乳酸长期以来被认为是有害的代谢终产物，可是近年来的研讨显现乳酸可当作重要能量底物和信号分子影响神经细胞功用，提示大脑乳酸稳态或许关于中枢神经系统安稳运转至关重要。哺乳动物大脑海马区能够经过成体神经发作不断发作重生神经元，参加学习回忆以及心情调控等功用。乳酸对海马区成体神经发作具有怎样的影响，对此人们仍然知之甚少。脑血管作为神经干细胞重要的微环境排泄细胞因子影响神经干细胞自我更新和分解，可是脑血管内皮细胞是否参加乳酸稳态调控仍然不清楚。
中国科学院遗传与发育生物学研讨所郭伟翔研讨组联合军事医学研讨院生命组学研讨所、蛋白质组学国家要点实验室杨晓团队和华大基因杨焕明团队的研讨发现，哺乳动物脑中的乳酸水平影响成体神经发作，并提醒了脑血管经过保持乳酸稳态调理成体神经发作的新机制。脑血管内皮细胞PTEN基因敲除导致海马区成体神经干细胞过度增殖和分解妨碍，海马依赖性学习和回忆才能明显下降，并随同脑中乳酸浓度明显添加，而海马区乳酸打针能够模仿PTEN基因敲除小鼠的表型。进一步经过对脑血管内皮细胞进行RNA测序，发现单羧酸转运蛋白MCT1在脑血管内皮细胞高表达并受PI3K/Akt信号通路负调控。MCT1从中枢神经系统转运乳酸进入外周血，以保持脑内乳酸稳态。进一步树立脑血管内皮细胞MCT1基因敲除小鼠，初次在体内证明了脑血管内皮细胞MCT1保持脑内乳酸稳态的重要生理功用。此外，脑血管内皮细胞过表达MCT1或许脑血管内皮细胞Akt1基因敲除，均可提高PTEN基因敲除小鼠的脑内乳酸水平，抢救其成体神经发作妨碍，康复其海马依赖性学习和回忆才能。该研讨初次提醒了脑血管保持大脑乳酸稳态、调控成体神经发作和认知功用的重要生理功用和全新机制，供给了脑血管内皮细胞PTEN/Akt信号通路上调MCT1，调理脑中过量乳酸转运进入外周血的新模型。
该成果于11月21日在线发表于Cell Stem Cell上（DOI:10.1016/j.stem.2019.09.009）。文章标题为Brain endothelial cells maintain lactate homeostasis to control adult hippocampal neurogenesis。研讨员杨晓、郭伟翔和中科院院士杨焕明为论文通讯作者。该研讨得到科技部要点研制方案、国家自然科学基金委和中组部青年千人方案等的赞助。
图：脑血管内皮细胞PTEN-Akt-MCT1信号通路保持乳酸稳态并调理成体神经发作和认知功用
来历：中国科学院遗传与发育生物学研讨所
