中國博士生一作Cell：揭開神經再生的代謝密碼，磷酸戊糖途徑維持神經系統感覺穩態與再生修復

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

維持體內平衡（即在外部變化中保持內部穩定的能力），對于生物體的生存至關重要。在神經系統中，這需要一些機制，既能在生理條件下維持神經元功能，又能對損傷產生適應性反應。然而，與軸突能夠再生的外周神經系統（PNS）不同，成年中樞神經系統（CNS）在損傷后無法再生，這既是因為抑制性的環境，也是由于神經元本身生長能力的不足。這凸顯了這兩個系統在穩態和修復反應效率上的根本差異。

盡管在尋找再生的分子調控因子方面付出了巨大努力，但有效的再生策略仍然有限。對于脊髓損傷（SCI）來說，目前尚無治愈方法，因此，發現這些再生調控因子尤為緊迫。

2026 年 1 月 5 日，帝國理工學院Simone Di Giovanni團隊（博士生宋雅玥為第一作者）在國際頂尖學術期刊Cell上發表了題為：A glycolytic shunt via the pentose phosphate pathway is a metabolic checkpoint for nervous system sensory homeostasis and axonal regeneration 的研究論文。

該研究揭示了磷酸戊糖途徑（PPP）在神經系統中的意想不到的新作用——作為神經系統的“代謝檢查點”，不僅維持著日常的感覺穩態，還能在損傷后促進軸突再生。重新激活 PPP，能夠促進代謝重編程，恢復感覺和運動軸突生長，并改善脊髓損傷（SCI）后的神經功能恢復。這些發現凸顯了 PPP 在中樞神經系統（CNS）修復中的治療潛力。

論文第一作者宋雅玥，宋雅玥本科畢業于天津醫科大學，現為帝國理工學院博士研究生

神經系統再生難題

我們的神經系統分為中樞神經系統（例如脊髓）和外周神經系統（例如坐骨神經），但中樞神經損傷后很難再生，會導致癱瘓等嚴重后果。而外周神經卻有一定的再生能力。為什么會有這種差異？科學家們一直試圖從分子層面找到答案。

在這項研究中，研究團隊以背根神經節（DRG）神經元為模型——這些神經元的軸突分為外周支（能再生）和中樞支（不能再生），是研究再生機制的理想系統。通過蛋白質組學分析，他們發現了一個關鍵差異：磷酸戊糖途徑（PPP）在外周軸突中高度富集。

什么是磷酸戊糖途徑？

磷酸戊糖途徑（PPP）是葡萄糖代謝的一個分支途徑，主要產生兩種物質：NADPH（還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）和核糖-5-磷酸（R5P，核苷酸的前體）。簡單說，PPP 就像一條“代謝岔路”，既能幫助細胞抵抗氧化應激，又能為合成 RNA 和 DNA 提供原料。

該研究顯示，在外周軸突中，PPP 酶（例如轉酮醇酶 TKT）和代謝物水平顯著高于中樞軸突。這種富集使得外周軸突能更好地應對機械刺激產生的活性氧（ROS），維持氧化還原平衡。

PPP 的雙重角色：從日常感覺到損傷修復

角色一：維持感覺穩態

當我們走路或觸摸物體時，外周神經承受著機械壓力，會產生活性氧（ROS）。PPP 通過生成 NADPH 來中和 ROS，防止氧化損傷。實驗表明，抑制 PPP 會導致 ROS 升高，引發機械性痛覺過敏。

角色二：促進軸突再生

在坐骨神經損傷（SNI）后，PPP 被激活，特別是非氧化分支，產生大量 R5P，支持核苷酸合成和 RNA 轉錄。相反，在脊髓損傷（SCI）后，PPP 卻“沉默”了，導致再生失敗。

研究團隊進一步發現，SNI 能誘導轉錄因子（例如 Hif1α 和 c-Myc）上調 PPP 基因，而 SCI 則不能。代謝組學數據證實，SNI 后 PPP 代謝物和核苷酸水平升高，而 SCI 后無變化。

干預策略：激活 PPP 促進再生

研究團隊測試了兩種方法：

1、過表達轉酮醇酶（TKT）：在神經元中增加 TKT 表達，能增強軸突在抑制性環境（例如中樞髓鞘）中的生長。脊髓損傷后，TKT 過表達的感官軸突能跨越損傷區，運動軸突也顯示更多生長。

2、口服核糖補充：核糖是 R5P 的前體，口服核糖能模擬 PPP 激活效果。研究發現，核糖處理提高了核苷酸代謝，增強了轉錄活性，并促進了軸突再生。

從機制上來說，PPP 激活通過增加 RNA 合成和重啟發育相關基因程序來驅動再生。這類似于讓成年神經元“返老還童”，重新獲得生長能力。

在動物模型中，PPP 干預不僅促進了軸突再生，還改善了運動功能（例如行走評分提高）和感覺功能（例如觸覺恢復）。解剖學上，還觀察到更多興奮性突觸和血清素能神經纖維的生長，表明神經網絡得到修復。

意義與展望

這項研究首次將 PPP 定位為連接神經系統感覺穩態和再生的“代謝檢查點”，解釋了為什么外周神經更易再生。它不僅深化了對神經系統代謝基礎的理解，還為治療脊髓損傷（SCI）提供了新策略——例如，核糖作為一種簡單易得的補充劑，具有臨床轉化潛力。

未來，還需要通過研究需進一步優化干預方案，并探索 PPP 在其他神經元類型中的作用。但無疑，這一發現為我們打開了代謝調控神經再生的大門。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)01379-0