La obesidad altera la arquitectura molecular de las células hepáticas; reparadora de estructura revierte enfermedad metabólica | Noticias

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Para publicación inmediata: miércoles 9 de marzo de 2022

Boston, MA – Las células usan su arquitectura molecular para regular sus funciones metabólicas y reparar la arquitectura de las células enfermas a un estado más saludable que también puede reparar el metabolismo, según un estudio dirigido por investigadores de la Escuela de Salud Pública TH Chan de Harvard.

“La enfermedad metabólica crónica, que incluye la obesidad, la diabetes y las enfermedades cardiovasculares y hepáticas, es el mayor problema de salud pública mundial”, dijo Gökhan Hotamışlıgil, profesor James Stevens Simmons de Genética y Metabolismo en Harvard Chan School y director del Centro Sabri Ülker. para la investigación de nutrientes, genética y metabólica. “El mecanismo regulador fundamental que descubrimos se puede usar para evaluar la susceptibilidad, o resistencia, de las personas a un estado de enfermedad como la obesidad y determinar qué pasos, como la dieta, los nutrientes o el ayuno, reducirán, eliminarán o exacerbarán estos. estados Podemos imaginar una gama completamente nueva de estrategias terapéuticas dirigidas a la arquitectura molecular, similar a la restauración de un edificio en crisis o la prevención de su deterioro”.

El estudio se publicó en línea el 9 de marzo de 2022 en Nature.

Dirigido por los investigadores Güneş Parlakgül y Ana Paula Arruda del Centro Sabri Ülker, el estudio comparó muestras de hígado de ratones sanos y delgados con muestras de ratones obesos con enfermedad del hígado graso. Usando múltiples plataformas computacionales (inteligencia artificial, aprendizaje automático, aprendizaje profundo y redes neuronales) e imágenes de alta resolución usando microscopía electrónica de barrido de haz de iones enfocado mejorado, Parlakgül, Arruda y colegas del Instituto Médico Howard Hughes generaron reconstrucciones tridimensionales de Estructuras especializadas, llamadas orgánulos, dentro de las células e hicieron un análisis comparativo de la arquitectura de los orgánulos y la organización de las células hepáticas de muestras delgadas y obesas. A través de estos análisis, el equipo determinó que la obesidad conduce a alteraciones dramáticas en la arquitectura molecular subcelular, particularmente en el retículo endoplásmico (ER), un orgánulo involucrado en la creación y formación de proteínas y lípidos.

Luego, el equipo restauró parcialmente la estructura de la sala de emergencias utilizando tecnologías que pueden reparar moléculas y proteínas que pueden remodelar las membranas celulares, lo que también reparó el metabolismo de las células. Las células restauradas se veían normales, controlaban mucho mejor el metabolismo de los lípidos y la glucosa, permanecían libres de estrés y respondían mejor a los estímulos.

“El resultado fue realmente sorprendente: cuando se repara la estructura, también lo hace el metabolismo de la célula”, dijo Arruda. “Lo que estamos describiendo aquí es una forma completamente nueva de controlar el metabolismo mediante la regulación de la arquitectura molecular, que es fundamental para la salud y la enfermedad”.

Las imágenes producidas a partir de esta investigación también son la visualización más detallada hasta la fecha de estructuras subcelulares mientras las células aún están intactas en su entorno tisular. Otros investigadores han creado imágenes similares antes, pero principalmente en células individuales o en cultivo.

“Las imágenes de alta resolución y el análisis basado en el aprendizaje profundo nos ayudaron a ver que la regulación estructural del entorno intracelular y la arquitectura de los orgánulos es un componente clave de la adaptación metabólica. Apuntar a esta regulación puede brindar oportunidades terapéuticas para tratar enfermedades metabólicas como la diabetes y la enfermedad del hígado graso”, dijo Parlakgül.

Para Hotamışlıgil, las imágenes son asombrosas. “Primero me cautivó la complejidad, la belleza y la armonía de las construcciones en el espacio interno extremadamente abarrotado de una celda”, dijo. “Esto es como ver una obra maestra artística mientras viaja al centro de una celda”.

Esta investigación fue financiada por el Centro Sabri Ülker de la Harvard Chan School.

Otros investigadores de la Harvard Chan School que participaron en esta investigación incluyeron a Erika Cagampan, Nina Min, Ekin Güney, Grace Yankun Lee y Karen Inouye.

“La regulación de la arquitectura subcelular del hígado controla la homeostasis metabólica”, Güneş Parlakgül, Ana Paula Arruda, Song Pang, Erika Cagampan, Nina Min, Ekin Güney, Grace Yankun Lee, Karen Inouye, Harald F. Hess, C. Shan Xu y Gökhan S Hotamışlıgil, Nature, 9 de marzo de 2022, doi: 10.1038/s41586-022-04488-5

Imagen: Gökhan Hotamışlıgil/Sabri Ülker Center for Nutrient, Genetic, and Metabolic Research and Refik Anadol, Refik Anadol Studios, LA

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