IMPACT OF ACLY GENE SILENCING ON HEPATIC LIPID METABOLISM
Introduzione e scopo: ATP citrato liasi (ACLY) è un enzima chiave del metabolismo lipidico, responsabile della conversione di acetil-CoA citosolico a partire dal citrato mitocondriale. L’acetil-CoA generato costituisce un precursore fondamentale sia per la de novo sintesi degli acidi grassi, attraverso la sua conversione in malonil-CoA mediata dell’acetil-CoA carbossilasi (ACC), sia per la biosintesi degli steroli tramite la via del mevalonato, regolata dall’enzima HMGCoA reduttasi (HMGR). Considerato il suo ruolo centrale nella regolazione della lipogenesi e della sintesi del colesterolo, ACLY è emerso come un importante target farmacologico. In questo contesto, acido bempedoico, first-in-class inibitore di ACLY approvato in clinica, è attualmente utilizzato per il trattamento dell’ipercolesterolemia in pazienti intolleranti alle statine al fine di ridurre il rischio cardiovascolare. Lo scopo del progetto è stato quello di investigare l’impatto del silenziamento genico di ACLY a livello del metabolismo epatico, con particolare attenzione alla regolazione del metabolismo lipidico in un modello di obesità indotta dalla dieta e aterosclerosi. Metodi: Topi wild type e topi Ldlr−/− sono stati sottoposti a trattamento mediante iniezioni intraperitoneali di siRNA coniugati a GalNAc, rispettivamente un siRNA di controllo negativo (GalNAc-siCtrl) e un siRNA diretto contro ACLY (GalNAc-siACLY). Gli animali sono stati mantenuti per 18 settimane in regime di dieta ad alto contenuto di colesterolo (WTD) al fine di indurre alterazioni del metabolismo lipidico. Al termine del trattamento, sono stati analizzati i principali parametri metabolici e i meccanismi molecolari associati alla modulazione dell’attività di ACLY, concentrandosi particolarmente sul profilo plasmatico ed epatico lipidico. Per testare la sicurezza e la presenza di effetti extra-epatici di GalNAc-siACLY, topi Asgr -/- sono stati sottoposti allo stesso regime terapeutico e dietetico dei gruppi precedenti. Questi animali mancano, infatti, del recettore epatico ASGR1, recettore responsabile dell’uptake selettivo da parte del fegato. Anche in questo gruppo sono stati valutati i principali parametri metabolici e immuno-infiammatori. Parallelamente, gli effetti molecolari dell’inibizione di ACLY sono stati investigati in modelli in vitro di steatosi epatica utilizzando la linea cellulare HepG2. Le cellule sono state trattate con acidi grassi liberi, in particolare palmitato (200 μM), oleato (400 μM) oppure una combinazione di palmitato e oleato in rapporto 2:1, al fine di mimare le condizioni di accumulo lipidico intracellulare tipiche della steatosi epatica. Questo approccio ha permesso di valutare i meccanismi cellulari e molecolari coinvolti nella regolazione del metabolismo lipidico in risposta alla modulazione di ACLY. Risultati: Dopo 18 settimane di dieta, il silenziamento genico di ACLY nei topi wild type ha portato alla riduzione significativa dei livelli plasmatici di colesterolo e di trigliceridi, nello specifico riducendone i livelli a livello delle lipoproteine LDL. Il miglioramento del profilo circolante dei lipidi è determinato da un iniziale aumento di espressione dei livelli del recettore delle LDL (LDLR) a livello epatico. Coerentemente, tali effetti metabolici sono risultati assenti nei topi Ldlr−/−, indicando una dipendenza funzionale dal recettore LDL. I topi wild type ACLY knockdown, nonostante mostrino livelli simili di steatosi epatica, sono caratterizzati dalla significativa presenza di macrosteatosi e ridotta microsteatosi, con conseguente prevalenza di gocce lipidiche di dimensioni maggiori. Queste ultime sono arricchite in lipidi polari, in particolare precursori di fosfolipidi, a discapito dei lipidi neutri (trigliceridi ed esteri del colesterolo). Inoltre, il silenziamento genico di ACLY a livello epatico porta alla riduzione del metabolismo energetico mitocondriale e dei principali fattori di trascrizione coinvolti nel controllo metabolico. Gli studi in vitro hanno evidenziato che, nelle fasi iniziali, l’inibizione di ACLY induce un aumento sia dei processi anabolici che catabolici degli acidi grassi, promuovendo in particolare la β-ossidazione e la mobilizzazione delle gocce lipidiche. Con l’aumentare del tempo di esposizione agli acidi grassi, si osserva un progressivo rimodellamento del metabolismo epatocitario, caratterizzato da una riduzione dell’attività mitocondriale e dall’attivazione di meccanismi compensatori alternativi. Nel modello Asgr1−/− è stata confermata l’assenza di silenziamento di ACLY a livello epatico, escludendo un uptake aspecifico del GalNAc. Tuttavia, le analisi metaboliche hanno rivelato un aumento dei livelli basali di glucosio plasmatico e un conseguente cambiamento nella preferenza del substrato energetico, suggerendo che GalNAc-siACLY abbia un effetto a livello pancreatico. Conclusione: Nel complesso, questi risultati indicano che, in condizioni di sindrome metabolica, il silenziamento del gene ACLY migliora il profilo lipidico circolante in maniera dipendente dal LDLR e indipendente dalla sintesi de novo del colesterolo. A livello epatico, il knockdown di ACLY non migliora il carico di steatosi epatica, ma induce un profondo rimodellamento del lipidoma e del metabolismo cellulare, evidenziando come l’inibizione di ACLY influenzi non solo l’omeostasi lipidica, ma anche il bilancio energetico e le risposte adattative degli epatociti.
Gene silencing, GalNAc-siRNA, ACLY, hepatocyte, lipid metabolism, Settore BIOS-11/A - Farmacologia
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