iScience：大脑中不受控制的谷氨酸释放

在能量限制时，可以观察到神经递质谷氨酸的不寻常释放。过量的谷氨酸最终会对神经细胞造成损害。

　　

我们的大脑需要持续的能量供应。例如，由中风引起的能量供应中断可能会产生严重的并发症。来自德国波鸿鲁尔大学细胞神经生物学研究小组的一个团队，与来自德国 塞尔多夫大学和特温特大学的研究人员一起，研究了大脑能量缺乏如何影响神经递质谷氨酸的释放。他们观察到，在压力下，异常的谷氨酸释放事件会自我放大，从而可能导致神经细胞的损伤。由Tim Ziebarth博士领导的研究人员在2025年4月18日的《iScience》杂志上报告了他们的发现。

不寻常的谷氨酸释放在能量消耗时更频繁发生

在正常情况下，脑组织有足够的能量供应，这在一定程度上是选择性释放和再吸收神经递质所必需的。“然而，如果不再有足够的能量可用，神经递质释放和再摄取之间的平衡很快就会被破坏，”蒂姆·齐巴思解释说。“特别是在中风的情况下，大脑的血液供应中断，通常会出现细胞外兴奋性神经递质谷氨酸增加，这严重损害了突触的功能和受影响的神经细胞的存活。”然而，底层的过程只被部分理解。

利用模型系统，Tim Ziebarth观察到一种以前未知的、非常规的释放机制，在能量消耗时显著增加细胞外谷氨酸浓度。在他的测量中，他使用了一种荧光传感器蛋白，这使他能够实时地看到谷氨酸的释放。除了正常的谷氨酸释放（这是神经元突触活动的典型特征）之外，他还观察到非常不寻常的局部谷氨酸信号，这些信号相对较大、持续时间较长且异质性较大。“在正常情况下，这些非典型事件只是偶尔发生，”他报告说。“然而，在引起能量缺乏后，它们的频率显著增加。”

正常的谷氨酸释放停止

最终，这些事件是细胞外谷氨酸浓度增加的主要原因。“似乎在代谢压力条件下，比如能量消耗，这些非典型释放事件特别受欢迎，这导致了谷氨酸的积累，”Andreas Reiner教授总结道。“相比之下，神经元释放谷氨酸的正常过程，本身就需要大量的能量，却停止了。”类似的观察结果以前只被描述为偏头痛模型。

在进一步的实验中，该团队能够证明细胞外谷氨酸浓度的增加促进了额外的释放事件。因此，这个过程是自我强化的。相反，研究人员能够通过抑制谷氨酸受体，特别是通过抑制NMDA受体亚类，显著减少这种类型的谷氨酸释放。

这项研究还没有确切地回答这种不寻常的神经递质释放是如何发生的，以及哪种细胞类型负责。“进一步的研究还必须弄清楚这种类型的释放在中风或神经退行性疾病中究竟有多大作用，”安德烈亚斯·莱纳说。然而，已经确定谷氨酸浓度升高对神经元有害。

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