갓 분리된 마우스 간세포의 현탁액에서의 지방산 β산화의 측정

지방산 β산화는 지질 대사에 필수적인 과정으로식이 요법에서 지방산 합성과 섭취의 균형을 맞추는 이화 경로를 제공합니다. 이 과정은 심장 근육, 신장 피질 및 금식 간을 포함한 여러 장기에 대한 에너지를 생성하고식이 요법, 지방 조직 지방 분해 및 내부 트리글리 세라이드 저장 ^1,2에서 얻은 지방산을 활용합니다.

β산화 경로를 통한 지방산의 산화는 아세틸-CoA로서 방출되는 한 번에 두 개의 탄소에 의한 지방 아실 사슬의 순차적 단축을 초래하며, 이 과정은 미토콘드리아와 퍼옥시솜 모두에서 발생한다. 대부분의 지방산은 β산화만을 겪지만, 일부는 이 경로에 들어가기 전에 다른 탄소에서 산화됩니다. 예를 들어, 피탄산과 같은 3-메틸-치환 지방산은 α산화 경로에 들어가기 전에 퍼옥시솜에서 β산화에 의해 하나의 탄소의 제거를 겪는다. 유사하게, 일부 지방산은 먼저 소포체에서 말단 메틸기의 산화(ω-oxidation)에 의해 디카르복실산으로 전환되고, β산화에 의해 퍼옥시좀에서 우선적으로 산화된다⁽³).

특정 소기관에 관계없이, 지방산은 먼저 조효소 A(CoA) 티오에스테르 또는 아실-CoA로 전환되어야 하며, β산화 경로를 통해 산화되어야 한다. 미토콘드리아 매트릭스에서 장쇄 아실-CoAs의 β-산화는 그들의 전좌를 위해 카르니틴 셔틀을 필요로 하며, 여기서 카르니틴 팔미토일트랜스퍼라제 1(CPT1)은 아실-CoAs를 아실카르니틴으로의 전환을 촉매하고, 이 과정⁴에서 속도 제한 효소이다. 일단 미토콘드리아 매트릭스로 전좌되면, 아실-CoAs는 재형성되어 미토콘드리아 β산화 기계장치의 기질 역할을 한다. 금식 상태에서, 간에서 β산화를 통해 생성된 아세틸-CoA는 주로 케토제네시스로 채널링된다. 퍼옥시솜은 매우 긴 사슬, 분지쇄 및 디카르복실산의 β산화를 위한 주요 부위로서 작용한다. 페록시솜은 지방산 기질을 수입하기 위해 카르니틴 셔틀을 필요로하지 않으며, 대신 ATP 결합 카세트 (ABC) 수송체 ABCD1-3⁵의 활성을 통해 특파원 아실-CoAs를 수입합니다. 퍼옥시좀 내에서 아실-CoAs는 미토콘드리아 지방산 β산화 기계와 구별되는 전용 효소 세트에 의해 산화됩니다. 미토콘드리아와 퍼옥시솜 모두 지방 아실 사슬을 산화시키기 위해 NAD⁺ 와 유리 CoA의 공급이 필요합니다. 간에서의 CoA 수준은 금식에 대한 반응에서 증가하는 것으로 나타났으며, 이 상태⁶에서 발생하는 지방산 산화의 증가된 속도를 지지한다. 더욱이, 퍼옥시좀에서의 증가된 CoA 분해는 퍼옥시솜 지방산 산화의 선택적 감소를 초래한다⁷. 따라서, 세포 내 지방산 산화의 과정은 지방산의 활성화, 수송 및 산화에 관여하는 효소의 발현 수준 및 활성뿐만 아니라 여러 세포 구획에 걸친 보조인자 및 다른 대사산물의 농도에 의해 조절된다.

지방산 산화를 측정하기 위해 조직 균질물을 사용하는 절차는 이러한 과정을 조절하고 지원하는 세포 구조를 파괴하여, 생체내 대사를 정확하게 반영하지 않는 데이터의 수집으로 이어진다. 플레이팅된 원발성 간세포를 사용하는 기술이 이 시스템을 보존하는 반면, 단리된 세포를 장기간 배양하는 것은 동물 ^8,9 내에 여전히 살고 있을 때 세포에 존재했던 생체내 유전자 발현 프로파일의 손실을 초래한다. 다음 프로토콜은 일차 간세포를 분리하고 [^1-14C]팔미트산을 사용하여 단리 직후 및 현탁액에서 지방산 β산화에 대한 그들의 능력을 분석하는 방법을 기술한다. 상기 분석은 [1-14C]팔미트산^10,11의 β산화에 의해 생성된 아세틸-CoA와 같은 산성 가용성 대사산물⁽ASM) 또는 생성물과 관련된 방사능의 측정에 기초^한다.