Medição do ácido graxo β-oxidação em uma suspensão de hepatócitos de rato recém-isolados

O ácido graxo β-oxidação é um processo essencial no metabolismo lipídico, fornecendo um caminho catabólico para equilibrar a síntese de ácidos graxos e a ingestão da dieta. Esse processo gera energia para múltiplos órgãos, incluindo o músculo cardíaco, córtex renal e fígado em jejum, e utiliza ácidos graxos obtidos da dieta, lipólise tecidual adiposa e triglicerídeos internos ^1,2.

A oxidação do ácido graxo através da via β-oxidação resulta no encurtamento sequencial da cadeia de acilho gorduroso por dois carbonos de cada vez, liberados como acetil-CoA, e esse processo ocorre tanto nas mitocôndrias quanto nos peroxisomes. Enquanto a maioria dos ácidos graxos sofre apenas β-oxidação, alguns são oxidados em diferentes carbonos antes de entrar neste caminho. Por exemplo, ácidos graxos substituídos por 3 metil, como o ácido fistanico, sofrem a remoção de um carbono por α-oxidação nos perosemos antes de entrar na via β-oxidação. Da mesma forma, alguns ácidos graxos são primeiro convertidos em ácidos graxos dicarboxílicos por oxidação do grupo metil terminal (ω-oxidação) no ânticulo endoplasmático antes de serem preferencialmente oxidados nos perosários por β-oxidação³.

Independentemente da organela específica, um ácido graxo deve primeiro ser convertido em um tiaíster aconchego A (CoA), ou acyl-CoA, para ser oxidado através da via β-oxidação. β-Oxidação de Acyl-CoAs de cadeia longa na matriz mitocondrial requer o transporte carnitina para sua translocação, onde a palmitoyltransferase 1 (CPT1) catalisa a conversão de aciila-CoAs para acicarnitinas e é a enzima que limita a taxa neste processo⁴. Uma vez translocados à matriz mitocondrial, os aciis-CoAs são re-formados e servem como substratos para o maquinário mitocondrial β-oxidação. No estado de jejum, o acetil-CoA produzido através de β-oxidação em mitocôndrias hepáticas é canalizado principalmente para cetogênese. Peroxisomos servem como o local principal para a β-oxidação de ácidos graxos de cadeia muito longa, ramificadas e dicarboxílicos. Os peroxisários não exigem que o transporte de carnitina importe substratos de ácidos graxos, em vez de importar o correspondente acyl-CoAs através da atividade dos transportadores de de ligação ATP (ABC) ABCD1-3⁵. Dentro dos peroxisomes, os acilico-CoAs são então oxidados por um conjunto dedicado de enzimas, distintas do ácido graxo mitocondrial β máquinas de oxidação. Tanto mitocôndrias quanto peroxisomes também requerem um fornecimento de NAD⁺ e CoA livre para oxidar cadeias de acicila gordurosa. Os níveis de COA no fígado têm mostrado aumento em resposta ao jejum, apoiando o aumento da taxa de oxidação de ácidos graxos que ocorre neste estado⁶. Além disso, o aumento da degradação do CoA nos peroxisomes resulta em uma diminuição seletiva na oxidação de ácido graxo peroxisomal⁷. Portanto, o processo de oxidação de ácidos graxos dentro da célula é regulado pelos níveis de expressão e atividades das enzimas envolvidas na ativação, transporte e oxidação de ácidos graxos, bem como as concentrações de cofatores e outros metabólitos em vários compartimentos subcelulares.

Procedimentos que utilizam homogeneizadores teciduais para medir a oxidação de ácidos graxos destroem a arquitetura celular que regula e apoia esse processo, levando a uma coleta de dados que não refletem com precisão o metabolismo in vivo. Enquanto as técnicas que utilizam hepatócitos primários banhados preservam esse sistema, a cultura de células isoladas por longos períodos de tempo resulta em uma perda do perfil de expressão genética in vivo que estava presente nas células quando ainda viviam dentro do animal ^8,9. O protocolo a seguir descreve um método para isolar hepatócitos primários e avaliar sua capacidade de ácido graxo β-oxidação imediatamente após o isolamento e na suspensão, usando [^1-14C]ácido palmítico. O ensaio baseia-se na medição da radioatividade associada aos metabólitos solúveis ácidos (ASM) ou produtos, como acetil-CoA, produzidos pela β-oxidação do ácido palmítico ^10,11.