揭示神经元应激如何扰乱大脑皮层代谢并引发脑部疾病
过度活跃的免疫反应导致的急性炎症会严重损害大脑。
这种系统性应激影响大脑皮层特定代谢中枢的生化通路，导致神经细胞损伤，甚至在脑部结构性损伤可检测之前。（1✔ ✔可信来源
脂多糖（LPS）诱导急性炎症模型小鼠的脑代谢组学和生物信息学分析揭示区域特异性代谢变化，并识别出神经炎症的潜在生物标志物）
该发现来自日本近畿大学（Kindai University）生物导向科学技术学院的三津井敬一（Kei Zaitsu）教授领导的研究，已发表在《蛋白质组研究杂志》（Journal of Proteome Research）上。
追踪神经元关键生物标志物并评估尿素水平，有助于识别痴呆症、阿尔茨海默病、帕金森病和亨廷顿病等神经退行性疾病的进展。
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利用小鼠模型追踪神经炎症通路
研究团队采用高剂量脂多糖（LPS）小鼠模型诱导急性全身性炎症，分析了大脑皮层、海马体、小脑和下丘脑四个脑区的代谢变化。腹腔注射LPS后，血清白细胞介素-1β（IL-1β）水平显著上升，证实了强烈的炎症反应。
三津井敬一教授解释道：“我们应用基于PiTMaP的脑代谢组学，研究LPS诱导急性炎症模型小鼠不同脑区的代谢变化。”
该研究团队包括近畿大学的杉浦真之介（Shinnosuke Sugiura）、名古屋市公共卫生研究所（Nagoya City Public Health Research Institute）的谷口雅（Masaru Taniguchi）、爱知县警察总部（Aichi Prefectural Police Headquarters）法医科学实验室的久津根一昭（Kazuaki Hisatsune）以及金城学院大学（Kinjo Gakuin University）的浅野智美（Tomomi Asano），他们采用了PiTMaP——一种可直接从脑组织分析完整代谢物的快速代谢组学平台，无需复杂预处理步骤。
这使得每个脑区能高通量分析70多种代谢物。主成分和判别分析显示显著模式：仅大脑皮层出现明显代谢紊乱，而其他脑区基本保持不变。
识别早期神经元应激的生化指标
在大脑皮层代谢物变化中，N-乙酰天门冬氨酸（NAA）——一种已知的神经元损伤标志物——显著减少。NAA水平下降与神经元损伤和神经能量代谢障碍相关。
本研究中，NAA水平与血清IL-1β呈强负相关，表明系统性炎症可能直接导致神经元应激。研究人员还观察到天门冬氨酸和苹果酸水平显著降低，这两者均是苹果酸-天门冬氨酸穿梭（MAS）的关键成分。MAS是一种线粒体通路，对将胞质NADH转移至线粒体至关重要。
MAS紊乱此前已与炎症诱导的线粒体功能障碍相关联，当前发现强化了这一机制联系。相关性分析揭示这些代谢物间的紧密关联，暗示炎症应激期间线粒体代谢流受损。
尿素水平升高预示代谢衰竭
第二项重大发现是尿素积累，表明大脑皮层星形胶质细胞内尿素循环的激活或失调。尿素循环日益被视为神经退行性病理的贡献者，尿素堆积已在阿尔茨海默病和亨廷顿病等疾病中被报道。
本研究中，尿素和NAA被确定为“枢纽代谢物”（即通过网络分析识别的核心节点），凸显其在炎症诱导代谢紊乱中的重要性。
NAA减少、MAS中间体降低和尿素升高的综合代谢模式支持这一假设：急性全身性炎症可在结构性损伤可检测之前损害神经元代谢。这些早期生化变化可能为识别神经炎症易感性提供宝贵窗口。
三津井教授总结道：“这些发现表明，天门冬氨酸代谢、MAS和尿素积累与LPS诱导的炎症密切相关。”
神经炎症筛查结合人工智能可助力脑疾病预测
从长远看，这项工作为开发代谢生物标志物铺平道路，有助于识别由慢性炎症驱动或加剧的神经退行性疾病风险人群。
若在后续人体研究中得到验证，可能通过外周测量的NAA和尿素水平，帮助临床医生在症状出现前检测神经炎症，实现早期干预。
他们整合代谢组学、生物信息学和机器学习的方法（包括受试者工作特征曲线下面积达1.0的随机森林分类）凸显了先进分析工具在揭示疾病隐藏代谢特征中的强大作用。
本研究深化了我们对大脑如何应对急性全身性炎症的理解，突显了脆弱的代谢通路，并为炎症相关神经疾病的早期检测策略提供了新线索。
**参考文献：**1. 脂多糖（LPS）诱导急性炎症模型小鼠的脑代谢组学和生物信息学分析揭示区域特异性代谢变化，并识别出神经炎症的潜在生物标志物
来源-尤里卡警报（Eurekalert）
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