脂肪酸是人体重要的能量来源和细胞膜组成成分,但肝脏细胞如何高效吸收脂肪酸,其具体机制一直存在争议。近期,来自美国波士顿大学生理学与生物物理学系及医学系的研究人员,利用HepG2细胞(一种人肝癌细胞系)进行了一系列实验,揭示了脂肪酸跨膜转运的快速过程。
研究团队使用了含有pH敏感荧光染料的HepG2细胞,观察加入油酸(一种常见的长链脂肪酸)后细胞内pH的变化。他们发现,无论油酸是否与环糊精结合,加入后都能在数秒内引起细胞内pH的快速下降,且这种下降呈剂量依赖性。这表明脂肪酸是通过直接弥散穿过细胞膜进入细胞的,而非依赖特定的膜蛋白转运。
有趣的是,细胞内pH在几分钟后逐渐恢复至初始值,这一恢复过程与放射性标记油酸的代谢水平平行。当使用抑制剂phloretin(一种脂肪酸转运抑制剂)或triacsin C(一种脂肪酸酯化抑制剂)预处理细胞后,油酸引起的快速pH下降不受影响,但pH恢复过程被显著抑制。同时,放射性标记油酸的酯化作用几乎被完全抑制,这支持了脂肪酸代谢与pH恢复之间的直接联系。
为了进一步验证,研究人员还使用了顺式-十八碳四烯酸(PA),这是一种天然荧光但代谢较慢的脂肪酸。当加入PA后,PA荧光快速增加,表明其迅速与细胞膜结合;同时细胞内pH也快速下降,但在5分钟内未恢复。Phloretin对PA引起的pH下降和缓慢恢复无影响,但能减少细胞膜结合的PA荧光量。
综上所述,这项研究证实天然脂肪酸能迅速结合并弥散入细胞膜,这一过程不受代谢抑制剂或脂肪酸膜结合载体抑制剂的影响。该发现为理解肝脏脂肪酸代谢的快速调控机制提供了新视角,对代谢性疾病如脂肪肝的研究具有重要意义。