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乳酸はシナプス伝達を減衰させ、高エネルギー消費を特徴とする脳のリズムに影響を与えます
Lactate Attenuates Synaptic Transmission and Affects Brain Rhythms Featuring High Energy Expenditure.
PMID: 32653807 PMCID: PMC7350153. DOI: 10.1016/j.isci.2020.101316.
抄録
血液、アストロサイト、オリゴデンドロサイトからシャトルされた乳酸は、脳のエネルギー代謝における主要なグルコース代替物質として機能する可能性がある。しかし、知覚や記憶などの複雑な皮質機能の基礎となる神経細胞の情報処理を促進する効果は明らかにされていない。我々は、単独の乳酸が海馬ネットワークの電気的ガンマおよびシータガンマ振動を減衰または神経バーストのいずれかで乱すことを示している。バーストは基質供給中のグルコース分率を上昇させることで抑制される。対照的に、乳酸は、エネルギー消費量が少ないことを特徴とする電気的なシャープウェーブ・リップル活動には影響を与えません。乳酸は、ミトコンドリアの酸化的ATP合成の亢進を反映して、ネットワーク状態の間に酸素消費量を増加させます。最後に、乳酸は興奮性錐体細胞と高速スパイク、抑制性介在ニューロンのシナプス伝達を減衰させるが、軸索内の活動電位の生成は規則的であるのに対し、シナプス前末端からの神経伝達物質の放出を減少させる。結論として、唯一の乳酸は、シナプスでの高速解糖を介して義務的なATPの配信を省略することにより、ガンマバンドのリズムの間にあまり効果的であり、潜在的に有害である。
Lactate shuttled from blood, astrocytes, and/or oligodendrocytes may serve as the major glucose alternative in brain energy metabolism. However, its effectiveness in fueling neuronal information processing underlying complex cortex functions like perception and memory is unclear. We show that sole lactate disturbs electrical gamma and theta-gamma oscillations in hippocampal networks by either attenuation or neural bursts. Bursting is suppressed by elevating the glucose fraction in substrate supply. By contrast, lactate does not affect electrical sharp wave-ripple activity featuring lower energy use. Lactate increases the oxygen consumption during the network states, reflecting enhanced oxidative ATP synthesis in mitochondria. Finally, lactate attenuates synaptic transmission in excitatory pyramidal cells and fast-spiking, inhibitory interneurons by reduced neurotransmitter release from presynaptic terminals, whereas action potential generation in the axon is regular. In conclusion, sole lactate is less effective and potentially harmful during gamma-band rhythms by omitting obligatory ATP delivery through fast glycolysis at the synapse.
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