Nature揭秘大腦能量補給站！

　　大腦，這個由億萬神經元構成的復雜網絡，其高效運轉依賴于充足且不間斷的營養和氧氣供應。星形膠質細胞，作為神經元的親密伙伴，不僅遍布整個神經系統，還掌控著大腦對葡萄糖的攝取與代謝。然而，神經元與星形膠質細胞間的代謝協同機制，即如何確保神經元能量需求的精準滿足，一直是科學界尚未揭開的謎團。

　　近日，一篇發表在國際雜志Nature上題為“Adenosine signaling to astrocytes coordinaates brain metabolism and function”的研究報告中，來自倫敦大學學院等機構的科學家們通過對小鼠和細胞進行研究后，揭示了大腦在高強度活動時如何即時補充能量的精妙機制，這一發現有望引領出維護大腦健康與延壽的新療法。

　　Alexander Gourine教授說道，我們的大腦由數十億個神經細胞組成，它們協同工作，調控著包括運動控制、學習及記憶構建在內的各種功能，執行著一系列復雜任務。這些密集的運算活動對能量需求巨大，且持續不斷地需要營養與氧氣的供給。尤其在進行高強度腦力勞動時，大腦對能量的需求更加迫切，然而，如何精準地將代謝能量輸送到活躍的大腦區域，背后的精細機制尚待科學界深入探索。

　　此前研究結果表明，大量稱之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扮演著重要角色。星形膠質細胞，是一類膠質細胞，也是機體中樞神經系統中存在的非神經元細胞。當鄰近的神經元需要增加能量供應時，星形膠質細胞就會通過迅速激活其自身的葡萄糖儲存和代謝從而迅速行動，并加速乳酸的生成與釋放。乳酸這一產物，能夠及時補給神經元的能量庫，確保大腦在高負荷運作下的能量供應。

　　科學家發現維持機體大腦能量的特殊細胞機制 有望促進個體晚年的大腦健康

　　圖片來源：Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07611-w

　　這項研究中，通過對小鼠模型和細胞樣本進行一系列實驗，研究人員在星形膠質細胞中發現了一類特殊的受體——A2B受體，其能檢測并監測神經元活動，并誘發一種涉及腺苷酸（adenosine）的cAMP信號通路。研究者發現，星形膠質細胞中由腺苷酸所激活的代謝信號通路與我們在鍛煉時肌肉和肝臟中能量提取以及儲存的通路是完全相同的。

　　腺苷酸在星形膠質細胞中激活的代謝信號，能促進葡萄糖的代謝，進而為神經元供能，確保即使在能量需求高漲且供應受限的條件下，神經遞質介導的突觸傳遞仍能高效運行。實驗顯示，一旦小鼠體內關鍵的星形膠質細胞受體功能喪失，大腦的整體活性和效率顯著下降，表現為代謝減緩、記憶受損以及睡眠模式紊亂，這強烈提示研究中辨識的cAMP信號通路對學習、記憶和睡眠等生理過程至關重要。

　　Theparambil博士強調，這項發現的意義深遠，它可能為治療與大腦能量失衡相關的一系列疾病，如神經退行性疾病和癡呆，開辟全新路徑。隨著年齡增長，大腦能量平衡逐漸受損，特別是在阿爾茨海默病等神經退化過程中，這種損害更為嚴重。現在，研究人員已經鎖定一個極具潛力且可藥物干預的目標，有望催生新的策略來守護大腦功能，保持認知健康，推動大腦長壽。

　　總而言之，研究結果有力證明腺苷酸A2B受體扮演著星形膠質細胞感應神經元活性的角色，而星形膠質細胞中的cAMP信號則調控著大腦能量代謝，支撐著睡眠、記憶等生命基礎機能的正常運轉。（生物谷Bioon.com）

　　參考文獻：

　　Theparambil, S.M., Kopach, O., Braga, A. et al. Adenosine signalling to astrocytes coordinates brain metabolism and function. Nature (2024). doi：10.1038/s41586-024-07611-w