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“小脑”中的细胞具有独特的代谢需求

研究人员已经了解到,大脑的细胞代谢需求并不均匀。“敲除”一种调节线粒体的酶,细胞的微型发电厂,特别是阻止小鼠小脑的发育,而不是大脑的其他部分。

结果计划在Science Advances上发表。

“这一发现对于了解发育障碍,退行性疾病,甚至小脑癌症的分子机制将非常有帮助,”主要作者,Chengory Kui博士,埃默里大学医学院儿科教授,医学博士,Winship说。癌症研究所和Aflac癌症和血液疾病中心,亚特兰大儿童医疗保健。

人们一直认为小脑或“小脑”主要涉及平衡和复杂的运动功能。最近的研究表明,这对决策和情感很重要。在人类中,小脑在生命的第一年比其他大脑生长得更多,并且直到大约8岁才开始发育。儿童中最常见的恶性脑瘤,成神经管细胞瘤,出现在小脑中。

Qu和他的同事一直在研究一种酶PTPMT1,它可以控制丙酮酸(一种源自碳水化合物的能量来源)流入线粒体。他们将丙酮酸描述为出生后小脑发育的“主要燃料”。

细胞可以通过有效分解糖,通过线粒体或在称为糖酵解的过程中更浪费地获得能量。删除PTPMT1可以深入了解哪些细胞对线粒体代谢问题更敏感。各种线粒体疾病影响身体的不同部位,但大脑对糖特别贪心;它从未真正关闭代谢。当有人休息时,大脑使用身体血糖的四分之一,尽管成年人仅占体重的2%。

研究人员创造了在神经细胞中缺失PTPMT1基因的小鼠,排除了大脑中的非神经元细胞以及身体的其他部分。他们创造了仅在成年大脑中或在小脑的特定部位缺失PTPMT1基因的其他小鼠。

Qu的团队惊讶地发现丙酮酸对神经前体/干细胞至关重要,即使它们没有快速分裂,这些细胞中的缺陷导致PTPMT1缺失小鼠的小脑发育完全阻滞相反,快速增殖的颗粒细胞是在小脑中发现的一种特别小的细胞类型,它不受删除的影响。颗粒细胞占整个大脑细胞的80%以上,即使小脑按体积计算是小脑的一小部分。

这种区别“代表了我们对发育中小脑中各种细胞类型的代谢调节的理解的范式转变,”曲说。

他说,似乎神经前体/干细胞更多地依赖于葡萄糖的有效线粒体代谢而不是祖细胞和成熟细胞。

该研究得到了美国国家糖尿病与消化和肾脏疾病研究所(DK092722)和国家心肺血液研究所(HL130995)的支持。

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