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以色列科學家展示低密度脂蛋白膽固醇如何變“壞”

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2019/01/07
來自幾個細胞的四種不同晶體的分段冷凍-SXT數據的體積渲染,顯示出螺旋形捲曲形態。圖片來源:Weizmann Institute

一般人可能都知道低密度脂蛋白膽固醇是“壞”的,血液中過多的膽固醇會讓導致動脈粥樣硬化、動脈硬化的風險。

來自魏茨曼科學研究所的一組以色列研究人員,想要了解膽固醇這一生命的基本組成部分是如何變得致命的。

膽固醇的作用是為構成細胞膜的脂肪物質提供彈性。LDL(低密度脂蛋白)膽固醇充當「包裝」,幫助膽固醇通過血液,甚至可以清除沉澱在血管壁上的分子膽固醇。

當膽固醇晶體形成時,麻煩似乎就開始了。這些是在病變中形成的斑塊材料,導致不可逆的損傷、導致動脈粥樣硬化,並最終導致心臟病和中風,這是西方世界的主要殺手。

在《 美國國家科學院院刊(PNAS)》上發表的研究結果中,科學家們發現這些有害的膽固醇晶體在免疫細胞中以兩種不同的方式形成,無意中有助於疾病的進展。

一個病態的事件鏈
當血液中的LDL水平過高時,其中一些水平沉積在血管壁上。在那裡,膽固醇經歷氧化,使這些分子對血管內襯的細胞有毒。

當免疫系統識別出由這種氧化過程引起的動脈病變時,它會發送稱為巨噬細胞來“吞噬”有害物質。但過量的巨噬細胞 ,意味著他們有太多不需要的東西要清理,變成泡沫和死亡。

死亡的泡沫細胞和逃逸的脂肪分子在原始動脈病變部位積聚,使炎症惡化並導致膽固醇晶體的形成。

膽固醇結晶的積聚是病理性鏈條中的重要一步,包括細胞死亡、炎症和動脈疾病的發作。Weizmann研究所結構生物學系Lia Addadi教授表示:「我們發現這種晶體可以很早形成。」

該研究的主要領導者,Addadi實驗室博士後Neta Varsano表示,在巨噬細胞外觀察到晶體,但也在它們內部觀察到晶體,並且很難準確地理解它們何時開始形成。

她和研究團隊與Weizmann材料與界面部的Leslie Leiserowitz教授實驗室合作,設計了一種方法,使他們能夠追踪這一過程。

為了觀察結晶過程,研究小組培養了巨噬細胞並向其中添加了LDL膽固醇。然後,他們使用包括高分辨率螢光顯微鏡,和一種低溫X光成像的方法的組合觀察它們。

結果,該團隊能夠看到晶體非常詳細的3D圖像並跟隨它們的早期生長。

他們檢測到的最早的晶體結構是細胞膜中薄而扁平的菱形血小板。然後,他們在細胞內部發現了一種更大的細長晶體。這些看起來就像針刺破細胞膜並使其破裂。

Addadi說,這些較大的水晶令人驚訝,它們沒有出現在膽固醇晶體的標準試管研究中。

與該研究所的化學研究支持的Nad​​av Elad博士一起,Addadi的實驗室描述了每個地層的晶體結構。他們指出,細長的晶體通常圍繞空心或圓柱形管組織,但有時呈螺旋狀,類似於與膽結石形成有關的晶體。

Varsano表示,需要做更多工作才能徹底解決膽固醇如何轉化為致命晶體的謎團。研究小組現在正在比較來自不同人的樣本,看看每個人的晶體是否以相同的方式形成,或者是否有變化。