大腦葡萄糖代謝研究取得新進(jìn)展

在大腦中，葡萄糖通過不同的新陳代謝途徑起作用從而產(chǎn)生能量——這是它在大腦中重要的功能，但葡萄糖同時(shí)也可以通過其他幾種關(guān)鍵的調(diào)節(jié)（例如，細(xì)胞凋亡）、保護(hù)（即對(duì)抗活性氧自由基）以及合成代謝（例如，蛋白質(zhì)和脂質(zhì)合成）途徑來起作用。產(chǎn)生能量的有效的途徑與氧化磷酸化有關(guān)，但是葡萄糖也能夠迅速和地向離子交換膜法直接輸送能量，例如離子泵。當(dāng)葡萄糖在完成這些功能時(shí)起作用且不依賴氧化磷酸化時(shí)，它傳統(tǒng)上被稱為有氧糖酵解。有氧糖酵解在大腦中的研究一直相對(duì)匱乏，但是在兩項(xiàng)新的研究中，美國圣路易斯市華盛頓大學(xué)的S.  Neil  Vaishnavi、Marcus  E.  Raichle和同事發(fā)現(xiàn)，這一過程在休眠的大腦中存在區(qū)域差異，同時(shí)高水平的有氧糖酵解可能與后來的β淀粉樣沉積（也就是斑）有關(guān)。  

在*項(xiàng)研究中，研究人員利用正電子發(fā)射斷層顯像（PET）技術(shù)在年輕成人體內(nèi)測(cè)量了氧和葡萄糖的新陳代謝速度。他們?cè)谇邦~皮質(zhì)、外側(cè)頂葉皮質(zhì)、楔前葉和后扣帶回皮質(zhì)、顳側(cè)皮質(zhì)、回直肌和尾狀核中發(fā)現(xiàn)了高速的有氧糖酵解。這些區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域包括“默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)”——當(dāng)個(gè)體清醒但并未從事一項(xiàng)工作時(shí)活躍的一組區(qū)域——和認(rèn)知控制網(wǎng)絡(luò)。小腦和顳下回，包括海馬，則表現(xiàn)出了較低的有氧糖酵解速度。

β淀粉樣斑被發(fā)現(xiàn)于阿爾茨海默氏癥早期的默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中。在第二項(xiàng)研究中，Raichle和同事因此調(diào)查了在這些區(qū)域中對(duì)有氧糖酵解的依賴是否與β淀粉樣沉積有關(guān)。他們利用PET評(píng)估了阿爾茨海默氏癥患者與已知蛋白質(zhì)水平升高的認(rèn)知正常的人的β淀粉樣沉積，并將由此得到的大腦圖像與來自*項(xiàng)研究的有氧糖酵解水平空間分布圖進(jìn)行了比較。研究人員將大腦圖像分割為167個(gè)無重疊的立方體，在第二項(xiàng)研究中，研究人員在幾個(gè)感興趣的區(qū)域選擇了60個(gè)小的球面區(qū)域。他們?cè)u(píng)估了每一個(gè)立方體和球面的β淀粉樣與有氧糖酵解的水平。兩種方法都顯示了β淀粉樣和有氧糖酵解水平之間的一個(gè)顯著的空間關(guān)聯(lián)，并且與β 淀粉樣水平升高的認(rèn)知正常的人相比，這種關(guān)聯(lián)在阿爾茨海默氏癥患者中更加強(qiáng)烈。這兩項(xiàng)研究均于日前發(fā)表在美國《國家科學(xué)院院刊》上。  

現(xiàn)在還不知道觀測(cè)區(qū)域的有氧糖酵解變化背后的基礎(chǔ)是什么，但是研究人員提出，它們或許同突觸傳遞過程，合成代謝反應(yīng)和/或氧化還原狀態(tài)調(diào)節(jié)的能量需求的區(qū)域差別有關(guān)。正如一些依賴葡萄糖的突觸傳遞過程以及氧化壓力已知能夠被阿爾茨海默氏癥所破壞，這些發(fā)現(xiàn)表明，對(duì)有氧糖酵解的依賴可能會(huì)使一個(gè)大腦區(qū)域易受阿爾茨海默氏癥致病過程的侵襲。研究人員還指出，有氧糖酵解具有作為一種早期診斷疾病的生物標(biāo)記的潛力。