在能量紧张的时候,大脑就会变成应急发电机

在能量紧张的时候,大脑就会变成应急发电机
在秀丽隐杆线虫中,神经元“应急能量发生器”的形成被荧光标记。资料来源:科隆-拉莫斯实验室

人类的大脑只占我们体重的2%,但却用了身体能量预算的20%来为神经元之间的通信提供动力。紧张的环境会给这种能量供应带来压力,而这种代谢状态的破坏,即使是短暂的,也会严重破坏大脑的认知功能。

在研究秀丽隐杆线虫时,耶鲁大学的研究人员发现了一个紧急情况“发电机”,在能量紧张时,在需要的地方迅速组装,为突触功能提供动力。

“能源需求细胞生物学和神经科学副教授、《科学》杂志高级作者丹尼尔·Colón-Ramos说:“这些需求是不断变化的,需要在局部得到满足。神经元

神经元活动导致突触(神经元之间的接触和交流点)的能量需求发生变化。这些能量需求必须在局部得到满足,以维持突触功能和大脑活动。主要的能源来源是被称为线粒体的微小细胞“发电厂”,它们穿梭于周围以满足当地的能源需求。然而,有时即使是线粒体也无法跟上神经元中观察到的能量需求的变化。

研究人员发现,当糖酵解蛋白——存在于所有活细胞中协同产生能量的古老酶——从整个细胞的成分中动员起来,形成一个应急发电机时。

这些被称为糖酵解代谢产物的产生机制的存在已经被假设了几十年,但从未在生物或神经元中观察到过。与线粒体不同的是,糖酵解代谢的成分是细胞质的,这意味着它们分散在整个细胞中。

Colón-Ramos网站表示:“在所有动物的神经系统中,神经系统中的信息流动都是需要代价的,而这种代价就是能量。”“我们认为糖酵解代谢是一种自我组装的能量发生器,它允许神经元在需要的时候和地点局部产生能量,在熄灯前为神经功能提供能量。”


进一步探索

绘制生长中的神经细胞的能量代谢图以更好地了解神经元疾病

期刊信息: 神经元

所提供的耶鲁大学
引用:能量紧张时,大脑转向应急发电机(2016年4月8日
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