《Nature》子刊:全球首揭!年輕到衰老 小鼠大腦代謝物圖譜

日期2021-10-18
《Nature》子刊:全球首揭!年輕到衰老 小鼠大腦代謝物圖譜
美國時間15日,加州大學戴維斯分校(UC Davis)研究人員發表了全球首個「小鼠大腦代謝物圖譜」,該圖譜包含了雄性與雌性小鼠,從青春期到成年期,再到老年期,不同年齡的10個大腦區域中1,547種代謝物分子。該研究發表於《Nature Communications》。
 
加州大學戴維斯分校基因體中心西岸代謝體學中心主任Oliver Fiehn表示,這是全球最大的大腦代謝體分析,其中涵蓋的1,547種代謝物,可以讓我們針對大腦中的能量、神經傳導物質(neurotransmitters)以及複雜的脂質進行化學機轉分析。
 
研究人員採集了3週齡(青春期)、16週齡(成年早期)、59週齡(中年期)和92週齡(老年期)小鼠,10個具有不同功能的獨立大腦區域,以從圖譜了解不同大腦區域所掌管的功能。
 
研究發現,大腦的大區域中,如控制呼吸、血壓等重要功能的腦幹,與控制運動、語言和思考的區域,兩個大腦區域中的大腦代謝體具有明顯的差異。
 
此外,切片也顯示出高濃度的代謝物與特定受體具有關聯,例如腺苷(adenosine)、神經醯胺(ceramide)和磷脂醚類(phospholipid ethers)。
 
而雄性和雌性小鼠的大腦之間則沒有任何顯著代謝差異。
 
研究人員比較不同年齡的大腦時,成年小鼠的大腦切片中顯示,成年小鼠的大腦不同區域之間的代謝物差異最大,而青春期小鼠不同腦區間的代謝物差異較小,年老小鼠的差異更小。
 
Fiehn指出,在非常年老時,能量的代謝效率似乎降低,且圍繞在大腦軸突的髓鞘(myelin sheath)會改變組成成分。
 
Fiehn表示,在衰老的大腦各區域之間,「脂質分子」表現出巨大差異。這些脂質值得進行進一步研究,以了解其與大腦功能變化(例如信號傳導)之間的關係。
 
Fiehn說明,從代謝體分析來看,在非常年老時,抗氧化壓力的系統變得非常活躍,而蛋白質會開始以更快的速度分解成胜肽。
 
代謝體學(metabolomics)是研究活細胞代謝的化學指紋,需要運用到高通量技術還分離與識別特定時間下,存在於細胞、組織或器官中不同的化學物質或代謝物,以便讓研究人員了解細胞和組織內部所發生的變化。
 
Fiehn表示,這項研究具有里程碑的意義,可以透過了解小鼠大腦來加速了解人類大腦中各種代謝反應。
 
 
(編譯/李林璦)