Лактат питает мозг

Лактат питает мозг

Нервные клетки покрывают свою высокую потребность в энергии за счёт глюкозы и молочной кислоты (лактат). Ученые Цюрихского университета впервые описали лактатный обмен между различными клетками интактного мозга мыши. Это подтвердило гипотезу, выдвинутую около 20 лет тому назад.

Человеческий мозг имеет самые высокие потребности в энергии по сравнению с другими органами. Энергообеспечение нервных клеток и особая роль молочной кислоты (лактата) были предметом интенсивных исследований в течение многих лет. Согласно гипотезе 1990-х годов, высокоорганизованное сотрудничество между двумя типами клеток — астроцитами и нейронами -является энергетической основой мозгового метаболизма.

Астроциты производят лактат, который доставляется к нейронам и покрывает их высокие энергетические потребности. Из-за отсутствия экспериментальных методов остается неясным, существует ли обмен лактата между астроцитами и нейронами. Группа профессора Бруно Вебера из Института фармакологии и токсикологии обнаружила значительный градиент концентрации лактата между астроцитами и нейронами.
Поступление в клетку и выведение из неё лактата зависит от концентрации и происходит при участии специфического белка — транспортёра лактата (т.н. транспортёра монокарбоксилата или MCT).

«МСТ можно представить как вращающиеся двери в торговом центре, которые начинают вертеться быстрее, когда больше людей стремятся пройти», — объясняет Бруно Вебер, профессор в области мультимодального экспериментального сканирования Цюрихского университета. Исследователи использовали эту особенность и ускорили «вращение дверей». Увеличив внеклеточную концентрацию пирувата, они стимулировали внешний транспорт лактата. Интересно, что уровень содержания лактата изменился только в астроцитах, но не в нейронах. На основании этого факта и результатов нескольких контрольных экспериментов было подтверждено наличие лактатного градиента между астроцитами и нейронами. Известно, что перенос лактата при помощи МСТ протекает по типу пассивного транспорта. Следовательно, такая разница концентраций является необходимым условием для существования потока лактата».

Ученые использовали новый флуоресцентный белок, связывавшийся с лактатом и изменявший при этом собственную молекулярную флюоресценцию. Это позволило измерять концентрацию лактата в одиночных клетках при помощи особого двухфотонного микроскопа.

Таким образом, экспериментально подтвердилось предположение о лактатном метаболизме нейронов.

Бруно Вебер резюмирует: «многочисленные заболевания головного мозга связаны с дефицитом питательных веществ. Это подчеркивает важность правильного понимания процессов мозгового метаболизма на клеточном уровне».

По материалам Science DailyUniversität Zürich