东北大学的科学家发现乳酸在帮助神经干细胞发育成特殊神经元(这一过程被称为神经元分化)方面发挥着关键作用。他们还发现了一种乳酸向细胞发送信号的方法，有助于修改和增强神经元功能。
他们的研究细节于 2023 年 6 月 10 日发表在《生物化学杂志》上。
乳酸是运动和新陈代谢的副产品。当细胞的氧气供应有限时，葡萄糖会转化为乳酸，为大脑提供能量来源。胎儿大脑中的乳酸水平从妊娠中期开始增加，突显了其在大脑发育和神经元分化中的重要作用。
最近的研究和报告表明，乳酸是我们神经系统的重要组成部分。他们表明，乳酸作为神经系统中重要的细胞信号分子发挥作用，并且乳酸代谢参与神经元功能，包括神经可塑性和记忆巩固。然而，迄今为止，乳酸信号在神经元细胞中的作用仍然未知。
“鉴于越来越多的证据表明乳酸在生理和病理条件下的各种细胞类型中提供信号调节功能，我们假设乳酸通过改变综合基因表达来影响神经元功能，”东北大学生物医学工程研究生院的 Ryoichi Nagatomi 教授、该研究小组的负责人以及博士生 Yidan Xu 和东京医科齿科大学的副教授 Joji Kusuyama 说道。
研究人员通过检查神经母细胞瘤细胞 SH-SY5Y 中去除 NDRG3 后经乳酸处理的细胞的基因调控来验证他们的假设。NDRG3 是一种先前发现在乳酸存在时介导基因调控的蛋白质。他们发现乳酸通过依赖 NDRG3 的方式和不依赖 NDRG3 的方式帮助神经分化。此外，他们还发现两个特定的转录因子 TEAD1 和 ELF4 在神经元分化过程中受到乳酸和 NDRG3 的控制。
Nagatomi 和他的团队相信，他们的发现不仅进一步加深了对乳酸的基本了解，而且可以作为利用乳酸信号传导鼓励运动或设计药物作为预防或控制认知疾病的方法的基础。“我们的研究结果为运动引起的高血清乳酸水平可能有益地影响神经系统的机制提供了新的见解。此外，由于可以测量人体运动引起的乳酸水平的变化，因此当考虑乳酸水平的变化时，可以更好地理解大脑功能(例如认知和记忆功能)的适应性变化。”
展望未来，该团队计划进一步研究乳酸在神经元和大脑发育中的调节功能。
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