Obesità, Ipossia Ventilatoria od Anemia e Lipotossicità dell'Adipocita Ipossico

Gli adipociti esercitano un’azione protettiva contro il danno lipotossico dei tessuti, attraverso la loro capacità di immagazzinare il grasso, ma quando il volume degli adipociti (cellule perenni), cresce oltre il limite posto dal'Indice di diffusione dell'Ossigeno nel citoplasma cellulare, dato che via via che la cellula cresce, la superfice cresce al quadrato, mentre il volume cellulare cresce al cubo, questo determina un livello critico oltre il quale la cellula non può più crescere, perchè detrminerebbe la mote della cellula stessa, quindi si innesca la resistenza alla crescita, (Resistenza insulinica) e questo però lascia la cellula in una situazione di Ipossia relatica, che determina lipotossicità, per attivazione da parte della cellula di quei meccanismi (attivazione del DNA) che portano alla produzione di molecole che normalmente l'adicpocita non produrrebbe.
Le cellule non perenni, quando giungono in questa situazione, attivano il processo Mitiotico.

Indice di diffusione dell'ossigeno

L'indice di diffusione dell'ossigeno nel citoplasma cellulare e superficie cellulare è una misura della capacità delle cellule di scambiare ossigeno con l'ambiente.

Questo indice dipende da diversi fattori, tra cui la dimensione, la forma, la composizione e l'attività metabolica delle cellule. L'ossigeno entra ed esce dalla cellula per diffusione, un processo che è efficace su brevi distanze e che segue un gradiente di concentrazione (pressione parziale). L'ossigeno si lega all'emoglobina nel sangue e viene trasportato ai tessuti, dove si stacca e diffonde nel citoplasma delle cellule.

Il citoplasma è la parte della cellula che contiene tutte le sostanze funzionanti, ad eccezione del nucleo. Il citoplasma è costituito da una soluzione acquosa di enzimi, macromolecole, ATP e altre sostanze inorganiche.

L'ossigeno è necessario per il metabolismo cellulare e per la produzione di energia. Un alto indice di diffusione dell'ossigeno indica una maggiore efficienza delle cellule nell'utilizzare l'ossigeno disponibile.

Importanza della respirazione cellulare

Da quato sopra esposto, emerge quanto sia importante che tutta la catena di eventi, che determina la distribuzione dell'ossigeno nell'organismo.

Questo è un processo complesso che coinvolge diversi eventi fisiologici.

1. Il primo evento è la ventilazione, cioè il rinnovamento dell'aria negli alveoli polmonari, dove avvengono gli scambi gassosi tra l'aria e il sangue. La ventilazione dipende dalla pressione atmosferica, dalla resistenza delle vie aeree e dalla contrazione dei muscoli respiratori.
2. Il secondo evento è la diffusione dell'ossigeno dagli alveoli al sangue capillare e dell'anidride carbonica dal sangue agli alveoli.La diffusione è determinata dal gradiente di pressione parziale dei gas tra i due compartimenti e dalla permeabilità della barriera alveolo-capillare.La barriera è costituita da uno strato di cellule epiteliali alveolari, da uno strato di cellule endoteliali capillari e da una sottile membrana basale. La diffusione è facilitata dall'ampia superficie degli alveoli (circa 70 m 2) e dallo spessore ridotto della barriera (circa 1 micron).
3. Il terzo evento è la perfusione, cioè il flusso di sangue nei capillari polmonari che trasporta l'ossigeno ai tessuti e l'anidride carbonica ai polmoni. La perfusione dipende dal ritmo cardiaco, dalla pressione arteriosa e dalla resistenza vascolare polmonare. La perfusione è regolata in modo da adeguarsi alla ventilazione e ottimizzare gli scambi gassosi.
4. Il quarto evento è il legame dell'ossigeno all'emoglobina, la proteina contenuta nei globuli rossi che trasporta l'ossigeno nel sangue. L'emoglobina ha quattro siti di legame per l'ossigeno, ciascuno occupato da un atomo di ferro. Il legame dell'ossigeno all'emoglobina dipende dalla pressione parziale dell'ossigeno nel sangue e dalla curva di dissociazione dell'emoglobina, che esprime la percentuale di emoglobina saturata in funzione della pressione parziale dell'ossigeno. La curva di dissociazione ha una forma sigmoidea, che indica che il legame dell'ossigeno all'emoglobina è cooperativo, cioè facilitato dal legame precedente.
5. Il quinto evento è l'indice di diffusione dell'ossigeno, che rappresenta la quantità di ossigeno che passa dalla membrana alveolo-capillare al sangue per unità di tempo e per unità di differenza di pressione parziale tra i due compartimenti. L'indice di diffusione dell'ossigeno dipende dalla superficie e dallo spessore della barriera alveolo-capillare, dal volume di sangue nei capillari polmonari e dalla distribuzione del volume alveolare e della ventilazione. L'indice di diffusione dell'ossigeno può essere misurato mediante la capacità di diffusione del monossido di carbonio (DLCO), che sfrutta le proprietà fisico-chimiche del monossido di carbonio come tracciante.

Se solo uno o più di questi passaggi, risulta non essere efficente, si determina la situazione di Ipossia.

Ipossia, lipotossicità e cascata citochinica

Questi sono tre fattori che contribuiscono alla patogenesi delle malattie metaboliche.

1. L'Ipossia è la condizione di ridotta disponibilità di ossigeno nei tessuti, che può essere causata da diversi meccanismi, come l'ischemia, l'infiammazione o l'obesità.
2. La Lipotossicità è il danno cellulare indotto dall'accumulo di acidi grassi liberi o dei loro metaboliti tossici, che possono alterare la funzione mitocondriale, il segnale insulinico e la sopravvivenza cellulare.
3. La Cascata citochinica è il processo di attivazione e rilascio di molecole pro-infiammatorie da parte delle cellule immunitarie e non immunitarie, che possono amplificare la risposta infiammatoria e causare danni tissutali. 

Questi tre fattori interagiscono tra loro in modo complesso e dinamico, determinando un circolo vizioso di stress ossidativo, infiammazione cronica e disfunzione metabolica.

Lipotossicità

La lipotossicità dell'adipocita ipossico è quindi un fenomeno che si verifica quando le cellule adipose sono sottoposte a condizioni di scarsa ossigenazione, come nel caso di obesità o infiammazione cronica.

In queste situazioni, gli adipociti aumentano la produzione di acidi grassi saturi e omega-6, che possono danneggiare le membrane cellulari e alterare il metabolismo energetico.

Questi acidi grassi possono anche diffondersi nei tessuti circostanti e causare disfunzioni in altri organi, come il pancreas, il fegato e il muscolo.

La lipotossicità dell'adipocita ipossico è quindi un fattore di rischio per lo sviluppo di sindrome metabolica, diabete e altre patologie cronico-degenerative.

Attivazione della Lipolisi per la riduzione della Lipotossicità

La lipolisi è il processo metabolico che permette la liberazione di acidi grassi liberi e glicerolo a partire dai trigliceridi, i principali lipidi alimentari. La lipolisi è regolata da diversi ormoni, tra cui glucagone, somatotropina, cortisolo, adrenalina, noradrenalina e testosterone.

La lipolisi avviene in diverse fasi e coinvolge vari enzimi chiamati lipasi.

1. Il primo e limitante passo della lipolisi coinvolge l’enzima **lipasi del trigliceride adiposo (o ATGL)**, che è sensibile agli ormoni. L’ATGL idrolizza il nostro triacilglicerolo in un diacilglicerolo, perdendo un acido grasso libero che sarà libero di mobilitarsi nel nostro flusso sanguigno. Questa reazione avviene nel tessuto adiposo, dove sono depositati i trigliceridi.
2. Il secondo passo della lipolisi coinvolge la **lipasi ormono sensibile (HSL)**, che è attivata dalle catecolamine (adrenalina e noradrenalina) e inibita dall'insulina. La HSL scinde il diacilglicerolo in un monogliceride e un altro acido grasso libero. Questa reazione avviene sia nel tessuto adiposo che nel muscolo scheletrico, dove sono presenti i trigliceridi intramuscolari.
3. Il terzo passo della lipolisi coinvolge la **lipasi monoacilglicerolo (MGL)**, che è responsabile della scissione finale del monogliceride in glicerolo e un terzo acido grasso libero. Questa reazione avviene sia nel tessuto adiposo che nel muscolo scheletrico.

I prodotti finali della lipolisi, cioè gli acidi grassi liberi e il glicerolo, possono essere utilizzati come fonte di energia dal muscolo durante l'attività fisica o trasportati al fegato per essere convertiti in corpi chetonici o gliconeogenesi.

La HSL è regolata da diversi ormoni e fattori che influenzano il suo stato di fosforilazione. In particolare, la HSL è attivata dagli ormoni che stimolano la lipolisi, come le catecolammine e il glucagone, e inibita dagli ormoni che inibiscono la lipolisi, come l'insulina e le prostaglandine. La HSL è anche presente in altri tessuti oltre al tessuto adiposo, come il muscolo scheletrico, il cuore e il fegato, dove partecipa alla lipolisi dei trigliceridi intracellulari.