作者：张晨文/米线
什么是乳酸
经过上次小黑屋二呆姐姐的介绍，小伙伴们应该对“乳酸”并不陌生了。
图1.乳酸的结构示意图
乳酸是一种有机酸。在人体内正常代谢和运动过程中，当对氧气和ATP的需求超过有氧氧化的供能限度时，糖酵解途径即被激活，细胞质中的葡萄糖通过一系列经典的催化反应转化为丙酮酸。
这些丙酮酸不会进入线粒体进行氧化，而是经乳酸脱氢酶 （LDH）作用直接还原为乳酸，以补偿 ATP 产生的不足。
图2.运动后乳酸水平变化（CS：穿压缩袜，CS- er穿压缩袜运动和恢复，no -CS不穿压缩袜运动和恢复）
认识延迟性肌肉酸痛（DOMS）
这下小伙伴们就明白啦，乳酸清除速度之快令人瞠目结舌，所以锻炼后第二天起床困难，第三天还行动受限的疼痛可不是因为乳酸堆积。此锅，乳酸不背！
那么到底是什么原因让我们“练腿瘸三天”呢？
让我们一起来认识一个新的医学概念，迟发性肌肉酸痛（Delayed onset muscle soreness，DOMS），是在不习惯的或剧烈运动后肌肉感到疼痛和僵硬，运动后 24 至 72 小时感觉痛感最强烈，在运动后的7天内消失。
大多研究认为DOMS是由离心（延长）运动引起的，该运动会对肌肉纤维造成小规模损伤（微创伤），从而造成训练后的酸痛。
这种酸痛一般是受累肌肉的钝痛，伴有压痛和僵硬，通常在肌肉被拉伸、收缩或受到压力时才会感觉到，静止时则会消失。这种DOMS的特征性症状，也被称为“肌肉机械性痛觉过敏”。
乳酸对运动的影响
乳酸还能参与运动缓解焦虑
近期，发表在Cell Metabolism的文章Physical exercise mediates cortical synaptic protein lactylation to improve stress resilience发现运动诱导的乳酸显著增强了多种突触蛋白的乳酸化，其中突触体相关蛋白91 (SNAP91)是突触功能的关键分子。
SNAP91 的乳酸化通过增强内侧前额叶皮层 (mPFC)中的突触结构形成和神经元活动，赋予其抵抗慢性约束应激(CRS)的能力。
图4.摘要图示
在神经组织中，组蛋白乳酸化受神经兴奋的显著影响，并与神经退行性疾病或脑损伤有关。由于在体育锻炼下，血液和脑乳酸水平都显着升高， 研究人员猜测可能会改变大脑内的蛋白质乳酸化模式，从而增强对压力的抵抗力。
因此研究人员首先建立了CRS小鼠模型，发现通过14天的跑步机运动可以有效防止焦虑样行为发生。
同时成功验证了长期运动后，循环乳酸水平、内侧前额叶皮层中的乳酸水平以及肝脏和肌肉组织中的乳酸浓度的增加。
接着，该研究通过使用泛乳酸化（pan-Kla）抗体的总蛋白印迹和基于乳酸化的蛋白质组学测定法，确定SNAP91（也称为AP180）是调节最显著的突触蛋白。
图6.运动可增强 mPFC 中突触蛋白的乳酸化
然后，研究人员构建了SNAP91的K885 位点乳酸化效力受损的小鼠模型，其中功能丧失的SNAP91突变体在mPFC中表达导致 SNAP91 乳酸化的下调。
值得注意的是，CALM蛋白作为网格蛋白介导的囊泡运输中起关键作用的重要分子，其与SNAP91的结合亲和力也随着乳酸化受损而下调，表明突触囊泡结构被破坏。
作为解剖学证据，TEM图像显示与表达野生型（WT）形式的SNAP91的对照组或小鼠相比，即使不存在应激，K885R突变体也显示出较低的突触前囊泡密度。
最后，研究人员使用 Cas9 介导的 SNAP91 （K885R） 质粒同源重组到 mPFC 中，成功抑制了SNAP91的乳酸化，但没有改变内源性SNAP91的总表达水平。
在超微观水平上，TEM图像显示通过这种体内遗传编辑降低了突触囊泡的密度，并且连续行为测定支持运动训练不再对这些突变模型小鼠具有抗焦虑作用。
图7.SNAP91（K885R）的体内基因组编辑概括了结构和行为缺陷
总而言之，该研究确立了非组蛋白乳酸化在调节应激恢复力方面以前未被认识到的作用，可能是通过调节突触传递和神经网络活动实现的。
阐明了运动训练可以重塑突触蛋白乳酸化的稳态，抵消慢性约束应激并防止焦虑样行为。如果下次再碰到焦虑时刻不妨动起来，我们的好伙伴“乳酸”会发挥大用处哦！
参考文献
1.Rimaud D, Messonnier L, Castells J, Devillard X, Calmels P. Effects of compression stockings during exercise and recovery on blood lactate kinetics. Eur J Appl Physiol. 2010 Sep;110(2):425-33. doi: 10.1007/s00421-010-1503-x. Epub 2010 May 30.
2.Cairns SP. Lactic acid and exercise performance : culprit or friend? Sports Med. 2006;36(4):279-91. doi: 10.2165/00007256-200636040-00001.
3.Scheiman, J., Luber, J.M., Chavkin, T.A. et al. Meta-omics analysis of elite athletes identifies a performance-enhancing microbe that functions via lactate metabolism. Nat Med 25, 1104–1109 (2019).
小黑屋作者简介
张晨文/米线
中山大学附属第一医院心血管内科研究生在读，主要围绕代谢性心血管疾病相关方面展开研究。
图片：网络（侵删）
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