Lipidendruppels (LD's) zijn dynamische organellen binnen cellen die dienen als primaire opslagplaatsen voor neutrale lipiden1. Abnormale ophoping van LD's wordt geassocieerd met een breed scala aan ziekten, die verder reiken dan obesitas, en ook aandoeningen zoals leververvetting2, hart- en vaatziekten3, diabetes4 en kanker5. Omgekeerd kan een onvoldoende aantal LD's ook ernstige gevolgen hebben, wat leidt tot verlies van cellulaire energiereserves en daaropvolgende functionele beperkingen6. In de context van de landbouw-economie kunnen onvoldoende LD's bij herkauwers leiden tot onvoldoende melkvetafscheiding, wat leidt tot een melkvetdepressie, wat op zijn beurt de voedingswaarde en verkoopbaarheid van zuivelproducten aantast7. Momenteel is de regulatie van het LD-metabolisme uitgegroeid tot een belangrijk onderzoeksgebied.
De ontwikkeling van extractietechnieken voor LD's sinds de 20e eeuw is consequent gericht op het winnen van LD's in grotere hoeveelheden, met een hogere zuiverheid en beter bewaarde biologische activiteit. Dit houdt in dat methodologieën continu worden vastgesteld en geoptimaliseerd. Momenteel hebben verschillende bedrijven commerciële kits ontworpen voor LD separation8. Hoewel deze kits de scheidingstijd aanzienlijk verkorten en alleen conventionele centrifuges vereisen, kan het reagens voor monsters die moeilijk te dissociëren zijn niet worden aangepast en is het moeilijk om de teststappen te optimaliseren. Bovendien speelt het extraheren van LD's een onmisbare rol bij het ophelderen van ziektemechanismen, waaronder die van stofwisselingsziekten zoals leververvetting9, kanker10 en neurodegeneratieve ziekten11, en dient als een multidimensionale sonde om pathologische routes te ontcijferen. De eiwit- en lipidensamenstellingen kunnen ook worden ontleed door LD's te extraheren om de diversiteit van LD's biologische functies te onthullen12.
De vorming van melkvet is niet slechts een proces van substraatafbraak; het vertegenwoordigt eerder een sterk georkestreerd lipidesynthese- en verpakkingsproces dat wordt uitgevoerd door melkepitheelcellen. 13. De productie van melkvet bij melkkoeien is afhankelijk van het apicale membraansecretiemechanisme van deze cellen: triglyceriden die in het endoplasmatisch reticulum worden gesynthetiseerd, vormen cytoplasmatische LD's, die vervolgens naar het apicale membraan worden getransporteerd en via knoppen worden afgescheiden. Tijdens dit proces worden LD's omhuld door een melkvetbolbolmembraan afkomstig van het apicale membraan, wat resulteert in de vorming van structureel stabiele melkvetbolletjes14. De koviale melkklier dient als een klassiek model voor het bestuderen van lactatie bij zoogdieren, en de kernmechanismendie LD-synthese en -secretie regelen zijn bij mensen sterk geconserveerd. Het opzetten van methoden om LD's uit zowel BMEC's als melkweefsel te extraheren, kan de veeteelt met de menselijke gezondheid een brug overbruggen. Proteomische en lipidomische analyses van de geëxtraheerde LD's kunnen vervolgens worden ingezet om de melkproductie en kwaliteit te verbeteren, waardoor veiligheid en beveiliging worden gegarandeerd.
De huidige methode is voornamelijk gebaseerd op het laagdichtheidskarakteristiek van LD's, waardoor ze tijdens centrifugatie16 naar de top van de gradiënt zweven. De extractieprocedure bestaat uit drie hoofdstappen: monsterverzameling, ultracentrifugatie voor LD-flotatie en LD-was. Sucrose (2,5 M) wordt aan de buffer toegevoegd om de LD's te beschermen, waarna de centrifugatiesnelheid wordt aangepast volgens de experimentele eisen; doorgaans kunnen grote LD's worden verrijkt bij krachten onder 10.000 x g, terwijl hogere snelheden (boven 10.000 x g) worden gebruikt om kleine LD's te extraheren, omdat grotere LD's onder deze omstandigheden kunnen scheuren. Ten slotte ondergaan de geëxtraheerde LD's meerdere wasbeurten om besmetting te voorkomen, en wordt de zuiverheid van de extractie voorlopig beoordeeld met behulp van BODIPY493/503-kleuring.
Conventionele LD-isolatiemethoden bereiken voornamelijk bulkherstel van heterogene LD-populaties, waardoor de analyse van grootteafhankelijke structurele en functionele verschillen beperkt wordt. Het huidige protocol breidt standaardbenaderingen uit door groottegebaseerde verrijking van LD-subpopulaties mogelijk te maken via sequentiële differentiële centrifugatie, wat onderzoek naar LD-groei, omzet, intracellulaire handel en differentieel gebruik via lipolytische of autophagische routes vergemakkelijkt. Deze benadering bereikt verrijking in plaats van absolute zuivering, en gedeeltelijke overlap tussen groottefracties kan optreden door continue grootteverdelingen en gedeelde fysische eigenschappen.