去甲肾上腺素既是一种激素也是一种神经递质,它是大脑功能的基础,对积极性、压力应答、血压控制、疼痛和食欲非常关键。没有这种物质,人们就很难从睡梦中醒来或者集中精力工作。
日前,科学家们在大脑中发现了出人意料的去甲肾上腺素调控机制。这一机制将有望帮助人们设计新药物,解决与上述功能有关的健康问题。
Bristol大学和伦敦大学学院的研究人员发现,星形胶质细胞生产的乳酸(L-lactate),可以作为信号分子令大脑细胞释放更多的去甲肾上腺素。这项研究于二月十一日发表在Nature 旗下的Nature Communications杂志上。
乳酸是瑞典化学家Carl Wilhelm Scheele于1780年首次发现的,是机体的一种天然产物。举例来说,当肌肉在工作时就会产生这一物质。在大脑中,乳酸一直被视为神经元的能量源,负责在大脑活性增强时维持神经元的正常功能。研究显示,肌肉运动可以触发乳酸的生产,这说明体育锻炼与积极的健康心理的确有一定关联。
研究人员在这项新研究中,鉴定了乳酸的新功能,他们发现乳酸可以作为大脑细胞之间的信号分子。这也说明在大脑中还存在着未知的乳酸受体,正是这些受体使合成去甲肾上腺素的细胞对乳酸敏感。
Bristol大学的生理学和药理学教授Sergey Kasparov说:“我们发现乳酸具有多种功能,不仅能为神经元提供能量,还可以作为信号令其释放更多的去甲肾上腺素。”
星形胶质细胞位于大脑和脊髓中,这种星形的非神经元小细胞,是大脑中乳酸的主要来源。星形胶质细胞生产和释放的乳酸,为神经元提供了能量。研究人员发现,在大脑的蓝斑LC中,星形胶质细胞也利用乳酸向神经元传递信号。LC是去甲肾上腺素的主要来源,因此也是大脑中最有影响力的调控中心之一。
研究人员利用光遗传学技术,刺激星形胶质细胞释放乳酸,结果发现这些乳酸激活了LC神经元,使其释放了更多的去甲肾上腺素。研究显示,在生理浓度范围内的外源乳酸也能够起到类似的效果。研究指出,发现星形胶质细胞能够通过乳酸直接与神经元交流,这开启了一个全新的药理学研究领域。
Bristol大学的Dr Anja Teschemacher补充道:“下面的工作是鉴定介导上述效果的受体,在此基础上人们可以设计药物阻断或激活这一应答。去甲肾上腺素绝对是大脑功能的基础,如果我们能够调节它的释放,将大大有助于处理许多重要的健康问题,例如压力、血压、疼痛和抑郁等。”
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