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Il tessuto adiposo bianco e bruno differiscono per la posizione anatomica, l'origine cellulare, la funzione, la morfologia e la massa totale. Il tessuto adiposo bianco (WAT) è il principale serbatoio di energia fisiologica del corpo e immagazzina grandi quantità di triacilglicerolo (TAG) in cellule altamente specializzate che hanno una singola gocciolina lipidica gigante che occupa la maggior parte del loro volume cellulare1. La lipolisi TAG rilascia acidi grassi liberi, che entrano nella circolazione sistemica per soddisfare le richieste di energia durante il digiuno o altri stati di bilancio energetico negativo. Inoltre, il WAT secerne prodotti proteici e lipidici, chiamati rispettivamente adipochine e lipochine, che hanno funzioni metaboliche, immunitarie e regolatorie riproduttive, rendendo così il WAT il più grande tessuto endocrino del corpo2.
Il tessuto adiposo bruno (BAT) è un organo molto più piccolo la cui principale funzione fisiologica è la termogenesi non tremante per prevenire l'ipotermia. Nei topi e negli esseri umani appena nati, il BAT è un organo ben definito situato nello spazio interscapolare. Gli esseri umani adulti mancano di BAT interscapolare (iBAT); ciononostante, sviluppano gruppi di cellule brune simili agli adipociti integrati in depositi che altrimenti comprendono principalmente WAT. Questi adipociti "bruno-in-bianco" (brite) condividono caratteristiche morfologiche e molecolari con i classici adipociti iBAT, ma hanno un'origine cellulare diversa 3,4.
A differenza degli adipociti bianchi, gli adipociti bruni hanno più piccole goccioline lipidiche e abbondanti mitocondri5. La proteina di disaccoppiamento 1 (UCP1, nota anche come termogenina) è espressa in modo univoco dagli adipociti bruni e brite e media la perdita di protoni nella membrana mitocondriale interna (IMM), disaccoppiando così il trasporto di elettroni dalla sintesi di ATP e generando calore. La termogenesi non da brividi nel BAT è attivata dalla noradrenalina (NE), che viene rilasciata dai terminali simpatici nel BAT in risposta alla stimolazione del freddo6. NE si lega ai beta-adrenergici (per lo più beta 3) sulla superficie degli adipociti bruni e innesca una cascata di segnalazione intracellulare mediata da cAMP. Ciò si traduce in lipolisi TAG, beta-ossidazione degli acidi grassi mitocondriali e generazione di calore dopo l'attivazione diUCP1 3. La stretta relazione funzionale tra goccioline lipidiche e mitocondri negli adipociti bruni ha parallelismi strutturali, come l'interazione tra questi organelli in aree che sono grandi e hanno un contatto fisico molto stretto 7,8.
iBAT ha abbondanti vasi sanguigni e terminali simpatici9. Queste strutture, insieme ai preadipociti, alle cellule immunitarie, ai fibroblasti e alle molecole della matrice extracellulare, compongono la frazione vascolare stromale adiposa (SVF)10. È stato riportato che molti protocolli generano adipociti maturi dai preadipociti 11,12,13,14,15 (Tabella supplementare 1); Tuttavia, mostrano variazioni estreme nel trattamento dei tessuti e nella composizione dei terreni di coltura differenziata. Il protocollo qui descritto consente la differenziazione efficiente e riproducibile di adipociti bruni che (1) esprimono i fattori chiave di trascrizione adipogenica del recettore attivato dal proliferatore dei perossisomi gamma (PPARγ) e la proteina alfa legante CCAAT/enhancer (C/EBPα), (2) esprimono i marcatori adipocitari maturi perilipina1 (PLIN1) e cluster determinant 36 (CD36), (3) accumulano abbondanti goccioline lipidiche, (4) hanno un'elevata massa mitocondriale e un'elevata abbondanza di complessi OXPHOS, (5) hanno un potenziale termogenico, come determinato da alti livelli di UCP1, e (6) hanno cambiamenti morfologici mitocondriali associati al fenotipo degli adipociti bruni maturi. Questa metodologia è utilizzata per studiare i meccanismi molecolari alla base della lipodistrofia generalizzata 15,16,17.