与外周的巨噬细胞、T细胞、B细胞一样，作为大脑内的免疫细胞，小胶质细胞同样会监视大脑微环境，吞噬细胞碎片，即便是在能量不足的情况下也会释放细胞因子。
葡萄糖被认为是大脑代谢的主要来源，大脑对葡萄糖存在很高的依赖性。由于在缺乏葡萄糖的情况下神经元的生存环境变得恶化，因此在这种环境中小胶质细胞能够实施免疫保护和碎片清除功能对于中枢神经系统来说至关重要。
2020年3月25日加拿大不列颠哥伦比亚大学Brian A. MacVicar研究团队在Nature communications 杂志上发表文章利用荧光寿命显微镜和双光子显微镜发现小胶质细胞具有代谢机动性，即便没有葡萄糖供能状态下，小胶质细胞也可以利用谷氨酰胺进行供能，继续执行免疫监视功能。
研究发现在静息状态下小胶质细胞仍处于高度动态活动中以实现检测大脑中变化。NADH是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的还原态，还原型辅酶Ⅰ，对于细胞代谢起到关键作用，自由状态下的NADH主要由糖酵解和三羧酸循环中产生的。在自由状态下其荧光寿命约为400皮秒左右，而与酶结合后（线粒体电子传递链复合物1），荧光寿命约为2000皮秒。
此外，研究人员发现抑制线粒体电子传递链后小胶质细胞NADH荧光寿命减短，即处于自由状态的NADH多，抑制糖酵解后小胶质细胞NADH荧光寿命增加，即处于结合状态的NADH多。因此可以根据NADH的荧光寿命可以反应在代谢变化过程中糖酵解和线粒体氧化磷酸化的比值。
根据这一特点，研究人员发现在静息态下小胶质细胞的NADH比周围神经细胞的荧光寿命要短，这表示小胶质细胞在静息状态下小胶质细胞进行更多的糖酵解,依赖于葡萄糖，但是后续实验发现小胶质细胞在无糖状态下，也能很好的发挥功能。
为了进一步研究葡萄糖是如何影响静息状态下小胶质细胞的，研究人员向CX3CR1-GFP小鼠注射胰岛素后，快速降低血糖水平，但是海马脑区小胶质细胞的形态并未发生变化。此外，通过双光子显微镜对小鼠皮层实现动态观察后也发现正常状态下持续低糖水平，也并未对小胶质细胞监视大脑实质产生影响。
在利用激光损伤大脑皮层后，即便低血糖，小胶质细胞依然快速聚集在损伤部位，并未出现小胶质细胞动力障碍。与此同时，在高糖水平下对小胶质细胞也并未产生不良影响。这些结果表明小胶质细胞的动力学和功能并不受血糖水平的影响，对代谢环境的反应存在可塑性。其实在这里小编有点疑问，研究人员分析海马脑区小胶质细胞的形态学和皮层小胶质细胞的动力学特点，为什么不在同一脑区进行这两者的研究。
目前免疫代谢研究发现外周免疫细胞可以通过代谢除葡萄糖以外的其他营养物质，有助于适应各种环境。
除了葡萄糖，谷氨酰胺可能为小胶质细胞提供能量，在脑内发现高浓度的代谢源。谷氨酸是谷氨酰胺的脱氨基形式，是主要的中枢神经系统的兴奋性神经递质。谷氨酰胺的分解为三羧酸循环提供代谢产物，并支持NADH的产生。
研究人员通过离体小胶质细胞分别进行葡萄糖+谷氨酰胺，葡萄糖，谷氨酰胺培养，结果发现在含有葡萄糖或谷氨酰胺的条件下小胶质细胞代谢能力仍然很高，但在缺乏培养基条件下小胶质细胞代谢明显减少。并且可以单独利用谷氨酰胺维持线粒体的活性，这就表明小胶质细胞可以利用谷氨酰胺作为能量来源。
抑制谷氨酰胺的分解会对小胶质细胞的代谢产生怎样的影响？与低血糖水平状态相比，在利用没食子酸抑制谷氨酰胺的分解的同时也不提供葡萄糖后处于自由状态的NADH增多，也就是说在血糖水平较低情况下，谷氨酰胺的分解维持线粒体活动所需的物质来源。
先前研究表明mTOR信号通路参与能量代谢，可促进谷氨酰胺分解。更让人意外的是，mTOR本身受谷氨酰胺调节。研究人员发现在低血糖水平下抑制mTOR信号后小胶质细胞存在明显的分支收缩，小胶质细胞向受损部位聚集减少，而在血糖充足的状态下即使抑制mTOR信号也不会影响小胶质细胞的功能。因此在环境变化下当代谢途径发生变化时，mTOR信号会将糖酵解途径转换为谷氨酰胺途径。
总结
总的来说，作为宿主防御的第一道防线，免疫细胞需要在能源物质缺乏等各种环境中继续发挥作用。本文揭示了小胶质细胞依赖mTOR信号通路可在糖酵解和谷氨酰胺分解途径中快速转换，这种代谢的可塑性使小胶质细胞即使在大脑神经能量稳态失衡后仍能维持其关键的免疫监视和吞噬作用。
