Laktat löst Gene, die die Aktivität des Gehirns ändern

Eine genomweite Studie unter der Leitung von Dekan Pierre Magistretti wirft ein Licht auf die Mechanismen, durch die Laktat reguliert die langfristige Gedächtnisbildung und neuroprotektion.

Der Abbau von Zucker in nicht-neuronalen Gehirnzellen, die sogenannten Astrozyten, produziert Laktat, das bekommt pendelte Neuronen als eine Quelle von Energie. Das Laktat unterstützt nicht nur den Energiebedarf von Neuronen, aber auch schnell und transient aktiviert mehrere Gene modulieren Sie die neuronale Aktivität und regulieren die Funktion des Gehirns.

Frühere Studien haben gezeigt, dass Laktat stimuliert die expression von Genen, die Proteine involviert in der neuronalen Aktivität durch die Signalisierung durch N-methyl-D-Aspartat (NMDA) – Rezeptoren. Vico Magistretti neueste Studie zeigt, inwieweit Laktat verändert gen-expression in kortikalen Neuronen und weist auch auf die Mechanismen, durch die Laktat-moduliert die Funktion des Gehirns.

Das team das Genom-weite Analyse der gen-Transkription zeigten, dass Laktat Belichtung löst die expression von mehr als 400 Gene, von denen einige sind von entscheidender Bedeutung für die änderung der Struktur des Gehirns und Funktion in Reaktion auf interne und externe Einflüsse, bekannt als neuroplastizität.

„Wir haben festgestellt, dass Laktat stimuliert die synaptische Aktivität-abhängigen Gene in der Kurzzeit-und Gene, die bei der Regulierung der neuronalen Erregbarkeit langfristig“, erklärt der Erstautor der Studie Michael Margineanu, ein KAUST Master-student.

Nach nur einer Stunde der Exposition zu Laktat, 113 Gene waren differentiell exprimiert verglichen mit den Kontrollen. Darunter waren auch Gene bekannt, die zur Vermittlung der NMDA-rezeptor-abhängige Reaktion auf neuronale Aktivität und diejenigen, die bekannt, um sich auf die mitogen-activated protein kinase (MAPK) Signalweg, reguliert die neuronale überleben.

Selektiv blockieren von NMDA-Rezeptoren mit dem inhibitor MK-801 bestätigt, dass 41 Prozent der Gene moduliert durch Laktat nach einer Stunde aktiviert wurden in einem NMDA-rezeptor-abhängigen Art und Weise.

Die Studie ergab auch, dass Nicotinamid-Adenin-dinucleotid (NADH), ein Nebenprodukt des metabolischen Verarbeitung von Laktat zu Pyruvat, war in der Lage, regulieren die expression von mehr als 60 Prozent der Gene moduliert wurden von Laktat nach einer Stunde. NADH ist entscheidend für die Produktion von Adenosin-Triphosphat (ATP), die primäre „energiewährung“ der Zelle. Dieses Ergebnis verdeutlicht den Einfluss der Zellen “ Energie-Produktions-Prozess auf die neuronale Genexpression und Signaltransduktion.

Neben der Identifikation von Genen stimuliert, die in einem nicht-NMDA-rezeptor-abhängigen Art und Weise, die Studie auch deutlich, hochregulation in der expression von Genen, die in neuronale Erregbarkeit nach sechs Stunden Laktat-Exposition.