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研究人员发现,调节神经元的脂质代谢有助于轴突的再生

研究人员发现,调节神经元的脂质代谢有助于轴突的再生

典型的例子包括脊髓损伤导致的瘫痪和视野萎缩,甚至青光眼患者由于视神经萎缩导致的完全失明。因此,深入研究影响轴突再生的基本生物学过程对人类健康尤为重要。传统的轴突再生研究主要集中在细胞骨架上,对细胞膜的研究较少。然而,由于神经系统富含脂质,而轴突再生过程需要大量的脂质参与细胞膜的形成,相关研究具有重要意义。神经元脂质代谢对轴突再生的作用是一个有待解决的谜。

香港科技大学生命科学系程副教授刘凯教授的最新研究从脂质代谢的方向出发。首次发现调节神经元甘油脂代谢可以促进损伤后中枢神经元轴突的再生。

研究人员首先敲除了体外培养的背根神经节(DRG)神经元中涉及脂肪酸代谢、胆固醇合成和甘油磷酸途径的关键基因。逐项检测后发现,敲除一种名为lipin1的基因可以显著促进DRG神经元的生长。这说明神经元脂质代谢对轴突再生过程有重要影响。

Lipin1是甘油磷酸途径的关键酶,因为它可以催化磷脂酸转化为二甘油酯,而二甘油酯是合成各种磷脂和甘油三酯的底物。甘油三酸酯是哺乳动物主要的能量储存物质,含有磷脂酰胆碱(PC)和磷脂酰乙醇胺(PE)的磷脂是细胞膜的主要成分。

Lipin1主要有两种功能:参与双甘油酯的合成和调节细胞核内的基因表达。为了确定哪一种功能与轴突再生有关,研究人员已经在脂质1缺失的视网膜神经节细胞中过表达了具有磷酸酶功能突变的脂质1基因和核定位序列缺失。他们发现其磷酸酶功能是影响轴突再生的主要因素。

研究人员还测试了脂质1清除对神经元脂质代谢的影响,以探索哪些成分影响轴突再生。他们的测量结果显示:脂质1消除后,神经元中胆固醇和脂肪酸的含量没有显著变化;甘油三酯含量明显降低;PC和PE水平显著提高。这表明,脂质1可能导致神经元合成甘油三酯,而不是磷脂。

甘油三酸酯和磷脂对轴突再生有什么影响?实验表明,向储存甘油三酯方向倾斜的甘油脂代谢会阻碍受损神经元轴突的再生,而将其导向磷脂合成则会促进轴突的再生。因此,抑制甘油三酯合成或增加磷脂合成可促进轴突再生。

刘教授恰当地总结了这项研究的现状:“这项研究为中枢神经系统轴突再生的研究提供了一个新的方向。研究结果为中枢和外周神经系统再生能力的差异提供了新的解释,并可能为中枢神经系统损伤提供新的转译靶点。

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