研究发现
核心机制揭示
通过体内钙成像技术,研究人员发现短期高脂肪饮食(stHFD)会导致海马齿状回(DG)胆囊收缩素(CCK)表达的中间神经元过度兴奋。这种异常活动与DG区域葡萄糖转运蛋白GLUT1表达下降密切相关,导致神经元葡萄糖供应减少。值得注意的是,DG颗粒细胞作为葡萄糖兴奋性神经元,其活动反而在低糖环境下减弱。
分子调控机制
研究发现,葡萄糖浓度降低会引发CCK中间神经元中糖酵解酶PKM2的丝氨酸37磷酸化。磷酸化的PKM2(pPKM2)转移至细胞核后,驱动Warburg效应(类似肿瘤代谢的有氧糖酵解),改变细胞代谢模式。通过基因干预、药物或饮食调节降低PKM2活性,可有效恢复神经元功能并改善记忆表现。
有效干预策略
实验显示:
- 单次腹腔注射葡萄糖(2g/kg)
- 恢复喂养后2小时内
- 化学遗传学抑制CCK中间神经元
以上三种方法均可显著降低过度兴奋的神经元活动,使记忆表现恢复正常。特别值得注意的是,即使在肥胖诱导(DIO)小鼠模型中进行长期干预(10周),仍能观察到空间记忆的改善。
临床转化意义
该研究首次建立了:
- 葡萄糖抑制性CCK中间神经元与认知障碍的直接关联
- PKM2磷酸化作为代谢重编程的关键生物标志物
- 靶向特定神经元代谢的干预新范式
研究团队开发的PKM2抑制剂shikonin在实验中显示出双重疗效——不仅改善记忆功能,还通过影响摄食中枢产生体重控制效应,为肥胖相关认知障碍治疗开辟了新路径。
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