Отслеживание «жировых посылок» в организме

Без жиров в организме ничего не работает: они служат источниками энергии и важными строительными блоками, в том числе для оболочек живых клеток. Многие заболевания связаны с нарушениями жирового обмена, например ожирение и рак. Исследователи из Института LIMES Боннского университета продемонстрировали, как можно с высокой чувствительностью отслеживать метаболизм жиров вплоть до отдельной клетки печени мыши. Это открывает клинические возможности, такие как минимизация побочных эффектов новых лекарств на жировой обмен. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Methods.

«Ни один человек не смог бы выжить без липидов, как эти вещества называются в химии», — говорит профессор Кристоф Тиле. Жиры — важные накопители энергии. Кроме того, липиды часто служат строительными блоками для оболочек клеток, включая клетки мозга.

Учёные ищут способы отследить путь жиров от поглощения через метаболизм до выведения, используя своего рода «трекинг». Ранее для маркировки таких «жировых посылок» использовали радиоактивные вещества, флуоресцентные красители или тяжёлые изотопы водорода-2 (дейтерий).

«Проблема в том, что меченые соединения нельзя полностью отличить от немеченых», — объясняет Тиле. Это позволяет отслеживать лишь несколько основных меченых соединений, и требуются довольно большие количества вещества.

Реакции распада дают сильные сигналы при измерении

Исследователи показали, что жиры у мышей можно отслеживать гораздо более чувствительным и эффективным методом. Они добавляли в клетки печени мышей жирные кислоты, помеченные дополнительной тройной связью — так называемой алкиновой группой. Затем продукты метаболизма связывались со специальными репортёрными молекулами. На следующем этапе, при измерении веса в масс-спектрометре, соединения сталкивались с молекулами газа, что вызывало их распад на специфические вещества, на которых метки становились видны.

«Эта реакция распада даёт очень сильные сигналы для меченых липидов в масс-спектрометре», — говорит Тиле. Это позволяет чётче различать меченые и немеченые липиды, а измерения становятся примерно в 1000 раз чувствительнее, чем при традиционных методах. Кроме того, метод намного быстрее: результаты получаются за минуты вместо часов.

«Можно отследить около 100 различных меченых липидов вплоть до отдельных клеток печени», — поясняет биохимик. Это позволяет детально изучать как нормальные метаболические пути, так и патологические отклонения. Исследование клеток печени мыши было очевидным выбором, поскольку печень — «главный узел» жирового обмена.

Однако этот метод пока не подходит для экспериментов с питанием людей. «Мы ещё не знаем точно, что делают в организме человека жирные кислоты, связанные с алкиновыми группами, при попадании с пищей», — говорит Тиле. Тем не менее, он уверен, что метод можно использовать для изучения побочных эффектов лекарств на жировой обмен и, возможно, значительного их снижения. Поскольку эксперименты на людях пока невозможны, побочные эффекты можно тестировать на клеточных культурах или органоидах.

«Это позволяет легко увидеть, как активные вещества изменяют липидный обмен», — заключает Тиле.