由加州大學(xué)戴維斯分校的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)室雄性和雌性小鼠10個(gè)大腦區(qū)域的1547個(gè)不同分子，從青春期到成年期，再到老年期。這項(xiàng)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(kāi)獲得。

“這是世界范圍內(nèi)對(duì)大腦進(jìn)行的最大的代謝組分析。它涵蓋了1547種已確認(rèn)的代謝物，能夠分析大腦中能量、神經(jīng)遞質(zhì)或復(fù)雜脂類(lèi)的許多化學(xué)轉(zhuǎn)換，”加州大學(xué)戴維斯基因組中心西海岸代謝組學(xué)中心主任、論文資深作者奧利弗·菲恩教授說(shuō)。

代謝組學(xué)是研究活細(xì)胞代謝的化學(xué)指紋圖譜的學(xué)科。它使用先進(jìn)的高通量技術(shù)來(lái)分離和識(shí)別細(xì)胞、組織或器官在給定時(shí)間內(nèi)存在的所有不同化學(xué)物質(zhì)或代謝物。除了基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)，這些技術(shù)讓科學(xué)家們能夠更好地了解細(xì)胞和組織內(nèi)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(gè)功能不同的大腦區(qū)域。Fiehn說(shuō)，新的圖譜可以用來(lái)更好地理解這些不同的功能。

Fiehn說(shuō)，研究結(jié)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(dòng)作、語(yǔ)言和思維的大腦。此外，特定的部分顯示與特定受體相關(guān)的高濃度代謝物，如腺苷、神經(jīng)酰胺和磷脂醚。

他們沒(méi)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(dāng)研究小組比較不同年齡的動(dòng)物時(shí)，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(shí)候更小。

“在很老的時(shí)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(shuō)。

脂質(zhì)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(lèi)值得專(zhuān)門(mén)研究，以了解它們與大腦功能的變化(例如信號(hào)傳導(dǎo))之間的關(guān)系。

他說(shuō)，在年齡很大的時(shí)候，對(duì)抗氧化應(yīng)激的反應(yīng)系統(tǒng)變得非?；钴S，而蛋白質(zhì)開(kāi)始以更快的速度分解成肽。這些變化反映在代謝組中。

這項(xiàng)工作是與加州大學(xué)戴維斯分校老鼠生物學(xué)項(xiàng)目合作進(jìn)行的，該項(xiàng)目由Kent Lloyd教授領(lǐng)導(dǎo)。

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

來(lái)源：Nature Communications