دانشمندان دانشگاه توهوکو نقش مهمی را که لاکتات در کمک به سلول‌های بنیادی عصبی برای تبدیل شدن به سلول‌های عصبی تخصصی ایفا می‌کند، کشف کرده‌اند، فرآیندی که تمایز عصبی نامیده می‌شود. آنها همچنین ابزاری را کشف کردند که از طریق آن لاکتات سیگنال هایی را به سلول ها ارسال می کند و به اصلاح و تقویت عملکردهای عصبی کمک می کند.
جزئیات مطالعه آنها در مجله شیمی بیولوژیکی در 10 ژوئن 2023 گزارش شد.
لاکتات محصول جانبی ورزش و متابولیسم است. وقتی اکسیژن رسانی به سلول ها محدود می شود، گلوکز به لاکتات تبدیل می شود و به مغز منبع انرژی می دهد. سطح لاکتات در مغز جنین از اواسط بارداری افزایش می یابد و نقش مهمی را که در رشد مغز و تمایز نورونی دارد برجسته می کند.
مطالعات و گزارش های اخیر نشان داده اند که لاکتات جزء حیاتی سیستم عصبی ما است. آنها نشان داده‌اند که لاکتات به‌عنوان یک مولکول مهم سیگنال‌دهنده سلولی در سیستم عصبی عمل می‌کند و متابولیسم لاکتات در عملکردهای عصبی از جمله انعطاف‌پذیری عصبی و تثبیت حافظه نقش دارد. با این حال، نقش سیگنال دهی لاکتات در سلول های عصبی تاکنون ناشناخته مانده است.
پروفسور ریویچی ناگاتومی از دانشکده مهندسی بیومدیکال دانشگاه توهوکو و رهبر تیم دانشجویی Associate Medical Kuyosor و PhD می گوید: “با توجه به شواهد رو به رشدی که نشان می دهد لاکتات عملکردهای تنظیم کننده سیگنال را در انواع سلول های مختلف تحت شرایط فیزیولوژیکی و پاتولوژیک ارائه می دهد، ما فرض کردیم که لاکتات از طریق تغییر بیان ژن جامع بر عملکرد عصبی تاثیر می گذارد.” دانشگاه ntal
محققان فرضیه خود را با بررسی تنظیم ژنی سلول‌های تیمار شده با لاکتات آزمایش کردند، زمانی که NDRG3، پروتئینی که قبلاً برای تنظیم ژن در زمان وجود لاکتات شناسایی شده بود، از سلول نوروبلاستوما SH-SY5Y حذف شد. آنها دریافتند که لاکتات از طریق راه هایی که به NDRG3 وابسته هستند و روش هایی که به آن وابسته نیستند به تمایز عصبی کمک می کند. علاوه بر این، آنها شناسایی کردند که دو فاکتور رونویسی خاص، TEAD1 و ELF4، توسط لاکتات و NDRG3 در طول تمایز عصبی کنترل می‌شوند.
ناگاتومی و تیم او بر این باورند که یافته‌های آنها نه تنها دانش پایه را در مورد لاکتات بیشتر می‌کند، بلکه می‌تواند به عنوان مبنایی برای استفاده از سیگنال لاکتات برای تشویق ورزش یا طراحی داروها به عنوان راهی برای پیشگیری یا کنترل بیماری‌های شناختی باشد. “یافته‌های ما بینشی جدید در مورد مکانیسم‌هایی ارائه می‌کند که توسط آن سطوح بالای لاکتات سرم ناشی از ورزش ممکن است بر سیستم عصبی تأثیر مفیدی بگذارد. علاوه بر این، از آنجایی که تغییرات در سطوح لاکتات ناشی از ورزش انسان قابل اندازه‌گیری است، تغییرات انطباقی در عملکرد مغز مانند عملکرد شناختی و حافظه زمانی که تغییرات در سطح لاکتات در نظر گرفته می‌شود را می‌توان بهتر درک کرد.”
با نگاهی به آینده، این تیم قصد دارد تا عملکرد تنظیمی لاکتات در رشد نورون و مغز را بررسی کند.
منبع:
مرجع مجله:
خو، ی.، و همکاران. (2023). لاکتات تمایز عصبی سلول‌های SH-SY5Y را توسط مجموعه‌های ژنی پاسخ‌دهنده به لاکتات از طریق روش‌های وابسته به NDRG3 و مستقل افزایش می‌دهد. مجله شیمی بیولوژیکی. doi.org/10.1016/j.jbc.2023.104802.