线粒体呼吸能力与人脑多样性的关系：绘制人脑线粒体功能图谱的重大意义

《Nature》：A human brain map of mitochondrial respiratory capacity and diversity

为了解大脑活动和行为的基础，研究人员开发物理体素化方法研究人脑线粒体表型。结果显示人脑线粒体表型多样，还构建了线粒体分布和特化的全脑图谱。这为探索大脑分子能量景观奠定基础，助力相关疾病研究。

　　线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）为大脑活动提供能量，线粒体缺陷与神经退行性和神经精神疾病相关。为理解大脑活动和行为基础，研究人员开发物理体素化方法，将冷冻的人类冠状半脑切片划分为 703 个体素。在每个皮质和皮质下脑体素中，研究人员分析了线粒体表型，包括 OXPHOS 酶活性、线粒体 DNA、体积密度和线粒体特异性呼吸能力。研究发现，人类大脑包含由拓扑结构和细胞类型驱动的多种线粒体表型。与白质相比，灰质中的线粒体多 50% 以上。而且，灰质中的线粒体在生化上更适合能量转化，在最近进化的大脑皮质区域尤其如此。研究人员将这些数据扩展到全脑，创建了一个反向线性回归模型，整合多种神经成像模态，生成了线粒体分布和特化的全脑图谱。该模型可预测同一供体大脑独立脑区的线粒体特征。这种方法和由此产生的线粒体表型 MitoBrainMap，为探索支持正常大脑功能的分子能量景观奠定了基础。该资源还与神经成像数据相关，明确了与神经精神和神经退行性疾病相关的区域化大脑过程的亚细胞基础。所有数据可在http://humanmitobrainmap.bcblab.com获取。