L'orologio interno del fegato regola i segnali di combustione dei grassi verso il tessuto adiposo

Il fegato è la principale fabbrica di proteine dell'organismo, che rilascia ormoni, proteine vettrici e fattori immunitari nel flusso sanguigno. Molte di queste proteine secrete oscillano nel corso del ciclo di 24 ore, ma la portata complessiva della secrezione epatica regolata dal ritmo circadiano e le sue conseguenze funzionali sui tessuti distanti sono rimaste poco comprese.

Per colmare questa lacuna, il gruppo di ricerca ha sviluppato un saggio ex vivo validato: tessuto epatico murino appena isolato (~100 mg) è stato incubato per 45 minuti in un mezzo chimicamente definito, ossigenato in continuo con carbogeno. Il mezzo condizionato risultante è stato concentrato e analizzato mediante proteomica DIA LC-MS/MS. La vitalità tissutale è stata confermata dalla stabilità dei livelli di ATP, dall'assenza di stabilizzazione di HIF-1α e dalla minima morte cellulare all'esame istologico. La Brefeldin A ha ridotto la secrezione di circa il 50%, confermando una secrezione attiva dipendente dal reticolo endoplasmatico e dall'apparato del Golgi. I campioni sono stati raccolti in due fasi circadiane e da topi con knockout epatico specifico di Bmal1 (LiKO).

Il dataset proteomico ha compreso oltre 3.000 proteine nella frazione secreta, classificate tramite lo strumento OutCyte. Centinaia di proteine hanno mostrato una secrezione dipendente dall'ora del giorno o dall'orologio biologico, interessando le vie della matrice extracellulare, immunitaria, redox, xenobiotica e degli acidi grassi. Sono state rilevate anche differenze dipendenti dal sesso. Un risultato di rilievo è stato che l'endostatina—un prodotto di clivaggio anti-angiogenico di ~20 kDa di COL18A1—veniva secreta a livelli più elevati durante la fase inattiva e di digiuno (fase di luce). Questo schema temporale era assente nei topi LiKO, indicando un controllo diretto da parte dell'orologio circadiano. Dal punto di vista meccanicistico, la perdita di Bmal1 combinava la repressione trascrizionale di Col18a1 con un'alterata elaborazione proteolitica, modificando così la produzione di endostatina.

La validazione funzionale ha mostrato che la somministrazione di endostatina ricombinante nei topi durante la fase di digiuno sopprimeva l'espressione dei geni mitocondriali nel tessuto adiposo bianco (WAT). Negli adipociti 3T3-L1, il trattamento con endostatina riduceva il tasso di consumo di ossigeno—una misura della respirazione mitocondriale—aumentando al contempo la lipolisi e il rilascio di glicerolo. Questi effetti erano dipendenti dal momento della somministrazione, in linea con il controllo circadiano osservato in vivo.

Nel complesso, i risultati stabiliscono un asse endocrino fegato-tessuto adiposo in cui l'orologio circadiano epatico regola la secrezione di endostatina nella fase di digiuno, dove essa attenua l'attività mitocondriale degli adipociti e promuove la mobilizzazione dei grassi—adattamenti metabolici appropriati per uno stato di digiuno. Il lavoro amplia la comprensione di come la secrezione temporale di proteine coordini la fisiologia inter-organo e identifica l'endostatina come un epatochina circadiana con rilevanza metabolica.