Perturbazione del Ritmo Circadiano Induce Anovulazione tramite la Via della Leucina e mTOR nelle Cellule Ovariche

I disturbi dell'ovulazione, in particolare la sindrome dell'ovaio policistico (PCOS), rappresentano la principale causa di infertilità femminile, eppure i meccanismi molecolari che collegano i fattori dello stile di vita moderno — in particolare la disruzione circadiana causata dalla luce artificiale — a un'ovulazione compromessa rimangono poco compresi. Questo studio ha indagato sistematicamente come l'esposizione continua alla luce si traduca in disfunzione ovarica a livello metabolico e cellulare.

Utilizzando ratti femmina Sprague-Dawley esposti a luce continua per 24 ore al giorno per 8 settimane, i ricercatori hanno confermato i classici fenotipi simili alla PCOS: cicli estrali alterati, morfologia ovarica policistica, ormone anti-Mülleriano (AMH) elevato e anovulazione. La metabolomica sierica non mirata ha identificato la leucina come il metabolita maggiormente elevato nei ratti sottoposti a illuminazione continua. La metabolomica mirata degli aminoacidi nelle cellule della granulosa (GCs) isolate ha corroborato questo dato. Il sequenziamento dell'RNA delle GCs ha rivelato una contemporanea downregolazione delle vie correlate all'autofagia, indicando la cascata di segnalazione mTOR-ULK1-LC3-II/I come ponte meccanicistico tra i livelli elevati di leucina e la compromessa maturazione follicolare.

Per stabilire la causalità, il gruppo di ricerca ha alimentato ratti in condizioni normali con una dieta ad alto contenuto di leucina (2× standard) per 12 settimane, riproducendo anovulazione e morfologia ovarica policistica senza alcuna manipolazione della luce. Al contrario, alimentare i ratti sottoposti a luce continua con una dieta a basso contenuto di leucina (1/5 dello standard) ha attenuato questi fenotipi. In un modello di recupero dalla luce (8 settimane di luce continua seguite da 4 settimane di luce normale), l'aggiunta della restrizione di leucina durante il recupero ha ulteriormente accelerato la normalizzazione. Esperimenti in vitro con GCs isolate hanno confermato che la leucina sovrafisiologica (3× la concentrazione fisiologica) attivava mTOR (aumento di p-mTOR Ser2448), fosforilava e inibiva ULK1, riduceva i rapporti LC3-II/I e aumentava l'accumulo di p62/SQSTM1 — tutti segni caratteristici dell'autofagia soppressa. Un induttore dell'autofagia ha invertito questi effetti mediati dalla leucina, e i marcatori di apoptosi (Caspasi-3, Caspasi-6, p-PARP) risultavano elevati in presenza di leucina elevata, suggerendo che la morte delle GCs contribuisca all'arresto follicolare.

In una coorte clinica di 45 donne sottoposte a fecondazione in vitro (IVF) (29 con PCOS, 16 controlli con fattore tubarico), i livelli sierici di aminoacidi a catena ramificata (BCAA) — in particolare la leucina — erano significativamente elevati nelle pazienti con PCOS e correlavano positivamente con i livelli di AMH, i rapporti LH/FSH e i conteggi dei follicoli antrali, mentre correlavano negativamente con i livelli di FSH. La randomizzazione mendeliana a due campioni (MR) utilizzando dati GWAS (fino a 179.322 controlli per la PCOS; 115.048 partecipanti per i livelli di BCAA) ha fornito supporto all'inferenza causale: livelli di leucina geneticamente previsti più elevati erano associati a un maggiore rischio di PCOS, e una MR a due step ha suggerito che il lavoro notturno a turni aumenta il rischio di PCOS in parte elevando la leucina sierica, con la leucina che media una porzione stimata di questo effetto.

Questi risultati posizionano l'asse leucina-mTOR-autofagia nelle cellule della granulosa come mediatore centrale dell'anovulazione indotta dalla disruzione circadiana. La reversibilità del fenotipo con la restrizione di leucina e la normalizzazione della luce suggerisce che la modulazione dietetica della leucina potrebbe rappresentare un intervento sullo stile di vita o farmacologico praticabile per i disturbi dell'ovulazione, meritando un'indagine clinica nella gestione della PCOS.