Por primera vez, los investigadores han monitoreado visualmente, en alta resolución, el momento y la ubicación del almacenamiento de grasa dentro de las células intactas de las moscas de la fruta. La nueva herramienta de imagen óptica del laboratorio del profesor de bioingeniería Lingyan Shi en la Universidad de California en San Diego 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 los bioingenieros de la La Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego se publica en la revista Célula de envejecimiento.
En el nuevo periódico de Célula de envejecimiento, los investigadores demostraron la capacidad de realizar un seguimiento visual de los cambios en el metabolismo de las grasas (lípidos) 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 dietas con dos, cuatro y diez veces el azúcar de una dieta estándar.
«Con nuestro nuevo sistema de microscopía óptica, podemos ver dónde y cuándo se almacenan y retiran las grasas», dijo Shi, profesor de bioingeniería en UC San Diego, quien es el autor principal correspondiente del nuevo artículo. «Esta es la primera tecnología de imágenes que puede visualizar el metabolismo de las grasas 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 individuales del cuerpo graso de la mosca de la fruta en respuesta a la dieta». cambios.»
«El interés en optimizar la dieta humana es intenso», continuó Shi. «La gente quiere respuestas a preguntas como: ‘¿Cuáles son las mejores dietas para retrasar el envejecimiento? ¿Cuáles son las mejores dietas para perder peso? ¿Cuáles son las mejores dietas para prolongar la salud?’ Todavía no tengo respuestas a estas preguntas, pero en mi laboratorio desarrollamos nuevas tecnologías que nos acercan a responder algunas de las grandes preguntas dietéticas que existen».
En el nuevo trabajo de Célula de envejecimientopor ejemplo, los investigadores informan una nueva forma de responder preguntas como:
¿En qué medida una dieta específica, como una dieta alta en proteínas, una dieta alta en azúcar o una dieta restringida en calorías, altera el proceso de una mosca de la fruta de convertir la energía de los alimentos en grasa? ¿Y cuánto afectan estas mismas dietas el proceso de una mosca de la fruta de convertir la grasa nuevamente en energía?
«Desarrollamos esta herramienta para ayudarnos a desenredar 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 grasa dentro de las células intactas de la mosca de la fruta es un ejemplo de lo que es posible con la nueva plataforma de visualización.
«El tamaño de las gotas es una forma de realizar un seguimiento de la cantidad de grasa almacenada que se ‘renueva’ o se vuelve a convertir en energía. Este es un aspecto importante del metabolismo de los lípidos, y ahora tenemos una herramienta que nos permite realizar un seguimiento de los cambios en el tamaño de gotas de lípidos específicos dentro de las células individuales de las moscas de la fruta», dijo Yajuan Li, MD. PhD, quien es investigador postdoctoral en el laboratorio Shi en UC San Diego y el primer autor del artículo en Célula de envejecimiento.
Agua pesada
La nueva plataforma de visualización se basa en algunos de los trabajos anteriores de Shi usando una variación del agua regular, llamada agua pesada o (D2O). El agua pesada es, literalmente, más pesada que el agua normal. Las moléculas de agua pesada contienen un átomo de oxígeno como el agua normal. Pero en lugar del par 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 «regular», 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 esa 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 prevalencia de átomos de deuterio en los lípidos almacenados dentro de las células grasas de las moscas de la fruta proporciona una forma de medir cuánta grasa ha almacenado esa mosca.
Al cambiar la dieta de una mosca al mismo tiempo que le das agua pesada, tienes una manera de monitorear cómo la dieta cambia la renovación de lípidos. Más detalles sobre cómo funciona el sistema están en este perfil de 2021, en el que Shi dijo: «Cuando estamos desarrollando una nueva tecnología, una nueva herramienta, definitivamente nos inspirará a hacer nuevas preguntas biológicas».
Cuando se trata de comprender las conexiones entre la composición de la dieta y el metabolismo de los lípidos, las nuevas preguntas biológicas están devolviendo 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.
NIH, Número de concesión/concesión: Subvención piloto U54 2U54CA132378; Escuela de Ingeniería Jacobs, Universidad de California en San Diego; Premio Hellman Fellow de UC San Diego
