Лактат играет ключевую роль в развитии нервных клеток

Учёные из Университета Тохоку обнаружили, что лактат критически важен для превращения нейральных стволовых клеток в специализированные нейроны (процесс нейрональной дифференцировки). Также был выявлен механизм, с помощью которого лактат посылает сигналы клеткам, способствуя модификации и усилению нейрональных функций.

Детали исследования:

• Лактат — побочный продукт упражнений и метаболизма. При ограниченном снабжении клеток кислородом глюкоза превращается в лактат, давая мозгу источник энергии.
• Уровень лактата в мозге плода возрастает с середины гестации, что подчёркивает его значительную роль в развитии мозга и дифференцировке нейронов.
• Ранее было показано, что лактат функционирует как важная сигнальная молекула в нервной системе, а его метаболизм вовлечён в нейрональные функции, включая нейропластичность и консолидацию памяти. Однако роль лактатной сигнализации в нейрональных клетках оставалась неизвестной.

Ход и результаты исследования:

Учёные проверили гипотезу о том, что лактат влияет на функцию нейронов, изменяя общую экспрессию генов. Они исследовали регуляцию генов в клетках нейробластомы SH-SY5Y, обработанных лактатом, при удалении из них белка NDRG3 (известного медиатора регуляции генов в присутствии лактата).

Было обнаружено, что лактат способствует нейральной дифференцировке как NDRG3-зависимыми, так и NDRG3-независимыми путями. Кроме того, идентифицированы два специфических фактора транскрипции — TEAD1 и ELF4, — которые контролируются как лактатом, так и NDRG3 в процессе дифференцировки нейронов.

Значение и перспективы:

Полученные данные не только углубляют фундаментальные знания о лактате, но и могут лечь в основу использования лактатной сигнализации для:

• Поощрения физических упражнений.
• Разработки лекарств для профилактики или контроля когнитивных заболеваний.

По словам профессора Рёити Нагатоми, результаты дают новое понимание механизмов, с помощью которых вызванные упражнениями высокие уровни лактата в сыворотке могут благотворно влиять на нервную систему. Учёт изменений уровня лактата, которые можно измерить, позволит лучше понять адаптационные изменения функций мозга, таких как познание и память.

В дальнейшем команда планирует продолжить изучение регуляторной функции лактата в развитии нейронов и мозга.