來自小鼠大腦代謝組學(xué)圖譜的數(shù)據(jù)截圖顯示了大腦區(qū)域中腺苷隨年齡的分布。
圖片來源：加州大學(xué)戴維斯分校
據(jù)最新一期《自然·通訊》雜志報道，美國加州大學(xué)戴維斯分校研究團隊發(fā)表了首個小鼠大腦代謝物圖譜。該數(shù)據(jù)集涵蓋雄性和雌性小鼠從青春期、成年再到老年的10個大腦區(qū)域的1547種不同分子。
論文的資深作者、加州大學(xué)戴維斯分?；蚪M中心奧利弗·費恩教授稱，“這是全球最大的大腦代謝組分析。它涵蓋了1547種已識別的代謝物，能夠表達大腦中能量、神經(jīng)遞質(zhì)或復(fù)雜脂質(zhì)的許多化學(xué)轉(zhuǎn)化。”
代謝組學(xué)是研究活細胞代謝的“化學(xué)指紋”。它使用先進的高通量技術(shù)來分離和識別在給定時間存在于細胞、組織或器官中的所有不同化學(xué)物質(zhì)或代謝物。除了基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)，這些技術(shù)讓科學(xué)家們能夠更好地了解細胞和組織內(nèi)部發(fā)生的事情。
研究人員對3周齡(青春期)、16周齡(成年早期)、59周齡(中年期)和92周齡(老年期)的小鼠進行了采樣。他們觀察了十個具有不同功能的獨立大腦區(qū)域。費恩說，新的圖譜可用于更好地了解以上不同的功能。
研究結(jié)果表明，大腦代謝組在控制呼吸和血壓等生命機能的腦干等大腦區(qū)以及控制運動、言語和思維的大腦之間有明顯不同。此外，特定切片顯示出與特定受體相關(guān)的高濃度代謝物，如腺苷、神經(jīng)酰胺和磷脂醚等。
同時，研究人員沒有發(fā)現(xiàn)雄性和雌性小鼠的大腦之間有任何顯著的代謝差異。
研究小組在比較不同年齡的動物時發(fā)現(xiàn)，總體而言，成年小鼠的大腦切片之間的代謝差異最大。區(qū)域之間的差異在青春期較小，在非常年老的時候則小得多。費恩表示：“在非常老的時候，能量功能似乎效率較低，并且圍繞大腦軸突或布線的髓鞘會改變組成。”
此外，脂質(zhì)分子在衰老和跨腦區(qū)尤其表現(xiàn)出巨大差異，費恩表示，在非常年老的時候，對抗氧化應(yīng)激的反應(yīng)系統(tǒng)變得非常活躍，而蛋白質(zhì)開始以更快的速度分解成多肽。這些變化反映在代謝組中。(記者張夢然)
總編輯圈點
腦代謝，簡單理解，就是在腦中發(fā)生的代謝過程。大腦，也一直在進行著能量和物質(zhì)的交換。對代謝物進行定量分析，能幫助我們了解代謝物與生理病理變化的相對關(guān)系。在臨床上，我們通過腦代謝顯像，來幫助診斷癡呆、帕金森等多種腦疾病。這次，科研人員發(fā)表了首個小鼠大腦代謝物圖譜，這也是全世界對大腦進行的最大體量代謝分析，涵蓋了1547種已鑒定代謝物。從對不同年齡段小鼠的研究中，我們可以獲得更多關(guān)于大腦功能演變和大腦活動的線索，從而增進對人腦的理解。
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