2021-10-26

Nat Comm | 研究大脑衰老迄今最大代谢物图谱

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代谢组学是对细胞、生物流体、组织或生物体内小分子（通常称为代谢物）的大规模研究。这些小分子及其在生物系统中的相互作用统称为代谢组。代谢组学是一项新兴技术，有望为精准医学的实践提供信息。现在，加州大学（UC）戴维斯分校的研究人员报告说，他们已经创建了第一个小鼠大脑代谢物图谱。该数据集包括了雄性和雌性实验小鼠从青春期到成年再到老年的10个大脑区域的1547种不同分子。

他们的研究结果发表在《Nature Communications》杂志上的一篇题为“A metabolome atlas of the aging mouse brain”的论文中。

研究人员写道：“哺乳动物的大脑依靠神经化学来实现其功能。然而，人们对大脑代谢组的复杂性及其在疾病或衰老过程中的变化仍然知之甚少。在这里，我们从从青春期到老年的10个解剖区域生成了衰老野生型小鼠大脑的代谢组图谱。我们结合了来自三种分析的数据，并对1547种代谢物进行了结构注释。”

“这是全球范围内对大脑进行的最大的代谢组学分析。它涵盖了1547种已鉴定的代谢物，能够分析大脑中能量、神经递质或复杂脂质的许多化学转化。”加州大学戴维斯分校基因组中心西海岸代谢组学中心主任、资深作者Oliver Fiehn博士解释说。

这些发现表明，大脑代谢组在大脑大区域之间是不同的。研究小组还观察到特定切片显示出与特定受体相关的高浓度代谢物。

此外，研究人员还注意到年龄的差异。“在非常年老的时候，能量功能似乎效率较低，并且围绕着大脑轴突或接线的髓鞘会改变成分。”研究人员说。

脂质分子在衰老和大脑各区域之间尤其表现出巨大差异。这些脂质值得进行专门研究，以了解它们与大脑功能变化（例如信号传导）的关系。

研究人员说，在非常年老的时候，对抗氧化应激的反应系统变得非常活跃，而蛋白质开始以更快的速度分解成肽。这些变化反映在代谢组中。

加州大学戴维斯分校教授兼主任K.C.Kent Lloyd博士说：“这篇具有里程碑意义的论文清楚地证明了实验室小鼠作为模型的力量，可以加速我们对大脑代谢的理解，包括尤其是在人类中。”

“我们表明代谢变化可以映射到现有的基因和蛋白质脑图谱。大脑代谢组图谱是公开可用的，可作为未来代谢组学研究的基础数据集。”研究人员总结道。