研究发现神经元功能和存活的重要调节因子

研究神经元能量代谢的科学家发现证据表明,在实验室啮齿类动物中,神经干细胞或胶质细胞(星形胶质细胞)中一种叫做AMPK的重要能量调节因子的缺失会导致神经元死亡。他们还发现,神经干细胞或神经元中AMPK的缺失会导致动物自发性癫痫发作。

由辛辛那提儿童癌症生物学家Biplab Dasgupta博士领导的多机构研究小组在《细胞报告》上发表了他们的研究结果,称从星形胶质脑细胞中删除AMPK会导致神经元中葡萄糖和乳酸代谢的严重破坏。这一线索来自明尼苏达大学首次对大脑特异性AMPK缺失小鼠进行的磁共振波谱研究。

密歇根大学的Raghu Rao医学博士和Ivan Tkac博士参与了这项合作研究,他们发现AMPK缺失小鼠的乳酸水平降低了约40%,这一关键结果在培养的星形胶质细胞中得到了验证。

辛辛那提儿童医院的克里斯蒂娜·格罗斯博士的神经学实验室发现,AMPK缺失的神经元表现出自发性癫痫发作,并且容易受到低剂量癫痫诱发剂的影响,这似乎表明,流行的降糖药物二甲双胍(也能激活AMPK)可能减轻癫痫发作。癌症和血液疾病研究所的首席研究员Dasgupta说,二甲双胍目前正在实验室啮齿动物身上进行临床前测试。

神经元代谢对我们生活和功能的各个方面都至关重要。像星形胶质细胞这样的胶质细胞是否对神经元的正常代谢和存活是必要的,这个问题在科学领域已经争论了几十年。

目前研究中的研究人员着手在解决这一争论方面取得进展,他们使用了一长串实验程序来提出一些新的答案。重要的是,Dasgupta实验室在小鼠大脑中获得的结果在果蝇的大脑中得到了概括,使用了六种不同的AMPK缺失模型。

该研究的合著者、德国梅恩斯特大学的斯蒂芬妮·施尔梅尔博士发现,果蝇神经胶质细胞中AMPK的缺失会导致神经元死亡,并缩短突变果蝇的寿命。根据研究人员的说法,这一结果和其他结果,包括人类星形胶质细胞中这些功能的保存,使得ampk控制的乳酸代谢为人类神经元提供生命支持成为可能。

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