重大研究：髓磷脂脂肪酸代謝或成中樞能量庫

哺乳動物的大腦以三磷酸腺苷（ATP）的形式消耗大量能量。這是細胞用於傳遞能量的分子，最終爲多種生物過程提供能量支持。

與具有脂肪細胞的其他器官不同，迄今爲止，中樞神經系統（CNS）中的神經元和其他細胞尚未被發現具有明顯的本地能量儲備。

德國馬克斯·普朗克多學科研究所及全球其他研究所的研究人員近期開展了一項研究，探究神經膠質脂肪酸代謝對中樞神經系統中其他細胞也能使用的能量存儲所做的貢獻。

他們的研究成果發表於《自然·神經科學》，表明少突膠質細胞的脂質代謝能夠作爲能量儲備，有助於克服葡萄糖缺乏及相關的神經退行性病變。

“我們最近這篇論文背後的主要動機是一個非常具有推測性的想法，即髓磷脂可能已經進化成爲一種高度專業化的脂質儲存庫，”該論文的主管作者克勞斯 - 阿明·納夫（Klaus-Armin Nave）說道。

“我們提出，在進化過程中，髓磷脂的出現與軸突相關的神經膠質細胞中脂質滴的丟失相一致。雨果·貝倫（Hugo Bellen）在突變的果蠅中證明，過多的糖酵解產物會在軸突中轉化爲脂肪酸，這些脂肪酸會被運回包裹着的神經膠質細胞並以脂質滴的形式儲存。”

首先，基於貝倫和其他研究人員先前收集的研究結果，納夫和他的同事假設，髓磷脂是一種包裹脊椎動物中樞神經系統中軸突（即神經纖維）的保護性脂肪層，可能是隨着神經膠質細胞學會將儲存的脂質和特定蛋白質“包裝”到可以包裹軸突的膜中而進化而來的。其次，因此，髓磷脂不僅可能促進細胞間信號的傳遞，而且還保留了其作爲能量儲備的原始作用。

“我們首先進行了簡單的體外實驗，分離成年小鼠的視神經並將其放入培養中，”納夫解釋道。

“在培養基中存在葡萄糖和不存在葡萄糖的情況下，對其神經膠質細胞羣的存活情況進行了測量。”

“少突膠質細胞令人驚訝地能夠很好地耐受葡萄糖的缺乏，不過前提是它們能夠降解髓鞘中的脂肪酸，並且通過線粒體氧化分解產物來產生 ATP。”

“在進行進一步的實驗時，研究人員發現少突膠質細胞從脂質產生的能量也能夠支撐視神經中有髓鞘軸突的電脈衝活動。”

“通過使用細胞特異性的小鼠突變體，他們指出少突膠質細胞中的過氧化物酶體（在少突膠質細胞和髓鞘內所發現的小細胞器）在脂肪酸的週轉中也發揮着作用。”

“當條件性小鼠突變體致使成年少突膠質細胞缺少葡萄糖轉運蛋白時，”納夫說。“然而，這種情況是可以忍受的，因爲這些髓鞘形成細胞能夠立即獲取脂肪酸，且正常的髓鞘脂質週轉仍在持續。但是，通過電子顯微鏡分析，這些小鼠逐漸失去髓鞘膜。”

納夫及其同事所收集的研究結果表明，成年哺乳動物的有髓大腦或許擁有大量的能量儲備，能夠有助於暫時彌補能量的短缺。這些發現可能對於研究因飢餓而導致腦白質丟失的相關疾病，例如神經性厭食症，具有重要意義。

“與逐漸失去髓鞘有關的神經退行性疾病也可能反映出這種從髓鞘中代謝脂肪酸的機制，”納夫補充道。