Att studera hur våra kroppar metaboliserar lipider som fettsyror, triglycerider, och kolesterol kan lära oss om hjärt-kärlsjukdomar, diabetes, och andra hälsoproblem, samt avslöja grundläggande cellulära funktioner. Men processen att studera vad som händer med lipider efter att ha konsumerats har varit både tekniskt svår och dyr att genomföra fram till nu.

Nytt arbete från Carnegies Steven Farber och hans doktorand Vanessa Quinlivan debuterar en metod som använder fluorescerande taggning för att visualisera och hjälpa till att mäta lipider i realtid när de metaboliseras av levande fiskar. Deras arbete är publicerat av Journal of Lipid Research .

"Lipider spelar en viktig roll i cellulär funktion, eftersom de bildar membranen som omger varje cell och många av strukturerna inuti den, Quinlivan sa. "De är också en del av den avgörande sammansättningen av hormoner som östrogen och testosteron, som sänder meddelanden mellan celler."

Till skillnad från proteiner, recepten för olika lipidhaltiga molekyler kodas inte exakt av DNA-sekvenser. En cell kan få en genetisk signal för att bygga en lipid för ett visst cellulärt syfte, men den exakta typen kanske inte anges med en hög grad av specificitet.

Istället, lipidmolekyler är byggda av en rad byggstenar vars kombinationer kan ändras beroende på vilken typ av mat vi äter. Dock, lipidkompositioner varierar mellan celler och cellulära strukturer inom samma organism, så kosten är inte den enda faktorn som avgör vilka lipider som tillverkas.

"Att förstå balansgången i vad som utgör våra kroppars lipider - mellan tillgänglighet baserat på vad vi äter och genetisk vägledning - är mycket viktigt för cellbiologer, "Farber förklarade. "Det finns växande bevis för att dessa skillnader kan påverka många olika cellulära processer."

Till exempel, Omega-3 fettsyror, som är lipidbyggstenar som finns i livsmedel som lax och valnötter, är kända för att vara särskilt bra för hjärt- och leverhälsa. Det finns bevis för att när människor äter omega-3-fettsyror, de cellulära membranen i vilka de är inkorporerade är mindre benägna att överreagera på signaler från immunsystemet än membran som består av andra typer av lipider. Detta har en antiinflammatorisk effekt som kan förhindra hjärt- eller leversjukdom.

Farber och Quinlivans metod tillät dem att fördjupa sig i den här typen av kopplingar. De kunde märka olika typer av lipider, mata dem till levande zebrafiskar, och se sedan vad fiskarna gjorde med dem.

"Om vi ​​matade fisken med en viss typ av fett, vår teknik gjorde det möjligt för oss att bestämma till vilka molekyler dessa lipider återmonterades efter att de bröts ned i tunntarmen och i vilka organ och celler dessa molekyler hamnade, " förklarade Farber.

Taggarna de använde var fluorescerande. Så Farber och Quinlivan och deras team kunde faktiskt se fetterna som de matade sina zebrafiskar glöda under mikroskopet när de bröts ner och återmonterades till nya molekyler i olika organ. Ytterligare experiment gjorde det möjligt för dem att lära sig vilka typer av molekyler som de nedbrutna fettkomponenterna var inkorporerade.

"Att kunna göra mikroskopi och biokemi i samma experiment gjorde det lättare att förstå den biologiska innebörden av våra resultat, " Quinlivan said. "We hope our method will allow us to make further breakthroughs in lipid biochemistry going forward."