Исследователи обнаружили решающую роль лактата в развитии нервных стволовых клеток в специализированные нейроны. Ученые обнаружили, что лактат посылает сигналы этим клеткам, способствуя модификации и укреплению функций нейронов.
Исследование показывает, как лактат, побочный продукт упражнений и обмена веществ, может играть жизненно важную роль в развитии мозга и дифференцировке нейронов. Это может привести к потенциальным методам использования передачи сигналов лактата для предотвращения или контроля когнитивных заболеваний.
Ученые из Университета Тохоку (Tohoku University) обнаружили важную роль лактата в развитии нервных стволовых клеток в специализированные нейроны, процесс, получивший название дифференцировки нейронов.
Авторы исследования также обнаружили способ, с помощью которого лактат посылает сигналы клеткам, помогая модифицировать и укреплять функции нейронов.
Подробности исследования опубликованы в научном журнале Journal of Biological Chemistry.
Лактат является побочным продуктом физических упражнений и обмена веществ. Глюкоза превращается в лактат, когда снабжение клеток кислородом ограничено, что дает мозгу источник энергии.
Уровни лактата в мозге плода увеличиваются в середине беременности, что подчеркивает важную роль, которую он играет в развитии мозга и дифференцировке нейронов.
Недавние исследования и отчеты показали, что лактат является жизненно важным компонентом нашей нервной системы.
Ученые пришли к выводу, что лактат функционирует как важная клеточная сигнальная молекула в нервной системе и что метаболизм лактата участвует в функциях нейронов, включая нейропластичность и консолидацию памяти.
Однако роль передачи сигналов лактата в нейрональных клетках до сих пор оставалась неизвестной.
«Учитывая растущее количество доказательств того, что лактат обеспечивает сигнально-регуляторные функции в различных типах клеток в физиологических и патологических условиях, мы выдвинули гипотезу о том, что лактат влияет на функцию нейронов за счет комплексного изменения экспрессии генов», — комментирует профессор Риоичи Нагатоми (Ryoichi Nagatomi) из Высшей школы биомедицинской инженерии Университета Тохоку (Tohoku University’s Graduate School of Biomedical Engineering) вместе с Иданом Сю (Yidan Xu) и Джоджи Кусуяма (Joji Kusuyama) из Токийского медицинского и стоматологического университета (Tokyo Medical and Dental University).
Исследователи проверили свою гипотезу, изучив регуляцию генов клеток, обработанных лактатом, когда NDRG3, белок, ранее идентифицированный как опосредующий регуляцию генов при наличии лактата, был удален из клетки нейробластомы SH-SY5Y.
Ученые обнаружили, что лактат помогает дифференцировке нейронов способами, которые зависят от NDRG3, и способами, которые не зависят от него. Кроме того, исследователи определили, что два специфических фактора транскрипции, TEAD1 и ELF4, контролируются как лактатом, так и NDRG3 во время дифференцировки нейронов.
Нагатоми с соавторами считают, что их результаты не только расширят базовые знания о лактате, но и могут послужить основой для использования сигналов лактата для поощрения физических упражнений или разработки лекарственных средств для предотвращения или контроля когнитивных заболеваний.
«Наши результаты дают новое представление о механизмах, с помощью которых высокие уровни лактата в сыворотке, вызванные физическими упражнениями, могут благотворно влиять на нервную систему. Кроме того, поскольку изменения уровня лактата, вызванные физическими упражнениями человека, можно измерить, адаптационные изменения в функциях мозга, таких как познание и функция памяти, могут быть лучше поняты при рассмотрении изменений уровня лактата», – заключают авторы исследования.
Забегая вперед, команда ученых планирует продолжить исследование регулирующей функции лактата в развитии нейронов и мозга.
Авторы другого исследования утверждают, что лактат может способствовать образованию рака