神经发生过程中线粒体代谢的纵向变化

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：Longitudinal transformation of mitochondrial metabolism during neurogenesis

　　本研究采用非破坏性、无标记电化学方法追踪神经干细胞代谢变化，发现氧气利用率和线粒体代谢物释放伴随干细胞特性丧失及分化启动，揭示代谢重编程与旁分泌信号机制，为精准调控干细胞命运及神经再生治疗提供新策略。

　　

重要性

了解调控神经干细胞（NSC）分化的机制对于推进神经退行性疾病的再生疗法至关重要。本研究介绍了一种非破坏性的、无标记的电化学方法，用于监测单个NSC的代谢变化，发现氧气利用方式和线粒体代谢产物的释放发生改变时，干细胞特性会丧失并开始分化。值得注意的是，通过特定线粒体代谢产物介导的选择性旁分泌信号传导机制的发现，揭示了细胞间交流的一个重要层面。这些见解为精确操控干细胞命运提供了基础，为开发针对神经修复和再生的靶向临床干预措施提供了途径。

摘要

神经干细胞（NSC）在攻克神经退行性疾病方面具有重要价值，因为它们能够重建受损的神经网络。然而，在潜在的临床应用之前，需要深入理解控制干细胞谱系和命运的细胞间信号传导机制。在此研究中，我们采用了非破坏性和无标记的电化学方法来长期追踪NSC的呼吸代谢过程。观察到在干细胞特性丧失和分化开始的同时，氧气利用模式发生了显著变化，这表明在这一转变过程中发生了代谢重编程。对线粒体代谢产物的细胞内和细胞外分析显示，这些代谢产物在细胞外运输时存在差异。通过电化学模拟代谢产物的释放模式，可以促进邻近细胞的神经突生长，这表明线粒体代谢产物介导了旁分泌信号传导系统。