Contribution of Intrinsic Lactate to Maintenance of Seizure Activity in Neocortical Slices from Patients with Temporal Lobe Epilepsy and in Rat Entorhinal Cortex

內在乳酸對顳葉癲癇患者新皮質切片和大鼠內嗅皮層癲癇活動維持的貢獻

來源：International Journal of Molecular Sciences, Volume 18, 2017, Article number 1835

《國際分子科學雜志》，第18卷，2017年，文章編號1835

 

摘要

這篇論文研究了內在乳酸在顳葉癲癇（TLE）患者新皮質切片和大鼠內嗅皮層中對癲癇活動的維持作用。摘要表明，神經(jīng)元乳酸攝取支持與突觸信號傳遞相關的能量代謝和神經(jīng)元激活后細胞外離子梯度的恢復。在TLE中，單羧酸轉運體（MCT）表達改變阻礙了乳酸清除，導致腦實質乳酸升高，可能通過酸中毒和補充能量代謝分別產生抗癲癇和促癲癇效應。研究通過阻斷MCT評估乳酸對慢性癲癇組織中跨膜鉀梯度、突觸信號和病理網(wǎng)絡活動的貢獻，發(fā)現(xiàn)乳酸攝取抑制通過限制氧化能量代謝和激活腺苷A1受體發(fā)揮抗癲癇作用，且不依賴于酸中毒。

 

研究目的

本研究旨在探討乳酸在慢性癲癇組織中對能量代謝和癲癇活動維持的貢獻，并驗證乳酸攝取抑制是否通過酸中毒或代謝限制介導抗癲癇效應。具體目的是確定乳酸在TLE患者和大鼠腦切片中對氧化代謝、突觸傳遞和網(wǎng)絡興奮性的作用機制。

 

研究思路

研究使用TLE患者手術切除的新皮質切片和大鼠內嗅皮層-海馬切片，通過超級灌注MCT抑制劑（如4-CIN和D-乳酸）阻斷乳酸攝取，同時記錄電生理參數(shù)（場電位、細胞外鉀濃度變化）、組織氧分壓（pO2）、pH和癲癇樣活動（如癲癇樣事件SLEs）。實驗包括刺激誘導反應、自發(fā)性癲癇活動記錄，并結合藥理學干預（如A1受體拮抗劑DPCPX）以闡明機制。數(shù)據(jù)通過統(tǒng)計比較分析乳酸在健康和癲癇組織中的差異。

 

測量的數(shù)據(jù)及研究意義

1 刺激誘導的氧分壓變化（pO2）：4-CIN處理顯著降低刺激誘導的pO2變化，表明乳酸貢獻于氧化能量代謝。研究意義在于直接證明乳酸作為能量底物在癲癇組織中的作用。數(shù)據(jù)來自圖1A、1B、1C。

 

2 場電位振幅和恢復動力學：在人類癲癇切片中，4-CIN不改變場電位振幅和鉀濃度恢復動力學，而在大鼠海馬中類似處理曾顯示影響。研究意義提示乳酸依賴性能量支持存在物種和組織差異。數(shù)據(jù)來自圖1D、1E、1F、1G。

3 癲癇樣事件（SLEs）發(fā)生率、振幅和持續(xù)時間：4-CIN和D-乳酸均降低SLEs發(fā)生率和振幅，但不影響持續(xù)時間。研究意義表明乳酸攝取抑制具有普遍抗癲癇效應，與癲癇類型無關。數(shù)據(jù)來自圖2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H。

 

4 細胞外pH變化：4-CIN引起酸中毒，而D-乳酸不改變pH但仍抗癲癇。研究意義在于排除酸中毒為主要抗癲癇機制，突出代謝作用。數(shù)據(jù)來自圖4A、4B、4C、4D、4E、4F。

 

5 A1受體介導的效應：A1受體拮抗劑DPCPX部分逆轉4-CIN的抗癲癇作用。研究意義表明代謝限制通過腺苷途徑抑制癲癇活動。數(shù)據(jù)來自圖5A、5B、5C、5D。

 

 

結論

1 乳酸攝取抑制通過限制氧化能量代謝和激活A1受體發(fā)揮抗癲癇作用，而不依賴于酸中毒。

2 乳酸在慢性癲癇組織中支持氧化代謝，但其對突觸傳遞的貢獻與健康組織存在差異。

3 研究提示乳酸代謝調節(jié)可能成為癲癇治療新靶點，尤其針對耐藥性TLE。

 

使用丹麥Unisense電極測量數(shù)據(jù)的研究意義

本研究使用丹麥Unisense Clark式氧微電極（尖端直徑10μm）測量組織氧分壓（pO2），以評估乳酸對氧化代謝的貢獻。電極通過校準在20%和95%氧飽和aCSF中確保精度，直接量化刺激期間pO2動態(tài)變化。測量數(shù)據(jù)顯示，4-CIN處理后刺激誘導pO2變化減?。▓D1），表明乳酸攝取抑制降低了氧化代謝活性。Unisense電極的高靈敏度和實時監(jiān)測能力提供了乳酸作為能量底物的直接證據(jù)，意義在于：首先，它驗證了乳酸在癲癇組織中支持能量代謝的生理相關性；其次，電極的精確測量排除了間接推論的偏差，強化了代謝機制的可信度；最后，該技術突出了在復雜病理條件下直接監(jiān)測組織氧合的重要性，為理解癲癇代謝失調提供了關鍵工具。這些發(fā)現(xiàn)強調Unisense電極在連接乳酸代謝與網(wǎng)絡興奮性中的橋梁作用。