牛蛙大脑拥有“备用发电机”：葡萄糖耗尽时可自产酮体供能

大脑依靠血液中的葡萄糖供能，一旦燃料耗尽，神经活动会迅速瓦解。但美国牛蛙拥有一套出人意料的生物备用系统：当葡萄糖供应减少时，它们的大脑可以依靠另一种能源——酮体——维持重要的神经功能。大多数动物在禁食、饥饿或长时间运动导致血糖下降时，会由肝脏将脂肪酸转化为酮体，再经血液输送到大脑等器官。而牛蛙能够直接在大脑中产生酮体，无需完全依赖肝脏，这至少可以在没有葡萄糖的情况下暂时维持大脑活动。这项研究近期发表于《美国国家科学院院刊》，第一作者为密苏里大学生物学家约瑟夫·桑廷。他表示，科学家普遍认为酮体是从身体其他部位输送到大脑的，这一发现就像在一座人人以为只有一种电源的建筑里找到了备用发电机。研究结果也有助于解释牛蛙如何度过每年冬季类似冬眠的状态，此时它们新陈代谢放缓、能量储备耗尽；大脑局部产生酮体，或许是牛蛙在氧气和能量供应不足的春季能够迅速重新激活控制身体机能的关键脑回路的原因之一。桑廷指出，这种完全切换到脑源性能量的能力，与成年大脑需要持续输送和代谢葡萄糖的传统观点相悖。团队接下来希望弄清是什么促使牛蛙切换到这种应急能源，以及能依赖它多久。他们认为这种转变并非永久性的。由于牛蛙与人类有许多相同的基本生物过程，这项研究也可能为理解人脑提供启示。桑廷表示，渐冻症、帕金森病和阿尔茨海默病等许多神经系统疾病都涉及葡萄糖代谢问题，了解大脑如何降低能量需求同时维持功能，未来或可用于治疗多种神经系统疾病。