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脂肪酸代謝 (Fatty acid metabolism)，你了解多少？

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脂肪酸代謝 (Fatty acid metabolism)，你了解多少？

一、什麼是脂肪酸 (Fatty acid)？

脂肪酸是由碳、氫、氧三種元素組成的一類化合物，是中性脂肪、磷脂和糖脂的主要成分。根據脂肪酸分子結構中碳鏈的長度分為短鏈脂肪酸（碳鏈中碳原子少於6 個），中鏈脂肪酸（碳鏈中碳原子6~12 個）和長鏈脂肪酸（碳鏈中碳原子超過12 個）三類。
一般食物所含的脂肪酸大多是長鏈脂肪酸。根據碳鏈中碳原子間雙鍵的數目又可將脂肪酸分為單元不飽和脂肪酸（含1 個雙鍵），多元不飽和脂肪酸（含1 個以上雙鍵）和飽和脂肪酸（不含雙鍵）三類。
脂肪中儲存的能量主要在脂肪酸中。脂肪水解產生的脂肪酸與白蛋白結合，生成高密度脂蛋白，經血液循環運輸到需要能量的組織。組織通過各種轉運蛋白（CD36、FATP、FABP等）攝取脂肪酸。

二、什麼是脂肪酸代謝 (Fatty acid metabolism)？

脂肪酸代謝由涉及脂肪酸或與脂肪酸密切相關的各種代謝過程組成，脂肪酸是屬於脂質常量營養素類別的分子家族。這些過程主要可分為(1)產生能量的分解代謝過程和(2)合成代謝過程。

01 分解代謝

在分解代謝中，脂肪酸被代謝以產生能量，主要以腺苷三磷酸(ATP)的形式存在。與其他常量營養素類別（碳水化合物和蛋白質）相比，當脂肪酸通過β氧化和檸檬酸循環完全氧化為CO2和水時，以每克能量為基礎產生最多的ATP。因此，脂肪酸（主要以三酸甘油酯的形式）是大多數動物最重要的能量儲存形式，在植物中的程度較低。

02 合成代謝

人體內的脂肪酸大部分來源於食物，稱為外源性脂肪酸，在體內可通過改造加工被人體利用。同時機體還可以利用糖和蛋白轉變為脂肪酸稱為內源性脂肪酸，用於三酸甘油酯的生成，儲存能量。合成脂肪酸的主要器官是肝臟和哺乳期乳腺，另外脂肪組織、腎臟、小腸均可以合成脂肪酸，合成脂肪酸的直接原料是乙醯CoA，消耗ATP和NADPH，首先生成十六碳的棕櫚酸(Palmitic acid)，經過加工生成人體各種脂肪酸，合成在細胞質中進行。

三、檢測脂肪酸代謝的指標有哪些？

了解脂肪酸的代謝的基本概念之後，接下來為大家重點介紹與脂肪酸代謝相關的生化指標：

01 脂肪酸合成酶 (FAS)

FAS 是一種多功能同源二聚體酶蛋白，它是碳水化合物合成代謝轉化為脂肪酸所需的主要酶。脂肪酸合成酶催化乙醯輔酶A (acetyl-CoA)和丙二醯輔酶A (malonyl-CoA)在NADPH存在下轉化為長鏈飽和脂肪酸。人類FAS是一種合成棕櫚酸的同源二聚體多功能酶。FAS的獨特羧基末端硫酯酶結構域水解生長的脂肪酸鏈，並在調節釋放的脂肪酸鏈長中起關鍵作用。
此外，人類FAS在多種癌症中的上調使得硫酯酶(Thioesterase)成為治療的候選目標。

FAS的測定意義

FAS是脂肪酸合成關鍵酶，催化acetyl-CoA和malonyl-CoA而生成長鏈脂肪酸。FAS普遍表達於各種組織細胞中，在哺乳動物肝、腎、腦、肺和乳腺以及脂肪組織中表達豐富。

FAS的測定原理

其原理是FAS催化乙醯CoA、丙二醯CoA和NADPH生成長鏈脂肪酸。

和NADP+；NADPH在340 nm有吸收峰，而NADP+沒有；通過測定340 nm光吸收下降速率，計算FAS活性。

▲Figure. 試劑盒測定小鼠腦、小鼠脾臟和玉米種子中的FAS活性

02 醯基轉移酶（AAT）

AAT的測定意義

AAT是一個多功能蛋白大家族，主要負責催化生物體內各種醯基化和去醯基化反應，在基因表達、代謝和信號傳導中具有重要作用。

AAT的測定原理

AAT催化乙醯 CoA 轉移乙醯基到丁醇，同時還原 DTNB 生成 TNB；TNB 在 412 nm 有吸收峰，測定 412 nm 吸光度增加速率，來計算 AAT 活性。

▲Figure. 試劑盒測定小鼠肝臟、水稻種子和玉米種子中的AAT活性。

03 高密度脂蛋白（HDL-C）

高密度脂蛋白（HDL-C）的測定意義

高密度脂蛋白為血清蛋白之一，主要由肝臟合成，運載周圍組織中的膽固醇，再轉化為膽酸(bile acids) 或直接通過膽汁從腸道排出，是一種抗動脈粥狀硬化的血漿脂蛋白，是冠心病的保護因子，俗稱“血管清道夫”，對冠心病的臨床診斷是一個重要的參考指標。
 

高密度脂蛋白（HDL-C）的測定原理

用沉澱劑分離血清中的高密度脂蛋白膽固醇，利用膽固醇酯酶催化膽固醇酯水解生成游離膽固醇（FC）和游離脂肪酸（FFA），從而把膽固醇酯轉化為FC；進一步利用膽固醇氧化酶催化FC氧化，生成△ 4-cholestenone 和 H2O2；再利用過氧化物酶催化 H2O2氧化 4-Aminoantipyrine和酚，生成紅色醌類化合物；在 500nm 有特徵吸收峰。

04 低密度脂蛋白（LDL-C）

低密度脂蛋白（LDL-C）的測定意義

低密度脂蛋白為血清蛋白之一，主要由肝臟合成，是一種運載膽固醇進入外周組織細胞的脂蛋白顆粒。低密度脂蛋白能夠進入動脈壁細胞並帶入膽固醇，還可被氧化成氧化低密度脂蛋白。當低密度脂蛋白，尤其是氧化修飾的低密度脂蛋白(OX-LDL)過量時，它攜帶的膽固醇便積存在動脈壁上，久了容易引起動脈硬化。因此低密度脂蛋白被稱為"壞的膽固醇"。低密度脂蛋白與冠心病的發生和動脈粥狀硬化損傷呈正相關，是脂類疾病分類和風險預測的一個重要指標。
 

低密度脂蛋白（LDL-C）的測定原理

用沉澱劑分離血清中的低密度脂蛋白膽固醇，利用膽固醇酯酶催化膽固醇酯(Cholesterol ester)水解生成游離膽固醇（FC）和游離脂肪酸（FFA），從而把膽固醇酯轉化為FC；進一步利用膽固醇氧化酶催化FC氧化，生成△ 4-cholestenone 和 H2O2；再利用過氧化物酶催化 H2O2氧化 4-Aminoantipyrine和酚，生成紅色醌類化合物；在 500nm 有特徵吸收峰。

▲Figure.  96 well plate分析的膽固醇標準曲線。資料和曲線僅供參考，實驗者需根據自己的實驗建立標準曲線。

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