PNAS:服用超长链多不饱和脂肪酸可显著改善视觉和视网膜功能!

2021-02-25 生物探索 生物探索

补充VLC-PUFA可改善其视觉功能。

油酸等单不饱和脂肪酸(MUFA)和亚油酸、亚麻酸等多不饱和脂肪酸(PUFA)是对人体健康极为重要的必需脂肪酸,其可以保持细胞膜的相对流动性、降低血液中的胆固醇和甘油三酯,同时也是大脑和神经的重要营养成分。

有研究发现,在脊椎动物中还存在一种长于26个碳原子的超长链多不饱和脂肪酸(VLC-PUFA),其同时具有MUFA和PUFA的特征。由于该VLC-PUFA仅在视网膜和某些组织中合成,科学家们猜测,其可能在视网膜变性和发育以及维持视力中起着重要作用。

近日,来自美国犹他州大学的研究人员在《PNAS》上发表了题为Retinal bioavailability and functional effects of a synthetic very-long-chain polyunsaturated fatty acid in mice的研究成果,其首次开发了一种大量合成VLC-PUFA的方法,明确发现了补充VLC-PUFA可以增加正常小鼠和ELOVL4酶缺陷小鼠的视网膜脂质水平,并改善其视觉功能。

前期研究发现,VLC-PUFA是通过一种称为ELOVL4的酶在视网膜中催化二十碳五烯酸(EPA)和花生四烯酸等特定前体延伸而合成的。而ELOVL4的遗传缺陷常会导致双眼渐进性的中心视力下降、视网膜上皮色素和眼底黄斑萎缩、偶伴有眼底黄色斑点等表型的早发性黄斑营养不良性疾病(STGD3)的发生。

研究人员猜测,如果STGD3或年龄相关的黄斑变性患者摄入足够量的VLC-PUFA,那么这些VLC-PUFA或许可以运输到视网膜中使用,避免ELOVL4酶介导的脂质延长缺陷,并延迟或防止视网膜变性。

由于VLC-PUFA仅在人体中少量合成,与前人止步于无法获取纯且大量的VLC-PUFA不同,研究人员开发了一种以DHA(22:6 n-3)为底物可高达15%产率的无毒合成方法,其可以按投入比例放大产量,且能轻松对其进行修饰以生成多种n-3和n-6生理相关的VLC-PUFAs。研究人员使用了核磁共振,红外和质谱(MS)对该方法合成的VLC-PUFA(32:6 n-3)进行了确认,并通过气相色谱-MS(GC-MS)分析检测了其纯度大于98%。

VLC-PUFA(32:6 n-3)的合成

为了明确其在视网膜发展中的作用,研究人员首先使用6 mg/d和1或2mg/d 的VLC-PUFA(32:6 n-3)对小鼠进行单剂量和重复剂量饲喂以了解其吸收动力学。结果发现,无论是单剂量还是重复剂量饲喂,小鼠的视网膜及其色素上皮层(RPE)中该物质的含量均表现出明显增加,且随服用剂量和时间的增加更显着,血清、红细胞(RBC)大脑中并未检测到该物质。此外,服用VLC-PUFA(32:6 n-3)的小鼠并无任何毒副作用。

之后,研究人员使用视网膜电图(ERG)和视动力反应(OKR)对对照组和2 mg / d的长期喂养组小鼠的视觉进行了检测,发现VLC-PUFA(32:6 n-3)的补充显着改善了小鼠的视网膜功能和视觉,处理组小鼠的暗视和明视视敏度要远优于对照组。

WT小鼠长期饲喂VLC-PUFA(32:6 n-3)后的ERG反应

WT小鼠长期饲喂VLC-PUFA(32:6 n-3)后的OKR研究

为了进一步确认其在视网膜中的功能,研究人员还使用VLC-PUFA(32:6 n-3)处理了E4cKO小鼠,即完全消除了ELOVL4表达的敲除小鼠。各项检测结果表明,对E4cKO小鼠处理后,其视网膜和RPE中的VLC-PUFA(32:6 n-3)分别增加了5倍和27倍,总视网膜VLC-PUFAs达到了野生型小鼠水平,而E4cKO小鼠仅可检测到一半的暗视a波和b波,以及无明视信号的表型,经补充VLC-PUFA(32:6 n-3)后也均得到了显着改善。

E4cKO小鼠补充VLC-PUFA(32:6 n-3)后的ERG

该研究的通讯作者Paul S. Bernstein表示:“合成VLC-PUFAs开辟了一个全新的研究领域,我们确定了补充VLC-PUFA可以增加小鼠的视网膜脂质水平,并改善其视觉功能,这是令人兴奋的第一步。关于口服VLC-PUFA如何改善视力,它们如何在血流中携带以及选择性地靶向视网膜,VLC-PUFA的配方,剂量和服用时间的优化等多个有趣的问题,还需要我们进一步开展研究。”

原始出处:

Aruna Gorusupudi, Rameshu Rallabandi, Binxing Li,et al. Retinal bioavailability and functional effects of a synthetic very-long-chain polyunsaturated fatty acid in mice. Proc Natl Acad Sci USA February 9, 2021 118 (6) e2017739118; https://doiorg/10.1073/pnas.2017739118.

 

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  1. 2021-03-05 1e11296fm18(暂无匿称)

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