特殊血管细胞根据局部能量需求调节脑毛细血管中的血流

当我们闻到热狗的味道时，可能会勾起童年时在后院烧烤或参加棒球比赛的回忆。在此过程中，大脑中控制嗅觉和长期记忆的区域会迅速激发冲动。为了为来自神经元的这些信号提供燃料，活跃的大脑区域需要以血糖葡萄糖形式存在的氧气和能量，这些能量会通过血管快速输送。

现在，马里兰大学医学院的研究人员发现，位于大脑最小血管顶部的某种类型的细胞可以感知大脑区域何时需要能量。当葡萄糖水平较低时，这些细胞会发出血管扩张信号，从而增加局部血流量并允许更多能量为大脑的该部分提供燃料。

这些来自小鼠实验的发现发表于2022年12月27日的CellReports上。

“这些血流波动有助于引导大脑的能量资源来支持日常功能，”研究负责人、UMSOM生理学助理教授ThomasLongden博士说。“正如我现在所说的那样，我大脑中的血流将被转移到控制声带的语言区域和运动(或运动)区域，以推动这些过程。”

2022年，Longden博士的实验室发表在《科学进展》(ScienceAdvances)上的一篇论文表明，钙形式的信号(由通过血管的电脉冲形成)导致某些大脑毛细血管松弛以控制血流。在他们的最新研究中，他的团队证明了位于毛细血管外侧的一种特定类型的细胞，称为周细胞，根据它们对局部能量需求的感知来引导这些电脉冲。

研究人员使用先进的显微镜直接观察了小鼠大脑中发生的这一过程，然后解剖出毛细血管及其附着的周细胞。然后，他们测量了调整葡萄糖水平时周细胞发出的电信号。他们发现当糖水平低时，周细胞会迅速产生电信号，但当糖水平高时则不会。

“如果大脑血管没有及时向神经元提供足够的能量，就会出现能量供需不匹配的情况。这会导致大脑神经元承受压力，从而导致蛋白质代谢受损，神经元如何放电，甚至最终导致细胞死亡，”该研究的共同作者、UMSOM生理学博士后研究员AshwiniHariharan博士说。

“这种大脑血管功能的能量衰竭已被证明会在衰老过程中发生，在某些神经退行性疾病中，如阿尔茨海默氏症和中风，”UMSOM院长MarkT.Gladwin医学博士、医学事务副总裁说，马里兰大学巴尔的摩分校和JohnZ.andAkikoK.Bowers特聘教授。

Longden博士补充说：“通过研究这一过程的正常运作方式，研究人员可能能够进一步了解衰老或神经退行性疾病中发生的情况，从而开发出更好的疗法。”