Por primera vez, los investigadores han monitoreado visualmente, con alta resolución, el momento y la ubicación del almacenamiento de lípidos dentro de las células sanas de las moscas de la fruta. Una nueva herramienta de imagen óptica del laboratorio del profesor de bioingeniería Lingyan Shi en la UCSD ya se está utilizando para desenredar los vínculos, a menudo discutidos, pero misteriosos, entre la dieta y cosas como la obesidad, la diabetes y el envejecimiento. El trabajo de ingenieros en bioingeniería de la Escuela de Ingeniería Jacobs de San Diego de la Universidad de California ha sido publicado en la revista envejecimiento celular.

La plataforma de microscopía óptica desarrollada por UCSD Bioengineers es única. Permite a los investigadores rastrear visualmente, con alta resolución dentro de las células grasas, cómo los cambios dietéticos específicos afectan la forma en que las moscas convierten la energía de sus alimentos en grasa. La herramienta también permite a los investigadores observar el proceso inverso de convertir la grasa nuevamente en energía. Además, los investigadores ahora pueden controlar visualmente los cambios en el volumen de los «recipientes» de almacenamiento de lípidos individuales dentro de una clase de células de Drosophila que son similares a las células grasas (adiposas) de los mamíferos.

En el nuevo periódico de envejecimiento celularLos investigadores demostraron la capacidad de realizar un seguimiento visual de los cambios en el metabolismo de los lípidos (grasas) en las moscas después de someterlas a una amplia gama de dietas diferentes. Las dietas incluían dietas restringidas en calorías, dietas altas en proteínas y comidas que contenían dos, cuatro y diez veces el azúcar de la dieta estándar.

«A través de este nuevo sistema de microscopía óptica, podemos ver dónde y cuándo se almacenan y retiran los lípidos», dijo Shi, profesor de bioingeniería en la Universidad de California en San Diego, y autor principal correspondiente del nuevo artículo. «Esta es la primera tecnología de imágenes que puede visualizar el metabolismo de los lípidos a alta resolución tanto en el espacio como en el tiempo dentro de las células grasas individuales. Hemos demostrado que podemos ver dónde y cuándo cambia el metabolismo de los lípidos dentro de las células del cuerpo adiposo de Drosophila en respuesta a los cambios en la dieta». ”

«La atención para mejorar la dieta de las personas es intensa», dijo Xi. “La gente quiere respuestas a preguntas como: ‘¿Cuáles son las mejores dietas para retardar el envejecimiento? ¿Cuáles son las mejores dietas para bajar de peso? ¿Cuáles son las mejores dietas para prolongar la carrera saludable? «Todavía no tengo respuestas a estas preguntas, pero en mi laboratorio estamos desarrollando nuevas tecnologías que nos acercan a responder algunas de las grandes preguntas nutricionales que existen».

En el nuevo trabajo de envejecimiento celularPor ejemplo, los investigadores informan sobre una nueva forma de responder preguntas como:

¿Cuánto de una dieta en particular, como una dieta alta en proteínas, una dieta alta en azúcar o una dieta restringida en calorías, cambia el proceso de la mosca de la fruta de convertir la energía de los alimentos en grasa? ¿Y cómo afectan estas dietas el proceso de la mosca de la fruta de convertir las grasas en energía?

«Desarrollamos esta herramienta para ayudarnos a descifrar las relaciones entre la dieta y fenómenos como la obesidad, la diabetes, el envejecimiento y la longevidad», dijo Shi.

El seguimiento del tamaño de las gotas de lípidos dentro de las células de Drosophila es un ejemplo de lo que es posible con la nueva plataforma de visualización.

«El tamaño de la gota es una forma de rastrear cuánta grasa almacenada se ‘convierte’ o vuelve a convertir en energía. Este es un aspecto importante del metabolismo de los lípidos, y ahora tenemos una herramienta que nos permite rastrear los cambios en el volumen de gotas de lípidos específicas dentro de células individuales de moscas de la fruta», dijo Yajuan Li, MD. Ph.D., investigador postdoctoral en el laboratorio de Shi en la Universidad de California, San Diego y primer autor del artículo en envejecimiento celular.

agua pesada

La nueva plataforma de visualización se basa en algunos de los trabajos anteriores de Shi utilizando una variación del agua común, llamada agua pesada o (D .).₂s). El agua pesada es, literalmente, más pesada que el agua normal. Las moléculas de agua pesada contienen un átomo de oxígeno al igual que el agua normal. Pero en lugar de átomos de hidrógeno, el «H2» en «H20», el agua pesada contiene un par de átomos de deuterio más pesados.

Al igual que el agua «ordinaria», el agua pesada se incorpora libremente a las células de los organismos vivos. Entonces, cuando los investigadores proporcionan agua pesada a una mosca de la fruta, y luego la mosca de la fruta comienza a convertir la energía de su alimento en moléculas de grasa para almacenar, algunas de esas moléculas de grasa contienen deuterio. De esta manera, la difusión de átomos de deuterio en los lípidos almacenados dentro de las células grasas de las moscas de la fruta proporciona una forma de medir cuántos lípidos han almacenado las moscas.

Al cambiar la dieta de las moscas al mismo tiempo que les das agua pesada, tienes una manera de monitorear cómo la dieta cambia la rotación de grasa. Más detalles sobre cómo funciona el sistema en este Perfil 2021donde Shi dijo: «Cuando desarrollemos una nueva tecnología, una nueva herramienta, sin duda nos inspirará a hacer nuevas preguntas biológicas».

Cuando se trata de comprender los vínculos entre la composición de la dieta y el metabolismo de los lípidos, las nuevas preguntas biológicas llevan a los investigadores a algunas de las preguntas más antiguas e intrigantes sobre los vínculos entre la dieta y la obesidad, la diabetes, el envejecimiento y la longevidad.

título del trabajo: «Imágenes DO-SRS de actividades metabólicas reguladas por la dieta en Drosophila durante los procesos de envejecimientoen la revista envejecimiento celular El 7 de marzo de 2022.

Autores:
Yajuan Li, Wenxu Zhang, Anthony A. Fung y Lingyan Shi del Departamento de Bioingeniería de la Facultad de Ingeniería San Diego Jacobs de la Universidad de California.

Finanzas: Institutos Nacionales de Salud, número de concesión/concesión: Subvención piloto U54 2U54CA132378; Escuela de Ingeniería Jacobs, Universidad de California, San Diego; Premio Hillman Fellow de la Universidad de California, San Diego