Новое исследование Колумбийского университета показывает, почему.Хотя врачи, диетологи и исследователи уже давно знают, что насыщенные жиры вносят свой вклад в некоторые из основных причин смерти в Соединенных Штатах, они не смогли определить, как и почему избыток насыщенных жиров, например выделяемых из сала. , токсичны для клеток и вызывают широкий спектр заболеваний, связанных с липидами, в то время как ненасыщенные жиры, например, из рыбы и оливкового масла, могут быть защитными.
Чтобы найти ответы, исследователи из Колумбии разработали новую технику микроскопии, которая позволяет напрямую отслеживать жирные кислоты после того, как они были поглощены живыми клетками. Этот метод включает замену атомов водорода жирных кислот на их изотоп, дейтерий, без изменения их физико-химических свойств и поведения, как это делают традиционные стратегии. При переключении все молекулы, состоящие из жирных кислот, можно наблюдать внутри живых клеток с помощью передового метода визуализации, называемого микроскопией стимулированного комбинационного рассеяния (SRS).
То, что исследователи обнаружили с помощью этого метода, могло оказать значительное влияние как на понимание, так и на лечение ожирения, диабета и сердечно-сосудистых заболеваний.Опубликованный в Интернете 1 декабря в Трудах Национальной академии наук (PNAS), команда сообщает, что клеточный процесс построения клеточной мембраны из насыщенных жирных кислот приводит к образованию участков затвердевшей мембраны, в которых молекулы «замораживаются». В здоровых условиях эта мембрана должна быть гибкой, а молекулы — текучими.
Исследователи объяснили, что жесткие, прямые, длинные цепи насыщенных жирных кислот укрепляют молекулы липидов и заставляют их отделяться от остальной мембраны клетки. Под микроскопом команда заметила, что эти липидные молекулы затем накапливаются в плотно упакованные «островки» или кластеры, которые мало двигаются — состояние, которое они называют «твердым». По мере того, как в клетку поступает больше насыщенных жирных кислот, эти островки увеличиваются в размерах, создавая неэластичность мембраны и постепенно повреждая всю клетку.
«В течение долгого времени мы считали, что вся клеточная мембрана похожа на жидкость, что позволяет встроенным белкам изменять свою форму и выполнять реакции», — сказал главный исследователь Вэй Минь, профессор химии. «Раньше твердые мембраны практически не наблюдались в живых клетках млекопитающих. То, что мы видели, было совершенно другим и удивительным».Молекулы липидов, состоящие из ненасыщенных жирных кислот, с другой стороны, несут излом в своих цепях, сказал Мин, что делает невозможным для этих липидных молекул тесное выравнивание друг с другом, как это делают насыщенные.
Они продолжают свободно перемещаться, а не образуют неподвижные скопления. В своем движении эти молекулы могут толкаться и скользить между плотно упакованными цепями насыщенных жирных кислот.«Мы обнаружили, что добавление ненасыщенных жирных кислот может« растопить »мембранные островки, замороженные насыщенными жирными кислотами», — сказал первый автор Йихуэй Шен, аспирант лаборатории Мин. По ее словам, этот новый механизм может частично объяснить положительный эффект ненасыщенных жирных кислот и то, как ненасыщенные жиры, такие как жир из рыбьего жира, могут быть защитными при некоторых нарушениях липидов.
Исследование представляет собой первый раз, когда исследователи смогли визуализировать распределение и динамику жирных кислот в таких деталях внутри живых клеток, добавил Шен, и выявило ранее неизвестное токсическое физическое состояние накопления насыщенных липидов внутри клеточных мембран.«Поведение насыщенных жирных кислот после того, как они попали в клетки, способствует серьезным и часто смертельным заболеваниям», — сказал Мин. «Визуализация того, как жирные кислоты способствуют нарушению липидного обмена, дает нам прямую физическую информацию, необходимую для поиска эффективных способов их лечения.
Возможно, например, мы сможем найти способ блокировать накопление токсичных липидов. Мы взволнованы Это открытие может реально повлиять на здоровье населения, особенно в отношении заболеваний, связанных с липидами ".