Vibrational analysis of hepatocytes under lipotoxic conditions in vitro

Wątroba jest kluczowym narządem biorącym udział w gromadzeniu oraz metabolizowaniu lipidów. Nadmierna akumulacja lipidów wewnątrz komórek wątroby jest jednym z czynników powodujących niealkoholowe stłuszczenie wątroby (ang. Non-alcoholic Fatty Liver Disease, NAFLD). NAFLD jest jednym z najbardziej powszechnych, przewlekłych schorzeń wątroby z jakimi zmagają się ludzie żyjący w wysoko rozwiniętych krajach, na skutek wysokotłuszczowej diety oraz nieaktywnego trybu życia. Pomimo wysokiej zachorowalności, mechanizm powstawania NAFLD wciąż nie jest znany, stąd prowadzone są liczne badania, w tym na pojedynczych komórkach wątroby. Technika spektroskopowego obrazowania ramanowskiego jest doskonałym narzędziem do badania pojedynczych komórek na poziomie organelli komórkowych. Jej liczne zalety takie jak niedestrukcyjność połączona z wysoką czułością chemiczną oraz możliwością uzyskania obrazu dystrybucji wybranych składników w próbce sprawiają, że technika ta wykorzystywana jest w dziedzinie badań biomedycznych. Wykorzystanie metod chemometrycznych (KMC, PCA) do analizy uzyskanych danych spektroskopowych umożliwia wyznaczenie składu chemicznego wybranych obszarów komórki a także pozwala badać zachodzące zmiany w organellach komórkowych nawet gdy pasma markerowe są trudne do identyfikacji. W niniejszej pracy technika obrazowania ramanowskiego została zastosowana w celu analizy biochemii hepatocytów w warunkach lipotoksyczności spowodowanej ekspozycją na wolne kwasy tłuszczowe. Wyindukowana w ten sposób lipotoksyczność stanowi kluczowe stadium w rozwoju NAFLD i jest potencjalnym celem w leczeniu tego schorzenia.The liver is a key organ for lipid uptake and metabolism. Excess lipid accumulation within liver tissue leads to Non-alcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD). NAFLD is one of the most common, chronic liver diseases, that people in well-developed countries are struggling with, as a result of high-fat diet and sedentary lifestyle. Despite high incidence, the mechanism underlying NAFLD is still incomplete. Therefore many research has been conducted, including investigation of single liver cells. Raman imagining appears to be an excellent tool to obtain information of single cell’s composition at the subcellular level. Taking under consideration its many advantages, including non-destructivity combined with the possibility to accomplish spatial distribution of selected compounds in the sample, this technique is widely used in biomedical research. Further chemometric analysis (KMC, PCA) of vibrational spectra enables assignation of the composition of the sample. Moreover it is possible to follow the alterations at the subcellular level, even if marker bands are difficult to be identified. This work was focused on the vibrational analysis of hepatocytes’ biochemistry after exposure to free fatty acids. Induced lipotoxicity is the key stage in development of NAFLD and prospective target in further therapy