與外周的巨噬細胞庶橱、T細胞贮勃、B細胞一樣，作為大腦內的免疫細胞苏章，小膠質細胞同樣會監(jiān)視大腦微環(huán)境寂嘉，吞噬細胞碎片，即便是在能量不足的情況下也會釋放細胞因子枫绅。
葡萄糖被認為是大腦代謝的主要來源泉孩，大腦對葡萄糖存在很高的依賴性。由于在缺乏葡萄糖的情況下神經元的生存環(huán)境變得惡化并淋，因此在這種環(huán)境中小膠質細胞能夠實施免疫保護和碎片清除功能對于中樞神經系統(tǒng)來說至關重要寓搬。
2020年3月25日加拿大不列顛哥倫比亞大學Brian A. MacVicar研究團隊在Nature communications 雜志上發(fā)表文章利用熒光壽命顯微鏡和雙光子顯微鏡發(fā)現小膠質細胞具有代謝機動性，即便沒有葡萄糖供能狀態(tài)下县耽，小膠質細胞也可以利用谷氨酰胺進行供能句喷，繼續(xù)執(zhí)行免疫監(jiān)視功能镣典。
研究發(fā)現在靜息狀態(tài)下小膠質細胞仍處于高度動態(tài)活動中以實現檢測大腦中變化。NADH是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的還原態(tài)唾琼，還原型輔酶Ⅰ兄春，對于細胞代謝起到關鍵作用，自由狀態(tài)下的NADH主要由糖酵解和三羧酸循環(huán)中產生的父叙。在自由狀態(tài)下其熒光壽命約為400皮秒左右神郊，而與酶結合后（線粒體電子傳遞鏈復合物1），熒光壽命約為2000皮秒趾唱。
此外，研究人員發(fā)現抑制線粒體電子傳遞鏈后小膠質細胞NADH熒光壽命減短蜻懦，即處于自由狀態(tài)的NADH多甜癞，抑制糖酵解后小膠質細胞NADH熒光壽命增加，即處于結合狀態(tài)的NADH多宛乃。因此可以根據NADH的熒光壽命可以反應在代謝變化過程中糖酵解和線粒體氧化磷酸化的比值悠咱。
根據這一特點，研究人員發(fā)現在靜息態(tài)下小膠質細胞的NADH比周圍神經細胞的熒光壽命要短征炼，這表示小膠質細胞在靜息狀態(tài)下小膠質細胞進行更多的糖酵解,依賴于葡萄糖析既，但是后續(xù)實驗發(fā)現小膠質細胞在無糖狀態(tài)下，也能很好的發(fā)揮功能谆奥。
為了進一步研究葡萄糖是如何影響靜息狀態(tài)下小膠質細胞的眼坏，研究人員向CX3CR1-GFP小鼠注射胰島素后，快速降低血糖水平酸些，但是海馬腦區(qū)小膠質細胞的形態(tài)并未發(fā)生變化宰译。此外，通過雙光子顯微鏡對小鼠皮層實現動態(tài)觀察后也發(fā)現正常狀態(tài)下持續(xù)低糖水平魄懂，也并未對小膠質細胞監(jiān)視大腦實質產生影響沿侈。
在利用激光損傷大腦皮層后，即便低血糖市栗，小膠質細胞依然快速聚集在損傷部位缀拭，并未出現小膠質細胞動力障礙。與此同時填帽，在高糖水平下對小膠質細胞也并未產生不良影響蛛淋。這些結果表明小膠質細胞的動力學和功能并不受血糖水平的影響，對代謝環(huán)境的反應存在可塑性盲赊。其實在這里小編有點疑問铣鹏，研究人員分析海馬腦區(qū)小膠質細胞的形態(tài)學和皮層小膠質細胞的動力學特點，為什么不在同一腦區(qū)進行這兩者的研究哀蘑。
目前免疫代謝研究發(fā)現外周免疫細胞可以通過代謝除葡萄糖以外的其他營養(yǎng)物質诚卸，有助于適應各種環(huán)境葵第。
除了葡萄糖，谷氨酰胺可能為小膠質細胞提供能量合溺，在腦內發(fā)現高濃度的代謝源卒密。谷氨酸是谷氨酰胺的脫氨基形式，是主要的中樞神經系統(tǒng)的興奮性神經遞質棠赛。谷氨酰胺的分解為三羧酸循環(huán)提供代謝產物哮奇，并支持NADH的產生。
研究人員通過離體小膠質細胞分別進行葡萄糖+谷氨酰胺睛约，葡萄糖鼎俘，谷氨酰胺培養(yǎng)，結果發(fā)現在含有葡萄糖或谷氨酰胺的條件下小膠質細胞代謝能力仍然很高辩涝，但在缺乏培養(yǎng)基條件下小膠質細胞代謝明顯減少贸伐。并且可以單獨利用谷氨酰胺維持線粒體的活性，這就表明小膠質細胞可以利用谷氨酰胺作為能量來源怔揩。
抑制谷氨酰胺的分解會對小膠質細胞的代謝產生怎樣的影響捉邢？與低血糖水平狀態(tài)相比，在利用沒食子酸抑制谷氨酰胺的分解的同時也不提供葡萄糖后處于自由狀態(tài)的NADH增多商膊，也就是說在血糖水平較低情況下伏伐，谷氨酰胺的分解維持線粒體活動所需的物質來源。
先前研究表明mTOR信號通路參與能量代謝晕拆，可促進谷氨酰胺分解藐翎。更讓人意外的是，mTOR本身受谷氨酰胺調節(jié)潦匈。研究人員發(fā)現在低血糖水平下抑制mTOR信號后小膠質細胞存在明顯的分支收縮阱高，小膠質細胞向受損部位聚集減少，而在血糖充足的狀態(tài)下即使抑制mTOR信號也不會影響小膠質細胞的功能茬缩。因此在環(huán)境變化下當代謝途徑發(fā)生變化時赤惊，mTOR信號會將糖酵解途徑轉換為谷氨酰胺途徑。
總結
總的來說凰锡，作為宿主防御的第一道防線未舟，免疫細胞需要在能源物質缺乏等各種環(huán)境中繼續(xù)發(fā)揮作用。本文揭示了小膠質細胞依賴mTOR信號通路可在糖酵解和谷氨酰胺分解途徑中快速轉換掂为，這種代謝的可塑性使小膠質細胞即使在大腦神經能量穩(wěn)態(tài)失衡后仍能維持其關鍵的免疫監(jiān)視和吞噬作用裕膀。
