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标题：中国科学家首次系统绘制人脑代谢图谱：揭示大脑能量需求与衰老机制
引言：
大脑，这个人体最复杂的器官，一直以来都笼罩着神秘的面纱。我们的大脑究竟是如何从血液中汲取能量，又将哪些物质排入血液循环？这些问题不仅关乎我们对大脑基本功能的理解，也与神经系统疾病的治疗息息相关。近日，中国科学家团队取得一项突破性进展，首次系统地鉴定了人脑与血液之间交换的代谢物集合，为我们揭开了大脑代谢的冰山一角。
正文：
北京时间3月26日，国际顶级学术期刊《Neuron》在线发表了一篇题为“Comprehensive characterization of metabolic consumption and production by the human brain”的研究论文。该研究由北京脑科学与类脑研究所/北京协和医学院戈鹉平团队与首都医科大学附属北京天坛医院王伊龙、莫大鹏团队合作完成，首次成功地对人脑净吸收和净释放的代谢物和脂质进行了高通量系统鉴定，绘制出了一幅初步的人脑代谢图谱。
这项研究的意义在于，它为我们理解大脑的能量代谢、神经生物学以及神经精神疾病的发生机制提供了新的视角和数据基础。
研究方法与发现：
研究团队收集了人脑静脉窦（大脑血液流出的主要通道）、股静脉（腿部血液流出的通道）和股动脉的血浆样本，并进行了深入的代谢组学和脂质组学分析。通过对比动脉和人脑静脉窦的血液样本，研究人员检测到了5384种代谢物，其中1365种代谢物被人脑显著吸收或释放，占比高达25.3%。
- 葡萄糖： 大脑对葡萄糖的净摄取量最高，这印证了葡萄糖是大脑主要能量来源的传统观点。
- 次黄嘌呤： 大脑对次黄嘌呤的净吸收率最高，表明大脑可能对这种嘌呤代谢物有特殊的需求。
- 谷氨酸： 研究发现，大脑会净吸收谷氨酸（味精的主要成分）。这意味着，我们日常饮食中的谷氨酸可能直接被大脑利用。据估算，一个成年男性的大脑平均每天可以净吸收5克谷氨酸。
- 谷氨酰胺和丙酮酸： 大脑净释放量最高的代谢物是谷氨酰胺，同时丙酮酸也被显著释放，这提示我们，葡萄糖代谢的副产物需要通过特定的机制排出大脑。
在脂质代谢方面，研究团队检测到654种脂质，其中140种脂质被大脑显著吸收或释放。甘油三酯是大脑消耗最显著的脂质类别，这与能量储存有关。而磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇和游离脂肪酸是大脑释放最显著的脂质类别，这些脂质与细胞膜的结构和功能密切相关。
临床意义：
为了进一步探索人脑代谢的临床意义，研究人员比较了脑静脉狭窄（CVSS）和脑静脉血栓（CVST）患者的脑-血代谢交换差异。结果显示：
- CVSS患者： 大脑消耗了更多的葡萄糖和乳酸，并释放了更多葡萄糖代谢副产物，表明其葡萄糖利用增加，但线粒体氧化磷酸化减少。
- CVST患者： 大脑消耗了更多的色氨酸和特定类型的甘油三酯，并释放了更多的柠檬酸，但消耗的葡萄糖和乳酸较少。
这些发现提示，不同类型的脑血管疾病会导致大脑代谢模式的显著改变，为精准诊断和治疗提供了新的线索。
衰老与大脑代谢：
研究团队还分析了年龄对人脑代谢的影响，发现随着年龄增长，大脑对葡萄糖的摄取减少，反映出大脑代谢活性的降低。此外，大脑对特定类型的甘油三酯的消耗随年龄增长而增加，而大脑释放的天冬酰胺、胆绿素和溶血磷脂酰胆碱也随年龄增长而增加。这些发现可能与大脑衰老过程中的能量代谢紊乱和神经炎症有关。
结论与展望：
这项研究首次系统地绘制了人脑与血液之间交换的代谢物和脂质图谱，为我们理解大脑的能量代谢、神经系统疾病以及衰老机制提供了宝贵的数据和新的研究方向。
研究团队表示，未来的研究将进一步深入探索这些代谢物和脂质在大脑中的具体功能，以及它们在神经系统疾病发生发展中的作用，为开发新的诊断和治疗策略奠定基础。
参考文献：
- Zhou, L., Wang, N., Qiu, B., et al. (2024). Comprehensive characterization of metabolic consumption and production by the human brain. Neuron. DOI: https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(24)00175-8
（注：参考文献格式为APA）
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