日本理化研究所腦科學(xué)綜合研究中心平瀨肇和大江祐樹(shù)等領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究小組,開(kāi)發(fā)出一種腦內(nèi)糖原分布變化可視化技術(shù),并利用這一技術(shù)成功觀察到腦內(nèi)糖原隨年齡改變的分布變化。
糖原是由肝臟和肌肉合成并儲(chǔ)存能量的一種多糖,在腦中也有儲(chǔ)存。科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn),糖原不僅是腦活動(dòng)的能源,還參與記憶固定等重要的大腦活動(dòng)。但腦糖原極微量且易于分解,以目前的方法不可能保存腦糖原并使其可視化,因此無(wú)法在細(xì)胞水平和組織水平了解腦中糖原的分布。
針對(duì)這一問(wèn)題,研究小組通過(guò)微波照射小鼠的大腦,使包括糖原分解酶在內(nèi)的腦內(nèi)酶的活性瞬間失活,然后用固定法和抗糖原抗體免疫組織染色法結(jié)合,觀察到細(xì)胞內(nèi)微小結(jié)構(gòu)和腦部整體結(jié)構(gòu),這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)糖原進(jìn)行可視化觀察。
研究小組首先觀察小鼠整個(gè)大腦中的糖原,然后比較大腦各區(qū)域單位的糖原量。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與記憶和紋狀體突觸可塑性緊密關(guān)聯(lián)的海馬、大腦皮質(zhì)第一層、紋狀體、小腦分子層糖原量較多。研究小組隨后還發(fā)現(xiàn),小鼠腦中星形膠質(zhì)細(xì)胞是儲(chǔ)存糖原的特定細(xì)胞,這與電子顯微鏡觀察報(bào)告的結(jié)果一致。
研究小組觀察了腦糖原與年齡的關(guān)系。小鼠平均壽命約兩年,通過(guò)對(duì)年齡分別為1年、1.5年和兩年的小鼠與2至3月的小鼠比較發(fā)現(xiàn),腦糖原分布隨年齡增加出現(xiàn)較大變化。分子量較大的糖原在年輕小鼠腦中呈鑲嵌狀分布,而在1.5年和兩年大的小鼠腦中完全消失。他們測(cè)定所有糖原時(shí)還發(fā)現(xiàn),無(wú)論年輕與否,糖原存儲(chǔ)量差別不大,而分子量大的糖原隨年齡增加全部消失,且在老齡小鼠腦中有無(wú)法分解的異常糖原。
阿爾茨海默氏?。ɡ夏晷园V呆)與糖原有較大關(guān)聯(lián),上述突破對(duì)研究阿爾茨海默氏病等腦部疾病具有重要作用。