J Neurosci：科学家在神经元中发现一种新型的紧急备用系统

近日，一篇发表在国际杂志The Journal of Neuroscience上题为“Glycerol-3-phosphate shuttle is a backup system securing metabolic flexibility in neurons”的研究报告中，来自维也纳医科大学等机构的科学家们通过研究发现，神经元或许拥有一种紧急备用系统，即使在能量供应中断时其也能保持正常功能，正如许多技术领域一样，紧急备用系统的作用是补偿任何能量供应故障。

在临床前研究中，研究人员发现，每个神经元都有三种调节系统，如果一种系统失败了，另一种系统就会进行接管并确保足够的能量来满足当时的要求；具体而言，研究人员识别出了一种甘油-3-磷酸穿梭系统（G3PS，glycerol-3-phosphate shuttle system）或能作为一种后备系统。截止到目前为止，神经元中这种生化转运机制的存在一直受到质疑，因为在神经元中还存在一种不同的系统（MAS，苹果酸-天冬氨酸穿梭）占据着主导地位，然而，根据最近科学家们的研究结果，G3PS对于神经元也是非常重要的。

此外，研究人员还观察到，部署这种神经元紧急备用系统或许还遵循着一种等级制度，虽然前两种调节机制共享着其备用的职责，但第三种调节机制只有在另外两种机制无法充分发挥功能时才会发挥作用。研究者Helmut Kubista说道，其中的一个原因可能是，第三号系统的部署或许与一种不利的副作用之间相伴而行，其会导致氧自由基的形成，如果大量存在这种自由基的话或许就会导致神经细胞发生损伤，这或许就是为何这种系统只有在通过其它两种系统无法满足能量需求时才会介入。

图片来源：https://www.jneurosci.org/content/early/2022/08/19/JNEUROSCI.0193-22.2022

神经元负责在机体中处理和传递信息，神经元进行这些复杂的过程所需的能量主要是由线粒体所提供，然而，这些“发电厂”必须使其燃料的产生适应细胞各自的能量需求，现在研究人员所识别出的三种调节系统之间的相互作用或许有助于预防任何供应不足、过度供应或完全能量失败的可能性。

这项研究中，研究人员所发现的G3PS在急性防御神经元紧急情况中的角色或许有助于帮助科学家们进行多种大脑功能障碍的研究，比如由MAS调节机制的先天性缺陷所引起的功能障碍，如果研究人员能在人类大脑的神经元中检测到G3PS的话，那么或许就有望提出一种关于早期儿童癫痫性脑病的新见解。

综上，本文研究结果表明，研究人员所发现的新型穿梭机制或许在大脑海马体的神经元中具有一定的功能，当苹果酸-天冬氨酸穿梭机制和线粒体钙离子单向转运体不可用时，其或许就能保障ATP的供应和适当的动作电位启动，从而确保神经元代谢的灵活性。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Ankit Dhoundiyal, Vanessa Goeschl, Stefan Boehm, et al. Glycerol-3-phosphate shuttle is a backup system securing metabolic flexibility in neurons, The Journal of Neuroscience (2022). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0193-22.2022