Forskere ser fedtstofskiftet i levende fisk, observere lipidbiokemi i realtid

At studere, hvordan vores kroppe metaboliserer lipider såsom fedtsyrer, triglycerider, og kolesterol kan lære os om hjerte-kar-sygdomme, diabetes, og andre sundhedsproblemer, samt afsløre grundlæggende cellulære funktioner. Men processen med at studere, hvad der sker med lipider efter at være blevet indtaget, har været både teknologisk vanskelig og dyr at gennemføre indtil nu.

Nyt arbejde fra Carnegies Steven Farber og hans kandidatstuderende Vanessa Quinlivan debuterer med en metode, der bruger fluorescerende tagging til at visualisere og hjælpe med at måle lipider i realtid, når de metaboliseres af levende fisk. Deres arbejde er udgivet af Journal of Lipid Research .

"Lipider spiller en afgørende rolle i cellulær funktion, fordi de danner membranerne, der omgiver hver celle og mange af strukturerne inde i den, " sagde Quinlivan. "De er også en del af den afgørende sammensætning af hormoner som østrogen og testosteron, som sender beskeder mellem celler."

I modsætning til proteiner, opskrifterne på forskellige lipidholdige molekyler er ikke præcist kodet af DNA-sekvenser. En celle kan modtage et genetisk signal om at opbygge et lipid til et bestemt cellulært formål, men den nøjagtige type er muligvis ikke angivet med en høj grad af specificitet.

I stedet, lipidmolekyler er bygget af en række byggesten, hvis kombinationer kan ændre sig afhængigt af den type mad, vi spiser. Imidlertid, lipidsammensætninger varierer mellem celler og cellulære strukturer i den samme organisme, så kosten er ikke den eneste faktor, der bestemmer, hvilke lipider der fremstilles.

"At forstå balanceakten i, hvad der udgør vores krops lipider - mellem tilgængelighed baseret på, hvad vi spiser og genetisk vejledning - er meget vigtigt for cellebiologer, "Farber forklarede. "Der er voksende beviser for, at disse forskelle kan påvirke en bred vifte af cellulære processer."

For eksempel, omega-3 fedtsyrer, som er lipidbyggesten, der findes i fødevarer som laks og valnødder, er kendt for at være særligt gode for hjerte- og leversundheden. Der er tegn på, at når folk spiser omega-3 fedtsyrer, de cellulære membraner, som de er inkorporeret i, er mindre tilbøjelige til at overreagere på signaler fra immunsystemet end membraner, der består af andre slags lipider. Dette har en anti-inflammatorisk effekt, der kan forhindre hjerte- eller leversygdomme.

Farber og Quinlivans metode tillod dem at dykke ned i denne slags forbindelser. De var i stand til at mærke forskellige slags lipider, fodre dem til levende zebrafisk, og se så hvad fiskene gjorde med dem.

"Hvis vi fodrede fiskene med en bestemt type fedt, vores teknik gjorde det muligt for os at bestemme til hvilke molekyler disse lipider blev samlet igen, efter de var blevet nedbrudt i tyndtarmen, og i hvilke organer og celler disse molekyler endte, " forklarede Farber.

De mærker, de brugte, var fluorescerende. Så Farber og Quinlivan og deres team var faktisk i stand til at se de fedtstoffer, som de fodrede deres zebrafisk, glødende under mikroskopet, da de blev nedbrudt og samlet igen til nye molekyler i forskellige organer. Yderligere eksperimenter gav dem mulighed for at lære, hvilke typer molekyler de nedbrudte fedtkomponenter var inkorporeret.

"At være i stand til at lave mikroskopi og biokemi i det samme eksperiment gjorde det lettere at forstå den biologiske betydning af vores resultater, " Quinlivan said. "We hope our method will allow us to make further breakthroughs in lipid biochemistry going forward."