Does lactate increase by a single high-intensity exercise contribute to the enhancement of working memory?

皮質の初代培養神経細胞への20mM乳酸添加は、細胞内のNADH/NAD+比を高め、それがNMDA受容体を活性化し、神経可塑性関連の初期応答遺伝子群（Immediate-early genes；IEGs）Arc、c-fos、Zif268の発現量を高める。また、in vivo実験においてもマウスの腹腔内へ10mM乳酸投与は感覚運動皮質においてIEGs発現量の増加をもたらす。そこで、乳酸閾値（LT）を上回る強度の運動がY字型迷路試験による作業記憶の向上をもたらすか、その機序には乳酸による海馬のIEGs発現量増加が関与しているか否かについて検討を行った。マウスに疲労困憊に至るまでの短時間（30分間）の一過性高強度運動を課したところ、運動直後に血中乳酸濃度は12~14mMを示し、運動30分後にY字型迷路試験による作業記憶の向上を示した。そのマウスの海馬においてIEGsと脳由来神経栄養因子（BDNF）mRNA発現量の有意な増加が認められた。一方、運動直後の血中乳酸濃度が6~8mMを示す30分間の運動（トレッドミル速度30m/分）を課したところ、作業記憶の向上や海馬IEGs発現量の増加は認められなかった。このことから、運動により血中で増加する乳酸は、その後海馬のIEGsを高める因子の一つとして作用し、運動の作業記憶向上効果に重要な役割を担うことが示唆された。

皮質の初代培養神経細胞への20mM乳酸添加は、細胞内のNADH/NAD+比を高め、それがNMDA受容体を活性化し、神経可塑性関連の初期応答遺伝子群（Immediate-early genes；IEGs）Arc、c-fos、Zif268の発現量を高める。また、in vivo実験においてもマウスの腹腔内へ10mM乳酸投与は感覚運動皮質においてIEGs発現量の増加をもたらす。そこで、乳酸閾値（LT）を上回る強度の運動がY字型迷路試験による作業記憶の向上をもたらすか、その機序には乳酸による海馬のIEGs発現量増加が関与しているか否かについて検討を行った。マウスに疲労困憊に至るまでの短時間（30分間）の一過性高強度運動を課したところ、運動直後に血中乳酸濃度は12~14mMを示し、運動30分後にY字型迷路試験による作業記憶の向上を示した。そのマウスの海馬においてIEGsと脳由来神経栄養因子（BDNF）mRNA発現量の有意な増加が認められた。一方、運動直後の血中乳酸濃度が6~8mMを示す30分間の運動（トレッドミル速度30m/分）を課したところ、作業記憶の向上や海馬IEGs発現量の増加は認められなかった。このことから、運動により血中で増加する乳酸は、その後海馬のIEGsを高める因子の一つとして作用し、運動の作業記憶向上効果に重要な役割を担うことが示唆された。