Cell子刊：有氧糖酵解幫助大腦保持活力
日期：2014-01-09 09:34:32
科學家們發現，成年人的大腦中仍有一些區域保持著孩童一般的活力，允許大腦形成新的神經元連接。這一機制可以幫助我們在成年后繼續學習新技能，或者形成新的記憶。文章于一月七日發表在Cell旗下的Cell Metabolism雜志上。
華盛頓大學醫學院和Allen腦科學研究所的科學家們，對大腦不同區域的基因活性水平進行了比較。他們發現，在成年大腦的某些區域，與新連接建立有關的基因活性更高。由于這些基因在幼兒大腦中也有很高的活性，研究人員將其稱為childlike基因。
“與猩猩和猴子等人類近親相比，這些基因在成年的人類大腦中更為活躍，”文章的第一作者，華盛頓大學的Manu S. Goyal說。“我們發現，這些基因的活性與特定的能量生產形式有關。而這種能量生產形式，為生成新生物結構提供了支持，例如生成新連接所需的新神經元分支。”人們一般認為，神經細胞的新連接，負責形成新的記憶和技能。
在此之前，文章的資深作者Marcus Raichle教授研究了大腦消耗糖和氧的產能機制，他注意到大腦某些區域消耗糖的效率特別高。研究顯示，這些區域在活躍地進行有氧糖酵解。“有氧糖酵解是癌細胞和快速生長細胞的最愛，”Goyal說。
在這項新研究中，Raichle與Allen腦科學研究所的Michael Hawrylycz博士合作。該研究所構建了Allen人腦圖譜庫，涵蓋了不同年齡層次不同大腦區域的基因活性。
研究人員利用這一數據庫，在高效進行有氧糖酵解的大腦區域中分析基因活性。他們發現，這些區域里的childlike基因活性更高。另外，研究人員還在上述區域中鑒定了一百多個高活性基因。
研究人員通過分析其他一些研究的數據指出，有氧糖酵解在幼兒大腦中更為普遍。“在成年大腦中，有氧糖酵解占糖消耗總量的10-12%，”他說。“而在幼兒大腦中，有氧糖酵解可以占到30-40%。”
有氧糖酵解并不是效率最高的能量生產途徑。但科學家們認為，對于快速生長來說，有氧糖酵解是更好的能量來源。
“即使是在成年大腦中，仍有需要快速改變的區域。這就是成年大腦仍使用有氧糖酵解的原因，”Goyal說。
下一步研究人員希望明確，進行有氧糖酵解的特定腦細胞，是否與神經發育疾病或神經退行性疾病有關，例如孤獨癥、智力障礙、阿爾茨海默癥等。
“將來我們也許能夠通過，滿足成年大腦建立新連接的代謝要求，對大腦損傷和神經退行性疾病進行治療，”Goyal解釋道。
上一篇： 科學家發現“年齡越大越胖”原因
下一篇： 揭示神經元極性發育分子與細胞機制
