穩(wěn)定同位素在脂肪酸及脂質(zhì)代謝中的應用

來源：熱耳（北京）科技有限公司 2025年06月16日 15:03

脂質(zhì)是普遍存在的分子，具有多種重要的生物學功能，包括能量儲存（甘油三酯）、細胞膜結構和功能的調(diào)節(jié)（磷脂和膽固醇）、細胞內(nèi)信號傳導和激素調(diào)節(jié)。脂質(zhì)代謝功能障礙會導致多種疾病，其中包括動脈粥樣硬化、高甘油三酯血癥和 2 型糖尿病。因此，了解體內(nèi)脂質(zhì)的合成、調(diào)節(jié)和運輸對于開發(fā)針對這些疾病的新療法和改進療法非常重要。 穩(wěn)定同位素已被用于研究脂質(zhì)代謝的多個方面，包括膽固醇、磷脂和三酰甘油的合成和處置。

同位素在脂肪酸代謝中應用案例

中科院分子植物**創(chuàng)新中心楊琛研究員的科研團隊，2021年在《美國***院報》發(fā)表了一篇題為“Mycobacterial fatty acid catabolism is repressed by FdmR to sustain lipogenesis and virulence”論文。研究結合動態(tài)13C代謝流量分析、代謝組、脂質(zhì)組以及其他組學技術，在致病菌海分枝桿菌中，發(fā)現(xiàn)了一個TetR家族的轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白FdmR在脂肪酸代謝中起關鍵調(diào)控作用，揭示FdmR是一個潛在的重要藥物靶點。

該實驗中，為了量化通過脂肪酸分解代謝途徑的通量，研究人員使用13C-油酸鹽、13C-乙酸鹽或 13C-丙酸鹽作為示蹤劑，對過濾培養(yǎng)物進行了動態(tài) 13C 標記實驗。使用過濾灌注法將生長中的分枝桿菌培養(yǎng)物從未標記的脂肪酸轉(zhuǎn)換為標記的脂肪酸。然后通過快速和頻繁的采樣分析單個代謝物的動態(tài)標記，然后進行液相色譜-質(zhì)譜 (LC-MS) 和氣相色譜-MS (GC-MS) 測量。在切換到13C-油酸期間，細胞內(nèi)油酰輔酶 A 和乙酰輔酶 A 在 5 秒內(nèi)基本上被標記，通過對動態(tài)標記數(shù)據(jù)分析，從而量化油酸消耗通量和脂肪酸氧化通量。

同位素在脂質(zhì)代謝中應用案例

來自美國加利福尼亞大學的科研團隊，通過13C膽固醇同位素標記實驗，發(fā)現(xiàn)了巨噬細胞膽固醇外流的新途徑。相關科研成果發(fā)表在2020年3月25日的《美國***院報》上。

研究人員假設巨噬細胞具有將膽固醇直接卸載到相鄰細胞上的能力。為了驗證這一假設，使用甲基-β-環(huán)糊精 (MβCD) 向小鼠腹腔巨噬細胞加載13C-膽固醇。然后，將巨噬細胞（在沒有血清或 HDL 的情況下）接種到已用15N-膽堿進行代謝標記的平滑肌細胞 (SMC) 上。在沒有 HDL 或血清的情況下將細胞孵育過夜后，通過納米級二次離子質(zhì)譜 (NanoSIMS) 可視化 13C 和 15N 分布。研究人員觀察到與13C負載的巨噬細胞相鄰的 SMC 中大量 13C 富集 - 包括在 SMC 的細胞溶質(zhì)脂滴中。在后續(xù)研究中，在將巨噬細胞鋪板到 SMC 上之前，用 MβCD 從負載13C膽固醇的巨噬細胞的質(zhì)膜中去除了“可接近的膽固醇”。過夜孵育后，再次觀察到與巨噬細胞相鄰的 SMC 中大量 13C 富集。因此，巨噬細胞在沒有血清或 HDL 的情況下將膽固醇轉(zhuǎn)移到相鄰細胞，從而有助于卸載多余膽固醇的能力。

熱耳科技是劍橋同位素總代理（Cambridge Isotope Laboratories）。提供全系列穩(wěn)定同位素標記的脂肪酸和脂質(zhì)。

同位素——飽和脂肪酸

同位素——不飽和脂肪酸

同位素——混合脂肪酸

同位素——三酰甘油酯

同位素——膽固醇

同位素——磷脂和溶血磷脂

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