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O tecido adiposo, por mais que tenha sido difamado, é um órgão corporal incrivelmente complexo e essencial, envolvido no armazenamento de energia e na produção de hormônios, entre outras funções. No entanto, os estilos de vida modernos levaram a uma epidemia mundial de obesidade e a um aumento correspondente de doenças relacionadas, como diabetes tipo 2 e doenças cardiovasculares.
Os investigadores estão a tentar descobrir os princípios básicos da estrutura do tecido adiposo e, especificamente, da inflamação associada à obesidade, na esperança de desvendar a ligação entre a acumulação de gordura e os maus resultados de saúde.
Um novo estudo de Lindsey Muir, Ph.D., candidato a Ph.D. Cooper Stansbury, e seus colegas usa análise de expressão gênica de célula única combinada com transcriptômica espacial para revelar tipos de células imunes anteriores não reconhecidas e interações dentro do tecido adiposo. A transcriptômica espacial é uma tecnologia mais recente que captura toda a expressão genética em pequenos pontos em uma seção inteira e fina de tecido.
Estudar a gordura é mais fácil falar do que fazer. Em tecidos organizados em camadas definidas, por exemplo, a medula espinhal ou o cérebro “é mais fácil fazer verificações de sanidade com seus dados e identificar esta ou aquela camada como um tipo específico de célula e saber que ela deveria expressar os genes X, Y e Z”, disse Muir, professor assistente de pesquisa no Departamento de Medicina Computacional e Bioinformática.
“Com o tecido adiposo, é muito mais desafiador porque os tipos de células estão distribuídos uniformemente por todo o tecido, sem camadas celulares definidas”. Na obesidade, as células adiposas, ou adipócitos, expandem-se e podem atingir um limite que acaba por causar a morte celular e levar à inflamação.
Para entender melhor os tipos de células imunológicas dentro do tecido adiposo e onde elas estão em relação umas às outras na obesidade, a equipe alimentou camundongos com uma dieta rica em gordura ao longo de 14 semanas, coletou tecido adiposo e, em seguida, usou células únicas e análises espaciais. para produzir uma leitura de todos os mRNAs presentes na amostra.
Usando um processo computacional conhecido como agrupamento nos dados de células únicas, eles foram capazes de agrupar células cuja composição genética se assemelhava mais entre si do que outros grupos ou a amostra geral.
Eles descobriram algo surpreendente sobre a população de macrófagos das amostras, uma célula imunológica cuja função é limpar células mortas e detritos.
“Sabíamos que os macrófagos provavelmente teriam vários subtipos… o que nos surpreendeu foi o número que surgiu, que era altamente diferente um do outro e surgindo em momentos diferentes e se tornando mais dominante ao longo do tempo.”
Eles identificaram cinco tipos, que chamaram de Mac1, 2, 3, 4 e 5. Mac1 residia no tecido tanto em camundongos magros com dieta normal quanto em camundongos obesos. Mac2 e Mac3, que foram identificados pelos seus genes pró-inflamatórios, atingiram o pico após 8 semanas de dieta rica em gordura.
No entanto, à medida que a dieta rica em gordura progrediu para 14 semanas, as células Mac4 e Mac5, que tinham baixa expressão genética pró-inflamatória, predominaram, enquanto as células pró-inflamatórias Mac2 e Mac3 diminuíram.
“A ideia neste campo é que o tipo de macrófagos que se acumulam na obesidade está a promover um estado inflamatório. Com base nestes dados, há muito mais nesta história”, disse Muir.
Sua hipótese é que Mac4 e Mac5 são os macrófagos associados a lipídios (LAMs) descritos em seu próprio trabalho anterior e por outros pesquisadores e podem ser um sinal de que o corpo está tentando suprimir um nível prejudicial de inflamação de macrófagos pró-inflamatórios e adipócitos moribundos.
Em seguida, o seccionamento meticulosamente cuidadoso de tecido adiposo fresco congelado permitiu a análise por transcriptômica espacial. Cada ponto de análise no método espacial possui um código de barras exclusivo que se liga ao mRNA no tecido acima desse ponto, de modo que a expressão gênica pode posteriormente ser mapeada para locais específicos no tecido usando os códigos de barras como coordenadas. Neste método, as seções também são fotografadas imediatamente antes da coleta do mRNA. O estudo examinou essas imagens em busca de marcadores reveladores chamados estruturas em forma de coroa – estruturas associadas à resistência à insulina.
“Uma vez que as estruturas semelhantes a uma coroa aparecem, elas levam muito tempo para desaparecer e sua aparência indica disfunção tecidual”, observou Muir. “Usando processamento de imagem, identificamos com base na densidade dessas regiões o que provavelmente seria uma estrutura semelhante a uma coroa e depois verificamos se podíamos vê-las visualmente”, disse Muir. Estas estruturas apresentavam expressão gênica indicando a presença de LAMs Mac4 e Mac5.
Com mais informações sobre a composição celular e a organização espacial do tecido adiposo no contexto da obesidade, o próximo passo, disse Muir, é examinar os processos de sinalização e as proteínas associadas ao desenvolvimento de LAMs e distúrbios metabólicos.
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