2023年11月23日，来自南京中医药大学胡刚团队在《自然—神经科学》期刊上发表了标题为“Aerobic glycolysis is the predominant means of glucose metabolism in neuronal somata, which protects against oxidative damage.”的研究成果，发现有氧糖酵解是神经元胞体葡萄糖代谢的主要方式并可防止氧化损伤。
脑是人体消耗能量较高的器官之一。脑的神经元需要持续完成一些特定的功能，如维持膜电位、释放神经递质和进行轴突运输，因此比其他类型细胞有更高的能量需求。传统理论认为，神经元主要通过氧化磷酸化代谢葡萄糖的能量代谢方式。在氧化磷酸化过程中，电子在呼吸链上传递时可能泄露，形成一种被称为活性氧（ROS）的有害物质，加重细胞损伤，甚至导致细胞死亡。因此，神经元在满足自身能量需求的同时，需要相应的保护机制避免氧化磷酸化带来的损伤作用。细胞的另一种代谢葡萄糖的方式——有氧糖酵解代谢，虽然产能效率仅为氧化磷酸化的1/18，但不产生活性氧。
一般认为，在基础条件下，神经元主要通过线粒体OXPHOS产生ATP，只有当神经元被激活并需要满足更高的能量需求时，糖酵解活动才会占主导地位。然而，神经元胞体和轴突末端之间的葡萄糖代谢是否存在差异仍是未知数。
研究人员证明了在基础和激活状态下，神经元胞体比末梢进行更高水平的有氧糖酵解和更低水平的氧化磷酸化（OXPHOS）。研究人员发现，糖酵解酶丙酮酸激酶 2（PKM2）主要定位于胞体而非末梢。在小鼠体内缺失Pkm2会导致神经元体部从有氧糖酵解转变为OXPHOS，从而导致氧化损伤和多巴胺能神经元的逐渐丧失。
这些发现更新了神经元在基础条件下一致使用OXPHOS的传统观点，并强调了胞体有氧糖酵解在维持抗氧化能力方面的重要作用。神经元以一种智慧的方式，在不同亚细胞结构处采用不同的糖代谢方式，既满足了能量需求，又避免了氧化损伤。研究丰富了神经元耗能代谢方式的理论，为相关神经精神疾病的干预策略及其治疗药物研发提供了新的研究思路。
文章来源
Wei, Yao, Miao, QianQian, Zhang, Qian et al,Aerobic glycolysis is the predominant means of glucose metabolism in neuronal somata, which protects against oxidative damage.DOI: 10.1038/s41593-023-01476-4.Nature Neuroscience：最新IF：28.771
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