乏突起星細胞前駆細胞は、乳酸の流出が悪くなると代謝ストレスに対して脆弱になる

Compromised lactate efflux renders vulnerability of oligodendrocyte precursor cells to metabolic stresses.

• Nan Zhang
• Teng Guan
• Kashfia Shafiq
• Yuan Xing
• Baoliang Sun
• Qingjun Huang
• Jiming Kong

抄録

脳細胞の中でも乏突起星細胞前駆細胞（OPC）は、低酸素障害や虚血障害に対して最も脆弱であるが、そのメカニズムは不明である。脳細胞は、エネルギー代謝やpHの恒常性を維持するために、異なる発現を示すモノカルボン酸トランスポーター（MCT）を介して乳酸の輸出入を行っていることが知られています。本研究では、OPCの高脆弱性におけるMCT1の役割を明らかにすることを目的としています。ここでは、虚血性前処理に相当する軽度の虚血状態でOPCの検出可能な欠損が生じたことを示している。OPCを含むオリゴデンドロサイト系細胞に主に発現するMCT1は、酸素-グルコース欠乏(OGD)条件下で直ちに発現が亢進した。しかし、低血糖ではなく持続的な低酸素はMCT1の機能を阻害し、OPCでは細胞内の乳酸蓄積とアシドーシスを引き起こした。また、MCT2を主に発現する神経細胞では、同様の条件下でも乳酸の排出と細胞内pHの恒常性を維持することができた。これらの結果は、低酸素に誘起されたMCT1の機能低下に起因する乳酸排出障害がOPCの高い脆弱性に寄与していることを示唆しています。

Among the brain cells, oligodendrocyte progenitor cells (OPCs) are the most vulnerable in response to hypoxic and ischemic insults, of which the mechanism remains unknown. Brain cells are known to import or export lactate via differentially-expressed monocarboxylate transporters (MCTs) to maintain energy metabolism and pH homeostasis. The present study aims to determine the role of MCT1 in the high vulnerability of OPCs. Here we show that a mild ischemic condition equivalent to ischemic preconditioning caused detectable loss of OPCs. MCT1, which is primarily expressed in oligodendrocyte linage cells including OPCs, was up-regulated immediately under oxygen-glucose deprivation (OGD) conditions. However, persistent hypoxia, but not hypoglycemia, inhibited the function of MCT1 leading to an intracellular lactate accumulation and acidosis in OPCs. Neurons, which express primarily MCT2, were able to export lactate and maintain an intracellular pH homeostasis under similar conditions. The results support that compromised lactate efflux resulting from hypoxia-induced dysfunction of MCT1 contributes to the high vulnerability of OPCs.