Krople lipidowe (LD) to dynamiczne organelli w komórkach, które służą jako główne miejsca przechowywania neutralnych lipidów1. Nieprawidłowe gromadzenie się LD wiąże się z szerokim zakresem chorób, wykraczając poza otyłość, obejmując takie schorzenia jak stłuszczenie wątroby2, choroby sercowo-naczyniowe3, cukrzyca4 oraz rak5. Z kolei niewystarczająca liczba LD może mieć poważne konsekwencje, prowadząc do utraty rezerw energii komórkowej i późniejszych upośledzeń funkcji6. W kontekście ekonomii rolnictwa niewystarczające wartości LD u przeżuwaczy mogą prowadzić do niewystarczającej wydzieliny tłuszczu mlecznego, co prowadzi do depresji tłuszczu mlecznego, a to z kolei zagraża wartości odżywczej i atrakcyjności produktów mlecznych7. Obecnie regulacja metabolizmu LD stała się istotnym obszarem badań.
Rozwój technik ekstrakcji LD od XX wieku konsekwentnie dążył do pozyskiwania LD w większych ilościach, o wyższej czystości i lepiej zachowanej aktywności biologicznej. Oznacza to ciągłe ustanawianie i optymalizację metodologii. Obecnie kilka firm zaprojektowało komercyjne zestawy separacji LD8. Chociaż te zestawy znacznie skracają czas separacji i wymagają jedynie użycia konwencjonalnych wirówek, w próbkach trudnych do dysocjacji nie można regulować odczynnika, a optymalizacja kroków testowych jest trudna. Ponadto ekstrakcja LD odgrywa nieodłączną rolę w wyjaśnianiu mechanizmów chorobowych, w tym chorób metabolicznych, takich jak stłuszczenie wątroby9, rak10 oraz choroby neurodegeneracyjne11, służąc jako wielowymiarowa sonda do rozszyfrowania szlaków patologicznych. Skład białek i lipidów można również rozłożyć na czynniki pierwsze poprzez ekstrakcję LD, aby ujawnić różnorodność funkcji biologicznych LD12.
Tworzenie tłuszczu mlecznego to nie jedynie proces degradacji podłoża; Zamiast tego reprezentuje wysoce zorganizowany proces syntezy i pakowania lipidów realizowany przez komórki nabłonka mlecznego. 13. Wytwarzanie tłuszczu mlecznego u krów mlecznych zależy od mechanizmu wydzielania błony wierzchołkowej tych komórek: trójglicerydy syntetyzowane w retikulum endoplazmatycznym tworzą cytoplazmatyczne LD, które następnie są transportowane do błony wierzchołkowej i wydzielane przez pączkowanie. Podczas tego procesu LD są otaczane błoną tłuszczu mlecznego pochodzącą z błony wierzchołkowej, co skutkuje powstawaniem strukturalnie stabilnych kulek tłuszczu mlecznego14. Gruczoł mleczny bydła służy jako klasyczny model do badania laktacji u ssaków, a podstawowe mechanizmy rządzące syntezą i wydzielaniem LD są u ludzi silnie zachowane15. Opracowanie metod ekstrakcji LD zarówno z BMEC, jak i tkanki mlecznej może połączyć produkcję zwierząt z zdrowiem ludzi. Analizy proteomiczne i lipidomiczne wyekstrahowanych LD mogą być następnie wykorzystywane do poprawy wydajności i jakości mleka, zapewniając bezpieczeństwo i ochronę.
Obecna metoda opiera się głównie na niskiej gęstości charakterystycznej dla LD, która powoduje ich unoszenie się na szczyt gradientu podczas wirowania16. Procedura ekstrakcji składa się z trzech głównych etapów: pobierania próbek, ultrawirowania do flotacji LD oraz płukania LD. Do buforu dodaje się sacharozę (2,5 M), aby chronić LD, a prędkość wirowania jest następnie dostosowywane do wymagań eksperymentalnych; zazwyczaj duże LD mogą być wzbogacane przy siłach poniżej 10 000 x g, natomiast wyższe prędkości (powyżej 10 000 x g) są wykorzystywane do wydobycia małych LD, ponieważ większe LD mogą pękać w takich warunkach. Na koniec ekstrahowane LD przechodzą wielokrotne płukania, aby zapobiec zanieczyszczeniu, a czystość ekstrakcji jest wstępnie oceniana za pomocą barwienia BODIPY493/503.
Konwencjonalne metody izolacji LD pozwalają przede wszystkim uzyskać masowe odzyskanie heterogenicznych populacji LD, ograniczając analizę różnic strukturalnych i funkcjonalnych zależnych od rozmiaru. Niniejszy protokół rozszerza standardowe podejścia, umożliwiając wzbogacanie subpopulacji LD oparte na wielkości poprzez sekwencyjną wirówkę różnicową, ułatwiając badania wzrostu LD, przemiany, transportu wewnątrzkomórkowego oraz różnicowego wykorzystania przez szlaki lipolityczne lub autofagiczne. Takie podejście prowadzi do wzbogacenia zamiast absolutnego oczyszczenia, a częściowe nakładanie się ułamków rozmiarów może wystąpić z powodu ciągłych rozkładów rozmiarów i wspólnych właściwości fizycznych.