中国博士生一作Cell：揭开神经再生的代谢密码，磷酸戊糖途径维持神经系统感觉稳态与再生修复

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

维持体内平衡（即在外部变化中保持内部稳定的能力），对于生物体的生存至关重要。在神经系统中，这需要一些机制，既能在生理条件下维持神经元功能，又能对损伤产生适应性反应。然而，与轴突能够再生的外周神经系统（PNS）不同，成年中枢神经系统（CNS）在损伤后无法再生，这既是因为抑制性的环境，也是由于神经元本身生长能力的不足。这凸显了这两个系统在稳态和修复反应效率上的根本差异。

尽管在寻找再生的分子调控因子方面付出了巨大努力，但有效的再生策略仍然有限。对于脊髓损伤（SCI）来说，目前尚无治愈方法，因此，发现这些再生调控因子尤为紧迫。

2026 年 1 月 5 日，帝国理工学院Simone Di Giovanni团队（博士生宋雅玥为第一作者）在国际顶尖学术期刊Cell上发表了题为：A glycolytic shunt via the pentose phosphate pathway is a metabolic checkpoint for nervous system sensory homeostasis and axonal regeneration 的研究论文。

该研究揭示了磷酸戊糖途径（PPP）在神经系统中的意想不到的新作用——作为神经系统的“代谢检查点”，不仅维持着日常的感觉稳态，还能在损伤后促进轴突再生。重新激活 PPP，能够促进代谢重编程，恢复感觉和运动轴突生长，并改善脊髓损伤（SCI）后的神经功能恢复。这些发现凸显了 PPP 在中枢神经系统（CNS）修复中的治疗潜力。

论文第一作者宋雅玥，宋雅玥本科毕业于天津医科大学，现为帝国理工学院博士研究生

神经系统再生难题

我们的神经系统分为中枢神经系统（例如脊髓）和外周神经系统（例如坐骨神经），但中枢神经损伤后很难再生，会导致瘫痪等严重后果。而外周神经却有一定的再生能力。为什么会有这种差异？科学家们一直试图从分子层面找到答案。

在这项研究中，研究团队以背根神经节（DRG）神经元为模型——这些神经元的轴突分为外周支（能再生）和中枢支（不能再生），是研究再生机制的理想系统。通过蛋白质组学分析，他们发现了一个关键差异：磷酸戊糖途径（PPP）在外周轴突中高度富集。

什么是磷酸戊糖途径？

磷酸戊糖途径（PPP）是葡萄糖代谢的一个分支途径，主要产生两种物质：NADPH（还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）和核糖-5-磷酸（R5P，核苷酸的前体）。简单说，PPP 就像一条“代谢岔路”，既能帮助细胞抵抗氧化应激，又能为合成 RNA 和 DNA 提供原料。

该研究显示，在外周轴突中，PPP 酶（例如转酮醇酶 TKT）和代谢物水平显著高于中枢轴突。这种富集使得外周轴突能更好地应对机械刺激产生的活性氧（ROS），维持氧化还原平衡。

PPP 的双重角色：从日常感觉到损伤修复

角色一：维持感觉稳态

当我们走路或触摸物体时，外周神经承受着机械压力，会产生活性氧（ROS）。PPP 通过生成 NADPH 来中和 ROS，防止氧化损伤。实验表明，抑制 PPP 会导致 ROS 升高，引发机械性痛觉过敏。

角色二：促进轴突再生

在坐骨神经损伤（SNI）后，PPP 被激活，特别是非氧化分支，产生大量 R5P，支持核苷酸合成和 RNA 转录。相反，在脊髓损伤（SCI）后，PPP 却“沉默”了，导致再生失败。

研究团队进一步发现，SNI 能诱导转录因子（例如 Hif1α 和 c-Myc）上调 PPP 基因，而 SCI 则不能。代谢组学数据证实，SNI 后 PPP 代谢物和核苷酸水平升高，而 SCI 后无变化。

干预策略：激活 PPP 促进再生

研究团队测试了两种方法：

1、过表达转酮醇酶（TKT）：在神经元中增加 TKT 表达，能增强轴突在抑制性环境（例如中枢髓鞘）中的生长。脊髓损伤后，TKT 过表达的感官轴突能跨越损伤区，运动轴突也显示更多生长。

2、口服核糖补充：核糖是 R5P 的前体，口服核糖能模拟 PPP 激活效果。研究发现，核糖处理提高了核苷酸代谢，增强了转录活性，并促进了轴突再生。

从机制上来说，PPP 激活通过增加 RNA 合成和重启发育相关基因程序来驱动再生。这类似于让成年神经元“返老还童”，重新获得生长能力。

在动物模型中，PPP 干预不仅促进了轴突再生，还改善了运动功能（例如行走评分提高）和感觉功能（例如触觉恢复）。解剖学上，还观察到更多兴奋性突触和血清素能神经纤维的生长，表明神经网络得到修复。

意义与展望

这项研究首次将 PPP 定位为连接神经系统感觉稳态和再生的“代谢检查点”，解释了为什么外周神经更易再生。它不仅深化了对神经系统代谢基础的理解，还为治疗脊髓损伤（SCI）提供了新策略——例如，核糖作为一种简单易得的补充剂，具有临床转化潜力。

未来，还需要通过研究需进一步优化干预方案，并探索 PPP 在其他神经元类型中的作用。但无疑，这一发现为我们打开了代谢调控神经再生的大门。

论文链接：

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