神經元是高度分化的細胞，能產生動作電位、驅動細胞器轉運、保持離子梯度和維持神經傳導，同時，所有的這些動作都需要大量的三磷酸腺苷（ATP）進行供能。那麼問題來了，某些神經細胞的軸突常常能延伸到幾英尺的長度，這導致ATP不能有效的擴散到神經細胞的每個角落。神經元需要維持遠端軸突和突觸區域性 ATP 供應的機制，這些神經元特別容易受到與軸突病理學臨床相關因素導致的的生物能量衰竭和神經退行性疾病，包括阿爾茨海默氏症、帕金森氏症和亨廷頓氏症，以及肌萎縮性嵴側索硬化症和多發性硬化症等等，
因此，揭示維持軸突能量供應的機制便成了治療研究的新興前沿。
今天小編就帶大家來讀一篇有關軸突能量代謝的精品文獻~
一篇剛在《Neuron》期刊發表的：
Oligodendrocytes enhance axonal energy metabolism by deacetylation of mitochondrial proteins through transcellular delivery of SIRT2
IF：17.173（這分數愛了嗎）
研究背景概括
（時間趕的朋友專享）
神經元需要維持軸突 ATP 穩態的機制，而軸突極易發生生物能衰竭。文章中，作者闡明瞭少突膠質細胞透過外泌體運輸 NAD-依賴性脫乙醯酶
SIRT2
支援軸突能量代謝的跨細胞訊號傳導機制。由於神經元中不含SIRT2，但富含於少突膠質細胞中，並透過外泌體釋放。因此，作者透過敲除、敲低SIRT2或阻斷外泌體釋放，證明了SIRT2的跨細胞遞送對軸突能量增強至關重要。又透過質譜法和乙醯化分析表明，經野生型少突膠質細胞條件培養基處理的小鼠神經元出現明顯的線粒體腺嘌呤核苷酸轉運酶1和2
（ANT1/2）
的去乙醯化。SIRT2填充的外泌體體內遞送到有髓軸突中保持了SIRT2敲除小鼠脊髓中的線粒體完整性。因此，作者的研究揭示了少
突膠質細胞向軸突轉運 SIRT2，它透過去乙醯化線粒體蛋白增強 ATP 的產生，為神經系統疾病中促進軸突生物能量代謝提供了一個靶點。
首先來點開胃小菜，文章亮點都有哪些呢？
1。美啊！圖片美啊！！！這點必須亮！！！（科研顏狗往下看）
2。少突膠質細胞的神經元訊號增強軸突線粒體 ATP 產生
3。神經元去乙醯化酶SIRT2的提高促進線粒體 ATP 產生
4。 SIRT2透過外泌體從少突膠質細胞遞送到軸突
5。少突膠質細胞外泌體的體內釋放保持了脊髓軸突線粒體的完整性
接下來，花十分鐘，我們看看這篇研究具體都講了些什麼
名詞解釋（開胃小菜）
MAP2：一種微管結合蛋白，可以用來標記軸突
Div：體外培養天數，Days in vitro
OCR：細胞耗氧率，表明細胞的氧化磷酸化能力
ECAR：胞外酸化率，間接表明細胞的糖酵解能力
AA：抗黴素A，一種呼吸鏈阻斷劑
研究結果（整硬菜）
Fig 1，隨著神經元的成熟，少突膠質細胞增強了軸突能量
首先作者建立了一種不依賴髓鞘的軸突-少突膠質細胞的相互作用模型（a、b），並且透過一種ATP感測器，檢測軸突上的ATP水平（c、d），又透過檢測了體外培養不同天數的實驗組與對照組，發現隨著神經元的成熟，在少突膠質細胞的影響下，軸突的ATP水平有明顯的提升（e~g），並且作者對這個發現從
細胞耗氧量、基礎呼吸、ATP生成、胞外酸化率（h~k）
幾個方面進行驗證，證實了在OL-CM的處理下，細胞的各個指標都高於對照組。
那麼問題出現了，Fig1的結論是在OL-CM處理下可以促進軸突的ATP生成，
但是其中的哪個組分是有效成分呢？
之前有相關研究表明，OL產生的乳酸被運輸到軸突，並在那裡被轉化成丙酮酸，作為有絲分裂的底物，但是作者又試著在在培養基中新增乳酸，結果並沒有顯示乳酸有明顯的改變軸突的ATP水平，另外，作者還試著加入乳酸轉運蛋白的抑制劑，同樣也沒有顯示對ATP水平有影響，這些結果表明
OL並不是透過乳酸這一機制去調節軸突能量的。
因此，作者轉變思路，根據另一文章結果，“OL衍生的外泌體可以增加神經元的存活，長期維持營養缺失的軸突的轉運。”從此入手，作者開始研究OL外泌體對軸突能量的影響。
Fig 2 OL-EXOs 被神經元內化並增強了軸突線粒體的能量
作者先是用ExoGlow標記OL-EXOs，觀察到
OL-EXOs會被神經元攝取
（a、b），接著用OL-EXOs去處理神經元，發現確實有顯示基礎呼吸和ATP的上調（c、d），又從熒光素酶法、ATP感測器觀察軸突的ATP含量（e、f），也得到了同樣的結果。再由反向驗證，作者用EI（一種外泌體抑制劑）處理，也得到了軸突ATP下調的結果（g、h），又透過不同時間處理，證實了確是
OL-EXOs對軸突ATP的含量有上調作用
（i~l）。
那麼又有一個問題出現了，已知是OL-CM中的EXOs對軸突有能量調節作用，那OL-EXOs是外泌體，是個囊泡，裡面包含的可不是單一物質，所以作者為了進一步研究OL-EXOs中調節神經元線粒體能量中的具體成分，作者從以下幾點，選擇出了本文的主角——SIRT2，一種NAD依賴的去乙醯酶。
1、 根據之前已有研究，OL-EXOs中富含SIRT2。
2、 根據小鼠大腦皮層RNA測序轉錄資料庫顯示，SIRT2在OLs中的表達比在神經元中高40倍。
3、 與SIRT2的胞質分佈不同，SIRT2定位線上粒體中，並使線粒體蛋白去乙醯化。
4、 參與細胞能量代謝調節的主要酶，受賴氨酸殘基去乙醯化的調控。
5、 線粒體蛋白的乙醯化是已知的ATP調節因子。
綜合以上幾點作者提出了一個假設：
SIRT2透過外泌體，從OLs轉移到軸突，並對線粒體蛋白進行去乙醯化處理，增強細胞的能量代謝。
圍繞這個假說，就有了以下幾個研究成果。
Fig3 SIRT2在神經元中檢測不到，但在 OLs 中富集並透過外泌體釋放
F&G：免疫金電子顯微鏡顯示 SIRT2標記的多囊泡體 （箭頭）在體外和體內OLs差別。
H：SIRT2從WT OL-EXOs中釋放，且在KO OL-EXOs中沒有顯示。（HSP70是一種外泌體標誌物）。
SIRT2在OLs是選擇性表達，且不在神經元中表達（a）
， 又透過免疫印跡顯示了不同年齡的小鼠在大腦皮層、頸部脊髓中SIRT2和MBP的表達，這間接證明了在高表達MBP的OLs中，隨著小鼠的發育，富含白質的頸髓中，SIRT2的明顯上調，與OLs中的高表達相對一致（b~e）。又透過免疫金的電子顯微鏡顯示，
SIRT2確實是透過囊泡分泌的
（f、g），並且在去除了OL-EXOs的結果中沒有顯示，更加佐證了SIRT2不存在與神經元，但在 OLs 中富集並透過外泌體釋放。
Fig 4 sirt2在神經元中的表達增加了 ATP的產生
不難看出，綜合Fig 4的結果，
轉染了SIRT2過表達載體的神經元細胞和軸突比對照組（FLAG-tag）都有著更高水平的ATP水平
（a~e）。
Fig 5 SIRT2缺陷的OLs消除了軸突ATP的增加
在Fig 4的基礎上，作者進行了反向驗證，
既然轉染過表達載體有上調顯示，那麼敲降會下調嗎？
從Fig 5的結果上來看，結果是肯定的。先是從影象和定量分析開始，顯示了轉染SIRT2-siRNA的OL的SIRT2的含量低於對照組（a、b），又透過共培養的方式，得到即使與OL共培養，但由於SIRT2的敲降，導致ATP水平並沒有上調的結果（c、d），再有
SIRT2敲降與否，並不影響軸突的形態與外泌體的數量
（e、f），最後再次驗證，與SIRT2 WT OLs共培養會上調ATP水平，但是敲降SIRT2後，這種上調會被抵消（g、h）。
現在，我們都知道是OL-EXOs中的SIRT2對軸突能量有調節作用了，那麼，我們進一步來驗證，是不是前面假設的，對線粒體蛋白去乙醯化導致軸突ATP水平的上升。
Fig 6. SIRT2透過對線粒體蛋白的去乙醯化來調節軸突能量
E&F：免疫印跡（e）和相對乙醯化訊號比率（f）顯示在OL-CM處理下線粒體蛋白乙醯化程度降低。
G&H：描述對照組，WT OL-CM、SIRT2 KO OL-CM的乙醯化蛋白水平。
同樣先對不同組別的神經元線粒體基質進行ATP水平的測定（a、b），又對神經元線粒體蛋白進行分餾、質譜分析（c、d），得到了幾種乙醯化的線粒體蛋白，並對其進行進一步研究，發現，在
OL-CM的處理下，幾種蛋白的乙醯化程度都有所降低
，又透過免疫共沉澱技術，對比敲降組細胞的結果，得到
ANT1/2均有較強的去乙醯化作用
（g、h），所以不難得出，SIRT2透過對線粒體蛋白的去乙醯化，來調節軸突能量。
在Fig 6以後，作者又雙叒叕進一步驗證，是不是當ANT1/2去乙醯化，才對線粒體有影響，這裡不再贅述。
Fig 7 .WT體內遞送去乙醯化ANT1/2的增加保持了小鼠脊髓中軸突線粒體的完整性
作者首先提出，
SIRT2的敲降，不影響小鼠脊髓背側白質中軸突內線粒體的密度
（a、b）又對小鼠注射混合物後，測定軸突內線粒體的膜電位，顯示了不進行敲除處理的組別，都有更高的膜電位，間接表示
做敲除處理的組別的線粒體的穩定性低於無敲低處理的組別
（c~k），又定位到SIRT2出現在脊髓背側白質的有髓軸突（l、m），同時觀察到外泌體中的WT OL-EXOs的SIRT2被遞送到SITR2 KO的有髓軸突中（n），並對這個部位的泛乙醯化蛋白進行分析，證實了注射了WT EXO的小鼠的ANT1/2的乙醯化水平降低。至此，得出
OLs產生的SIRT2會被遞送到有髓軸索區，並且在這裡消除 SIRT2-ko小鼠的軸索線粒體缺陷。
好了，這就是這篇文獻的所有講解，是不是感覺文章思路清晰，邏輯縝密呢，現在給各位看官送上餐後甜點之思路導圖，結合前文使用效果更佳噢~
最後我們對全文進行總結：
首先作者透過神經元與OLs的共培養髮現OLs可以增強能量代謝，然後發現是OLs-EXO起的作用，並透過分析，明確了是EXOs中的SIRT2進行的能量調節。再透過刪除、敲低 SIRT2或阻斷外泌體釋放，作者證明 SIRT2的跨細胞遞送對軸突能量增強至關重要。最後，又透過質譜法、乙醯化的分析，OL-CM處理後的SIRT2 KO小鼠神經元線粒體中的ANT1/2有明顯的去乙醯化。另外，攜帶SIRT2的外泌體也保持了SIRT2 KO小鼠脊髓線粒體的完整性。
綜上所述，作者揭示了少突膠質細胞向軸突轉運 SIRT2，透過對線粒體蛋白的去乙醯化增強 ATP 的產生這一能量供應機制。
好！今天的“精品導圖”節目就播送完畢了
我們下期再見~
