大脑是神经系统的中心，与身体其他器官沟通，控制运动、感觉和认知功能。大脑的正常功能依赖于这个复杂器官内严格调节的新陈代谢，因为大脑新陈代谢的紊乱与几种神经疾病有关，如阿尔茨海默病、帕金森病和精神分裂症。大脑新陈代谢在大脑发育、成熟和衰老过程中也受到严格调控。代谢组学是生物系统(如大脑)系统代谢物分析的强大平台。大脑代谢组代表与大脑发育和功能有关的所有化合物，包括膜脂、蛋白质和多糖、神经递质和其他生物活性化合物。大脑是脂质高度密集的器官，仅次于脂肪组织。大脑干重的60％都是由磷脂组成。因此，磷脂又被誉为“生命之砖”。

 上海交通大学附属第六人民医院转化医学中心研究人员，利用高灵敏度和高分辨率的超高效液相-四极杆飞行时间质谱仪、超高效液相-三重四级杆质谱仪、气相-飞行时间质谱仪，研究了雄性Wistar大鼠脑的代谢物谱，在检测到的380个代谢物中，定量分析了其中的232个。这些代谢物从化学结构上主要分为14类型，包括脂类、酰基卡尼丁类、游离脂肪酸、胆汁酸、氨基酸、有机酸、糖类、胺类、吲哚类、苯酚类、甾体、嘌呤、嘧啶、多肽类。该研究在代谢物的数量和定量方面均远远超出了以往的文献报道。研究结果显示，大脑代谢谱随着年龄的增长发生变化，以幼年和青春期期（1天-7周）最为剧烈，无论是代谢物的总数目，还是代谢水平都达到了巅峰，并以神经递质类物质、甘油磷脂、脂肪酸类、氨基酸类、糖类为主，这可能与早期神经发育代谢最为活跃有关。脑代谢谱到了青年和中年时期较为平稳，进入老年期又逐渐发生变化，一些神经毒性物质如吲哚类、胺类物质的代谢水平显示较以往上升。大脑在不同区域的代谢功能上略有差异，但这种差异随着年龄发生较大的变化。

     脑中的脂肪酸水平随年龄的变化尤为显著，以ω-3和ω-6脂肪酸为主，这两大类多不饱和脂肪酸的水平在幼年期（出生后1周和3周为主）处于高水平，通过营养中枢神经、促进递质释放和提高供氧能力多途径促进大脑发育。由于多不饱和脂肪酸能影响机体免疫功能，ω-6具有促炎作用，而ω-3具有抗炎作用，因此ω-6和ω-3的比例具有重要的生物学意义。研究结果显示，ω-6/ω-3的比值，在幼年及青年较为稳定（出生后1天-9周），中青年（出生后12周-24周）处于较低水平，进入中老年阶段（出生后56周-111周），ω-6/ω-3水平逐渐上升达到高峰，提示多不饱和脂肪酸的种类在老龄阶段神经炎症反应中起到了重要作用。

        该研究为脑科学的研究提供了重要的脑代谢物谱库，丰富的脑代谢物拓宽了人们对脑代谢的认识，为人类探索全新的脑代谢世界奠定了重要的基石。

     在正常的大脑发育中，星形胶质细胞贡献了很大一部分整合到髓鞘中的脂质。星形胶质细胞产生ApoE，并将胆固醇释放到低密度脂蛋白颗粒中，供少突胶质细胞摄取并掺入髓磷脂。星形胶质细胞单独或与少突胶质细胞一起胚胎缺失SREBP裂解激活蛋白导致脂质代谢的破坏，导致持续的髓鞘形成不足。重要的是，富含脂肪的饮食恢复了这些条件突变小鼠的髓鞘形成表型。这些数据表明，星形胶质细胞脂质合成和水平脂质流向少突胶质细胞以合成和修复髓磷脂是正常脑发育的主要特征。他们还表明，随着时间的推移，饮食中的脂类可以弥补大脑中脂类合成的减少。神经酸(C24:1n9)，一种单不饱和脂肪酸(MUFA)，是人脑中鞘磷脂、硫脂和脑苷脂的主要脂肪酸成分。在人类早期发育过程中，鞘磷脂的神经酸含量增加了6倍，从1岁时的约300 nmol/g增加到6岁时的> 1900 nmol/g。在成人脑白质中，36%的神经酸也是鞘磷脂的主要脂肪酸成分。