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

单次高强度运动增加的乳酸是否有助于增强工作记忆？

基本信息

批准号：
21K17605
负责人：
朴ジョンヒョク
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science (2022)Nippon Medical School (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

20mM lactate addition to primary cultured cortical neurons increased intracellular NADH/NAD+ ratio, NMDA receptor activation, and expression of Immediate-early genes (IEGs) Arc, c-fos, and Zif268. 10mM lactic acid in the abdominal cavity increases the production of IEGs in the sensory cortex. The activity of IEGs in hippocampus increased with increasing lactate threshold (LT) and Y maze test. The activity of IEGs in hippocampus increased with increasing lactate threshold. A short period of time (30 minutes) from fatigue to exercise, a high blood lactate concentration of 12 - 14mM immediately after exercise, and a Y-shaped maze test 30 minutes after exercise. IEGs in the hippocampus are derived from an intentional increase in the expression of neurotrophic factor (BDNF) mRNA In addition, the increase of lactate concentration in blood after exercise (6~8mM) and the increase of IEGs production in hippocampus during exercise (30m/min) was also observed. The function of IEGs in the hippocampus and the function of memory in exercise are important.