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饱和脂肪是否有害?PNAS研究提供分子层面证据

2017/12/05 来源:生物探索
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导读
对于饱和脂肪是否有害的疑问,美国哥伦比亚大学的一项新研究给予了分子级别的直观动态证据。研究人员发现饱和脂肪酸会造成细胞膜“冻结”,使用这种技术会对肥胖、糖尿病和心血管疾病的理解和治疗产生重大影响。


饱和脂肪是否有害存在争议

在日益注重健康的社会,每隔几年就会出现一种新的时尚饮食。素食主义、生酮饮食、地中海饮食等等,由于有太多的选择和科学证据,很难确切地知道什么是健康的而什么不是。然而,有一条信息始终存在:饱和脂肪是有害的。

然而在最近两年科学家和卫生组织对饱和脂肪的危险有了不同意见。根据摄入饮食的对照试验,The American Journal of Clinical Nutrition杂志上2016年11月30日发表的研究发现大多数健康人能很好地耐受饱和脂肪的摄入。只要脂肪的质量好,而且总的能量摄入不是太高,饱和脂肪甚至还有可能有益健康。

新研究提供分子级别动态证据

饱和脂肪是否有害存在争议的问题在于人们还没有办法确定到底为什么多余的饱和脂肪对细胞有毒性作用,而不饱和脂肪酸可以保护心血管系统。

为了找到答案,哥伦比亚大学的研究人员发明了一种新的显微镜技术,可以在脂肪酸被吸收到活细胞后直接追踪它们。这项技术包括用同位素氘代替脂肪酸上的氢原子,而不用像传统策略那样改变它们的物理化学性质。通过转换,所有由脂肪酸构成的分子都可以通过一种叫做受激发拉曼散射(SRS)显微镜的先进成像技术,在活细胞内观察到

饱和脂肪酸造成细胞膜“冻结”

最近12月1日在线发表在美国国家科学院院报(PNAS)的研究报告说,用饱和脂肪酸构建细胞膜的细胞过程会导致膜上出现分子“冻结”的硬化“补丁”。健康的条件下,该膜在分子水平上应该是流动自如的。

研究人员解释说,长链饱和脂肪酸脂质分子的僵硬导致它们和细胞膜其它部分区分开。在显微镜下,该团队发现这些脂质分子聚集成密集的“岛屿”或簇,变成固化的状态并不怎么动。随着越来越多的饱和脂肪酸进入细胞,这些“群岛”长大,增加了膜的不适应性,逐渐破坏整个细胞。

通讯作者Wei Min教授说:“长期以来,我们相信所有的细胞膜都是液态的,允许嵌入的蛋白质改变它们的形状并进行反应。之前几乎还没有在哺乳动物细胞中观察到类固态膜。我们看到的现象是非常不同的和令人惊讶的。”


饱和脂肪酸在细胞膜(绿色)形成固化的岛(蓝色)来源哥伦比亚大学Nicoletta Barolini

不饱和脂肪能“融化”固化膜

Min教授介绍另一方面,由不饱和脂肪酸构成的脂类分子在它们的链中有一个扭结,这使得它们不会像饱和脂肪分子那样紧密地排列在一起。不饱和脂肪酸就会自由移动,而不是形成静止的团。当它们运动时,这些分子可以挤入紧密排列的饱和脂肪酸链。

第一作者Yihui Shen说:“我们发现添加不饱和脂肪酸能‘融化’由饱和脂肪酸冻结的膜‘群岛’。这可以部分解释不饱和脂肪酸的有益效果,比如像鱼油那些的不饱和脂肪酸为什么可以在血脂紊乱的状况下有保护作用。”

Yihui Shen补充,这项研究中研究人员首次能够在活细胞内看到脂肪酸分布和动态的细节,揭示了饱和脂肪以一种以前未知的有毒物理状态在细胞膜内积累。

Min教授说:“一旦进入细胞,饱和脂肪酸的行为会导致重大且常常致命的疾病。将脂肪酸如何导致脂质代谢疾病的过程可视化,可以给我们提供如何寻找有效的方法来治疗它们的直接物理信息。也许,我们可以找到一种方法来阻止有毒的脂质积累。我们很兴奋:这一发现有可能真正影响公众健康,尤其是与脂质有关的疾病。”

参考资料

1) Metabolic activity induces membrane phase separation in endoplasmic reticulum

2) New imaging study reveals how saturated fatty acids damage cells

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