科学家确定了有助于新陈代谢的化合物在肌肉细胞中的位置

东京都立大学的研究人员开发了一种绘制骨骼肌细胞中肉碱分布的方法。肉碱是一种小化合物，有助于运输脂肪酸并减少代谢副产物。他们发现慢型肌纤维含有最多，并且这种活动迅速导致乙酰肉碱的升高，乙酰肉碱是细胞中所含肉碱立即反应的产物。他们的技术有望为肌肉细胞的工作原理提供新的见解。

我们的肌肉需要能量来运作。这种能量大部分是在细胞内的线粒体中产生的，脂肪酸被转化为三磷酸腺苷(ATP)，这种化学物质为帮助我们身体工作的大量其他反应提供燃料。帮助这一点的是一种叫做肉碱的小化合物，它有助于将脂肪酸输送到线粒体中。它还负责降低反应副产物的水平，特别是乙酰辅酶A(辅酶A)，其在高浓度下可能有毒。肉碱与乙酰辅酶A结合并成为乙酰肉碱，确保我们细胞中的新陈代谢无缝工作。然而，肉碱究竟存在于肌纤维细胞中的什么位置，以及这些水平如何随时间变化仍然难以研究，因为很难以一种有助于区分多少存在于哪里以及如何变化的方式标记它。

现在，由助理教授Yasuro Furuichi领导的一组研究人员提出了一种方法来研究肌纤维细胞中肉碱的分布，以及它在代谢过程中如何变化。他们使用了一种肉碱，其部分氢被氘取代，在使用质谱法研究时给予其独特的信号。用这种氘代肉碱处理的小鼠肌纤维细胞被迅速冷冻并切成超薄切片，然后进行一种成像形式，其中切片的不同部分可以分别通过质谱法，从而提供有关哪种化合物存在的详细信息。

首先，研究小组发现“慢型”肌纤维中肉碱的浓度更高，这种纤维比“快型”纤维负责更长时间的持续力量。这是因为慢速型纤维含有更多的线粒体。此外，他们在获取数据之前对纤维施加电刺激以模拟肌肉收缩[A1]。他们发现肉碱对纤维的吸收显着增加，乙酰肉碱水平升高。重要的是，这表明细胞中所含的肉碱随着细胞活性的增加而反应非常迅速。

该团队的新方法揭示了以前无法获得的关于帮助肌肉功能的生化过程的细节水平。肉碱本身是一种流行的膳食补充剂，但它对肌肉健康的影响是一个争论的话题。定量测量它如何在细胞中被吸收、定位和代谢，有望阐明治疗的疗效。

这项工作得到了KAKENHI科学研究补助金15K16489，日本科学技术振兴机构(JST)的FOREST计划，JPMJFR205K的资助，TMU创新研究项目战略研究基金和东京都政府高级研究基金的支持[R2-2]。作者承认使用通过先进研究设备平台计划共享的研究设备，批准号JPMXS0450200215，以促进先进研究基础设施的公共利用(文部科学省)。