厲害了！新型顯微鏡技術可以直接看到飽和脂肪酸在活細胞如何破壞細胞膜流動性

「壞分子」飽和脂肪

無論健康飲食成分的爭論如何變幻，飽和脂肪酸的頭上一直被結結實實扣著「壞分子」的帽子，即便不時有部分研究試圖為其翻案。

然而，飽和脂肪酸危害健康的具體分子機制卻一直不清楚。

哥倫比亞大學的新研究揭示飽和脂肪酸細胞毒性分子機制

現在，哥倫比亞大學的一個研究團隊於2017年12月1日在權威的「美國國家科學院院刊」（PNAS）在線發表的新研究揭示了飽和脂肪酸在活細胞內是如何為惡的分子機制。研究人員使用一種新型顯微鏡技術直接觀察到了飽和脂肪酸在細胞膜是如何形成「凍結」的硬化「島嶼」，從而損害細胞健康的。

儘管醫學界早就知道飽和脂肪是造成代謝綜合征、心腦血管疾病和死亡的主要死亡原因。今年6月份，美國心臟協會發布的題為「膳食脂肪和心血管疾病」的總統咨文，再次重申飽和脂肪的心臟病風險 ，詳盡闡述各種不同膳食脂肪與心臟病（CVD）之間的關係。

但是，科學家一直不能確定過量的飽和脂肪是如何從脂肪組織中釋放出來，是如何對細胞產生毒性作用，並引起各種與脂質代謝有關的疾病。與之相對應的，不飽和脂肪酸（例如來自魚和橄欖油的不飽和脂肪酸）又是如何為心臟血管提供保護的。

為了找到答案，哥倫比亞大學的研究人員使用一種新的顯微鏡技術，通過這種新型成像技術，可以直接追蹤脂肪酸被吸收到到達活細胞后的行蹤和行為。

該技術涉及使用同位素氘取代脂肪酸上的氫原子，從而在不改變其理化性質和行為的前提下進行分子示蹤——就說採用的是一種同位素示蹤技術。通過這種被稱為活體受激拉曼散射（SRS）顯微鏡先進成像技術，所有含有被標記的脂肪酸的分子在活細胞內的行蹤都可以被觀察到。

採用這種新技術進行的研究發現，飽和脂肪酸在參與構建細胞膜的過程中，在細胞膜上產生局部硬化膜片，其中分子像被「凍結」成了固態，部分失去流動性。

我們知道，細胞膜和其他生物膜大都是是由脂質雙分子層構成，中間鑲嵌各種功能性蛋白。在健康狀態下，這種脂質雙分子膜應該是具有相當可流動性的。

飽和脂肪酸的堅硬而直的長鏈使脂質分子變硬，並使它們與細胞膜其餘部分的分子發生分離。在顯微鏡下，研究人員觀察到，飽和脂肪酸構成的那些脂質分子會逐漸堆積在一起，緊密形成「孤島」或叢集成簇——這些簇就像被「凍結」一樣流動性大幅度降低——在局部形成「固體樣」的狀態。就像飽和脂肪酸含量高的食用油容易凝結成固態一樣。

隨著越來越多的飽和脂肪酸進入細胞，這些固態島嶼逐漸增大，使膜的流動性降低，硬化度增加，從而逐漸損害整個細胞。

研究人員解釋說，長期以來，我們一直相信所有的細胞膜都是具有充足流動性液體狀的，允許嵌入其中的功能蛋白質改變形狀併產生應有的生化反應——我們知道蛋白質的正常生理功能高度依賴於其空間三維立體結構，空間結構的改變意味著功能的改變。之前由於缺乏觀察手段，因而從來沒有發現像現在看到的，細胞膜可以發生這樣的固態化改變。

不飽和脂肪酸的保護機制

同時，研究人員還觀察到，由於不飽和脂肪酸鏈上存在有一個扭結，構成的脂質雙分子膜不可能像飽和脂肪酸那樣彼此緊密對齊，形成固態狀硬化。相反，它們保持著良好的流動性，不會形成固定的集群。在運動過程中，這些不飽和脂肪分子可以在緊密堆積的飽和脂肪酸穿插和滑動，從而」融化「被飽和脂肪酸凍結的固態化叢集。

這可以至少部分地解釋不飽和脂肪酸的有益作用，比如像魚油和橄欖油中不飽和脂肪酸對心臟的保護作用。