乳酸会触发改变大脑活动的基因

一项由院长Pierre Magistretti领导的全基因组研究揭示了乳酸调节长期记忆形成和神经保护的机制。

糖在非神经元中的分解大脑被称为星形胶质细胞的细胞产生乳酸作为一种能量来源，它穿梭于神经元之间。这种乳酸不仅支持神经元的能量需求，而且还能快速和短暂地激活多个调节基因神经活动调节大脑功能。

先前的研究表明，乳酸通过n -甲基- d -天冬氨酸(NMDA)受体传递信号，刺激编码神经元活性蛋白的基因表达。Magistretti的最新研究揭示了乳酸改变的程度基因表达在皮层神经元中也指出了乳酸调节大脑功能的机制。

该团队的全基因组分析基因转录研究显示，乳酸暴露触发了400多个基因的表达，其中一些基因在改变大脑结构和功能以应对内外影响方面至关重要，这被称为神经可塑性。

“我们发现，乳酸在短期内刺激依赖突触活动的基因，而在长期内刺激与调节神经元兴奋性有关的基因，”该论文的第一作者、KAUST的硕士学生Michael marginanu解释说。

仅在接触乳酸一小时后，与对照组相比，有113个基因表达差异。在这些基因中，有已知的介导nmda受体依赖的神经元活性反应的基因，也有已知的参与调节神经元存活的丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路的基因。

用抑制剂MK-801选择性地阻断NMDA受体证实，一小时后，有41%的由乳酸调节的基因以NMDA受体依赖的方式被激活。

研究还揭示了烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)是乳酸转化为丙酮酸的代谢过程的副产品，能够调节超过60%的基因的表达，这些基因在1小时后被乳酸调节。NADH对三磷酸腺苷(ATP)的产生至关重要，ATP是细胞的主要能量货币。这一发现强调了细胞的能量生产过程对神经元基因表达和信号传导的影响。

除了识别非nmda受体依赖的方式被刺激的基因，研究还揭示了在表达式接触六小时乳酸盐后神经元兴奋性相关的基因。

“基因我们已经确定，这可能有助于开发新的治疗靶点，以治疗神经退行性疾病，其中大脑能量代谢改变，如阿尔茨海默氏病，”Margineanu总结道。

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