4. Phương pháp nghiên cứu
1.2.3. Những ảnh hưởng của (-)-HCA lên sự tổng hợp chất béo và sự
sự hình thành lipit.
Enzyme chia tách muối citrat là ATP: citrat lyase (ATP: citrat oxaloaxetat lyase) xúc tác việc chia tách ngoại ty thể của ion axit citric thành oxaloaxetat và axetyl CoA. Watson và các đồng sự đã tím thấy sự ức chế
chuột. Trong thí nghiệm đã phát hiện (-)-HCA có ái lực nhiều lên các enzyme tinh chế hơn là tự nhiên đó chính là citrat và Ki của (-)-HCA cho enzyme chia tách citrat ở khoảng giữa 0,2-0,6μM, tùy thuộc vào điều kiện [16]. Sau đó, Cheema- Dhadli tìm thấy sự ức chế của enzyme này ở cả (-)-HCA tự do (Ki=8μM) và HCA este tuần hoàn (Ki=50-100 μM). Các nhà khoa học thấy rằng este tuần hoàn của (-)-HCA là 1 chất ức chế rất hiệu quả của enzyme chia tách muối citrat. Với những nghiên cứu tương tự nhau Sullivan và Stallings đã quan sát thấy trong 4 đồng phân của HCA, (-)-HCA là một chất
ức chế tiềm năng duy nhất của ATP: citrat lyase. (-)-HCA được tìm thấy sẽ
ngăn chặn ATP được tinh chế 1 phần citrat lyase từ gan người với citrat (Ki=3.10-4M) [17].
Việc khám phá ra sự ức chế mạnh mẽ của enzyme chia tách citrat bởi (-)-HCA sẽ cung cấp một công cụ có giá trị cho việc nghiên cứu vai trò trao
đổi chất của phản ứng chia tách muối citrat [28].
Ảnh hưởng sinh học của (-)-HCA xuất phát từ sự ức chế chia tách ty ngoại thể citrat đến oxaloaxetat và acetyl-CoA. Nguồn cơ bản của mọi nguyên tử cacbon của axit béo là acetyl-CoA, được cấu thành trong ty thể bởi sự oxy hóa khử gốc cacboxyl của pyruvate, sự oxy hóa thoái biến của một số amino axit hoặc oxy hóa β chuỗi dài các axit béo. Sự tổng hợp axit béo mạnh mẽ
nhất là lúc hidratcacbon ở mức cao và axit béo ở mức thấp. Sự chuyển hóa hidratcacbon thành axit béo đòi hỏi phải có sự oxy hóa pyruvate thành acetyl- CoA. Axit béo được tổng hợp trong cytosol, trong khi acetyl-CoA được hình thành từ pyruvate trong ty thể. Để tổng hợp sống axit béo nhóm acetyl-CoA phải được chuyển hóa từ ty thể sang cytosol. Acetyl- CoA do đó không thể rời khỏi ty thể vào cyrosol. Rào chắn tới acetyl-CoA được phá vỡ bởi hóa đặc của acetyl-CoA với oxaloaxetat. Khi ở mức độ cao citrat được chuyển tới cytosol theo hệ thống chuyển tải tricarboxylate. Ở cytosol, acetyl-CoA lại được tái sinh bởi ATP: citrat lyase sẽ làm xúc tác cho phản ứng sau: citrat + ATP +
CoA -> acetyl-CoA + ADP + Pi + oxaloaxetat [26], [27]. ATP: citrat lyase
được phân bố nhiều ở mô động vật. Người ta cho rằng ATP: citrat lyase đóng vai trò sinh lý học trong sự hình thành lipit từ hidrat cacbon và sự hình thành glucoza trong cơ thể động vật. Những thay đổi trong tỷ lệ tổng hợp axit béo và cung cấp những dấu hiệu về sự liên quan của phản ứng chia tách citric trong tổng hợp axit béo. Hoạt động của enzyme chia tách citric thay đổi phù hợp với tình trạng dinh dưỡng của động vật. Do đó khi bị bỏ đói hoặc khi
được cho ăn với một chế độ kiêng béo nghiêm ngặt thì mức độ enzyme giảm nhanh chóng, còn khi cho ăn với một chế độ kiêng hidratcacbon cao mức ATP: citrat lyase cũng được nâng lên rõ rệt.
(-)-HCA là chất ức chế tiềm năng của ATP: citrat lyase đóng vai trò xúc tác kích thích sự phân chia ngoại ty thể citrat thành oxaloaxetat và acetyl- CoA và giới hạn hiệu quả của các phân tử acetyl-CoA yêu cầu cho sự tổng hợp chất béo và sự hình thành lipit. Rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng cả ở
thí nghiệm và thực tế (-)-HCA ngăn chặn việc tổng hợp axit béo và sự hình thành lipit.
Trong hệ thống tế bào tự do bao gồm mẫu tế bào chất tự do và ty thể được điều chế từ gan chuột, (-)-HCA cho thấy nó ngăn chặn sự tổng hợp axit béo từ citric và cũng từ [14C]-alanine bằng cách đo lường sự kết hợp của 3H2O và 14C [14]. Sullivan và các cộng sự nghiên cứu ảnh hưởng của chất đồng phân lập thể của hydroxy citrat trên tỷ lệ sự hình thành lipit ở chuột sống. Họ
thấy rằng chỉ có (-)-HCA là giảm đáng kể sự hoán chuyển của [14C]-citrat vào trong lipit trong gan tốc độ cao và hoán chuyển [14C] alanin vào trong lipit.
(-)-HCA ức chế cục bộ sự kết hợp của 3H từ 3H2O và 14C từ [U – 14C] lactate thành axit béo có thể hòa hóa xà phòng trong các tế bào gan từ chuột
được cho ăn, nhưng sự kết hợp của 14C từ [14C] proline thì hoàn toàn bị ức chế. Tuy nhiên sự kiềm chế một cách hoàn toàn tương tự sự kết hợp của 14Ctừ
[14C] proline cũng được quan sát thấy ở chuột cho ăn, làm tiêu dịch glycogen các tế bào gan, hoặc các tế bào gan chuột bị bỏđói. Trong một quan sát khác, (-)-HCA làm suy yếu hình thành chất béo trong các tế bào gan từ chuột được cho ăn ủ với lactate cộng với các tế bào gan khoảng 51% nhưng lại ít có ảnh hưởng lên sự hình thành lipit trong làm tiêu dịch glycogen các tế bào gan
được ủ tương tự. Có một sự kiềm chế kết hợp của 14C từ [U – 14C] lactate thành axit béo tương tự và hình thành lipit được đo lường với 3H2O trong mỗi trường hợp. Do đó, sự làm tan glycogen hay quá trình làm tan glycogen một cách rõ ràng gây ra sự thay đổi trong những bước giới hạn tỷ lệ cho sự hình thành lipit từ lactate.
(-)-HCA làm giảm rõ một cách rõ rệt 3H2O kết hợp với axit béo bởi các mô phổi. Cơ thể những con chuột bị bỏđói trong 72 giờ giảm rõ rệt 3H2O kết hợp với các lipit pulmorany, Việc tiêm (-)-HCA trước khi cho uống 3H2O cũng giảm xuống rõ rệt sự hợp nhất các chất đồng vị vào trong các phân tử
lipit pulmorany. Người ta cũng kết luận rằng trong cơ thể sự tổng hợp axit béo chịu ảnh hưởng bởi tình trạng dinh dưỡng của động vật và citrate có vẻ như là một nguồn hiệu quả của tế bào chất acetyl-CoA. Sheehan và Yeh quan sát thấy rằng (-)-HCA ức chế sự tổng hợp axit béo trong phổi chuột mới sinh từ
glucoza, pyruvate và β-hydrobutyrat với tỷ lệ lần lượt 88%, 70% và 60% nhưng hiệu quả lại không có ảnh hưởng như thế. Sự hình thành lipit từ β- hydrobutyrat bao gồm cả tế bào chất và các nhánh citrate. Crabtree và các
đồng sự cũng nhận thấy rằng những luồng butyrate tới acetate và axit béo trong các tế bào gan của chuột được hạn chế tới phạm vi tương ứng bởi (-)- HCA mà không có một ảnh hưởng quan trọng nào tới ống butyrate. Bởi vì, butyrate được hoạt hóa chỉ trong mitochondria của gan chuột và (-)-HCA không hạn chế nhánh butyrate một cách hiệu quả, sự hạn chế song song luồng butyrate tới axetat và axit béo gợi ra ý nghĩa là sự sản sinh axetat thông qua. Người ta cho rằng (-)-HCA không thể ngăn ngừa sản sinh axetat thông qua
hydrolaza mitochrondira. Những thí nghiệm với HCA đã chỉ ra rằng con
đường chính để trao đổi cacbon leuxine tới lipit ở trong acini tuyến vú của chuột là thông qua sự di chuyển citrate từ ty thể. Mathias và các đồng sự đã cho rằng trong các tế bào gan cô lập từ chuột cái những con chuột được cho
ăn kiêng một lượng glucoza cao, (-)-HCA làm giảm sự hợp nhất của 3H2O, [14C]alanine, [2-14C]leuxine vào axit béo và cholesterol.
Hood và đồng sự cũng chỉ ra (-)-HCA làm suy giảm tổng hợp axit béo từ lactate trong mô mỡ và glucoza mô mỡ chuột, các nhà nghiên cứu cho rằng sự chuyển hóa latat tới axit béo có thể xảy ra theo đường citrate. Trong (-)- HCA của tế bào gan chuột được nghiên cứu có sự suy giảm sút việc hình thành các photpholipit và triglyceride từ latat. Vicaro và Medine đã ghi nhận sự hạn chế việc hình thành lipit từ lactate trong não chuột bởi (-)-HCA và sự
di chuyển cacbon lactate thông qua màng ty thể.
(-)-HCA hạn chế sự hình thành lipit trong màng não chuột và tương tự
như vậy trong tuyến phân lập bao quy đầu của chuột sống. (-)-HCA giảm quá trình sinh tổng hợp của các triglyceride, phospholipid, cholestorol, digricedies, este cholesterol và axit béo tự do trong tế bào gan chuột được cô lập từ chuột thường và chuột hyperlipidemic. (-)-HCA giảm tỉ lệ sản sinh cholesterol trong các tế bào gan chuột được cho ăn bằng cách cản trở dòng chất nền vào dòng tổng hợp sterol. Việc đo lường trọng lượng của desmosterol sản sinh trong quá trình sinh tổng hợp với sự có mặt của 3H2O và triparanol đã cho phép xác định trực tiếp luồng quan hệ của cacbon và 3H vào sterol trong các tế bào gan. Sự suy yếu của quá trình sinh tổng hợp chuỗi axit béo 3-β-hydroxysterol và cholesterol bởi (-)-HCA được kết hợp với giảm tỷ lệ
colin và kết hợp vào phosphatidylcholine không bào hòa.
Berkhout và các đồng sự đã thử nghiệm (-)-HCA trong tế bào Hep G2 về những ảnh hưởng lên homeostasis cholesterol, sau 2-18 giờ ủ với (-)-HCA nông độ ≥ 0,5 mM, sự hợp nhất [1,5-14C]citrate vào axit béo và cholesterol
được ngăn chặn mạnh, điều này phản ánh sự ngăn chặn hiệu quả của ATP: citrate lyase. Thời kì tiền ủ bệnh với (-)-HCA ở nồng độ mức cao hơn đã làm tăng tế bào lipoprotein tỷ trọng thấp (LDL) – được xác định bởi giảm sút và sự liên kết hấp thụ trung gian. Phép đo liên kết hấp thụ trung gian chống nồng
độ LDL đặt ra giả thuyết rằng sự tăng lên này là do sự tăng trưởng số lượng hấp thụ LDL. Sự tăng lên đồng thời lượng enzyme của enzyme 3-hydroxy-3- methylglutaryl-CoA (HMG) reductase cũng được giám sát thấy ở cùng một
điều kiện. Những kết quả này cho thấy rằng HMG-CoA của enzyme reductase vào các hấp thu LDL được bắt nguồn từ sự giảm sút luồng phân tử cacbon trong dòng tổng hợp cholesterol, do hạn chế năng lượng phân tử ATP.
Hildebrant và cộng sự nghiên cứu cách sử dụng và con đường trao đổi chất được ưu tiên của nhóm xeton cho sự hình thành lipit bởi những tế bào mới được cô lập Morris Hepatona. Đó là những tế bào được xem là có thể
chuyển hóa 1 cách tích cực nhóm xeton thành axit béo và cholesterol. Trên cơ
sở kết quả nghiên cứu (-)-HCA, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy rằng đường trao đổi chất, trong khi 3-hydroxylbutyrat lại liên quan đến cả hai ngăn ngoại ty thể và nội ty thể. Acetyl-L-carnitine được biết đến như một nhân tố điều chỉnh chức năng trao đổi chất. Ligona-Trulla và các đồng sự đã nghiên cứu quá trình hình thành lipit trong các tuyến tế bào khác nhau và các tế bào gan chuột và quan sát thấy rằng dòng acetyl-L-carnitine (ALC) tới lipit tăng lên mà không hề giảm xuống nhờ (-)-HCA. Ngược lại, nhân tố kìm hãm này giảm nhanh chóng glucoza tới lipit. Những kết quả này chỉ ra rằng dòng acetyl-L- carnitine tới lipit có thể không cho citrate đi qua và sử dụng cytosolic acetyl- CoA tổng hợp, và điều này chứng tỏ khi (-)-HCA được sử dụng, khả năng cung cấp các phân tử acetyl cho denovo hình thành lipit có thể tăng lên một cách đáng kể. Bởi vì, ALC có thể cung cấp các phân tử acetyl cho các hoạt
(-)-HCA cho thấy nó ngăn ngừa quá trình hình thành lipit và kích thích sự
phân giải lipit. `