Усиление нейронов: раскрыта ключевая роль лактата в развитии мозга

Краткое содержание: Исследователи обнаружили решающую роль лактата в развитии нервных стволовых клеток в специализированные нейроны. Они обнаружили, что лактат посылает сигналы этим клеткам, способствуя модификации и усилению функций нейронов.

Исследование показывает, как лактат, побочный продукт физических упражнений и метаболизма, может играть жизненно важную роль в развитии мозга и дифференцировке нейронов. Это может привести к появлению потенциальных методов использования передачи сигналов лактата для предотвращения или контроля когнитивных заболеваний.

Ключевые факты:

Источник:Университет Тохоку

Ученые из Университета Тохоку обнаружили решающую роль, которую лактат играет в содействии развитию нервных стволовых клеток в специализированные нейроны — процесс, получивший название нейрональной дифференцировки.

Они также обнаружили способ, с помощью которого лактат посылает сигналы клеткам, помогая модифицировать и укреплять функции нейронов.

Подробности их исследования были опубликованы в Журнале биологической химии 10 июня 2023 года.

Лактат является побочным продуктом физических упражнений и обмена веществ. Глюкоза превращается в лактат, когда поступление кислорода в клетки ограничено, давая мозгу источник энергии.

Уровни лактата в мозге плода повышаются со средней стадии 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.

Они показали, что лактат действует 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 при физиологических и патологических состояниях, мы предположили, что лактат влияет на функцию нейронов посредством изменения комплексной экспрессии генов», — говорит профессор Рёичи Нагатоми из Высшей школы биомедицинской инженерии Университета Тохоку и руководитель исследовательской группы вместе с аспирантом Идань Сюй и доцентом Джоджи Кусуямой из Токийского медицинского и стоматологического университета.

Исследователи проверили свою гипотезу, изучив регуляцию генов в клетках, обработанных лактатом, когда NDRG3, белок, ранее идентифицированный как медиатор регуляции генов при наличии лактата, был удален из клетки нейробластомы SH-SY5Y.

Они обнаружили, что лактат помогает дифференцировке нейронов способами, зависящими от NDRG3, и способами, которые этого не делают. Кроме того, они определили, что два специфических фактора транскрипции, TEAD1 и ELF4, контролируются как лактатом, так и NDRG3 во время дифференцировки нейронов.

Нагатоми и его команда полагают, что их результаты не только расширяют базовые знания о лактате, но и могут послужить основой для использования сигналов лактата для поощрения физических упражнений или разработки лекарств как способа 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.

«Более того, поскольку изменения уровня лактата, вызванные физическими упражнениями человека, можно измерить, адаптационные изменения в функциях мозга, таких как когнитивные функции и функции памяти, можно лучше понять, если принять во внимание изменения уровня лактата».

Заглядывая в будущее, команда планирует продолжить изучение регуляторной функции лактата в развитии нейронов и мозга.

Автор:Связи с общественностьюИсточник:Университет ТохокуКонтакт:Связи с общественностью – Университет ТохокуИзображение:Изображение предоставлено Neuroscience News.

Оригинальное исследование: Открытый доступ. «Лактат способствует нейрональной дифференцировке клеток SH-SY5Y с помощью наборов генов, чувствительных к лактату, посредством NDRG3-зависимых и независимых способов», автор Ryoichi Nagatomi et al. Журнал биологической химии