科学家发现，神经激活和社会压力可诱导大脑

乳酸（lactate）是糖酵解途径的终产物丙酮酸的发酵产物，其生成的速率随着能量需求而增加。人体可以进行乳酸发酵的细胞有骨骼肌细胞、红细胞和神经胶质细胞。身体乳酸浓度，包括在大脑中，在运动后会增加，但也与其他条件有关。在多种神经精神疾病中观察到脑乳酸水平升高，包括精神分裂症、双相情感障碍、重度抑郁症和焦虑症。

近年有研究发现，乳酸可以被用来修饰巨噬细胞中的某些蛋白质。这种翻译后修饰被称为乳酸化（lactylation），被修饰的氨基酸残基是赖氨酸。现在来自日本研究人员对脑细胞中是否也发生蛋白质乳酸化感兴趣，结果发现脑细胞中的蛋白质乳酸化受神经激活和社交失败压力的调节，同时伴随着乳酸水平的变化。这种压力特别增强了前额叶皮层 (prefrontal cortex，PFC)神经元中组蛋白 H1 蛋白的赖氨酸乳酸化。该研究结果于 10 月 12 日发表在Cell Reports 上。

通过生物化学、细胞培养、组织学和小鼠行为实验，研究人员证明了小鼠大脑神经元中神经活动依赖性蛋白质乳酸化。在体内，可以明确建立这一点的大脑区域是PFC。在乳酸（通过腹腔内注射乳酸）、电刺激（通过电惊厥治疗）、焦虑（通过暴露于新的开放环境）和社会压力（通过暴露于攻击性）增加后，PFC 中的蛋白质乳酸化得到增强。 PFC 是一个涉及自上而下控制行为和情绪的大脑区域。

社会压力实验包括将一只老鼠放在一只更大的、好斗的老鼠的笼子里 10 分钟，以使其受到有力的支配。连续重复 10 天，每天将这只可怜的老鼠放在另一只大而有攻击性的老鼠的笼子里，然后进行测量。

有趣的是，即使在压力结束后，这种压力也会增加大脑乳酸水平以及类似焦虑的行为，这可能导致大脑 pH 值降低，这是多种神经精神疾病动物模型的一个共同特征。据信乳酸具有抗抑郁作用，长期升高的脑乳酸水平可能形成一种对抗压力的补偿机制。

通过使用质谱法，研究人员在小鼠 PFC 中鉴定了 63 种乳酸化蛋白质。在这些蛋白质中，小鼠暴露于攻击性后，H1 组蛋白的乳酸化显着上调。使用受激发射损耗 (stimulated emission depletion，STED) 显微镜进行的超分辨率成像显示，压力增加了神经元核中组蛋白 H1 的乳酸化，但不增加星形胶质细胞。

科学家早已发现，组蛋白修饰介导多种基因的表观遗传调控。压力背景下乳酸敏感性表观遗传变化可能在基因介导的行为调节中发挥作用。然而，就目前而言，还需要提供有关组蛋白乳酸化如何影响压力相关反应的机制见解。