Studi pencitraan baru menunjukkan bagaimana asam lemak jenuh merusak sel

Pengamatan perilaku asam lemak jenuh dan tak jenuh bisa berdampak pada kesehatan masyarakat.

Dalam masyarakat kita yang semakin sadar akan kesehatan, pola makan baru tampaknya muncul setiap beberapa tahun sekali. Atkins, Zone, Ketogenic, Vegetarian, Vegan, South Beach, Raw - dengan begitu banyak pilihan dan bukti ilmiah untuk masing-masing, sulit untuk mengetahui apa yang sehat dan mana yang tidak. Namun, satu pesan tetap ada: lemak jenuh buruk.

Studi Columbia University yang baru mengungkapkan mengapa?

Sementara dokter, ahli gizi dan peneliti telah lama mengetahui bahwa lemak jenuh berkontribusi pada beberapa penyebab utama kematian di Amerika Serikat, mereka belum dapat menentukan bagaimana atau mengapa kelebihan lemak jenuh, seperti yang ditimbulkan dari lemak babi , beracun bagi sel dan menyebabkan berbagai macam penyakit terkait lipid, sementara lemak tak jenuh, seperti minyak ikan dan minyak zaitun, bisa menjadi pelindung.

Untuk menemukan jawaban, peneliti Kolumbia mengembangkan teknik mikroskopi baru yang memungkinkan pelacakan langsung asam lemak setelah diserap ke dalam sel hidup. Teknik ini melibatkan penggantian atom hidrogen pada asam lemak dengan isotop, deuterium, tanpa mengubah sifat fisikokimia dan perilaku seperti strategi tradisional. Dengan membuat peralihan, semua molekul yang terbuat dari asam lemak dapat diamati di dalam sel hidup dengan teknik pencitraan canggih yang disebut stimulated Raman scattering (SRS) microscopy.

Apa yang peneliti temukan dengan menggunakan teknik ini dapat berdampak signifikan terhadap pemahaman dan pengobatan obesitas, diabetes dan penyakit kardiovaskular.

Diterbitkan secara online pada tanggal 1 Desember di Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), tim tersebut melaporkan bahwa proses seluler untuk membangun membran sel dari asam lemak jenuh menghasilkan tambalan pada membran yang mengeras dimana molekul "membeku". Dalam kondisi sehat, membran ini harus fleksibel dan molekulnya cair.

Para periset menjelaskan bahwa rantai panjang asam lemak jenuh memperkeras molekul lipid dan menyebabkan mereka terpisah dari selaput sel lainnya. Di bawah mikroskop mereka, tim mengamati bahwa molekul lipid tersebut kemudian menumpuk di "pulau-pulau" padat, atau kelompok, yang tidak banyak bergerak - keadaan yang mereka sebut "terlihat padat." Karena semakin banyak asam lemak jenuh masuk ke dalam sel, pulau-pulau itu semakin membesar, menjadikan elastisitas membran berkurang dan secara bertahap merusak seluruh sel.

"Untuk waktu yang lama, kami percaya bahwa semua membran sel seperti cairan, memungkinkan protein tertanam mengubah bentuk dan melakukan reaksi," kata Principal Investigator Wei Min, seorang profesor kimia. "Seperti membran padat hampir tidak terlihat pada sel mamalia hidup sebelumnya. Apa yang kita lihat sangat berbeda dan mengejutkan."

Molekul lipid yang terbuat dari asam lemak tak jenuh di sisi lain menimbulkan kerutan pada rantainya, kata Min, yang membuat molekul lemak tidak mudah diselaraskan satu sama lain seperti yang dilakukan pada lipid jenuh. Mereka terus bergerak dengan bebas daripada membentuk kelompok stasioner. Dalam gerakan mereka, molekul-molekul ini dapat berdesak-desakan dan meluncur di antara rantai asam lemak jenuh yang rapat.

"Kami menemukan bahwa menambahkan asam lemak tak jenuh bisa 'melelehkan' pulau-pulau membran yang dibekukan oleh asam lemak jenuh," kata Penulis Pertama Yihui Shen, seorang mahasiswa pascasarjana di laboratorium Min. Mekanisme baru ini, katanya, sebagian dapat menjelaskan efek menguntungkan dari asam lemak tak jenuh dan bagaimana lemak tak jenuh seperti yang berasal dari minyak ikan dapat melindungi beberapa kelainan lipida.

Penelitian ini merupakan pertama kalinya para periset dapat memvisualisasikan distribusi dan dinamika asam lemak dengan detail di dalam sel hidup, Shen menambahkan, dan ini menunjukkan keadaan fisik racun yang sebelumnya tidak diketahui dari akumulasi lipid jenuh di dalam membran seluler.

"Perilaku asam lemak jenuh begitu mereka memasuki sel berkontribusi pada penyakit yang lebih besar dan sering mematikan," kata Min. "Memvisualisasikan bagaimana asam lemak berkontribusi terhadap penyakit metabolik lipid memberi kita informasi fisik langsung yang kita butuhkan untuk mulai mencari cara yang efektif untuk mengobatinya. Mungkin, misalnya, kita dapat menemukan cara untuk menhentikan akumulasi lipid yang beracun. Temuan ini berpotensi untuk benar-benar mempengaruhi kesehatan masyarakat, terutama untuk penyakit terkait lipid. "