哺乳动物无机多磷酸盐可能是神经系统疾病中的重要信号分子吗？

doi:10.4103/1673-5374.382242

摘要/Abstract

摘要： https://orcid.org/0000-0002-8105-1701 (Maria E. Solesio)

Abstract: Since the early stages of life on earth, cellular metabolism has evolved to adapt to fluctuations in nutrient and oxygen availability. In this context, mammals, which are probably the organisms that show one of the highest levels of metabolic complexity, have developed an elegant system that uses constant and rechargeable energy sources of modulate their metabolism. This homeostasis is especially important in the central nervous system, as neurons and other cells in the brain are highly susceptible to fluctuations in nutrients and oxygen availability. At the molecular level, these energy sources are based on molecules that contain highly energetic bonds. The main metabolite with energy-rich bonds in mammalian cells is adenosine triphosphate. However, other molecules also present dynamic roles in cellular metabolism in these organisms. One of the lesser known of these molecules is inorganic polyphosphate (polyP). PolyP is an ancient polymer, which has been well conserved throughout evolution; it is present in every tissue of all studied organisms. PolyP bonds are isoenergetic to those found in adenosine triphosphate, and its role as a key energy metabolite has already been demonstrated by us and others in various systems, including mammalian cells (Guitart-Mampel et al., 2022). PolyP is ubiquitously distributed in the cell, although one of its preferred locations in mammals is mitochondria, where the vast majority of adenosine triphosphate is produced via oxidative phosphorylation. In fact, the levels of mitochondrial polyP seem to be intimately related to the status of the electron transfer chain. Moreover, the regulatory effects of polyP on some crucial mammalian mitochondrial processes that are closely related to the bioenergetic status of cells and usually deleteriously affected in neurological disorders; such as calcium and protein homeostasis, and the maintenance of the oxidative status; have also been described. Most likely as a consequence of its role in bioenergetics, polyP has also been reported to be involved in the cellular stress response of various organisms. For example, it has been shown that polyP can act as a primordial chaperone (Gray et al., 2014). This stress response is also often activated in neurological disorders. In fact, a recent and elegant study proposed that assessing the levels of polyP released by astrocytes could serve as a promising biomarker in amyotrophic lateral sclerosis and frontotemporal dementia (Arredondo et al., 2022). However, the molecular mechanism by which polyP exerts its effects on mitochondrial and cellular physiology, including bioenergetics, remains poorly understood, especially in mammals. One plausible explanation for these effects could be via the signaling role that polyP has shown in different organisms, including mammalian cells.

. 哺乳动物无机多磷酸盐可能是神经系统疾病中的重要信号分子吗？[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2024, 19(4): 701-702.

Renata Torres Da Costa, Maria E. Solesio. Could mammalian inorganic polyphosphate be a crucial signaling molecule in neurological disorders?[J]. Neural Regeneration Research, 2024, 19(4): 701-702.

参考文献

引言

出版重点

《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

期刊出版来自于脑损伤与神经再生、脊髓损伤与神经再生、周围神经损伤与神经再生和神经退行性病与神经再生、神经影像与神经再生的相关研究。期刊关注神经损伤与再生过程中的轴突再生、突触生长、神经可塑性、神经修复和替代、神经移植等最新研究成果。尤其关注应用细胞治疗、基因治疗、生物因子治疗、药物治疗、手术治疗、康复治疗、物理疗法、组织工程、生物工程、生物材料、神经假体等干预性方法产生神经再生效果的相关研究。文章应清晰描述抑制神经元损伤、减轻神经元损伤的一系列变化，保护损伤神经元的过程、方法、程度与评价，突出从细胞分子水平以及分子生物学水平解释神经元损伤后以及预后再生的机制。

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文章快阅

延伸阅读

NRR：美国罗格斯大学Maria E. Solesio团队揭示聚磷酸盐在哺乳动物各系统可作为关键能量代谢物

自地球上生命的早期阶段以来，细胞新陈代谢已经进化以适应营养物和氧气可用性的波动。在这种情况下，哺乳动物可能是代谢复杂性最高的生物之一，它们已经开发出一种优雅的系统，该系统使用恒定且可充电的能源来调节它们的新陈代谢。这种体内平衡在中枢神经系统中尤为重要，因为大脑中的神经元和其他细胞极易受到营养物质和氧气可用性波动的影响。在分子水平上，这些能源基于包含高能键的分子。哺乳动物细胞中具有高能键的主要代谢物是三磷酸腺苷。然而，其他分子也在这些生物体的细胞代谢中发挥动态作用。这些分子中鲜为人知的一种是无机聚磷酸盐。聚磷酸盐是一种古老的聚合物，在整个进化过程中一直保存完好，它存在于所有研究生物体的每个组织中。

来自美国罗格斯大学Maria E. Solesio团队认为，聚磷酸盐普遍分布在细胞中，尽管它在哺乳动物中的首选位置之一是线粒体，其中绝大多数三磷酸腺苷是通过氧化磷酸化产生的。事实上，线粒体聚磷酸盐的水平似乎与电子传递链的状态密切相关。此外，聚磷酸盐对一些关键的哺乳动物线粒体过程的调节作用与细胞的生物能量状态密切相关，通常在神经系统疾病中受到有害影响，例如钙和蛋白质稳态，以及氧化状态的维持。聚磷酸盐还参与各种生物体的细胞应激反应。例如，聚磷酸盐可以充当原始伴侣。这种压力反应也经常在神经系统疾病中被激活。评估星形胶质细胞释放的聚磷酸盐水平可以作为肌萎缩侧索硬化症和额颞叶痴呆症的一种有前途的生物标志物。然而，聚磷酸盐对线粒体和细胞生理学（包括生物能量学）发挥作用的分子机制仍然知之甚少，尤其是在哺乳动物细胞中。对这些影响的一种合理解释可能是通过聚磷酸盐在不同生物体（包括哺乳动物细胞）中显示的信号作用。

文章在《中国神经再生研究（英文版）》杂志2024年 4月 4 期发表。