脂質是普遍存在的分子，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節（磷脂和膽固醇）、細胞內信號傳導和激素調節。脂質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，了解體內脂質的合成、調節和運輸對于開發針對這些疾病的新療法和改進療法非常重要。 穩定同位素已被用于研究脂質代謝的多個方面，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**創新中心楊琛研究員的科研團隊，2021年在《美國***院報》發表了一篇題為“Mycobacterial fatty acid catabolism is repressed by FdmR to sustain lipogenesis and virulence”論文。研究結合動態13C代謝流量分析、代謝組、脂質組以及其他組學技術，在致病菌海分枝桿菌中，發現了一個TetR家族的轉錄調控蛋白FdmR在脂肪酸代謝中起關鍵調控作用，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，對過濾培養物進行了動態 13C 標記實驗。使用過濾灌注法將生長中的分枝桿菌培養物從未標記的脂肪酸轉換為標記的脂肪酸 。然后通過快速和頻繁的采樣分析單個代謝物的動態標記，然后進行液相色譜-質譜 (LC-MS) 和氣相色譜-MS (GC-MS) 測量。在切換到13C-油酸期間，細胞內油酰輔酶 A 和乙酰輔酶 A 在 5 秒內基本上被標記，通過對動態標記數據分析，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，發現了巨噬細胞膽固醇外流的新途徑。相關科研成果發表在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 的細胞溶質脂滴中。在后續研究中，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）。提供全系列穩定同位素標記的脂肪酸和脂質。
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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