Масса головного мозга составляет всего около 2 процентов массы тела, но именно он потребляет около 20 процентов кислорода и 60 процентов глюкозы. В норме, в условиях достаточного количества кислорода, глюкоза окисляется до углекислого газа и воды. Но при недостатке кислорода образуется молочная кислота (лактат). До сих пор считалось, что этот продукт окисления глюкозы вреден для мозга и немедленно выводится из него.

Но недавно учёные из Школы медицины Маунт Синай обнаружили, что лактат также является источником энергии для головного мозга. Более того, оказалось, что он крайне важен для формирования следов долговременной памяти. Результаты работы опубликованы 4 марта в журнале Cell. Это первая работа, в которой тщательно исследована роль лактата, его производства в астроцитах и дальнейшего транспорта в нейроны в процессе запоминания.

Астроциты – вспомогательные клетки нервной системы. Они содержат полимер глюкозы, гликоген. В случае запуска в мозге таких энергозатратных процессов, как формирование долговременной памяти, гликоген астроцитов расщепляется до глюкозы, из которой уже образуется лактат.

В экспериментах крыс обучали «реакции пассивного избегания», когда в определённом месте животные переживали негативные ощущения (например, удар током) и должны были запомнить это место как опасное, чтобы избегать его в дальнейшем. Введение в мозг вещества, нарушающего транспорт лактата из астроцитов, до или после обучения вызывало амнезию (нарушение памяти). Если же вместе с этим веществом вводился лактат, нарушение формирования долговременной памяти компенсировалось или было значительно меньшим.

Чтобы понять, используется ли лактат просто как источник энергии или его роль важнее, учёные вводили крысам энергетически эквивалентное количество глюкозы. Выяснилось, что нарушения памяти всё-таки сохраняются. Только трёхкратное увеличение дозы глюкозы позволило уменьшить негативный эффект, связанный с нарушением транспорта лактата. Это значит, что образование лактата и его транспорт из астроцитов в нейроны специфически необходимы для запуска процесса формирования долговременной памяти.

«Эти результаты показывают, что, когда необходимо много энергии, например, при формировании долговременной памяти, глюкозы не хватает или она энергетически менее эффективна, – цитирует ведущего автора работы Кристину Альберини (Cristina Alberini) портал EurekAlert. – Теперь мы знаем, что лактат имеет критическую функцию, и можем изучить, почему именно он, а не глюкоза выполняет её».

Первоисточник информации:

Akinobu Suzuki, Sarah A. Stern, Ozlem Bozdagi, George W. Huntley, Ruth H. Walker, Pierre J. Magistretti, Cristina M. Alberini Astrocyte-Neuron Lactate Transport Is Required for Long-Term Memory Formation. – Cell. – V.144. – Issue 5. – P. 810–823; 4 March 2011; doi: 10.1016/j.cell.2011.02.018.