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挑战经典观点:神经细胞也有自己的节能程序

2020-09-03

线粒体是我们细胞的动力工厂,在为人体组织的正常功能提供能量方面起着重要作用。神经细胞的活动特别依赖于线粒体,线粒体功能下降在遗传性和更常见的年龄相关性退行性疾病中都可以看到。

“我们通常认为神经元是终末分化的细胞,它们的能量代谢能力非常有限或根本没有能力适应挑战性的环境,”这项研究的主要作者Elisa Motori说。“对于一些神经系统疾病,有足够的证据表明线粒体功能障碍可以长期耐受。因此,我们提出了一个问题,即退化的神经元是否可以激活新陈代谢恢复能力的程序。”一个长期的观点认为,与其他细胞类型相比,神经元不能调节其新陈代谢以补偿线粒体功能障碍,因此会不可逆转地退化。在一项新的研究中,来自德国科隆的马克斯普朗克衰老生物学研究所和瑞典斯德哥尔摩的卡罗林斯卡研究所的研究人员对这一信条提出了挑战,他们认为神经元有潜力通过适应新陈代谢来对抗退化和促进生存。

在我们日益老龄化的社会,神经退行性疾病是一个巨大的负担。越来越多的证据表明线粒体功能障碍与某些最具破坏性的神经退行性变有关,如帕金森氏症、不同共济失调和几种周围神经病变。然而,尽管人们迫切希望找到预防或阻止神经退行性变的策略,但我们对线粒体功能障碍导致的神经元死亡的确切事件的理解非常有限。

研究人员设计了一种创新的方法,从小鼠大脑中纯化退化神经元,并分析这些神经元的整体蛋白质含量(蛋白质组)。“出乎意料的是,蛋白质组学数据显示了一种精确协调的神经元特异性代谢程序的存在,这种代谢程序在线粒体功能紊乱时被激活”,Motori继续说道。

代谢重组

特别是,作者发现了一种代谢重组(Krebs循环补缺)的形式,它能使神经元抵抗迅速进行的退化。以前人们认为这种代谢适应只发生在大脑的外周组织或支持细胞(胶质细胞)中。“神经元可以诱导补缺反应的发现不仅有趣,而且我们可以进一步证明它具有保护作用。当我们阻断补缺时,神经元死亡的速度快得多,疾病变得更严重。

功能失调神经元中某些形式的代谢重组的鉴定为导致神经退行性变的过程提供了新的机制性见解。基于这些新发现,作者希望有可能开发出治疗方法来延长线粒体疾病和其他类型神经退行性变患者的神经元存活和功能改善。


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