耗能占全身的20%，大脑神经元如何获得能量？

答案是panglial网络。

　　

 

人脑中的神经元和神经胶质细胞一样多。这些细胞分为四大类：小胶质细胞、星形胶质细胞、NG2胶质细胞和少突胶质细胞。少突胶质细胞主要起一种细胞绝缘带的作用：它们形成长卷须，卷须主要由脂肪样物质组成，不导电。它们环绕着轴突，轴突是神经细胞传递电脉冲的延伸部分。这可防止短路并加速信号转发。

另一方面，星形胶质细胞为神经细胞提供能量：它们通过附属物与血管接触并从血管中吸收葡萄糖。然后它们将其输送到两个神经元之间的接口，即突触。在此之前，它们会将糖部分转化为其他富含能量的分子。“我们现在已经能够证明少突胶质细胞在这些化合物的分布中起着重要的作用，”波恩大学细胞神经科学研究所的Christian Steinhäuser教授解释道。“这一点在特定的大脑区域丘脑中尤其明显。”

庞大的供应网络

丘脑也被称为“意识之门”。它接收到的感觉信号包括来自耳朵、眼睛和皮肤的信号。然后把它们分别送到大脑皮层的负责中心。只有这样，我们才能意识到这些信息，例如乐器的声音。

人们早就知道星形胶质细胞可以形成紧密的联系：它们通过隧道状的耦合来构建细胞间的网络。分子可以通过这些“缝隙连接”从一个细胞迁移到另一个细胞。几年前，Steinhäuser和他的同事们发现在丘脑的这些网络中也有少突胶质细胞，大约和星形胶质细胞一样多。这些细胞以这种方式形成一个巨大的网络，神经科学家也将其称为“panglial网络”（“pan”来自希腊语，意思是“全面的”）。然而，在其他区域，网络主要由耦合的星形胶质细胞组成。“我们想知道为什么这里的情况不同，”Steinhäuser研究小组的Camille Philippot博士解释说，他主持了大部分研究工作。Philippot强调：“我们的研究结果表明，高能化合物通过这个网络从血管传递到突触。少突胶质细胞似乎在这个过程中不可或缺。”

例如，研究人员在小鼠身上证明了这一点，在小鼠身上，少突胶质细胞由于缺乏合适的通道而无法参与网络。在这些小鼠身上，能量分子不再足够数量地到达突触。如果星形胶质细胞缺乏适当的连接，情况也是如此。丘脑显然需要两种类型的细胞进行运输。

饥饿的神经元不能交流

研究人员还能够展示这种能量供应中断对神经元信息处理的后果。突触是两个神经元相遇的地方——一个发送细胞和一个接收细胞。当一个脉冲从发送细胞到达突触，它释放信使分子进入突触缝隙。这些神经递质与受体细胞对接并在那里触发电信号，即突触后电位。当这些信号产生时，钾和钠离子通过受体细胞的膜导致钠离子向内，钾离子向外。“这些，就像神经递质一样，必须再次被泵送回来，”Steinhäuser解释说。“神经元需要能量。”在实验中，“饥饿”的神经元在几分钟后就不能产生突触后活动。

原文检索：Camille Philippot, Stephanie Griemsmann, Ronald Jabs, Gerald Seifert, Helmut Kettenmann and Christian Steinhäuser: Astrocytes and oligodendrocytes in the thalamus jointly maintain synaptic activity by supplying metabolites. Cell Reports, https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108642

（生物通：伍松）