由加州大學戴維斯分校的研究人員領導的一個團隊發(fā)表了第一張小鼠大腦代謝物圖譜。該數(shù)據(jù)集包括實驗室雄性和雌性小鼠10個大腦區(qū)域的1547個不同分子，從青春期到成年期，再到老年期。這項研究發(fā)表在10月15日的《自然通訊》(Nature Communications)上。完整的數(shù)據(jù)集可在https://mouse.atlas.metabolomics.us/上公開獲得。

“這是世界范圍內對大腦進行的最大的代謝組分析。它涵蓋了1547種已確認的代謝物，能夠分析大腦中能量、神經遞質或復雜脂類的許多化學轉換，”加州大學戴維斯基因組中心西海岸代謝組學中心主任、論文資深作者奧利弗·菲恩教授說。

代謝組學是研究活細胞代謝的化學指紋圖譜的學科。它使用先進的高通量技術來分離和識別細胞、組織或器官在給定時間內存在的所有不同化學物質或代謝物。除了基因組學、轉錄組學和蛋白質組學，這些技術讓科學家們能夠更好地了解細胞和組織內部發(fā)生的事情。

博士后Jun Ding、Fiehn和他的同事分別在3周(青春期)、16周(早期成年)、59周(中年)和92周(老年)的小鼠中取樣。他們觀察了10個功能不同的大腦區(qū)域。Fiehn說，新的圖譜可以用來更好地理解這些不同的功能。

Fiehn說，研究結果顯示，大腦代謝組明顯不同于大腦的大區(qū)域，如控制呼吸和血壓等重要功能的腦干和控制動作、語言和思維的大腦。此外，特定的部分顯示與特定受體相關的高濃度代謝物，如腺苷、神經酰胺和磷脂醚。

他們沒有發(fā)現(xiàn)雄性和雌性小鼠的大腦有任何顯著的代謝差異。

衰老大腦的代謝物

當研究小組比較不同年齡的動物時，他們發(fā)現(xiàn)，總體而言，成年小鼠大腦各部分之間的代謝差異最大。不同地區(qū)之間的差異在青春期比較小，在年齡很大的時候更小。

“在很老的時候，能量功能似乎不那么有效，圍繞著軸突或大腦線路的髓鞘改變了成分，”Fiehn說。

脂質分子在不同年齡和不同大腦區(qū)域間表現(xiàn)出很大的差異。這些脂類值得專門研究，以了解它們與大腦功能的變化(例如信號傳導)之間的關系。

他說，在年齡很大的時候，對抗氧化應激的反應系統(tǒng)變得非?；钴S，而蛋白質開始以更快的速度分解成肽。這些變化反映在代謝組中。

這項工作是與加州大學戴維斯分校老鼠生物學項目合作進行的，該項目由Kent Lloyd教授領導。

“這篇具有里程碑意義的論文清楚地展示了實驗室老鼠作為模型的力量，以加速我們對大腦代謝的理解，包括尤其是人類，”Lloyd說。

來源：Nature Communications