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脳内皮細胞は乳酸の恒常性を維持し、成人海馬の神経新生を制御している
Brain Endothelial Cells Maintain Lactate Homeostasis and Control Adult Hippocampal Neurogenesis.
PMID: 31761722 DOI: 10.1016/j.stem.2019.09.009.
抄録
乳酸の機能についての理解が深まってきたことから、乳酸はエネルギー源として、またシグナル伝達分子として重要であることから、乳酸の恒常性と正常な脳活動との間に密接な関係があることが示唆されてきた。ここでは、乳酸値が成人海馬の神経新生に影響を与えることを示している。PTENの脳血管特異的欠失は学習・記憶障害を引き起こし、それに伴う乳酸蓄積を伴って成人の神経新生を障害する。一貫して、野生型動物に乳酸を投与すると、成体海馬神経新生が障害される。内皮のPTEN/Akt経路は、モノカルボン酸トランスポーター1（MCT1）の発現を増加させ、脳内皮を介した乳酸輸送を促進する。さらに、脳血管でMCT1を過剰発現させたり、Akt1を欠失させたりすると、MCT1の発現が回復し、乳酸値が低下し、PTEN変異マウスでは海馬の神経新生と認知機能が正常化することが示された。以上の結果から、脳内皮が乳酸の恒常性を維持し、成人海馬の神経新生と認知機能にどのように寄与しているかが明らかになった。
Increased understanding of the functions of lactate has suggested a close relationship between lactate homeostasis and normal brain activity because of its importance as an energy source and signaling molecule. Here we show that lactate levels affect adult hippocampal neurogenesis. Cerebrovascular-specific deletion of PTEN causes learning and memory deficits and disrupts adult neurogenesis with accompanying lactate accumulation. Consistently, administering lactate to wild-type animals impairs adult hippocampal neurogenesis. The endothelial PTEN/Akt pathway increases monocarboxylic acid transporter 1 (MCT1) expression to enhance lactate transport across the brain endothelium. Moreover, cerebrovascular overexpression of MCT1 or deletion of Akt1 restores MCT1 expression, decreases lactate levels, and normalizes hippocampal neurogenesis and cognitive function in PTEN mutant mice. Together, these findings delineate how the brain endothelium maintains lactate homeostasis and contributes to adult hippocampal neurogenesis and cognitive functions.
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