Il tessuto adiposo è la principale riserva di energia dell’organismo animale. Nelle normali condizioni biologiche la quota di energia che serve all’organismo proviene dagli alimenti, e questa energia può essere utilizzata prontamente oppure conservata sotto forma di sostanze di deposito. L’organismo può accedere a queste riserve durante il digiuno, quando c’è carenza di cibo oppure nei periodi in cui le richieste organiche eccedono rispetto alla quota di energia introdotta con gli alimenti (equilibrio energetico negativo).

La prima fonte energetica ad essere utilizzata è il glucosio che viene immagazzinato nelle cellule sotto forma di glicogeno. Il glicogeno è una sostanza perfetta per soddisfare le richieste organiche di energia in quanto fornisce glucosio prontamente disponibile liberandolo tal quale attraverso il processo della glicogenolisi. Purtroppo, il glicogeno presenta un limite invalicabile che lo rende una risorsa molto limitata: è una molecola fortemente igroscopica. Questo significa che attira grandi quantità di acqua e il richiamo osmotico che esercita è direttamente proporzionale alla sua quantità. In altre parole, può essere depositato nella cellula in misura molto limitata. Quantità superiori alla norma determinerebbe conseguenze drammatiche, cioè la rottura della membrana cellulare per eccesso di ingresso di acqua nel citoplasma.

La seconda fonte di energia per importanza sono i lipidi. A differenza del glicogeno i lipidi possono essere accumulati teoricamente senza limiti e forniscono un equivalente in energia decisamente superiore rispetto al glicogeno: 9 calorie per grammo contro 4 calorie per grammo del glucosio. Il tessuto specializzato per il deposito dei lipidi è il tessuto adiposo che li accumula principalmente sotto forma di trigliceridi.

La terza riserva di energia è rappresentata dalle proteine, che si trovano in tutti gli organi e tessuti ed hanno svariate funzioni. Le proteine hanno un elevatissimo valore biologico, per cui l’organismo le utilizza solo dopo aver usato le fonti precedenti (carboidrati e lipidi).

In questo articolo descriveremo le caratteristiche anatomiche e funzionali del tessuto adiposo. Quindi analizzeremo il suo comportamento durante il periodo di transizione che è il momento più critico dal punto di vista metabolico per la bovina da latte.

Aspetti anatomici e funzionali

Il tessuto adiposo è composto quasi esclusivamente da cellule molto voluminose chiamate adipociti che contengono lipidi sotto forma di trigliceridi. Esso prevede alcune localizzazioni di elezione: può formare uno strato sottocutaneo che prende il nome di “pannicolo adiposo” oppure essere presente, spesso in grande quantità, in associazione con le lamine sierose viscerali e parietali delle cavità celomatiche, in particolare la cavità addominale. Oltre che in queste due localizzazioni principali il tessuto adiposo è presente dove mancano altre componenti tissutali (regione ascellare e inguinale) oppure all’interno di altri tessuti (muscolo).

Dal punto di vista funzionale il tessuto adiposo rappresenta la maggiore riserva di energia dell’organismo; inoltre, svolge un ruolo importante nella termoregolazione facilitando la conservazione del calore da parte dell’organismo. Un’altra importante funzione è quella di isolamento meccanico, andando a proteggere dagli insulti meccanici sia le strutture sottocutanee (pannicolo adiposo) sia gli organi addominali (grasso viscerale). Infine, il tessuto adiposo nel cuscinetto digitale del piede, oppure associato con le membrane sinoviali delle articolazioni, costituisce un importante sistema di assorbimento delle forze.

Esistono due tipi di tessuto adiposo: il tessuto adiposo bianco, che è quello classico al quale ci siamo riferiti finora, e il tessuto adiposo bruno, la cui funzione principale è la produzione di calore e che si trova esclusivamente nel periodo neonatale.

Fisiologia del tessuto adiposo

Durante i periodi di equilibrio energetico positivo, cioè quando la quota di energia che l’animale assume con l’alimentazione supera la quota di energia che viene utilizzata o perduta, il surplus viene trasformato in acidi grassi e incorporato nei trigliceridi attraverso un processo conosciuto come lipogenesi. Gli acidi grassi che compongono i trigliceridi stoccati negli adipociti possono provenire direttamente dagli alimenti ingeriti oppure essere sintetizzati a partire dai carboidrati e dagli aminoacidi. La maggior parte degli acidi grassi sintetizzati o ingeriti dall’organismo ha due possibili destini: l’incorporazione nei trigliceridi per la formazione di tessuto adiposo oppure l’incorporazione nei fosfolipidi che compongono le membrane cellulari. La prima via rappresenta il principale destino degli acidi grassi in tutte le occasioni in cui serva conservare l’energia ingerita in eccesso, mentre la seconda via è privilegiata durante i periodi di crescita e di sviluppo dell’organismo (formazione di nuove membrane cellulari). Nel processo di lipogenesi a partire dai carboidrati e dagli aminoacidi, la biosintesi prevede sette cicli di reazioni di condensazione di riduzione che avvengono nel citoplasma a partire dall’Acetil CoA. Da questo tipo di reazioni origina il palmitato che, attraverso reazioni di allungamento e/o desaturazione, è la molecola di partenza per la sintesi degli altri acidi grassi. Gli acidi grassi neoformati o ingeriti vengono quindi legati ad una molecola di glicerolo e stoccati negli adipociti come trigliceridi in attesa di poter essere utilizzati nei periodi di equilibrio energetico negativo.

Durante i periodi di equilibrio energetico negativo, ed in particolare nel periodo di transizione, si assiste ad una più o meno intensa lipolisi o lipomobilizzazione. La lipolisi può avvenire indipendentemente dallo stato dell’equilibrio energetico, in particolare durante il periodo di transizione, per motivi legati ai cambiamenti di natura ormonale che si hanno con il parto e con l’inizio della lattazione (↓ progesterone, ↑ ormone della crescita).

Durante il periodo di transizione la lipolisi è comunque esacerbata da una forte richiesta di energia, in particolare glucosio, per lo sviluppo del feto e la colostrogenesi prima del parto, e per la produzione di latte subito dopo. L’equilibrio energetico negativo è aggravato da una riduzione significativa dell’assunzione di sostanza secca (ingestione) che normalmente si osserva nel periparto. Sempre durante il periodo di transizione la lipolisi coincide con un periodo di ridotta sensibilità all’insulina che coinvolge le cellule muscolari, gli epatociti e gli adipociti. In questa fase l’energia è in gran parte convogliata a livello mammario per la produzione di latte.

Con il procedere della lattazione gli adipociti diventano progressivamente più sensibili all’insulina e questo comporta una riduzione del processo di lipolisi ed una esaltazione del processo della lipogenesi. Teniamo presente però che una condizione di moderata insulino-resistenza durante il periodo di transizione non solo è ben tollerata ma garantisce una quota extra di glucosio per la galattopoiesi, limitandone l’utilizzo da parte dei tessuti periferici. Quando però l’insulino-resistenza diventa intensa e protratta nel tempo si ha un notevole aggravamento dell’equilibrio energetico negativo, e ciò predispone le bovine a tutta una serie di patologie di natura metabolica e infiammatoria.

Focus sulla lipolisi

Il processo della lipolisi può essere diviso in due categorie: la lipolisi basale e quella su richiesta. La lipolisi basale è determinata dalla dimensione dell’adipocita e dal suo contenuto di trigliceridi. La lipolisi su richiesta avviene invece come risposta ad una richiesta di energia da parte dell’organismo. La lipolisi è dovuta all’azione di tre differenti enzimi comunemente indicati con il termine di lipasi:

  • la triacilglicerolo lipasi degli adipociti (ATGL);
  • la lipasi ormonosensibile (HSL);
  • la monoacilglicerolo lipasi (MGL).

La lipasi che regola la lipolisi basale è l’ATGL, che agisce esclusivamente sui trigliceridi. È attivata da una proteina chiamata CGI-58 acronimo dell’inglese Comparative Gene Identification – 58, che a sua volta è regolata dall’interazione diretta (proteina – proteina) con la perilipina – 1 che riveste le goccioline lipidiche. Nella bovina da latte, durante il periodo di transizione, il gene che codifica per l’ATGL, chiamato PNPLA2, così come l’espressione genica della CGI – 58, è sotto regolato (downregulation) rispetto al periodo dell’asciutta e della lattazione. Questo significa che l’aumento degli acidi grassi nel plasma durante il periodo di transizione è quasi totalmente dovuto alla lipolisi su richiesta, mentre la lipolisi basale contribuisce in maniera minima.

La lipasi ormonosensibile (HSL) idrolizza numerosi substrati: trigliceridi, digliceridi, monogliceridi ed esteri del colesterolo. Quando viene attivata dalla proteina chinasi A (PKA), l’HSL si associa alla proteina 4 legante l’acido grasso (FABP4) per formare un complesso che si localizza sulla goccia lipidica. Durante le tre settimane dopo il parto vi è una ridotta espressione del gene codificante l’HSL, detto LIPE, nonostante in questo periodo ci sia un notevole incremento della sua attività lipolitica. È interessante notare che l’attività lipolitica dell’HSL varia in base alla localizzazione anatomica del tessuto adiposo, essendo particolarmente intensa nella componente retroperitoneale rispetto a quella sottocutanea. La completa attivazione del processo di lipolisi prevede la fosforilazione della lipolipina 1 (PLIN1) che protegge la goccia lipidica dall’attività lipolitica dell’HSL. Occorre quindi che la lipolipina 1 (PLIN1) sia fosforilata dalla proteina chinasi A (PKA) in modo che l’HSL possa interagire con le molecole di trigliceridi delle gocce lipidiche. Questo processo di fosforilazione è fortemente accentuato durante le prime tre settimane post-parto.

Il processo catabolico della lipolisi si completa con l’attività della monoacilglicerolo lipasi (MGL) che esplica la sua azione esclusivamente sui monogliceridi. La dinamica di questa lipasi prevede l’idrolizzazione dei monogliceridi ma è un enzima ancora poco studiato nella specie bovina.

L’esito dell’attività delle lipasi è quello di scindere i legami tra il glicerolo e gli acidi grassi, permettendo a questi ultimi di riversarsi nel sangue e raggiungere i tessuti periferici.

Nel prossimo articolo descriveremo le modalità con cui è regolato il processo della lipolisi e i sistemi di comunicazione tra organismo e tessuto adiposo. C’è un complicato sistema di comunicazione che mette in relazione i processi della lipogenesi e della lipolisi con i feedback provenienti dall’organismo che interagisce con l’ambiente esterno. Il fine ultimo di questi processi è fare in modo che l’intero organismo abbia sempre a disposizione il substrato energetico necessario all’espressione delle proprie attività biologiche.

 

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