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▎WuXi AppTec 콘텐츠 팀 편집  

현재 불안,우울증이는 많은 사람들의 정신 건강을 괴롭히는 주요 문제가 되었습니다. 개입을 위해 약물을 사용하는 것 외에도, 예를 들어 동물 모델에서 운동이 약물이 아닌 효과적인 방법임을 보여주는 과학적 증거가 점점 늘어나고 있습니다. , 운동은 신경 네트워크를 회복하는 동시에 항불안 효과를 생성하는 데 도움이 될 수 있습니다.

운동의 항불안 기전과 관련해서는 현재 성인의 신경발생, 모노아민성 신경전달물질, 신경염증 등의 가설이 있다. 또한, 운동으로 생성되는 젖산도 과학자들의 주목을 받고 있다. 고강도 운동 시 다양한 조직에서 해당작용에 의해 생성되는 물질로서 젖산은 뇌에서 다양한 분자 조절 과정에 참여하며, 일부 연구에서는 젖산이 항우울 효과를 발휘할 수 있음이 밝혀졌습니다.그러나 젖산의 항불안 메커니즘에 대해서는 아직 풀리지 않은 수수께끼가 많이 남아 있습니다. 예를 들어, 운동 후에 생성되는 젖산이 뇌에 영향을 미칠 수 있는지 여부 등이 있습니다.단백질불안과 같은 행동의 젖산 수정 및 변경 과정은 불분명합니다.

이미지 출처:123RF

2024년 8월 19일 지난대학교 광동-홍콩-마카오 중추신경재생연구소긴장연구 그룹, "Cell-Metabolism"(세포 대사) 온라인에 출판된 저널 "신체 운동은 스트레스 회복력을 향상시키기 위해 피질 시냅스 단백질 락틸화를 매개합니다.” 논문, 연구 결과운동 후 생성되는 젖산 분자는 피질의 특정 시냅스 단백질의 젖산 변형을 강화하여 시냅스 구조와 기능을 향상시켜 스트레스로 인한 불안 행동을 완화시킬 수 있습니다.. Zhang Zhang 연구원은 일련의 시냅스 단백질의 젖산 변형에 초점을 맞춤으로써 다음이 가능할 수 있다고 지적했습니다.정신 질환효능 진단 및 예측에 도움을 제공합니다.

이 연구에서 저자는 먼저 만성 억제 스트레스를 사용하여 불안과 유사한 행동을 보이는 일련의 마우스 모델을 구성했습니다. 그런 다음 저자는 쥐의 순환계와 뇌의 젖산 수치를 높이기 위해 쥐에게 14일 동안 런닝머신 운동에 참여하도록 요청했습니다. 실험 후, 저자들은 또한 생쥐의 뇌 조직을 확보하고 전두엽 피질의 단백질 샘플에 대한 젖산 변형을 기반으로 한 정량적 단백질체학 분석을 수행했습니다.

결과는,14일간의 런닝머신 운동 중재는 쥐의 불안과 같은 행동을 예방했을 뿐만 아니라 여러 시냅스 관련 단백질의 젖산 수준을 크게 변화시켰습니다., 놀라운 점은 885번 위치의 시냅스 단백질 SNAP91의 라이신 락틸화 수준이 운동 후에 크게 증가한다는 것입니다(그림 1).

▲그림 1: 운동은 피질에서 시냅스 단백질 SNAP91의 락틸화를 증가시킵니다(이미지 출처: 참조 [1])

연구팀은 SNAP91 젖산화의 핵심 역할을 더욱 확인하기 위해 내측 전전두엽 피질(mPFC)의 SNAP91 단백질 885 부위(K885)에 돌연변이가 생긴 특수 돌연변이 쥐군을 구축했는데, 이는 K885의 수유가 이루어졌음을 의미한다. 아실화 능력이 파괴됩니다.

관찰에 따르면, 이들 돌연변이 마우스의 시냅스전 소포의 밀도가 비정상적으로 감소했고(그림 2), 시냅스 구조 단백질의 발현이 하향조절되었으며, 시냅스후 밀도 부분의 형성이 비정상적이어서 SNAP91 단백질의 락틸화가 교란되면 시냅스 구조와 기능이 손상됩니다.

▲그림 2: SNAP91 단백질의 비정상적인 락틸화로 인해 피질 시냅스의 미세구조 변화가 발생함(사진출처: 참고[1])

후속 실험에서 이 돌연변이 쥐는 여전히 만성 구속 스트레스를 경험했으며 이후 런닝머신 훈련에 참여했습니다. 이번에는 상황이 달랐습니다. SNAP91 단백질의 젖산화가 손실된 쥐는 운동으로 인한 불안과 같은 행동을 억제하지 못했고(그림 3), mPFC의 신경망 활동도 크게 하향 조절되었습니다. 이러한 증거는 운동이 SNAP91 단백질의 젖산화에 영향을 미쳐 항불안 효과를 발휘함으로써 피질 뉴런 활동과 신경망 활성을 유지할 수 있음을 나타냅니다. 이는 또한 이번 연구가 뇌 감정 기능 조절에 관여하는 젖산화 경로를 발견했음을 의미합니다. 화학적 접근.

▲그림 3: 운동은 SNAP91 락틸화를 통해 항불안 효과를 발휘합니다(이미지 출처: 참조 [1])

요약하면, 이 연구는 운동 자극 조직에 의해 생성된 젖산 분자가 SNAP91과 같은 시냅스 단백질의 락틸화 변형에 영향을 미쳐 mPFC 시냅스 구조 및 신경 활동을 향상시켜 불안을 완화시킬 수 있는 핵심 "대사-뇌" 경로를 보여줍니다. 쥐의 행동과 유사합니다(그림 4). 위의 결과는 뇌 내 에너지 분자인 젖산의 새로운 생물학적 메커니즘을 밝히고, 신경 조직의 비히스톤 젖산 변형에 대한 추가 연구에 참고 자료를 제공합니다.

Zhang Zhang 연구원은 향후 연구에서 더 중요한 질문은 신경 조직(뉴런, 신경교 세포 등)의 특정 위치에서 대사 패턴 변형이 젖산화 변형 및 그 하류 분자 경로와 관련이 있는지 여부를 명확히 하는 것이라고 말했습니다. 공간과 시간이라는 두 가지 차원에서 대사 및 뇌 기능의 메커니즘 모델을 확립합니다.

▲그림 4: 운동-수유화 항불안 모델(사진 출처: 참고[1])

Zhang Zhang 연구원은 이 기사의 독립적인 교신저자이며, Jinan University 박사과정 졸업생 Yan Lan과 박사과정 학생 Wang Yajie가 이 논문의 공동 제1저자입니다. 논문 작업은 지난대학교 Su Guohui 학자의 지원을 받았으며 지난대학교 교육부 중추신경 재생 핵심 연구소에서 완료되었습니다.

Zhang Zhang의 연구 그룹은 "뇌 기능을 향상시키는 운동의 말초-중추 메커니즘"이라는 과학적 문제에 중점을 두고 2019년부터 일련의 결과를 달성했습니다. 대표적인 연구로는 (1) 운동을 통해 뇌 기능을 향상시키는 주변 인자의 동정, 간, 지방 및 기타 조직에서 S-아데노실메티오닌, 클러스터린 및 기타 인자의 발견, 이들의 감정, 인지 및 기타 행동 개선 효과의 규명(과학의 발전 2023; 셀 보고서 2023; 고급 과학 2022 등), (2) 운동이 시냅스 구조와 기능을 향상시키는 분자 메커니즘을 밝혀 운동이 뇌의 mTOR 경로와 단백질 젖산화 변형을 활성화하고 시냅스 구조와 기능적 리모델링을 촉진하여 말초 인자를 자극한다는 것을 밝힙니다. 감정과인지 장애의 메커니즘 (세포 대사 2024; 네이처 커뮤니케이션 2024; 과학의 발전 2019 등), (3) 주변 요인이 뇌 기능을 향상시키는 회로 메커니즘을 분석하고, 환경 개입 하에 신체에서 분비되는 주변 요인이 피질, 편도체의 신경 회로를 조절하여 정서적, 사회적 행동에 영향을 미치는 메커니즘을 발견합니다. 및 기타 뇌 영역(국립 과학 리뷰 2023; 커뮤니케이션 생물학 2023; 분자정신의학 2021 등).

참고자료: