Nature子刊改写教科书：神经元能够自给自足

　　

生物通报道：科学家们发现，人们之前对神经细胞的理解并不正确，神经元其实比预想的更加独立，可以直接摄取葡萄糖生产自己所需的能量。这项研究发表在四月二十三日的Nature Communications杂志上。

“这些发现表明我们需要反思对大脑代谢的认识，”这项研究的领导者，Rochester大学的Maiken Nedergaard说。“消耗葡萄糖的主要是神经元而不是支持细胞，而且这种葡萄糖消耗与大脑活性有关。”

大脑运行需要大量的能量，虽然大脑重量只占成年人体重的2%，但它却要消耗掉大约20%的能量。因此，揭示大脑细胞（尤其是神经元）如何生成能量，有助于理解基础生物学机制和涉及大脑代谢的神经疾病。

我们的消化系统将食物中的碳水化合物转化为葡萄糖，这种糖分子是机体的主要能量源，会通过血液系统输送到全身。一旦葡萄糖进入细胞，线粒体就会用它们来产能。

人们一直认为大脑与机体其他部分不同，由支持细胞（星形胶质细胞）为神经元供给能量。乳酸穿梭理论认为星形胶质细胞是大脑中葡萄糖的主要消耗者，它们帮助神经元“消化食物”，把葡萄糖转化为乳酸再提供给神经元。（延伸阅读：Science颠覆性发现：新型干细胞专产“高级”神经元）

“问题是，神经元将乳酸生产交给别人，就等于将自己置于危险的境地，”Nedergaard说。“为何对人类如此重要的细胞会依赖别的细胞获取能量呢？”

双光子显微镜是一种可以实时观察大脑活动的新成像技术。研究人员通过双光子显微镜和葡萄糖类似物对小鼠和人类的脑细胞进行了研究。他们发现，大脑中摄取葡萄糖的其实主要是神经元。在受到刺激或者活性增加的时候，神经元会增加葡萄糖摄取。在小鼠被麻醉的时候，神经元的葡萄糖摄取比较少。

研究还表明，星形胶质细胞的葡萄糖摄取相对恒定，不受大脑活性的影响。另外，神经元中的己糖激酶比星形胶质细胞多得多，己糖激酶在乳酸生成中起到了关键性作用。

“理解大脑精密而复杂的生物学机制，是理解相关疾病的关键一步，”Nedergaard说。“任何对生物学功能（比如代谢）的误解都会影响科学家们提出的理论以及对实验结果的解读，让我们无法找到问题的正确答案。”

 

生物通编辑：叶予

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