Nat Commun：新研究首次繪制出人類大腦的脂質組圖譜

科學家們發現，腦組織中93%的脂質在白質、灰質、下皮層（subcortex）、視覺和運動皮層以及負責決策、社會行為和其他功能的前額葉皮層中分布不同。

大腦脂質組（lipidome）的異常往往發生在精神和認知障礙中，因此繪制這些脂質分子的圖譜應有助于獲得更多有關疾病的信息。

作為腦組織的主要成分，脂質是一種脂肪化合物，占灰質細胞體所有分子的35%～40%，占白質軸突髓鞘的78%。腦組織中的脂質種類繁多，包括膽固醇、磷脂和鞘磷脂等含磷化合物以及其他分子。

由于脂質參與神經元的代謝和生長、細胞間信號的傳遞以及對炎癥過程的控制，脂質組組成的異常與諸如自閉癥、精神分裂癥和阿爾茨海默病之類的認知障礙有關。然而，人們對脂質組與腦組織結構特征之間的關系仍然知之甚少，這限制了利用脂質作為分子標志物來檢測腦部疾病。

在一項新的研究中，來自斯科爾科沃科學技術學院的研究人員繪制了世界上第一張人腦脂質圖譜。他們研究了四個健康人的腦組織樣本，評估了大腦 75 個不同部位的脂質組成。這些樣本中的脂質是用質譜法鑒定的，其中質譜法可以通過分子的質量電荷比和分子在磁場中的運動模式來確定分子的結構。相關研究結果近期發表在Nature Communications期刊上，論文標題為“Lipidome atlas of the adult human brain”。

這些作者共發現了 419 種不同的脂質，其中大部分（93%）不均勻地分布在人腦的不同部位。例如，下皮層（大腦最古老的部分）、運動和視覺皮層的膽固醇含量相對較高，而負責復雜社會行為和決策的前額葉皮層的膽固醇含量相對較低。

由于大多數脂質存在于髓鞘中，這些作者研究了大腦特定部位的髓鞘含量是否會影響其典型的脂質組。他們的研究結果發現，富含髓鞘的白質主要含有神經酰胺、兩類磷脂和含飽和脂肪酸的脂質。

由于大腦中白質的主要功能是通過軸突傳遞信號，這些類型的脂質被認為是大腦白質組織發揮其功能所必需的。多不飽和脂肪酸脂質在灰質中普遍存在，灰質中含有大量細胞體而不是軸突，幾乎沒有髓鞘。這表明，此類分子可能對細胞內的信號處理非常重要。

圖片來自Nature Communications, 2024, doi:10.1038/s41467-024-48734-y

斯科爾科沃科學技術學院神經中心研究工程師Maria Osetrova說，“今后，我們計劃對下皮層脂質組進行徹底研究，因為這項研究只覆蓋了下皮層脂質組的一部分，我們還計劃研究各種精神疾病患者的大腦樣本。對下皮層脂質組的潛在完整'解碼’將幫助我們更好地理解精神疾病的本質及其對大腦結構和功能的影響。”（生物谷Bioon.com）

參考資料：

Maria Osetrova et al. Lipidome atlas of the adult human brain. Nature Communications, 2024, doi:10.1038/s41467-024-48734-y.