2023年11月23日，神經科學頂刊《自然-神經科學》（Nature Neuroscience）（中科院醫學1區）在線發表了南京中醫藥大學醫學院胡剛教授團隊的最新研究成果“Aerobic glycolysis is the predominant means of glucose metabolism in neuronal somata, which protects against oxidative damage”。

腦是人體消耗能量較高的器官之一。腦的神經元需要持續完成一些特定的功能，如維持膜電位、釋放神經遞質和進行軸突運輸，因此比其他類型細胞有更高的能量需求。傳統理論認為，神經元主要通過氧化磷酸化代謝葡萄糖的能量代謝方式。在氧化磷酸化過程中，電子在呼吸鏈上傳遞時可能泄露，形成一種被稱為活性氧（ROS）的有害物質，加重細胞損傷，甚至導致細胞死亡。因此，神經元在滿足自身能量需求的同時，需要相應的保護機制避免氧化磷酸化帶來的損傷作用。細胞的另一種代謝葡萄糖的方式——有氧糖酵解代謝，雖然產能效率僅為氧化磷酸化的1/18，但不產生活性氧。

圖一  論文圖片摘要總結

胡剛教授團隊發現，神經元在胞體處主要采用有氧糖酵解，而在神經末梢處主要采用氧化磷酸化代謝。這種策略使得神經末梢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，神經末梢通過突觸可塑性可以克服氧化磷酸化產生的活性氧帶來的結構損傷。另一方面，胞體是神經元儲存遺傳物質與合成蛋白質的地方，因此對活性氧的防護尤為關鍵。不產生活性氧的有氧糖酵解對于胞體而言是一條更安全的糖代謝途徑（圖一）。這些研究發現提示，神經元以一種智慧的方式，在不同亞細胞結構處采用不同的糖代謝方式，既滿足了能量需求，又避免了氧化損傷。本研究豐富了神經元耗能代謝方式的理論，為相關神經精神疾病的干預策略及其治療藥物研發提供了新的研究思路。

南京中醫藥大學是本研究成果的第一完成單位，胡剛教授是本論文的通訊作者，青年教師偉堯博士、在讀博士研究生苗芊芊和青年教師張倩博士為本論文的共同第一作者，本研究由“腦科學與類腦研究”重大項目（2021ZD0202900）、國家自然科學基金重大項目（No.81991523）等項目資助。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41593-023-01476-4