安徽大学材料学部张忠平张瑞龙团队揭示鱼油Omega-3的新活性

脂肪代谢异常是肥胖、动脉粥样硬化、心血管疾病和高血脂等重大疾病的诱因。鱼油是除维生素外被广泛使用的第二大保健品，其中富含的Omega-3多不饱和脂肪酸DHA和EPA被认为是预防动脉粥样硬化和心血管疾病的关键有效成分。基于此，张忠平张瑞龙团队以“荧光寿命成像揭示omega-3在细胞脂肪代谢和巨噬细胞泡沫化过程中的新活性”为题发表在国际顶级期刊《美国科学院院刊》（2024，121，e2321255121）上，博士研究生唐鹤森和刘正杰老师为论文共同第一作者，张瑞龙副教授和张忠平教授为共同通讯作者，安徽大学为第一通讯单位。

图.A）精确定量脂滴中脂肪酸浓度的荧光寿命探针及其传感机制，B）激发态质子转移过程（ESPT）示意图，C）脂滴分裂（上图）和融合（下图）过程中单个脂滴中脂肪酸浓度变化，D）实时追踪脂滴和线粒体接触时脂滴中脂肪酸产生和输运，E）鱼油中Omega-3多不饱和脂肪酸DHA和EPA对动脉粥样硬化预防的不同生理作用。

动物实验已经证实Omega-3能有效降低血液中甘油三酯水平，但是DHA和EPA调节细胞内脂解的分子机制及其缓解动脉粥样硬化的细胞生物学过程并不清楚，这一认知的缺失，使得对鱼油配方的改进一直缺乏有力的分子细胞生物学依据。长期困扰这一难题的关键在于缺乏实时测量细胞内脂肪代谢及其相关细胞器动力学的手段，因为细胞内脂肪代谢是细微、动态、可逆的波动过程，而且对巨噬细胞泡沫化（动脉粥样硬化的关键步骤）的影响更加复杂。普通荧光成像由于探针的光漂白、扩散、不可逆性，以及影响细胞内脂质代谢及输运过程等问题，无法实现活细胞内脂肪代谢的研究。

针对脂肪代谢及其相关的动脉粥样硬化过程，该团队发展了一种激发态质子转移（ESPT）型荧光寿命探针以及影像测量方法。ESPT探针在正常生理状态下与脂肪酸分子无明显相互作用，在激发态才可夺取脂肪酸质子产生寿命变化，不仅实现了快速可逆响应，而且不影响脂肪酸的代谢和转运等生理过程，为研究活细胞脂肪代谢提供了新手段。研究者发现了一系列脂肪代谢及其相关细胞器动力学，例如，脂肪代谢产物对脂滴数量、大小、分裂与融合的调控作用；脂肪代谢向线粒体供应能量的过程等。

通过上述所建立的细胞脂肪代谢定量化测量方法，对吞噬低密度脂蛋白的巨噬细胞进行研究，发现DHA可以降低细胞内脂肪约50%，可明显抑制巨噬细胞分化为泡沫细胞，进而起到预防血管斑块形成的作用，但鱼油中另外一种重要成分EPA却充当了脂质代谢“缓冲剂”，抵消了DHA的降脂作用，维持脂肪水平相对稳定。这些发现为未来优化鱼油配方、提升预防动脉粥样硬化效果提供了前瞻性指引。