de monosacáridos fueron más bajos en los participantes cuyos intestinos contenían más bacterias de tipo Bacteroidales que otros tipos.

Luego, el equipo se propuso observar el efecto directo de las bacterias sobre el metabolismo en cultivos y luego en ratones. En cultivo, las bacterias Bacteroidales consumieron los mismos tipos de monosacáridos que se encontraron en las heces de personas con alta resistencia a la insulina, siendo la especie Alistipes indistinctus la que consumió la mayor variedad. En ratones obesos, el equipo observó cómo el tratamiento con diferentes bacterias afectaba los niveles de azúcar en sangre. Descubrieron que A. indistinctus reducía el azúcar en sangre y reducía la resistencia a la insulina y la cantidad de carbohidratos disponibles para los ratones.

Estos resultados fueron compatibles con los hallazgos de pacientes humanos y tienen implicaciones para el diagnóstico y el tratamiento. Como explica Ohno, “debido a su asociación con la resistencia a la insulina, la presencia de la bacteria intestinal Lachnospiraceae podría ser un buen biomarcador de la prediabetes. Asimismo, el tratamiento con probióticos que contienen A. indistinctus podría mejorar la intolerancia a la glucosa en personas con prediabetes”.

Aunque la mayoría de los probióticos de venta libre actualmente no contienen las bacterias identificadas en este estudio, Ohno recomienda precaución en caso de que estén disponibles. «Estos hallazgos deben verificarse en ensayos clínicos en humanos antes de que podamos recomendar cualquier probiótico como tratamiento para la resistencia a la insulina».

Referencia. Takeuchi T, Kubota T, Nakanishi Y, Tsugawa Y, Suda W, Jun Kwon AT, et al. Gut microbial carbohydrate metabolism contributes to insulin resistance. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06466-x   https://www.nature.com/articles/s41586-023-06466-x

03/09/2023(IntraMed) Tomado-Noticias médicas Copyright 1997-2023

Además de reducir el peso, la semaglutida tiene ese efecto en personas con insuficiencia cardiaca y fracción de eyección preservada, según los resultados del estudio STEP HFpEF.

La semaglutida, el famoso fármaco para adelgazar del que tanto se ha hablado en los últimos meses, demuestra ahora no solo reducir el peso, sino también mejorar la calidad de vida y el pronóstico de los pacientes con insuficiencia cardiaca con fracción de eyección preservada. Son las conclusiones del estudio STEP HFpEF, que se acaba de presentar en el Congreso Europeo de Cardiología (ESC Congress) de Ámsterdam.

La semaglutida es un fármaco perteneciente al grupo terapéutico de los llamados análogos de la GLP1. Su acción fundamental, y para lo que está indicado en la actualidad, es para el tratamiento de la diabetes mellitus tipo 2. Sin embargo, también se ha visto que produce una reducción importante de peso. Tanto es así que ha habido problemas de desabastecimiento en las farmacias porque se ha usado para perder peso, incluso, en personas no diabéticas.

“Esta indicación de la pérdida de peso también existe, pero en España la semaglutida solo está financiada por el Sistema Nacional de Salud en aquellos pacientes diabéticos mal controlados con otros fármacos y que, además, tienen obesidad. Para el resto de las indicaciones, lo tiene que pagar el paciente”, explica Manuel Anguita, portavoz de la Sociedad Española de Cardiología (SEC).

Expectativas

Al controlar la diabetes y lograr reducir el peso, existían muchas expectativas de se pudiera asociar también a una mejoría del riesgo cardiovascular. Algo que hasta la fecha no estaba absolutamente demostrado. El estudio STEP HFpEF se ha llevado a cabo en pacientes con y sin diabetes, obesidad e insuficiencia cardiaca con fracción de eyección preservada (ICFEP).

Los resultados demuestran beneficio en los pacientes tratados con semaglutida, tanto en mejoría de la calidad de vida como en la reducción de peso. Asimismo, en objetivos secundarios se demuestra beneficio pronóstico en estos pacientes: número de episodios de insuficiencia cardiaca, disminución de marcadores como NT-proBNP y mejoría en el test de los seis minutos.

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Alejandro Recio, presidente de la Asociación de Insuficiencia Cardiaca de la SEC hace una valoración muy positiva de los resultados del estudio: «Ha demostrado cómo la semaglutida, en pacientes obesos, diabéticos y no diabéticos, con insuficiencia cardiaca con fracción de eyección preservada muy sintomáticos, es capaz de reducir el peso de estos, lo que se acompaña de una clara mejoría de la sintomatología, así como de los niveles de NT-proBNP. Esto nos hace pensar que tratando la comorbilidad de la obesidad somos capaces de prevenir la insuficiencia cardiaca».

«Estos resultados son muy importantes porque van a cambiar la práctica clínica diaria de los cardiólogos, añadiendo este tratamiento a este tipo de pacientes», valora Mª Rosa Fernández Olmo, presidenta de la Asociación de Riesgo Cardiovascular y Rehabilitación Cardiaca de la SEC.

Por su parte, Domingo Marzal, coordinador del Grupo de Trabajo de Diabetes y Obesidad de la SEC, junto con Almudena Castro subraya que el estudio STEP HFpEF pone la obesidad en la mesa de los cardiólogos: «Debemos entender que existe una íntima relación entre la obesidad y la insuficiencia cardiaca. Es un estudio que demuestra, más allá de la reducción de peso, cómo impacta directamente en biomarcadores y en resultados clínicos en insuficiencia cardiaca».

Asignatura pendiente

Por otro lado, Castro dice: «Claramente, este estudio refleja que aprender sobre obesidad en cardiología es una asignatura pendiente. La cardiología es una enfermedad muy compleja que va más allá de la pérdida de peso como bien no ha enseñado este estudio con la disminución de marcadores inflamatorio y péptidos, por lo que desde el Grupo de Trabajo de Diabetes y Obesidad de la SEC tenemos mucho trabajo que hacer».

Recientemente se han publicado además los resultados preliminares del estudio SELECT, realizado también con semaglutida, en este caso, en pacientes obesos no diabéticos que tienen enfermedad cardiovascular. Los datos preliminares indican que, en este grupo de pacientes (prevención secundaria de enfermedad cardiovascular), también mejora el pronóstico y reduce la mortalidad.

«Desde la Sociedad Española de Cardiología queremos transmitir que, cuando un fármaco demuestra que es muy eficaz porque mejora la calidad de vida de nuestros pacientes, en este caso con insuficiencia cardiaca, o incluso el pronóstico, es muy importante que en España existan los canales necesarios para que estos fármacos se puedan utilizar lo más rápidamente posible, y que no haya inequidades entre las diferentes comunidades autónomas», declara Julián Pérez-Villacastín, presidente de la SEC.

El ESC Congress, cuyo lema es Unir fuerzas para proteger el corazón, pone el foco este año en la insuficiencia cardiaca, enfermedad con una elevada y creciente prevalencia e incidencia, así como una de las principales causas de muerte en el mundo occidental. En España, afecta al 2,7% de la población mayor de 45 años y al 8,8% de los mayores de 74. Además, es la primera causa de hospitalización por encima de los 65 años y representa entre el 2 y el 3% del gasto sanitario español.

25/08/2023   Fuente: Diario Médico

Investigadores de la Universidad de Berlín han identificado un marcador epigenético en el gen POMC relacionado con el riesgo elevado a tener sobrepeso en mujeres que abre una posibilidad terapéutica para algunos pacientes con obesidad. Read more

La obesidad infantil aumenta el riesgo de enfermedades cardiometabólicas, particularmente en el sexo femenino, debido a los niveles más altos de HOMA-IR (modelo homeostático para evaluar la resistencia a la insulina), triglicéridos/C-HDL y triglicéridos/glucosa y el tercil superior de la relación triglicéridos/C-HDL. Read more