几种中性氨基酸可影响神经元活动模式

对于神经细胞在发育过程中必须经历的关键代谢变化，以及该程序的暂时变化如何影响大脑回路和行为，仍知之甚少。

2023年3月29日，奥地利科学技术研究所Gaia Novarino团队在Cell 在线发表题为 “Large neutral amino acid levels tune perinatal neuronal excitability and survival” 的研究论文， 该研究表明大中性氨基酸（包括色氨酸、酪氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸）水平可调节围产期神经元的兴奋性和存活率。 SLC7A5是一种代谢必需的大中性氨基酸(LNAAs)转运体，其突变导致自闭症，受这一发现的启发，该研究利用代谢组学分析来研究大脑皮层在不同发育阶段的代谢状态。

该研究发现前脑在整个发育过程中经历了显著的代谢重塑，某些代谢物组显示出特定阶段的变化，但打乱这一代谢程序的后果是什么？通过控制神经细胞中Slc7a5的表达，该研究发现LNAAs和脂质的代谢在皮层中是相互关联的。神经元中Slc7a5的缺失会影响出生后的代谢状态，导致脂质代谢的转变。 此外，它会导致神经元活动模式的阶段和细胞类型特异性改变，导致长期的回路功能障碍。

人类皮层的发育需要及时协调一系列步骤，这些步骤旨在生成精确范围的定位正确且功能整合的神经元细胞。 这些步骤是由一个基因网络引导和调节的，这些基因的突变可能是神经发育和神经精神障碍的基础。具有挑战性的环境条件也可能导致神经发育的病理变化，但对这些因素的识别是复杂的，了解较少。 然而，遗传条件为分离影响大脑组装的一些外部因素提供了易于处理的切入点。

编码大型中性氨基酸(LNAA)转运体(LAT1)的基因SLC7A5突变是自闭症谱系障碍的罕见原因。 大多数LNAA是必不可少的；因此，它们在人体内的存在取决于饮食摄入量。然而，这些氨基酸(AAs)的水平是否以及如何随时间在大脑中变化，以及它们数量的波动如何影响神经发育的过程，在很大程度上仍然未知。事实上，人们对大脑发育过程中的代谢程序以及由此产生的特定营养依赖知之甚少。例如，关于出生后大脑代谢如何立即变化的数据很少。这段时期很有趣，因为大脑经历了一系列的成熟过程，同时生物体必须适应新的喂养和环境条件。 了解特定的营养物质如何影响大脑成熟可能是预防或纠正某些神经发育疾病的关键。

机理模式图（图源自Cell ）

总之，该研究分析强调了饮食获得的因素，如必需的AAs，对神经发育的重要性。 在具有SLC7A5突变的小鼠和人类中观察到的小头畸形发病轨迹相似，这表明尽管该研究的代谢特征描述了小鼠大脑的变化，但人类和小鼠可能在不同时间采用类似的代谢程序。 此外，所观察到的表型的阶段和细胞类型特异性指出了进行纵向研究评估环境的重要性，代谢相关因素可以影响大脑发育的特定阶段，并可能与人类神经发育条件下的遗传因素相互作用。

来源：Bioon细胞 2023-04-07