新發(fā)現(xiàn)，神經元胞體主要進行有氧糖酵解代謝以防止氧化損傷

在國家自然科學基金項目（批準號：81991523、82073823）等資助下，南京中醫(yī)藥大學胡剛教授團隊在神經元糖代謝特征與機制研究方面取得進展。研究成果以“神經元胞體主要進行有氧糖酵解代謝以防止氧化損傷（Aerobic glycolysis is the predominant means of glucose metabolism in neuronal somata, which protects against oxidative damage）”為題，于2023年11月23日在《自然·神經科學》（Nature Neuroscience）上發(fā)表。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41593-023-01476-4。

神經元因具有維持膜電位、釋放神經遞質和進行軸突運輸?shù)忍厥夤δ埽蛊湎啾绕渌毎懈叩哪芰啃枨蟆鹘y(tǒng)理論認為，神經元主要通過氧化磷酸化這一高效產生能量的方式來代謝葡萄糖。然而在氧化磷酸化過程中，電子在呼吸鏈上傳遞時可能泄露，形成活性氧，引起細胞損傷，甚至導致細胞死亡。因此，神經元如何在滿足自身能量需求的同時，避免氧化磷酸化帶來的氧化損傷至今尚不清楚。

胡剛教授團隊發(fā)現(xiàn)，神經元在神經末梢處主要采用氧化磷酸化代謝，而在胞體處主要采用有氧糖酵解代謝。有氧糖酵解代謝的產能效率僅為氧化磷酸化的1/18，但它的優(yōu)勢在于不產生活性氧。一方面，神經元在胞體采用有氧糖酵解代謝使胞體儲存的遺傳物質與蛋白質合成過程免受氧化損傷。另一方面，神經元在末梢采用氧化磷酸化代謝能夠高效地產生能量，支持神經遞質釋放與回收等高能耗功能，同時神經末梢特有的突觸可塑性有助于克服氧化磷酸化帶來的氧化損傷。機制研究發(fā)現(xiàn)，M2型丙酮酸激酶（PKM2）在胞體和末梢的差異分布導致了二者的糖代謝差異。小鼠體內PKM2缺失會引起神經元胞體從有氧糖酵解代謝轉變?yōu)檠趸姿峄瑢е卵趸瘬p傷和多巴胺能神經元的進行性丟失（圖）。

該研究豐富了神經元耗能代謝方式的傳統(tǒng)理論，提出神經元胞體主要進行有氧糖酵解代謝以防止氧化損傷，為干預相關神經疾病提供了新的思路，并為相關神經疾病的新藥研發(fā)提供新的靶點。

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