新研究：維持大腦能量的細胞機制有助于大腦健康和長壽

倫敦大學學院的科學家們在小鼠和細胞中進行了一項研究，發現了一種檢測大腦何時需要額外能量來支持其活動的關鍵機制。

科學家們表示，他們發表在《自然》雜志上的研究結果，可能會為保持大腦健康和長壽提供新的療法，因為其他研究發現，大腦能量代謝可能在晚年受到損害，并導致認知能力下降和神經退行性疾病的發展。

首席作者Alexander Gourine教授(倫敦大學學院神經科學、生理學和藥理學)說:“我們的大腦由數十億個神經細胞組成，這些細胞協同工作，協調許多功能，執行復雜的任務，如控制運動、學習和形成記憶。”所有這些計算都是非常消耗能量的，需要不間斷的營養和氧氣供應。

“當我們的大腦更活躍時，比如當我們在執行一項耗費腦力的任務時，我們的大腦需要立即補充能量，但確保按需向大腦活躍區域供應代謝能量的確切機制尚不完全清楚。”

先前的研究表明，許多被稱為星形膠質細胞的腦細胞似乎在為大腦神經元提供所需能量方面發揮著作用。星形膠質細胞，形狀像星星，是一種膠質細胞，它是在中樞神經系統中發現的非神經元細胞。當鄰近的神經元需要增加能量供應時，星形膠質細胞通過迅速激活自身的葡萄糖儲存和代謝而開始行動，導致乳酸的產生和釋放增加。乳酸補充了可供大腦神經元使用的能量池。

Gourine教授解釋說:“在我們的研究中，我們已經弄清楚了星形膠質細胞是如何準確地監測鄰近神經細胞的能量使用，并啟動這一過程，向繁忙的大腦區域提供額外的化學能量。”

在使用小鼠模型和細胞樣本進行的一系列實驗中，研究人員在星形膠質細胞中發現了一組特定的受體，這些受體可以檢測和監測神經元活動，并觸發一種涉及腺苷基本分子的信號通路。研究人員發現，星形膠質細胞中腺苷激活的代謝信號通路與肌肉和肝臟中儲存能量的途徑完全相同，例如當我們運動時。

腺苷激活星形膠質細胞葡萄糖代謝和向神經元提供能量，確保突觸功能(傳遞細胞間通信信號的神經遞質)在能量需求高或能量供應減少的情況下繼續快速運行。

研究人員發現，當他們在小鼠體內禁用關鍵的星形膠質細胞受體時，它的大腦活動就不那么有效了，包括大腦整體代謝、記憶和睡眠中斷方面的顯著損傷，從而證明他們發現的信號通路對學習、記憶和睡眠等過程至關重要。

**和共同通訊作者Shefeeq Theparambil博士說:“這種機制的識別可能具有更廣泛的意義，因為它可能是治療大腦能量失調的腦部疾病的一種方法，比如神經變性和癡呆。”

Gourine教授補充說:“我們知道，隨著年齡的增長，大腦的能量平衡會逐漸受損，而在阿爾茨海默病等神經退行性疾病的發展過程中，這一過程會加速。我們的研究確定了一個有吸引力的易于藥物治療的目標和治療機會，以保護大腦功能，保持認知健康，促進大腦壽命。”

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