Una dieta ricca di zuccheri altera la crescita attraverso segnali immunitari. / High Sugar Diet Alters Growth via Immune Signals
Una dieta ricca di zuccheri altera la crescita attraverso segnali immunitari. / High Sugar Diet Alters Growth via Immune Signals
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Le diete ricche di zuccheri e grassi sono associate a disturbi metabolici come l'insulino-resistenza, l'infiammazione cronica ed il diabete. Durante lo sviluppo, questi squilibri possono avere un impatto particolarmente significativo, poiché l'organismo deve coordinare crescita, maturazione e produzione ormonale.
Uno studio condotto su Drosophila melanogaster, guidato dal Dr. Sergio Juárez-Carreño e dal Dr. Marco Milán presso l'IRB di Barcellona, rivela ora che i macrofagi, cellule del sistema immunitario, svolgono un ruolo chiave in questa comunicazione. In risposta ad una dieta ricca di zuccheri, queste cellule producono Dpp, una molecola omologa alle proteine umane BMP2/4, che agisce sull'organo endocrino responsabile della produzione di ecdisone, l'ormone steroideo che innesca la metamorfosi.
I macrofagi come sensori dello stato nutrizionale
Sebbene i macrofagi siano noti per il loro ruolo nella risposta immunitaria, agiscono anche come sensori dello stato fisiologico dell'organismo. In contesti come l'obesità e l'insulino-resistenza, ad esempio, contribuiscono all'infiammazione metabolica ed all'accumulo di lipidi in diversi tessuti.
A tutto ciò si può ora aggiungere una funzione finora non descritta, ovvero la modulazione della produzione ormonale durante lo sviluppo. Nelle larve alimentate con una dieta ricca di zuccheri, i macrofagi aumentano la produzione di Dpp. Questo segnale si propaga alla ghiandola protoracica e riduce temporaneamente la produzione di ecdisone, ritardando la transizione da larva a pupa.
"Sapevamo che i macrofagi rispondono allo stress metabolico, ma non che potessero regolare la produzione di ormoni steroidei. I nostri risultati dimostrano che queste cellule collegano i segnali nutrizionali esterni con la fisiologia dell'intero organismo", spiega il dottor Sergio Juárez-Carreño , primo autore dello studio e attualmente responsabile di un gruppo di ricerca presso il Centro Andaluso di Biologia dello Sviluppo.
Acquisire tempo per crescere
In condizioni normali, le larve di Drosophila completano questa fase di sviluppo in circa cinque giorni. Con una dieta ricca di zuccheri, il processo si prolunga fino a sei o sette giorni. Secondo gli autori, questo ritardo contribuisce ad attenuare l'impatto di tale dieta.
Quando i ricercatori hanno bloccato il segnale Dpp prodotto dai macrofagi, le larve hanno parzialmente ridotto il ritardo, ma hanno raggiunto dimensioni inferiori. Ciò suggerisce che la risposta immunitaria contribuisce a compensare l'impatto della dieta ricca di zuccheri sulla crescita, consentendo all'organismo di guadagnare tempo e raggiungere l'età adulta in condizioni migliori.
"Il sistema immunitario non si limita a rispondere alle infezioni od ai danni. Agisce anche come sistema di sorveglianza interno, capace di regolare il ritmo dello sviluppo quando le condizioni nutrizionali sono subottimali", osserva il Dott. Marco Milán, ricercatore ICREA e responsabile del laboratorio di Controllo dello Sviluppo e della Crescita presso l'IRB di Barcellona.
Nutrizione, ormoni e sviluppo
La Drosophila melanogaster è un modello ampiamente utilizzato nella ricerca biomedica per studiare i processi fondamentali di sviluppo, metabolismo e regolazione ormonale. In questo sistema, la transizione da larva a pupa permette di analizzare come gli ormoni steroidei coordinano i principali cambiamenti fisiologici durante lo sviluppo. Inoltre, le proteine BMP sono conservate a livello evolutivo e sono state associate a processi metabolici ed insulino-resistenza nei mammiferi.
ENGLISH
Immune cells may help developing organisms cope with the effects of excess sugar.
Diets rich in sugars and fats are associated with metabolic disorders such as insulin resistance, chronic inflammation, and diabetes. During development, these imbalances can have a particularly significant impact, as the body must coordinate growth, maturation, and hormone production.
A study conducted in Drosophila melanogaster, led by Dr. Sergio Juárez-Carreño and Dr. Marco Milán at IRB Barcelona, now reveals that macrophages-cells of the immune system-play a key role in this communication. In response to a high-sugar diet, these cells produce Dpp, a molecule homologous to human BMP2/4 proteins, which acts on the endocrine organ responsible for producing ecdysone, the steroid hormone that triggers metamorphosis.
Macrophages as nutritional status sensors
While macrophages are known for their role in the immune response, they also act as sensors of the body's physiological state. In contexts such as obesity and insulin resistance, for example, they contribute to metabolic inflammation and lipid accumulation in various tissues.
To this, a previously undescribed function can now be added, namely the modulation of hormone production during development. In larvae fed a high-sugar diet, macrophages increase the production of Dpp. This signal travels to the prothoracic gland and temporarily reduces ecdysone production, delaying the transition from larva to pupa.
"We knew that macrophages respond to metabolic stress, but not that they could regulate steroid hormone production. Our results show that these cells connect external nutritional signals with the physiology of the entire organism," explains Dr. Sergio Juárez-Carreño, first author of the study and currently a group leader at the Andalusian Center for Developmental Biology.
Buying time to grow
Under normal conditions, Drosophila larvae complete this developmental phase in about five days. On a high-sugar diet, the process is extended to six or seven days. According to the authors, this delay helps buffer the impact of that diet.
When the researchers blocked the Dpp signal produced by the macrophages, the larvae partially reduced the delay but reached a smaller size. This suggests that the immune response helps compensate for the impact of the high-sugar diet on growth, allowing the organism to buy time and reach adulthood in better condition.
"The immune system does not only respond to infections or damage. It also acts as an internal surveillance system, capable of adjusting the pace of development when nutritional conditions are sub-optimal," notes Dr. Marco Milán, ICREA researcher and head of the Development and Growth Control laboratory at IRB Barcelona.
Nutrition, hormones, and development
Drosophila melanogaster is a widely used model in biomedical research to study fundamental processes of development, metabolism, and hormonal regulation. In this system, the transition from larva to pupa makes it possible to analyze how steroid hormones coordinate major physiological changes during development. Furthermore, BMP proteins are evolutionarily conserved and have been linked to metabolic processes and insulin resistance in mammals.
Da:
https://www.technologynetworks.com/immunology/news/high-sugar-diet-alters-growth-via-immune-signals-413891
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