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苏黎世大学的科学家们首次在小鼠的完整大脑中展示了不同脑细胞之间的乳酸交流。这项发表在Cell Metabolism杂志上的研究证实了一个二十年前的代谢理论，神经细胞用葡萄糖和乳酸来满足自己对能量的高需求。
生物通报道：苏黎世大学的科学家们首次在小鼠的完整大脑中展示了不同脑细胞之间的乳酸交流。这项发表在Cell Metabolism杂志上的研究证实了一个二十年前的代谢理论，神经细胞用葡萄糖和乳酸来满足自己对能量的高需求。
与其他器官相比，人类大脑的能量需求是最高的。神经细胞的能量供给以及乳酸在其中的作用，多年来一直是人们研究的热点。上世纪九十年代提出的理论认为，星形胶质细胞与神经元之间的密切合作是大脑能量代谢的基础。星形胶质细胞生产的乳酸会流入神经元，满足它们的能量需求。
由于技术限制，人们一直不确定这两种细胞之间是否真的存在乳酸交流。现在苏黎世大学的Bruno Weber教授展示，星形胶质细胞和神经元之间存在显著的乳酸浓度梯度。
乳酸运输依赖于浓度
乳酸进出细胞是浓度依赖性的，由特异性乳酸转运蛋白（单羧酸转运蛋白MCT）介导。转运蛋白具有一种被称为trans-acceleration的特性，“我们可以将MCT看成是商场的旋转门，进出的人越多这种门就转得更快，”Weber教授说。研究人员利用这种特性对“旋转门”进行加速，通过增加细胞外的丙酮酸浓度，刺激乳酸向外转运。有趣的是，只有星形胶质细胞出现了乳酸水平的改变，神经元并没有这种现象。研究人员在此基础上验证了星形胶质细胞和神经元之间的清晰乳酸梯度。“MCT的乳酸转运是一种被动运输，这样的浓度差异是出现乳酸流的必要条件，”Weber说。
研究人员使用了一种与乳酸结合的新荧光蛋白，通过荧光来分析细胞内的乳酸浓度。“我们对麻醉小鼠的大脑进行研究，在星形胶质细胞和神经元中表达乳酸感应器，然后用特殊的双光子显微镜检测荧光改变，”Weber解释道。（延伸阅读：PNAS证实天才图灵的生物学理论）
神经元代谢乳酸的理论已经提出二十多年了，这项研究为其提供了有力的支持。“许多大脑疾病与代谢缺陷有关。在细胞水平上准确理解大脑能量代谢的过程是非常重要的，”Weber总结道。
生物通编辑：叶予
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