วิศวกรชีวภาพเห็นภาพการจัดเก็บไขมันในผลไม้f

นักชีวเคมีของ UC San Diego เห็นภาพการจัดเก็บไขมันในแมลงวันผลไม้

ภาพ: ในกราฟิกนี้ รูปภาพแสดงถึงการเผาผลาญไขมันในแมลงวันผลไม้ที่เลี้ยงด้วยอาหารที่แตกต่างกัน รหัสสีจะติดตามอัตราการหมุนเวียนของไขมันที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น บริเวณสีขาวจะมีป้ายกำกับที่ “0.20” ซึ่งหมายความว่า 20% ของโมเลกุลไขมันในบริเวณนั้นของหยดไขมัน “พลิกกลับ” ซึ่งหมายความว่าไขมันใหม่จะถูกเก็บไว้ จากนั้นจึงนำออกจากที่จัดเก็บ อัตราการหมุนเวียนของไขมันที่สูงขึ้นแสดงถึงการเผาผลาญไขมันที่ใช้งานมากขึ้น เมื่อเทียบกับอาหารมาตรฐาน อาหารทั้งสามชนิดเพิ่มอัตราการหมุนเวียนของไขมัน แม้ว่าจะมีกลไกที่แตกต่างกันก็ตาม แพลตฟอร์มการสร้างภาพข้อมูลรุ่นเก่าไม่อนุญาตให้นักวิจัยเห็นการเปลี่ยนแปลงในการเผาผลาญไขมัน เช่น อัตราการหมุนเวียนของไขมันภายในเซลล์ไขมันแต่ละเซลล์ นี่เป็นเทคโนโลยีแรกที่ช่วยให้นักวิจัยสามารถรวบรวมข้อมูลย่อยเซลล์ที่มีความละเอียดสูงทั้งในเวลาและพื้นที่จากเซลล์ไขมันในร่างกายของแมลงวันผลไม้
ดู มากกว่า

เครดิต: Lingyan Shi / UC San Diego Bioengineering

เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยได้เฝ้าติดตามด้วยความละเอียดสูง เวลาและตำแหน่งของการจัดเก็บไขมันภายในเซลล์ที่สมบูรณ์ของแมลงวันผลไม้ เครื่องมือสร้างภาพด้วยแสงแบบใหม่จากห้องปฏิบัติการของศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวภาพ Lingyan Shi แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก ได้ถูกนำมาใช้เพื่อแก้ปัญหาความเชื่อมโยงระหว่างอาหารและสิ่งต่างๆ เช่น โรคอ้วน โรคเบาหวาน และการแก่ตัว ผลงานของนักชีววิศวกรรมที่ UC San Diego Jacobs School of Engineering ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร เซลล์สูงวัย.

แพลตฟอร์มไมโครสโคปแบบออปติคัลที่พัฒนาโดยนักชีววิศวกรรมของ UC San Diego นั้นมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ช่วยให้นักวิจัยสามารถติดตามผลด้วยความละเอียดสูงภายในเซลล์ไขมันว่าการเปลี่ยนแปลงของอาหารที่เฉพาะเจาะจงส่งผลต่อวิธีที่แมลงวันเปลี่ยนพลังงานจากอาหารเป็นไขมันอย่างไร เครื่องมือนี้ยังช่วยให้นักวิจัยสามารถตรวจสอบกระบวนการย้อนกลับของการเปลี่ยนไขมันกลับเป็นพลังงานได้ นอกจากนี้ นักวิจัยยังสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของขนาดใน “ภาชนะ” ที่เก็บไขมันแต่ละชนิดด้วยสายตาได้ภายในกลุ่มเซลล์แมลงวันผลไม้ที่คล้ายคลึงกับเซลล์ไขมัน (ไขมัน) ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

ในกระดาษใหม่ใน เซลล์สูงวัยนักวิจัยได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการติดตามการเปลี่ยนแปลงของการเผาผลาญไขมัน (ไขมัน) ในแมลงวันด้วยสายตา หลังจากที่พวกมันได้รับอาหารที่หลากหลาย อาหารเหล่านี้รวมถึงการจำกัดแคลอรี่ อาหารที่มีโปรตีนสูง และอาหารที่มีน้ำตาลเป็นสองเท่า สี่เท่า และสิบเท่าของอาหารมาตรฐาน

“ด้วยระบบกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบบใหม่ของเรา เราสามารถเห็นได้ว่าไขมันถูกจัดเก็บและนำออกจากที่จัดเก็บที่ไหนและเมื่อใด” Shi ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวภาพของ UC San Diego ซึ่งเป็นผู้เขียนอาวุโสที่เกี่ยวข้องในเอกสารฉบับใหม่กล่าว “นี่เป็นเทคโนโลยีการถ่ายภาพครั้งแรกที่สามารถเห็นภาพการเผาผลาญไขมันที่ความละเอียดสูงทั้งในอวกาศและเวลาภายในเซลล์ไขมันแต่ละเซลล์ เราได้แสดงให้เห็นแล้วว่าเราสามารถเห็นการเปลี่ยนแปลงของการเผาผลาญไขมันภายในเซลล์ไขมันแมลงวันผลไม้แต่ละเซลล์ในการตอบสนองต่ออาหาร การเปลี่ยนแปลง”

“ความสนใจในการปรับอาหารของมนุษย์ให้เหมาะสมนั้นเป็นเรื่องที่เข้มข้น” ซือกล่าวต่อ “ผู้คนต้องการคำตอบสำหรับคำถามเช่น ‘อาหารใดดีที่สุดในการชะลอวัย? อะไรคืออาหารที่ดีที่สุดสำหรับการลดน้ำหนัก? อะไรคืออาหารที่ดีที่สุดสำหรับการขยายช่วงสุขภาพ?’ ฉันยังไม่มีคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้ แต่ในห้องแล็บของเรา เราพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่ทำให้เราเข้าใกล้การตอบคำถามสำคัญๆ เกี่ยวกับอาหารมากขึ้น”

ในผลงานใหม่ใน เซลล์สูงวัยตัวอย่างเช่น นักวิจัยรายงานวิธีใหม่ในการตอบคำถาม เช่น

อาหารที่เฉพาะเจาะจง เช่น อาหารที่มีโปรตีนสูง หรืออาหารที่มีน้ำตาลสูง หรือการจำกัดแคลอรี่ เปลี่ยนแปลงกระบวนการของแมลงวันผลไม้ในการเปลี่ยนพลังงานจากอาหารเป็นไขมันได้มากน้อยเพียงใด และอาหารชนิดเดียวกันนี้ส่งผลต่อกระบวนการเปลี่ยนไขมันกลับเป็นพลังงานของแมลงวันผลไม้อย่างไร?

“เราได้พัฒนาเครื่องมือนี้เพื่อช่วยคลี่คลายความสัมพันธ์ระหว่างการรับประทานอาหารและปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น โรคอ้วน โรคเบาหวาน การแก่ชรา และการมีอายุยืนยาว” ชิกล่าว

การติดตามขนาดของหยดไขมันภายในเซลล์แมลงวันผลไม้ที่ไม่เสียหายเป็นตัวอย่างหนึ่งของสิ่งที่เป็นไปได้ด้วยแพลตฟอร์มการแสดงภาพใหม่

“ขนาดหยดเป็นวิธีการติดตามว่าไขมันที่เก็บไว้นั้น ‘พลิกกลับ’ หรือถูกแปลงกลับเป็นพลังงานมากแค่ไหน นี่เป็นส่วนสำคัญของการเผาผลาญไขมัน และตอนนี้เรามีเครื่องมือที่ช่วยให้เราสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของขนาดได้ ของหยดไขมันจำเพาะภายในเซลล์ของแมลงวันผลไม้” Yajuan Li, MD กล่าว ปริญญาเอก ซึ่งเป็นนักวิจัยดุษฎีบัณฑิตในห้องปฏิบัติการ Shi ที่ UC San Diego และเป็นผู้เขียนคนแรกของบทความใน เซลล์สูงวัย.

น้ำแรง

แพลตฟอร์มการสร้างภาพข้อมูลใหม่นี้สร้างขึ้นจากงานก่อนหน้าของ Shi โดยใช้การเปลี่ยนแปลงของน้ำธรรมดา เรียกว่าน้ำหนักหรือ (D2อ.) น้ำที่หนักนั้นแท้จริงแล้วหนักกว่าน้ำทั่วไป โมเลกุลของน้ําหนักมีอะตอมของออกซิเจนหนึ่งอะตอมเหมือนน้ำปกติ แต่แทนที่อะตอมของไฮโดรเจน – “H2” ใน “H20” – มวลน้ำประกอบด้วยอะตอมดิวเทอเรียมที่หนักกว่า

เช่นเดียวกับน้ำ “ปกติ” น้ำที่มีน้ำหนักมากจะถูกรวมเข้ากับเซลล์ในสิ่งมีชีวิตอย่างอิสระ ดังนั้น เมื่อนักวิจัยจัดหาน้ำหนักมากให้กับแมลงวันผลไม้ จากนั้นแมลงวันผลไม้ก็เริ่มเปลี่ยนพลังงานจากอาหารของมันให้เป็นโมเลกุลไขมันเพื่อเก็บไว้ โมเลกุลไขมันบางตัวก็มีดิวเทอเรียม ด้วยวิธีนี้ ความชุกของอะตอมดิวเทอเรียมในไขมันที่เก็บไว้ในเซลล์ไขมันของแมลงวันผลไม้เป็นวิธีการวัดปริมาณไขมันที่แมลงวันเก็บสะสมไว้

การเปลี่ยนอาหารของแมลงวันพร้อมๆ กับที่คุณให้น้ำหนักเกิน คุณมีวิธีที่จะตรวจสอบได้ว่าอาหารเปลี่ยนแปลงการหมุนเวียนของไขมันอย่างไร รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทำงานของระบบอยู่ในนี้ โปรไฟล์ 2021ซึ่งฉือกล่าวว่า “เมื่อเราพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ เครื่องมือใหม่ มันจะสร้างแรงบันดาลใจให้เราถามคำถามใหม่ๆ ทางชีววิทยาอย่างแน่นอน”

เมื่อพูดถึงการทำความเข้าใจความเชื่อมโยงระหว่างองค์ประกอบของอาหารกับเมแทบอลิซึมของไขมัน คำถามทางชีววิทยาใหม่นี้กำลังนำนักวิจัยกลับมาที่คำถามที่เก่าแก่และน่าสนใจที่สุดบางส่วนเกี่ยวกับความเชื่อมโยงระหว่างอาหารกับโรคอ้วน โรคเบาหวาน การสูงวัย และอายุยืน

ชื่อกระดาษ: “การถ่ายภาพ DO-SRS ของกิจกรรมการเผาผลาญอาหารควบคุมในแมลงหวี่ในระหว่างกระบวนการชรา” ในวารสาร เซลล์สูงวัย เมื่อวันที่ 7 มีนาคม 2565

ผู้เขียน:
Yajuan Li, Wenxu Zhang, Anthony A. Fung และ Lingyan Shi จากภาควิชาวิศวกรรมชีวภาพที่ University of California San Diego Jacobs School of Engineering

เงินทุน: NIH, หมายเลข Grant/Award: U54 ให้สิทธิ์นักบิน 2U54CA132378; โรงเรียนวิศวกรรมจาคอบส์ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก; รางวัล Hellman Fellow จาก UC San Diego


ข้อจำกัดความรับผิดชอบ: AAAS และ EurekAlert! จะไม่รับผิดชอบต่อความถูกต้องของข่าวที่โพสต์ไปยัง EurekAlert! โดยการสนับสนุนสถาบันหรือการใช้ข้อมูลใด ๆ ผ่านระบบ EurekAlert

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*