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01倫敦大學(xué)學(xué)院等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家在Nature雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究，揭示了大腦在高強(qiáng)度腦力活動(dòng)中如何即時(shí)補(bǔ)充能量的精妙機(jī)制。

02研究發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)A2B受體檢測(cè)神經(jīng)元活動(dòng)，并觸發(fā)cAMP信號(hào)通路，從而調(diào)節(jié)大腦能量代謝。

03在高強(qiáng)度腦力勞動(dòng)時(shí)，星形膠質(zhì)細(xì)胞能迅速激活葡萄糖儲(chǔ)存和代謝，加速乳酸的生成與釋放，確保大腦能量供應(yīng)。

04由于此機(jī)制，研究認(rèn)為A2B受體和cAMP信號(hào)通路對(duì)學(xué)習(xí)、記憶和睡眠等生理過(guò)程至關(guān)重要。

05未來(lái)，這一發(fā)現(xiàn)有望為治療與大腦能量失衡相關(guān)的一系列疾病，如神經(jīng)退行性疾病和癡呆，開(kāi)辟全新路徑。

以上內(nèi)容由騰訊混元大模型生成，僅供參考

大腦，這個(gè)由億萬(wàn)神經(jīng)元構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，其高效運(yùn)轉(zhuǎn)依賴于充足且不間斷的營(yíng)養(yǎng)和氧氣供應(yīng)。星形膠質(zhì)細(xì)胞，作為神經(jīng)元的親密伙伴，不僅遍布整個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)，還掌控著大腦對(duì)葡萄糖的攝取與代謝。然而，神經(jīng)元與星形膠質(zhì)細(xì)胞間的代謝協(xié)同機(jī)制，即如何確保神經(jīng)元能量需求的精準(zhǔn)滿足，一直是科學(xué)界尚未揭開(kāi)的謎團(tuán)。

近日，一篇發(fā)表在國(guó)際雜志Nature上題為“Adenosine signaling to astrocytes coordinaates brain metabolism and function”的研究報(bào)告中，來(lái)自倫敦大學(xué)學(xué)院等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過(guò)對(duì)小鼠和細(xì)胞進(jìn)行研究后，揭示了大腦在高強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)如何即時(shí)補(bǔ)充能量的精妙機(jī)制，這一發(fā)現(xiàn)有望引領(lǐng)出維護(hù)大腦健康與延壽的新療法。

Alexander Gourine教授說(shuō)道，我們的大腦由數(shù)十億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞組成，它們協(xié)同工作，調(diào)控著包括運(yùn)動(dòng)控制、學(xué)習(xí)及記憶構(gòu)建在內(nèi)的各種功能，執(zhí)行著一系列復(fù)雜任務(wù)。這些密集的運(yùn)算活動(dòng)對(duì)能量需求巨大，且持續(xù)不斷地需要營(yíng)養(yǎng)與氧氣的供給。尤其在進(jìn)行高強(qiáng)度腦力勞動(dòng)時(shí)，大腦對(duì)能量的需求更加迫切，然而，如何精準(zhǔn)地將代謝能量輸送到活躍的大腦區(qū)域，背后的精細(xì)機(jī)制尚待科學(xué)界深入探索。

此前研究結(jié)果表明，大量稱之為星形膠質(zhì)細(xì)胞的腦細(xì)胞似乎在為大腦神經(jīng)元提供所需能量方面扮演著重要角色。星形膠質(zhì)細(xì)胞，是一類膠質(zhì)細(xì)胞，也是機(jī)體中樞神經(jīng)系統(tǒng)中存在的非神經(jīng)元細(xì)胞。當(dāng)鄰近的神經(jīng)元需要增加能量供應(yīng)時(shí)，星形膠質(zhì)細(xì)胞就會(huì)通過(guò)迅速激活其自身的葡萄糖儲(chǔ)存和代謝從而迅速行動(dòng)，并加速乳酸的生成與釋放。乳酸這一產(chǎn)物，能夠及時(shí)補(bǔ)給神經(jīng)元的能量庫(kù)，確保大腦在高負(fù)荷運(yùn)作下的能量供應(yīng)。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)維持機(jī)體大腦能量的特殊細(xì)胞機(jī)制 有望促進(jìn)個(gè)體晚年的大腦健康

這項(xiàng)研究中，通過(guò)對(duì)小鼠模型和細(xì)胞樣本進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)，研究人員在星形膠質(zhì)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一類特殊的受體——A2B受體，其能檢測(cè)并監(jiān)測(cè)神經(jīng)元活動(dòng)，并誘發(fā)一種涉及腺苷酸（adenosine）的cAMP信號(hào)通路。研究者發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細(xì)胞中由腺苷酸所激活的代謝信號(hào)通路與我們?cè)阱憻挄r(shí)肌肉和肝臟中能量提取以及儲(chǔ)存的通路是完全相同的。

腺苷酸在星形膠質(zhì)細(xì)胞中激活的代謝信號(hào)，能促進(jìn)葡萄糖的代謝，進(jìn)而為神經(jīng)元供能，確保即使在能量需求高漲且供應(yīng)受限的條件下，神經(jīng)遞質(zhì)介導(dǎo)的突觸傳遞仍能高效運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)顯示，一旦小鼠體內(nèi)關(guān)鍵的星形膠質(zhì)細(xì)胞受體功能喪失，大腦的整體活性和效率顯著下降，表現(xiàn)為代謝減緩、記憶受損以及睡眠模式紊亂，這強(qiáng)烈提示研究中辨識(shí)的cAMP信號(hào)通路對(duì)學(xué)習(xí)、記憶和睡眠等生理過(guò)程至關(guān)重要。

Theparambil博士強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的意義深遠(yuǎn)，它可能為治療與大腦能量失衡相關(guān)的一系列疾病，如神經(jīng)退行性疾病和癡呆，開(kāi)辟全新路徑。隨著年齡增長(zhǎng)，大腦能量平衡逐漸受損，特別是在阿爾茨海默病等神經(jīng)退化過(guò)程中，這種損害更為嚴(yán)重。現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)鎖定一個(gè)極具潛力且可藥物干預(yù)的目標(biāo)，有望催生新的策略來(lái)守護(hù)大腦功能，保持認(rèn)知健康，推動(dòng)大腦長(zhǎng)壽。

總而言之，研究結(jié)果有力證明腺苷酸A2B受體扮演著星形膠質(zhì)細(xì)胞感應(yīng)神經(jīng)元活性的角色，而星形膠質(zhì)細(xì)胞中的cAMP信號(hào)則調(diào)控著大腦能量代謝，支撐著睡眠、記憶等生命基礎(chǔ)機(jī)能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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