2 August 2023, 0:00

Биологи научились измерять скорость обмена веществ в организме

Биологи научились измерять скорость обмена веществ в организме
Слева: Биосинтез жирных кислот (пальмитиновой, пальмитолеиновой, стеариновой и олеиновой) в клетках мышей с возможными местами включения дейтерия. Справа: Уровень поглощения дейтерия в разных органах мыши для нескольких классов липидов

«Сейчас, когда мы сдаем анализы, у нас измеряют уровень содержания каких-то веществ — гемоглобина, холестерина и так далее. Если он превышает определенный показатель, то считается, что это плохо. Но это статические характеристики, они не показывают, почему в организме этих веществ много или мало и с какой скоростью они вырабатываются и тратятся. Например, многие люди борются с лишним весом, изнуряя себя тренировками, но один маленький гамбургер после спортзала сводит все усилия на нет. Это как раз пример, когда вещество было быстро потрачено, но и быстро восстановилось. В нашем исследовании мы попытались измерить динамические показатели — насколько быстро происходит метаболизм», — рассказывает первый автор исследования, доцент Центра молекулярной и клеточной биологии Сколтеха Юрий Костюкевич.

В качестве объекта анализа исследователи выбрали липиды. Нарушение их обмена влияет на развитие многих болезней, а их избыточные количества могут приводить к ожирению, сердечной дисфункции и недостаточности, нарушениям в работе почек. По данным исследований, 20-30% взрослого населения по всему миру страдает от неалкогольной жировой болезни печени — хронического заболевания, которое может стать причиной развития сахарного диабета второго типа.

Ученые проводили эксперимент с использованием нескольких мышей, которым в течение недели давали тяжелую воду. В отличие от обычной воды, она содержит тяжелый водород — дейтерий.

«Раньше для подобных исследований использовали вещества с радиоактивными метками. Испытуемый выпивал лекарство с такими соединениями, а потом по излучению смотрели, куда они попадают — в кровь, мочу, органы и так далее. Вместо радиоактивных веществ мы использовали стабильные изотопы. У изотопа водорода большая масса, что помогает распознавать его с помощью масс-спектрометрии», — добавляет Костюкевич.

На следующем этапе исследователи анализировали, куда попадал дейтерий в организме мыши и в каком количестве. Самый большой уровень вхождения дейтерия в липиды обнаружили в плазме, легких и печени. Впервые ученые показали для каждой молекулы липидов в отдельности, с какой скоростью и в каком органе они синтезируются.

«Наибольшая скорость синтеза липидов — в печени, это ожидаемый результат. Для некоторых липидов мы увидели высокую скорость синтеза в легких, плазме и почках. В сердце и мозге эта степень синтеза гораздо ниже. Самый главный результат — мы смогли научиться индивидуально измерять скорость метаболизма у живых существ», — подытоживает Костюкевич и добавляет, что в будущем исследователи планируют перейти к подобным экспериментам с участием человека.

News article publications

Read also

Наносеребро помогло изучить конформации важнейшего белка «энергостанций» клеток
Наноструктурированная подложка впервые позволила отследить, как цитохром с меняет свою конформацию с помощью спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния. При этом даже не пришлось выделять белок
Cell Biology
New techniques
Spectroscopy
4 April 2023
Химики разработали новый полуручной метод обработки данных
Он совмещает в себе ручную обработку данных с известными хемометрическими подходами и позволяет точнее настроить то, как именно будут анализироваться данные. Авторы апробировали его при изучении загрязнителей снега, но применимость метода гораздо шире
Analytical chemistry
Chromatography
Data analysis
Mass spectrometry
New techniques
27 January 2023
Химики создали порфириновый «термометр» для клеток
Также они придумали способ его доставки внутрь клетки: катиону порфирина оказался нужен фосфорный «пропуск», который после отсоединяется. В результате измеряется люминесценция чистого порфирина и по спектру вычисляется внутриклеточная температура
Cell Biology
Nanotechnology
New techniques
Thermometry
24 November 2022
Ученые создали новый класс флуоресцентных красителей для биомедицины
Эти совместимые с другими красителями вещества уже опробовали на криопрепаратах кожи крыс
Cell Biology
Histology
New techniques
Organic Chemistry
26 October 2022
Стержень фломастера предложили использовать как пробоотборник биологических образцов в космосе
Пористый материал, из которого изготавливают стержни фломастеров, отлично подходит для сбора биообразцов, а затем непосредственно с него можно проводить анализ методом масс-спектрометрии
Mass spectrometry
New techniques
Pharmacology
Space
14 April 2022
Свечение молекул в шарообразных культурах клеток поможет бороться с нейродегенеративными и генетическими заболеваниями
Российские ученые разработали метод, который в режиме реального времени выявляет нарушения метаболизма нервных клеток
Cell Biology
Metabolomics
Molecular Biology
Neuroscience
14 December 2021