科学家们早已知道髓鞘不会同时出现在大脑各处。某些区域较早髓鞘化，其他区域则要晚得多，这种时间差异塑造了从运动发育到认知成熟的各个方面。但这些区域差异为何会出现一直是个谜。发表在《自然·神经科学》上的一项新研究题为"通过ACLY调控的组蛋白乙酰化实现葡萄糖依赖的空间和时间性少突胶质细胞前体细胞增殖调控"，指出了一种意想不到的驱动因素：变化的葡萄糖水平作为一种代谢开关，告诉前体细胞何时分裂以及何时成熟为形成髓鞘的少突胶质细胞。
这项由纽约城市大学研究生中心高级科学研究中心(CUNY ASRC)研究人员主导的工作，绘制了发育中鼠脑的葡萄糖分布图，并揭示这些空间和时间上的波动不仅仅是代谢背景噪音，而是指导性信号。作者在论文摘要中写道："高葡萄糖水平区域表现出比低葡萄糖区域更大的少突胶质细胞前体细胞(OPC)增殖和组蛋白乙酰化"，表明葡萄糖是调控少突胶质细胞前体细胞群体动态的关键调节因子。
CUNY ASRC质谱成像核心设施利用MALDI成像技术，团队可视化了小鼠早期发育过程中大脑各区域的葡萄糖浓度。富含葡萄糖的区域包含活跃分裂的少突胶质细胞前体细胞，而葡萄糖水平较低的区域则容纳了开始分化为少突胶质细胞的细胞。这种模式表明葡萄糖可用性有助于确定少突胶质细胞前体细胞是扩大数量还是转向髓鞘生成。
"我们的发现表明葡萄糖不仅是大脑的燃料，也是细胞分裂的信号，"CUNY ASRC神经科学计划博士后研究员、主要作者Sami Sauma博士表示。"当特定脑区域的葡萄糖水平较高时，前体细胞利用它来驱动增殖。随着葡萄糖水平变化，相同细胞转换档位并开始成熟。"
一种名为ATP-柠檬酸裂解酶(ACLY)的酶在此过程中起核心作用，它将葡萄糖衍生的柠檬酸在细胞核内转化为乙酰辅酶A。这种乙酰辅酶A促进组蛋白乙酰化，激活细胞增殖所需的基因。当研究人员在少突胶质细胞前体细胞中删除Acly基因时，细胞无法有效增殖，由于少突胶质细胞前体细胞数量减少导致髓鞘暂时减少。然而分化仍然发生，这要归功于补偿途径：成熟的少突胶质细胞可以从酮体等替代燃料在细胞核外生成乙酰辅酶A。
这种代谢灵活性不仅仅是一种生化奇观。当缺乏ACLY的少突胶质细胞前体细胞的小鼠采用生酮饮食时，它们的髓鞘缺陷得到改善。CUNY ASRC神经科学计划创始主任、资深作者Patrizia Casaccia医学博士表示："同一条细胞谱系在发育的不同阶段解释不同的代谢信号。通过了解葡萄糖和替代能源如何调控增殖和髓鞘形成，我们正在发现新的代谢策略，这些策略可以用于保护发育中大脑的髓鞘。"
在小鼠中研究的这一发育窗口大致对应于人类妊娠的32至40周——早产儿特别容易受到脑白质损伤的时期。这一发现引发了可能性，即在此阶段提供代谢支持可能有助于保护负责构建髓鞘的前体细胞。这些发现也可能为修复多发性硬化症等疾病中的髓鞘提供未来方法。
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