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Nature子刊:代谢调控神经元活性

2014.1.20

  饮食疗法可以控制许多癫痫患者的发病,此前人们一直不清楚这种治疗的作用机理。日前,McGill大学和Zurich大学的科学家们找到了答案,他们发现大脑细胞信号传递的能力与细胞的代谢有直接联系。这项研究于一月十六日发表在Nature Communications杂志上。

  神经学研究者们往往将细胞中的能量生产与信号传递看作是两个互不相干的过程。而这项研究向人们展示,线粒体的能量生产能够调控大脑神经元的通讯。

  “临床上常常需要对大脑神经元的活性进行抑制,”文章的通讯作者Derek Bowie教授说。“例如可以通过药物缓解焦虑、进行麻醉甚至控制癫痫,这些药物的作用都是加强对神经元活性的抑制。不过这样的治疗手段并不完美,因为患者常常抱怨药物带来的副作用。”

  研究人员意外地发现,在神经元中负责能量生产的线粒体,能够调节该细胞的神经信号传导。研究显示,上述调控是通过一种化学信使实现的,即活性氧(ROS)。活性氧通常与细胞的死亡信号有关,此前人们只知道活性氧涉及了一些老年病,例如阿尔茨海默症和帕金森症。而这项新研究指出,活性氧的作用对于健康大脑也很重要。

  生酮饮食(ketogenic diet)是指高脂肪、低碳水化合物的饮食。这种饮食可以用来治疗许多癫痫患者,特别是幼儿患者。早在古希腊时代,人们就注意到饮食能够控制癫痫。上世纪二十年到五十年代之间,生酮饮食曾被广泛用于治疗癫痫患者。之后随着抗惊厥药物的出现,饮食治疗不再受到医生们的青睐。不过,由于这类药物对20%-30%的患者无效,人们又慢慢开始重新使用生酮饮食进行治疗。

  为了理解生酮饮食的作用机制,研究人员对神经元的代谢进行了研究,。他们发现,线粒体的活性氧能够调控GABA介导的抑制性突触传递,影响抑制性神经信号的强度。

  “我们的研究显示,大脑细胞有自己的方式加强活性抑制,”Bowie教授解释道。“这一发现为人们提供了潜在的新治疗方式,有助于控制包括癫痫在内的重要神经性疾病。”

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