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▎Bearbeitet vom WuXi AppTec Content Team  

Im Moment Angst,DepressionEs ist zu einem großen Problem geworden, das die psychische Gesundheit vieler Menschen belastet. Zusätzlich zum Einsatz von Medikamenten zur Intervention zeigen immer mehr wissenschaftliche Beweise, dass Bewegung beispielsweise in Tiermodellen eine wirksame nichtmedikamentöse Methode ist , Bewegung kann helfen, das Nervennetzwerk wiederherzustellen und gleichzeitig eine angstlösende Wirkung zu erzielen.

Bezüglich des Anti-Angst-Mechanismus von Bewegung gibt es derzeit Hypothesen wie die adulte Neurogenese, monoaminerge Neurotransmitter und Neuroinflammation. Darüber hinaus erregt auch die durch körperliche Betätigung produzierte Milchsäure die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern. Da Milchsäure durch Glykolyse in verschiedenen Geweben bei intensiver körperlicher Betätigung entsteht, ist sie an verschiedenen molekularen Regulierungsprozessen im Gehirn beteiligt. Einige Studien haben gezeigt, dass Milchsäure eine antidepressive Wirkung haben kann.Es gibt jedoch immer noch viele ungelöste Rätsel über den angstlösenden Mechanismus von Milchsäure, zum Beispiel, ob Milchsäure, die nach körperlicher Betätigung produziert wird, Auswirkungen auf das Gehirn haben kannProteinDer Prozess der Modifikation der Laktylierung und der Veränderung des angstähnlichen Verhaltens bleibt unklar.

Bildquelle:123RF

19. August 2024, Jinan University Guangdong-Hong Kong-Macao Central Nervous Regeneration Research InstituteSpannungDie Forschungsgruppe in „Cell-Metabolism“ (Zellstoffwechsel) Online veröffentlichte Zeitschrift mit dem Titel „Körperliche Betätigung vermittelt kortikale synaptische Proteinlaktylierung und verbessert so die Stressresistenz” Papier, ForschungsergebnisseDie nach dem Training produzierten Milchsäuremoleküle können die synaptische Struktur und Funktion verbessern, indem sie die Laktylierungsmodifikation spezifischer synaptischer Proteine ​​im Kortex verstärken und so durch Stress verursachtes Angstverhalten lindern.. Der Forscher Zhang Zhang wies darauf hin, dass es möglich sein könnte, sich auf die Laktylierungsmodifikation einer Reihe synaptischer Proteine ​​zu konzentrierenGeisteskrankheitBietet Unterstützung bei der Diagnose und Vorhersage der Wirksamkeit.

In dieser Studie verwendeten die Autoren zunächst chronischen Zwangsstress, um eine Reihe von Mausmodellen zu konstruieren, die angstähnliche Verhaltensweisen entwickelten. Anschließend forderten die Autoren die Mäuse auf, 14 Tage lang Laufbandübungen durchzuführen, um den Milchsäurespiegel im Kreislaufsystem und im Gehirn der Mäuse zu erhöhen. Nach dem Experiment entnahmen die Autoren auch Gehirngewebe von Mäusen und führten eine quantitative Proteomikanalyse auf Basis der Laktylierungsmodifikation an Proteinproben aus dem präfrontalen Kortex durch.

Die Ergebnisse zeigen,Eine 14-tägige Trainingsintervention auf dem Laufband verhinderte nicht nur angstähnliche Verhaltensweisen bei Mäusen, sondern veränderte auch signifikant die Laktylierungsniveaus mehrerer synapsenbezogener Proteine.Auffällig ist, dass der Lysin-Laktylierungsgrad des synaptischen Proteins SNAP91 an Position 885 nach dem Training deutlich erhöht ist (Abbildung 1).

▲Abbildung 1: Sport erhöht die Laktylierung des synaptischen Proteins SNAP91 im Kortex (Bildquelle: Referenz [1])

Um die Schlüsselrolle der SNAP91-Laktylierung weiter zu bestätigen, stellte das Forscherteam eine Gruppe spezieller mutierter Mäuse zusammen, bei denen die SNAP91-Protein-885-Stelle (K885) im medialen präfrontalen Kortex (mPFC) mutiert war, was bedeutet, dass die Laktation von K885 Die Acylierungsfähigkeit wird zerstört.

Der Beobachtung zufolge nahm die Dichte der präsynaptischen Vesikel in diesen mutierten Mäusen abnormal ab (Abbildung 2), die Expression synaptischer Strukturproteine ​​wurde herunterreguliert und die Bildung des postsynaptischen dichten Teils war abnormal, was darauf hindeutet, dass die Laktylierung des SNAP91-Proteins vorliegt Bei einer Störung werden die synaptische Struktur und Funktion beeinträchtigt.

▲Abbildung 2: Eine abnormale Laktylierung des SNAP91-Proteins führt zu ultrastrukturellen Veränderungen in kortikalen Synapsen (Bildquelle: Referenz [1])

In nachfolgenden Experimenten erlebten diese mutierten Mäuse immer noch chronischen Zwangsstress und nahmen anschließend am Laufbandtraining teil. Diesmal war die Situation anders. Mäuse, die die Laktylierung des SNAP91-Proteins verloren hatten, unterdrückten durch körperliche Betätigung kein angstähnliches Verhalten (Abbildung 3), und auch die Aktivität des neuronalen Netzwerks von mPFC war deutlich herunterreguliert. Diese Beweise deuten darauf hin, dass Bewegung die Aktivität kortikaler Neuronen und des neuronalen Netzwerks aufrechterhalten kann, indem sie die Laktylierung des SNAP91-Proteins beeinflusst und dadurch eine angstlösende Wirkung ausübt. Dies bedeutet auch, dass die Studie einen Laktylierungsweg gefunden hat, der an der Regulierung der emotionalen Funktionen des Gehirns beteiligt ist. chemischer Ansatz.

▲Abbildung 3: Sport übt anxiolytische Wirkungen durch SNAP91-Laktylierung aus (Bildquelle: Referenz [1])

Zusammenfassend zeigt diese Studie einen wichtigen „Stoffwechsel-Gehirn“-Weg auf, bei dem Milchsäuremoleküle, die von durch körperliche Betätigung stimulierten Geweben produziert werden, die synaptische Struktur und neuronale Aktivität von mPFC verbessern können, indem sie die Laktylierungsmodifikation synaptischer Proteine ​​wie SNAP91 beeinflussen und so Angstzustände lindern. ähnliches Verhalten bei Mäusen (Abbildung 4). Die obigen Ergebnisse offenbaren einen neuen biologischen Mechanismus von Milchsäure, einem Energiemolekül, im Gehirn und bieten auch eine Referenz für weitere Forschungen zu Nicht-Histon-Laktylierungsmodifikationen im Nervengewebe.

Für zukünftige Forschung sagte der Forscher Zhang Zhang, dass eine wichtigere Frage darin besteht, zu klären, ob die Stoffwechselmustertransformation an bestimmten Stellen im Nervengewebe (Neuronen, Gliazellen usw.) mit der Modifikation der Laktylierung und den nachgeschalteten molekularen Signalwegen zusammenhängt Erstellen Sie ein Mechanismusmodell des Stoffwechsels und der Gehirnfunktion in zwei Dimensionen: Raum und Zeit.

▲Abbildung 4: Übungs-Laktylierungs-Anti-Angst-Modell (Bildquelle: Referenz [1])

Der Forscher Zhang Zhang ist der unabhängige korrespondierende Autor dieses Artikels; der Doktorand der Universität Jinan, Yan Lan, und der Doktorand Wang Yajie sind die Co-Erstautoren des Artikels. Die Abschlussarbeit wurde von Akademikerin Su Guohui der Universität Jinan unterstützt und vom Schlüssellabor für zentrale Nervenregeneration des Bildungsministeriums der Universität Jinan abgeschlossen.

Die Forschungsgruppe von Zhang Zhang konzentriert sich auf die wissenschaftliche Fragestellung „Der peripher-zentrale Mechanismus von Bewegung zur Verbesserung der Gehirnfunktion“ und hat seit 2019 eine Reihe von Ergebnissen erzielt. Zu den repräsentativen Arbeiten gehören: (1) Identifizierung peripherer Faktoren, die die Gehirnfunktion durch körperliche Betätigung verbessern, Entdeckung von S-Adenosylmethionin, Clusterin und anderen Faktoren aus Leber, Fett und anderen Geweben und Aufklärung ihrer Verbesserung von Emotionen, Kognition und anderen Verhaltensweisen.Wissenschaftliche Fortschritte 2023; Zellberichte 2023; Höhere Wissenschaft 2022 usw.); (2) Erklären Sie den molekularen Mechanismus, durch den Bewegung die synaptische Struktur und Funktion verbessert, und zeigen Sie, dass Bewegung periphere Faktoren stimuliert, indem sie den mTOR-Signalweg und die Protein-Laktylierungsmodifikation im Gehirn aktiviert, die synaptische Struktur und den funktionellen Umbau fördert und lindert Emotionen und der Mechanismus der kognitiven Beeinträchtigung (Zellstoffwechsel 2024; Naturkommunikation 2024; Wissenschaftliche Fortschritte 2019 usw.); (3) Analysieren Sie den Schaltkreismechanismus, durch den periphere Faktoren die Gehirnfunktion verbessern, und entdecken Sie den Mechanismus, durch den periphere Faktoren, die vom Körper unter Umwelteingriffen abgesondert werden, das emotionale und soziale Verhalten beeinflussen, indem sie neuronale Schaltkreise im Kortex, der Amygdala, regulieren und andere Gehirnbereiche (Nationale Wissenschaftsüberprüfung 2023; Kommunikationsbiologie 2023; Molekulare Psychiatrie 2021 usw.).

Referenzen: