Gli scienziati della Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) hanno sviluppato un nuovo approccio terapeutico che sfrutta un idrogel all’obesità e ai disturbi metabolici correlati che in esperimenti di laboratorio hanno dimostrato una significativa riduzione del grasso corporeo, del peso corporeo e un miglioramento dei marcatori del sangue che accompagnano questi disturbi.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica ACS Nano.
Terapia con idrogel: ecco di che cosa si tratta
Sviluppato da un team della School of Chemical and Biomedical Engineering (SCBE) di NTU Singapore, il loro metodo inizia con un’iniezione di un idrogel appositamente sviluppato utilizzando un ago da insulina, in un deposito di grasso direttamente sotto la pelle. Una luce infrarossa viene quindi illuminata sul sito dell’iniezione per cinque minuti alcune volte al giorno, nell’arco di alcuni giorni, attivando la capacità di bruciare i grassi dell’idrogel.
Attraverso esperimenti di laboratorio, gli scienziati della NTU hanno dimostrato che i topi con una dieta ricca di grassi che hanno subito questo trattamento avevano una massa corporea più leggera dopo due settimane, rispetto ai topi obesi nel gruppo che non ha ricevuto il trattamento.
I topi trattati avevano anche il 40% in meno di grasso sottocutaneo (direttamente sotto la pelle) e il 54% in meno di grasso viscerale (avvolto attorno agli organi interni in profondità all’interno del corpo) e mostravano livelli più bassi di colesterolo e insulino-resistenza, indicando il potenziale del trattamento per ridurre il rischio di disordini metabolici.
Gli scienziati ritengono che la loro innovazione potrebbe un giorno diventare un’alternativa alle costose procedure di riduzione del grasso che prendono di mira solo il grasso sottocutaneo e ai farmaci per l’obesità approvati dalla Food and Drug Administration (FDA) statunitense che spesso hanno effetti collaterali.
Chen Peng, professore di bioingegneria della NTU SCBE, che ha guidato lo studio, ha spiegato: “Tutti i farmaci approvati dalla FDA per l’obesità agiscono indirettamente sul cervello per sopprimere l’appetito o sul sistema digestivo per ridurre l’assorbimento dei grassi. La maggior parte di essi è stata ritirata dal mercato a causa dei loro gravi effetti collaterali.Le procedure eseguite nelle cliniche per rimuovere il grasso in aree mirate si sono dimostrate efficaci, ma comportano rischi e costi elevati e non migliorano il metabolismo corporeo.Al contrario, il nostro approccio terapeutico si concentra sul rimodellamento del tessuto del grasso bianco, che è la radice della patologia”.
“Attraverso esperimenti di laboratorio, abbiamo scoperto che questo approccio non solo ha portato a una riduzione del grasso del 40-54% nei topi obesi, ma ha anche migliorato significativamente il loro metabolismo, che è la chiave per ridurre il rischio di condizioni metaboliche come malattie cardiache, ictus e diabete di tipo 2. Sebbene questo metodo utilizzi il calore convertito dalla luce del vicino infrarosso per bruciare il grasso sottocutaneo, noi non ha riscontrato danni termici alla pelle“, ha aggiunto il professore.
Il Professore Associato Melvin Leow, Senior Consultant Endocrinologo presso il Tan Tock Seng Hospital, che non è stato coinvolto nello studio, ha dichiarato: “Questo documento descrive progressi molto interessanti nell’armamentario contro l’obesità e la resistenza all’insulina, il precursore del diabete“.
“È importante sottolineare che il lavoro riportato qui è stato fatto sui topi e sui tessuti della pelle dei suini, c’è molto ottimismo in termini di traslazione agli esseri umani. Nel complesso, trovo che questo metodo sia molto promettente come la prossima generazione di agenti terapeutici per combattere l’obesità e il diabete di tipo 2“, ha continuato l’esperto.
Sulla base di questi risultati, il team della NTU prevede che un paziente obeso a casa potrebbe un giorno auto-iniettarsi l’idrogel nel grasso della pancia in più siti utilizzando un ago da insulina una volta alla settimana. Successivamente, il paziente può illuminare un laser portatile in ciascun sito di iniezione per cinque minuti da una a tre volte al giorno per diversi giorni.
Gli scienziati della NTU hanno depositato un brevetto per la loro innovazione attraverso NTUitive, la società di innovazione e impresa dell’Università.
La chiave di questo nuovo approccio terapeutico risiede nella sua capacità di attivare TRPV1, una proteina che rileva calore e dolore. Quando attivata, questa proteina può innescare un processo chiamato imbrunimento: la conversione del grasso bianco, che immagazzina le calorie in eccesso che assumiamo e porta all’obesità in eccesso, in grasso bruno, un tessuto brucia calorie che mitiga le conseguenze dannose dell’obesità ma è scarsa negli adulti.
Allo stesso tempo, l’attivazione di TRPV1 promuove la lipolisi, in cui le goccioline di grasso vengono scomposte in acidi grassi. Alcuni di questi acidi grassi vengono utilizzati dal grasso bruno appena convertito per bruciare calorie, altri entrano nel flusso sanguigno e vengono ulteriormente scomposti nel fegato e nei muscoli.
L’attivazione di TRPV1 stimola anche la secrezione di adiponectina, un ormone che promuove il metabolismo del glucosio e dei lipidi nel fegato e nei muscoli, e migliora la sensibilità all’insulina, consentendo all’organismo di utilizzare il glucosio e gli acidi grassi in modo più efficiente.
Gli scienziati della NTU hanno sviluppato per primi un idrogel che contiene nanoparticelle di solfuro di rame. Se esposte alla luce del vicino infrarosso, queste nanoparticelle convertono l’energia luminosa in calore per attivare il TRPV1. Il team della NTU ha mostrato nel loro studio che le nanoparticelle hanno effetti tossici trascurabili su organi o tessuti vitali.
Per garantire che le sostanze terapeutiche nell’idrogel non vengano rilasciate tutte in una volta, gli scienziati hanno aggiunto un polimero approvato dalla FDA chiamato Pluronic F127. Ciò conferisce all’idrogel una natura che cola a bassa temperatura e una natura gelatinosa a temperatura corporea. La natura gelatinosa aiuta a mantenere la terapia per diversi giorni dopo che l’idrogel è stato iniettato nel corpo.
Per studiare gli effetti anti-obesità del loro approccio terapeutico, gli scienziati della NTU hanno sottoposto i topi obesi con segni di malattie metaboliche a un regime di trattamento di due settimane. L’idrogel è stato prima iniettato nel grasso sottocutaneo, prima che la luce del vicino infrarosso fosse illuminata sul sito di iniezione per cinque minuti per tre giorni, seguiti da quattro giorni di riposo. Questo è stato ripetuto per un’altra settimana.
Nelle due settimane, il peso corporeo dei topi obesi senza trattamento è aumentato del 9,5%. Ciò è in contrasto con il calo del 5,5% del peso corporeo dei topi che hanno subito il trattamento.
Nei topi trattati, il team NTU ha anche riscontrato una riduzione del 40% del grasso sottocutaneo e del 54% del grasso viscerale. L’approccio terapeutico sviluppato dalla NTU ha anche portato a una riduzione del 54% del colesterolo e del 65% della resistenza all’insulina associata all’obesità.
Il professor Chen ha dichiarato: “Senza l’aggiunta del mirabegron approvato dalla FDA nel nostro idrogel iniettabile, il nostro approccio terapeutico ha già mostrato un’eccezionale riduzione del grasso, con i topi obesi che hanno perso il 27% di grasso sottocutaneo e il 44% di grasso viscerale. Ma abbiamo scoperto che l’aggiunta del farmaco ha aiutato per sopprimere la resistenza all’insulina e riportare l’insulina a livelli normali. Ciò significa che il nostro approccio potrebbe essere potenzialmente utilizzato anche per trattare altre malattie metaboliche associate all’obesità, come il diabete”.
Il team NTU sta ora cercando di collaborare con i partner clinici per condurre studi clinici su soggetti umani per testare ulteriormente il loro approccio terapeutico per affrontare l’obesità e stanno anche studiando come questo metodo di trattamento potrebbe essere applicato per usi cosmetici come il modellamento del corpo.
L’obesità è uno dei più grandi problemi di salute del mondo, che è passato dall’essere un problema nei paesi ricchi a uno che abbraccia tutti i livelli di reddito. Secondo lo studio Global Burden of Disease 4,7 milioni di persone sono morte prematuramente nel 2017 a causa dell’obesità.
Il Global Burden of Disease è un importante studio globale sulle cause e sui fattori di rischio di morte e malattia pubblicato sulla rivista medica The Lancet. L’obesità, definita come avente un indice di massa corporea elevato, è un fattore di rischio per molte delle principali cause di morte nel mondo, tra cui malattie cardiache, ictus, diabete e vari tipi di cancro.
L’obesità non causa direttamente nessuno di questi impatti sulla salute, ma può aumentare la loro probabilità che si verifichino. Nel grafico vediamo che è uno dei principali fattori di rischio di morte a livello globale.
In molti paesi a reddito medio, in particolare in Europa orientale, Asia centrale, Nord Africa e America Latina, oltre il 15% dei decessi è stato attribuito all’obesità nel 2017. Ciò deriva molto probabilmente dall’elevata prevalenza di obesità, ma nel complesso più povera sistemi sanitari e sanitari rispetto ai paesi ad alto reddito con livelli di obesità altrettanto elevati.
Nella maggior parte dei paesi ad alto reddito questa quota è compresa tra l’8 e il 10%. Questa è circa la metà della quota di molti paesi a reddito medio. I grandi valori anomali tra i paesi ricchi sono il Giappone e la Corea del Sud: solo il 5% circa dei decessi prematuri è attribuito all’obesità. Nei paesi a basso reddito, in particolare nell’Africa subsahariana, l’obesità rappresenta meno del 5% dei decessi.
