Componenti e funzioni del tessuto adiposo

Le funzioni del tessuto adiposo sono varie e articolate. In linea di massima è una forma di stoccaggio di energia  che si accumula durante le fasi di surplus energetico in modo da poterne disporre in caso di necessità.  E’ una riserva praticamente illimitata (in un adulto medio si possono accumulare più di 100.000 kcal),questo perché 1g di grasso equivale a 9kcal e quindi possiede un ottimo rapporto tra energia stoccata e volume occupato. Inoltre ammortizza gli urti, isola e protegge gli organi vitali, ne permette lo scorrimento e fornisce sostegno ad alcuni di essi come i reni che poggiano su un cuscinetto di grasso. Il tessuto adiposo è il tessuto più povero di acqua (8%-10%) e più ricco di trigliceridi (85%-90%) e risulta essere uno dei tessuti più abbondanti nell’adulto.

Nell’ambito della composizione corporea la massa grassa è spesso considerata una componente marginale, un “peso” da perdere per raggiungere lo stato di benessere. Negli ultimi anni anche il tessuto adiposo ha ricevuto la giusta attenzione grazie al suo ruolo centrale nei processi neuro immuno endocrini. Come ogni tessuto, è formato da una componente cellulare (gli adipociti),una matrice extracellulare, vasi e nervi che permettono lo scambio di ormoni, citochine e altri mediatori metabolici, anche se è altrettanto corretto considerarlo un “organo”, in quanto costituito da più tessuti che svolgono funzioni integrate tra loro. La percentuale e la distribuzione di tessuto adiposo è fortemente correlata all’età, all’etnia e al sesso del soggetto.

Nel tessuto adiposo si possono riconoscere più sottocomponenti con funzioni molto diverse tra loro: il tessuto adiposo viscerale, intramuscolare, sottocutaneo, bruno e i lipidi essenziali. Come vedremo queste sottocomponenti hanno proprietà biochimiche molto diverse tra loro, tanto è vero che esistono obesi sani e soggetti “magri” con varie patologie. La discriminante tra queste due situazioni apparentemente paradossali è lo stato infiammatorio. Un’analisi approfondita della composizione corporea non dovrebbe, quindi, preoccuparsi del valore assoluto di grasso, quanto della sua differenziazione.

L’adipocita, la cellula del tessuto adiposo

L’unità fondamentale del tessuto adiposo è l’adipocita che deriva da una cellula madre, il lipoblasto, che ha la capacità di differenziarsi in adipocita bianco o bruno a seconda delle condizioni ambientali in cui si sviluppa. Il numero di adipociti può aumentare durante la gestazione, in fase di crescita e nell’ingrassamento. Negli adulti che dimagriscono, gli adipociti tendono a non calare di numero ma a semplicemente a perdere di volume (vedi immagine).

Di conseguenza chi è dimagrito dopo un’adolescenza da obeso/sovrappeso ha molti “serbatoi di grasso” vuoti e quindi più predisposizione ad ingrassare nuovamente, motivo per cui risulta fondamentale la gestione dei livelli di grasso nell’adolescenza. Il diametro dell’adipocita può aumentare anche di 20 volte sotto stimolo nutrizionale, arrivando a ricoprire anche il 75% del peso corporeo nei grandi obesi.  Il numero di adipociti sembra avere anche una correlazione genetica, quindi chi ha genitori obesi tenderà ad avere un maggior numero di adipociti. Ricordiamo, però, che la genetica pesa solo per il 20% nello sviluppo dell’individuo mentre il restante 80% è costituito dall’epigenetica ovvero le condizioni alimentari, sociali, ambientali in cui il soggetto cresce (pensiamo a quanto possano svilupparsi diversamente due gemelli che vengono fatti crescere uno in Antartide e l’altro a Rio de Janiero). Di conseguenza il soggetto geneticamente “sfavorito” ha un 80% di possibilità di invertire la rotta, anche se con più fatica rispetto a quello geneticamente “favorito”.

Fino a pochi decenni fa, l’adipocita era visto come una cellula “inerte” deputata allo stoccaggio di energia. Gli ultimi anni hanno acceso i riflettori su queste cellule tanto che si parla sempre più di organo adiposo. Come vedremo, l’adipocita è in grado di secernere ormoni (leptina e adiponectina),adipochine (cioè sostanze in grado di modulare lo stato infiammatorio) e altre proteine come l’angiotensina II che, tra l’altro, è in grado di agire sui vasi sanguigni inducendo ipertensione e ipertrofia cardiaca così comuni nei soggetti obesi.

 

Metabolismo degli adipociti

Il metabolismo degli adipociti è incentrato sulla produzione (liposintesi) e sulla degradazione (lipolisi) dei grassi.

I grassi stoccati negli adipociti possono derivare dai lipidi alimentari oppure essere prodotti ex novo a partire dal glucosio (glucosio→piruvato→ossalacetato→citrato→AcetilCoA→acilCoA→acidi grassi),processo in cui l’insulina gioca un ruolo fondamentale. I grassi stoccati negli adipociti, invece, sono liberati grazie ad ormoni che attivano gli enzimi opportuni: adrenalina, noradrenalina, GH e glucagone stimolano la lipolisi mentre l’insulina la blocca.

Semplificando, l’aumento o la diminuzione del tessuto adiposo è dato dalla bilancia tra il deposito di grasso e la lipolisi ma questi processi avvengono in momenti distaccati, la prima dopo un pasto e la seconda durante il digiuno. In seguito alla lipolisi gli acidi grassi passano nel sangue e poi dirottati verso i tessuti (fegato, muscoli, reni, cuore…) dove saranno metabolizzati a fini energetici, mentre il glicerolo sarà portato al fegato dove sarà trasformato in glucosio e nuovi trigliceridi.

 

L’adipocita bianco

Gli adipociti bianchi sono così definiti per il loro colore biancastro al microscopio. Sono medio-grandi (da 20µm a 200µm di diametro),contengono un’unica grossa goccia lipidica (motivo per cui sono detti adipociti uniloculari) che arriva ad occupare il 90% del volume cellulare e che comprime il nucleo e il citoplasma alla periferia della cellula (vedi immagine 1). Quando il soggetto ingrassa, aumentano di dimensione e formano degli ammassi che li comprimono gli uni contro gli altri dandogli un aspetto poliedrico inframezzati da poca matrice extracellulare, vasi e nervi.

Immagine 1

Il metabolismo degli adipociti bianchi è incentrato sulla sintesi e sulla degradazione dei trigliceridi. I trigliceridi vengono prodotti a partire dagli acidi grassi che possono arrivare dal sangue e/o dalla conversione del glucosio. L’insulina gioca un ruolo centrale in tutte le fasi di sintesi di trigliceridi, infatti permette l’ingresso di glucosio nella cellula attraverso l’attivazione dei carrier (GLUT 4) sulla membrana e attiva gli enzimi per la produzione di nuovi trigliceridi (lipoproteina lipasi e trigliceride sintetasi). Invece la mobilizzazione dei trigliceridi avviene grazie a due enzimi, la trigliceride lipasi e Ia 2-monogliceride entrambi presenti negli adipociti. Adrenalina, noradrenalina, glucagone e ormone della crescita favoriscono questi enzimi mentre l’insulina ne blocca l’azione. Di conseguenza il mantenimento del volume degli adipociti è dato dall’equilibrio tra la produzione e la degradazione dei trigliceridi nel tessuto adiposo. Questi due processi avvengono in momenti distaccati, il primo nella fase post prandiale, mentre il secondo nella fase di digiuno, ma devono essere mantenuti in equilibrio se si mira alla stabilità del tessuto adiposo.

Come vedremo più avanti, il volume e il metabolismo degli adipociti bianchi è sensibile alle condizioni infiammatorie dell’organismo. Una prima differenziazione che possiamo fare è quella tra gli adipociti bianchi è in base alla loro dimensione: quelli grossi (tipici del grasso viscerale) producono citochine pro infiammatorie, mentre quelli più piccoli sono tipici del grasso sottocutaneo, hanno un metabolismo minore e secernono soprattutto citochine antinfiammatorie.

 

L’adipocita bruno

Gli adipociti bruni hanno un diametro molto minore rispetto ai bianchi, presentano molte piccole gocce lipidiche (sono quindi detti adipociti multiloculari) inframezzate da moltissimi mitocondri che ne conferiscono il colore bruno. Sono molto vascolarizzati e innervati, hanno il ruolo di generare calore e sono quindi più abbondanti nelle popolazioni molto esposte al freddo e nei neonati. Nell’adulto si riducono a  100g-250g circa concentrandosi soprattutto nella zona di spalle, collo e reni.

Immagine 1

Proviamo ora a differenziare il tessuto adiposo nelle sue varie componenti, viscerale, intramuscolare, sottocutaneo e bruno cercando di inserirli all’interno della fisiologia corporea e spiegando le ricadute cha questi hanno sulla composizione corporea.

 

Tessuto adiposo viscerale

Ognuno di noi ha una certa percentuale di tessuto adiposo viscerale incastonato tra gli organi vitali. Questo grasso è funzionale perché ammortizza gli urti e permette lo scivolamento reciproco tra gli organi, costituendo quindi un importante supporto meccanico. Poco fa abbiamo detto a che l’adipocita è in grado di differenziarsi in base alle condizioni in cui si trova. Per il tessuto adiposo viscerale lo stato infiammatorio gioca un ruolo centrale in quanto è lo starter che può modificare la fisiologia degli adipociti. Il passaggio da adipociti insulino sensibili a insulino resistenti è generalmente diviso in quattro fasi:

a) Un eccesso calorico e poca attività fisica tendono a far aumentare i depositi di tessuto adiposo sottocutaneo e viscerale in misura proporzionata

b) In condizioni di elevata adiposità, il tessuto adiposo attiva una maggior produzione di citochine pro infiammatorie (TNFα, IL 6, IL 1β…) che alterano i segnali che l’insulina innesca sulle cellule e alimentano a loro volta lo stato infiammatorio

c) Se la situazione permane, gli adipociti aumentano ulteriormente di dimensione e aumentano il loro metabolismo pro infiammatorio. In questa fase l’ipertrofia degli adipociti non è più proporzionale e quelli viscerali e intramuscolari (vedi dopo) tendono ad aumentare più di quelli sottocutanei

d) Con il cronicizzarsi della situazione, i macrofagi (cellule del sistema immunitario) tendono ad infiltrarsi nel tessuto adiposo e a produrre a loro volta citochine pro infiammatorie innescando un circolo vizioso che porta all’accumulo di adipociti sempre più insulino resistenti. In questa fase (a cui si può arrivare da qualche mese a pochi anni di stile di vita errato) gli adipociti rispondono sempre meno agli stimoli dell’insulina e quindi le strategie alimentari diventano fallimentari. Ancora una volta il processo di recupero del soggetto deve mirare prima al controllo dello stato infiammatorio sistemico per riportare il soggetto (ormai patologico) “in fisiologia”.

Inoltre gli adipociti viscerali trovandosi tra un organo e l’altro riversano queste citochine nella vena porta, quindi nel fegato dove arriva anche l’insulina prodotta dal pancreas. Qui le citochine interferiscono sul metabolismo epatico dell’insulina che quindi rimane in circolo per tempi più lunghi. Se a questo aggiungiamo l’aumento del glucosio causato dal catabolismo muscolare indotto dal cortisolo o da un’alimentazione scorretta, si vengono a trovare contemporaneamente insulina e glucosio a livelli più alti del normale, gettando basi per l’insulino resistenza. Gli adipociti diventano sempre più insulino resistenti quanto più è storico lo stato infiammatorio, aumentano la produzione di leptina, di citochine pro infiammatorie come IL6 e TNFα che, entrando nel circolo ematico, espandono l’infiammazione a tutto l’organismo.

In genere il grasso viscerale viene misurato con una risonanza magnetica che ne stima la superficie (in cm²) a livello lombare, i valori di riferimento sono indicati nella Tabella qui sotto. È opportuno ricordare che a livello addominale, soprattutto negli uomini, è presente una grande quantità di grasso sottocutaneo (antinfiammatorio) che però in condizioni di infiammazione cronico sistemica tende a prendere le sembianze e il metabolismo di quello viscerale innescando un circolo vizioso. Come sempre il punto di partenza per una corretta ricomposizione corporea è il controllo dello stato infiammatorio sistemico.

 

Valori massimi

Valori normali

Uomo

> 560 cm²

300-400 cm²

Donna

> 460 cm²

250-350 cm²

 

 

 

 

 

Tessuto adiposo Intramuscolare (I.M.A.T. = Intra Muscular Adipose Tissue)

È una componente del tessuto adiposo simile a quello viscerale, ma ha la tendenza a stoccarsi nei muscoli. Anche per l’IMAT le cause del suo aumento sono da ricercarsi nello stato infiammatorio cronico, nell’eccessivo introito calorico e nella sedentarietà perché il muscolo produce IL6 e IL15, miochine coinvolte nella mobilizzazione dei grassi che sono quindi in grado di contrastare l’azione infiammatoria e l’accumulo di IMAT. Ultimamente si è visto che l’attività fisica, in particolar modo l’interval training (o H.I.I.T.) risulta essere un valido alleato nella diminuzione del grasso intramuscolare. Va chiarito che il grasso intramuscolare è presente anche nei muscoli dei soggetti sani e valori di normalità si dovrebbero attestare intorno a 1%-2% del peso corporeo (circa 1kg-1.5kg nell’adulto). Risulta funzionale all’energetica muscolare, soprattutto negli sport di resistenza in cui è anche utilizzato come fonte energetica. Il problema avviene in condizioni di eccessivo introito calorico ed infiammazione in cui le citochine già citate ne fanno crescere la quantità in maniera sproporzionata. 

L’aumento dell’IMAT ha ricadute sistemiche che vanno da quelle metaboliche (come l’insulino resistenza e l’infiammazione),a quelle muscolari (con un calo della prestazione fisica e della forza) e coordinative in quanto il grasso, non trattenendo acqua, altera i potenziali d’azione e quindi l’eccitabilità neuromuscolare e la coordinazione. Rispetto al grasso viscerale, che ha molto più spazio per essere stoccato, piccole variazioni di grasso intramuscolare possono creare problemi proporzionalmente molto più rilevanti, motivo per cui è fondamentale limitarne l’accumulo.

 

Tessuto adiposo sottocutaneo

È il pannicolo di grasso che sta al di sotto della pelle e che si può pizzicare fra le dita, cioè quello stimabile con la plicometria. Considerando che il grasso viscerale e quello intramuscolare, non quantificabili con la plicometria, possono pesare anche 5kg-6kg in un adulto sano, capiamo il grosso margine di errore che ha questo metodo di misurazione.

Il grasso sottocutaneo è volgarmente definito “grasso buono” perché costituito da adipociti di piccole dimensioni, insulino sensibili e produttori soprattutto di citochine antinfiammatorie. In questi adipociti l’attività lipolitica è minore e la produzione ormonale è proporzionata alla loro dimensione, cosa non vera per quelli viscerali e intramuscolari, vere e proprie “mine vaganti” metaboliche.

Essendo insulino sensibili rispondono agli stimoli che l’insulina induce su queste cellule. Però uno stile di vita errato (eccesso introito energetico, sedentarietà…) può innescare uno stato infiammatorio cronico che può alterare questa situazione modificando dimensione e metabolismo di questi adipociti che possono diventare produttori di citochine proinfiammatorie con importanti ricadute a livello sistemico.

 

Tessuto adiposo bruno (B.A.T. o Brown Adipose Tissue)

È costituito prevalentemente da adipociti bruni multiloculari. Questi adipociti sono costituiti da molte più gocce lipidiche, mitocondri e vasi sanguigni rispetto ai bianchi, tutte peculiarità che contribuiscono a conferire un colore bruno al microscopio.

Il BAT ha un importante ruolo termogenico, ed è quindi più sviluppato nelle popolazioni molto esposte al freddo e nei neonati. Nell’adulto si riduce molto (a causa dell’“effetto whitening” cioè la trasformazione in adipociti bianchi) e si concentra soprattutto nella zona attorno ai reni, spalle e collo dove ne restano circa 100g-250g in totale.

In questi adipociti i mitocondri rivestono un ruolo centrale nella produzione di calore, vediamo perchè. Nei mitocondri sono presenti due membrane, una interna e una esterna. Su quella interna è presente una proteina, chiamata termogenina (o UCP),che funge da porta per gli H⁺ e ne permette il passaggio da una parte all’altra della membrana. Gli adipociti bruni e i relativi mitocondri svolgono la fosforilazione ossidativa, un processo in cui viene prodotto ATP attraverso varie reazioni tra cui proprio il passaggio (che richiede energia) di H⁺ tra le due membrane dei mitocondri grazie alle UCP. Se queste UCP rimangono aperte questa richiesta energetica viene liberata sottoforma di calore.

Le UCP vengono tenute aperte sotto forte stimolazione del sistema nervoso ortosimpatico (che innerva questi adipociti) oppure quando è in corso una forte lipolisi (come durante il digiuno),mentre si chiudono quando c’è disponibilità di glucosio. Vediamo di rendere pratico questo concetto.

Basse temperature e digiuno sono situazioni in cui le catecolamine sono alte. Queste stimolano gli adipociti bruni (che hanno una grossa innervazione adrenergica) a produrre calore attraverso il meccanismo visto prima.

Un allenamento a basse temperature a digiuno (ovvero quando è in corso un’intensa lipolisi causata dalle scarse riserve di glucosio) risulta essere un triplo stimolo per il sistema nervoso ortosimpatico (e quindi per le catecolamine) comportando una forte attivazione degli adipociti bruni con dispersione di energia sottoforma di calore. Questo può risultare un ottimo metodo per cominciare a creare un dispendio energetico nei soggetti che hanno difficoltà a muoversi ma che devono ridurre il proprio peso corporeo. Inoltre se si eseguono questi allenamenti al mattino si fornisce anche uno stimolo circadiano per catecolamine nella finestra oraria corretta (vedi approfondimento sullo stress). Chiariamo che si tratta di una strategia che funziona soltanto se il soggetto controlla il suo introito energetico e ha uno stile di vita il più possibile attivo. Se ci abbuffiamo sul divano tutto il giorno non c’è santo che tenga…

Recentemente è stato dimostrato che una prolungata stimolazione del BAT per ore/giorni può portare a una suo aumento (“effetto browning”). Quindi il BAT non solo può essere attivato ma anche aumentato. Ricapitolando, il SNS, gli ormoni tiroidei e il BAT hanno una sinergia funzionale alla produzione di calore che, come abbiamo appena visto, possono essere sfruttate nei processi di ricomposizione corporea.

 

Lipidi essenziali

I lipidi essenziali insieme ai fosfati costituiscono il doppio strato fosfolipidico delle membrane cellulari e costituiscono anche la guaina mielinica attorno alle fibre nervose. Sono fondamentali per un corretto scambio cellulare o una buona funzionalità neuromuscolare.

 

Ormoni del tessuto adiposo

Come già accennato, il tessuto adiposo è considerato un organo neuro immuno endocrino, in quanto secerne ormoni e altre sostanze metabolicamente attive. Spieghiamo brevemente fisiologia e metabolismo dei due principali ormoni secreti dagli adipociti, adiponectina e leptina.

Adiponectina

L’Adiponectina è un ormone prodotto dal tessuto adiposo, i cui livelli sono inversamente proporzionali alla percentuale di grasso corporeo. Gli obesi, infatti, ne producono meno rispetto a soggetti normopeso. Ha due tipi di recettori, R1 e R2 che si trovano soprattutto sulle cellula epatiche e muscolari, regolandone alcune funzioni. Gli effetti principali dell’adiponectina sono:

1) Blocca la produzione di acidi grassi e colesterolo nel fegato

2) Promuove l’ossidazione degli acidi grassi muscolari (IMAT),stimola i recettori Glut1 e Glut4 favorendo l’ingresso di glucosio nelle cellule ristabilendo una buona sensibilità insulinica

3) Stimolare il senso di fame sull’ipotalamo a patto che le percentuali di grasso corporeo siano contenute nei range di normalità (tra il 20% e il 30% per le donne e tra il 16% e il 25% per gli uomini)

4) Alti livelli di adiponectina comportano grandi aumenti del metabolismo basale e dispendio calorico grazie all’attivazione delle proteine disaccoppianti, di cui abbiamo parlato nel paragrafo del grasso bruno

 

 

Leptina

La leptina è un ormone prodotto principalmente dal tessuto adiposo con lo scopo di stimolare il senso di sazietà. Dopo un pasto ricco di zuccheri l’insulina sale e gli adipociti aumentano di volume stimolando un aumento di leptina circolante. Molti recettori per la leptina sono presenti in diverse zone dell’ipotalamo che rispondono aumentando il senso di sazietà e riducendo, quindi, la fame.

Specularmente, durante il digiuno vengono mobilizzati gli acidi grassi come fonte energetica e sono stimolate la gluconeogenesi e la glicogenolisi per normalizzare i livelli glicemici. Tutti questi fenomeni, tipici del digiuno, comportano una diminuzione di leptina e un aumento del senso di fame, stimolando l’interruzione del digiuno, potenzialmente dannoso. Alterazioni sulla produzione di leptina causano un mancato controllo dell'appetito e possono indurre all'obesità perché il soggetto ha la sensazione di essere sempre a digiuno.

Adiponectina e leptina sono quindi sinergici a patto che la percentuali di grasso siano nei range (tra il 20% e il 30% per le donne e tra il 16% e il 25% per gli uomini),altrimenti ci sarà un eccesso o un difetto nella produzione di uno di questi due ormoni alterando la regolazione dell’appetito e la crescita della massa grassa.

Tessuto adiposo e composizione corporea

In un soggetto sano il grasso sottocutaneo, quello viscerale e l’intramuscolare aumentano e diminuiscono insieme in maniera proporzionata. Nei soggetti sani che aumentano il loro introito calorico, questo eccesso si stoccherà prevalentemente nel tessuto adiposo sottocutaneo che, essendo antinfiammatorio, comporta meno rischi metabolici, ma costituisce comunque un sovraccarico a livello delle articolazioni (ginocchia e zona lombare soprattutto),la sensazione di appetito alterata e, non ultimo, un inestetismo che in alcuni soggetti può innescare problematiche psicologiche che vanno dall’anoressia alla depressione.

Oltre alle motivazioni estetiche, ricordiamo che il tessuto adiposo contiene due enzimi (il 17β idrossisteroide ossido riduttasi e l’aromatasi) che hanno una forte ripercussione sugli ormoni sessuali. In particolare il 17β idrossisteroide ossido riduttasi è in grado di convertire l’androstenedione (poco attivo) in testosterone (molto attivo) e questa via di produzione di testosterone nel sesso femminile può indurre effetti mascolinizzanti. Specularmente un eccesso di tessuto adiposo si traduce in un aumento dell’aromatasi, enzima in grado di trasformare gli androgeni (ormoni sessuali maschili) in estrogeni (ormoni sessuali femminili). Questo è particolarmente evidente negli uomini obesi in cui si può vedere un abbozzo di seno (ginecomastia) dovuto proprio a questa alterazione ormonale.

I problemi insorgono, invece, in condizioni infiammatorie e di aumentato tessuto adiposo. In questo caso, il grasso sottocutaneo tende ad aumentare proporzionalmente di meno, mentre il viscerale e l’intramuscolare aumentano in misura molto maggiore con tutte le ricadute già spiegate dovute alla produzione di citochine pro infiammatorie che hanno effetti negativi a livello sistemico. Riassumendo non è tanto importante la quantità assoluta di grasso corporeo quanto la sua differenziazione e distribuzione nel corpo.

Un buon piano di ricomposizione corporea dovrebbe partire con un controllo dello stato infiammatorio del soggetto e degli assi dello stress, seguito da un piano nutrizionale mirato a ripristinare i livelli di grasso nei range di normalità. L’attività fisica come un interval training ad alta intensità (H.I.I.T. o High Intensity Interval Training) risulta essere un ottimo modo per l’ossidazione dei grassi intramuscolari, mentre uno stimolo ipertrofico migliora la qualità recettoriale delle cellule muscolari aiutando a ripristinare la sensibilità insulinica.Come sempre la strategia di recupero deve essere multifattoriale, integrando alimentazione, attività fisica e stile di vita, pena il non raggiungimento dei risultati sperati.

 

N. Siliprandi, G. Tettamanti – “Biochimica medica” – Piccin

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A. Guilherme, J.V. Virbasius, V. Puri, M.P. Czech – “Adipocyte dysfunctions linking obesity to insulin resistance and type 2 diabetes” - Nat Rev Mol Cell Biol 2008

P. Ferré - "Adiponectin: from a dipocyte to skeletal muscle" - Ann Endocrinol 2004

Pelizza G. - "COMPOSIZIONE CORPOREA - Dalla fisiologia alla pratica"