乳酸(LA)的過量產生可能發(fā)生在運動期間或者許多疾病中，例如癌癥中。個人伴有高乳酸血癥的患者常表現(xiàn)為貧血、血清鐵減少以及一種鐵代謝關鍵調控因子—鐵調素（hepcidin）升高。然而，目前尚不清楚乳酸是否以及如何調節(jié)鐵調素的表達。近期，中國科學院生態(tài)環(huán)境科學研究中心劉思金老師團隊在期刊《Cell Metabolism》（IF=29）上發(fā)表題為“Lactate modulates iron metabolism by binding soluble adenylyl cyclase”的文章，展示乳酸與正常肝細胞中的可溶性腺苷酸環(huán)化酶(sAC)結合，并影響正常肝細胞中的全身鐵穩(wěn)態(tài)，上調小鼠鐵調素的表達。該研究將高乳酸血癥與缺鐵聯(lián)系起來，為運動員和乳酸酸中毒患者的貧血提供了一個全新的機制的闡述。該研究闡明了代謝與鐵穩(wěn)態(tài)之間的關聯(lián)，乳酸誘導的鐵調素表達對病理學與治療均有重要意義。
文章引用產品
本文中使用了欣博盛QuikCyto? Human IL-6 ELISA kit (Quick Test)、QuantiCyto? Human CRP ELISA kit 與 QuickCyto? Mouse IL-6 ELISA kit (Quick Test)，檢測了血清樣本中目標蛋白的含量。
貨號 | 產品名稱 | 靈敏度 | 檢測范圍 |
EMC004QT | QuikCyto? Mouse IL-6 ELISA kit (Quick Test) 小鼠白細胞介素-6快速檢測ELISA試劑盒 | 0.78 ng/ml | 1.56-100 ng/ml |
EHC007QT | QuikCyto? Human IL-6 ELISA kit (Quick Test) 人白細胞介素-6快速檢測ELISA試劑盒 | 1.56 pg/ml | 3.125-200 pg/ml |
EHC011 | QuantiCyto? Human CRP ELISA kit 人C反應蛋白ELISA試劑盒 | 0.78 ng/ml | 1.56-100 ng/ml |
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研究詳情
先前人們通常認為乳酸（LA）是糖酵解過程中的廢產物，而現(xiàn)在人們逐漸認識到它是一種重要的能量來源底物和信號分子。
通過分析健康年輕人志愿者血清乳酸與鐵調素水平的關系，研究發(fā)現(xiàn)血清中乳酸的濃度與鐵調素呈正相關，與血清鐵呈負相關。為了進一步了解乳酸如何調節(jié)鐵調素，志愿者們接受了Wingate測試，證實了先前的研究結果，對比沒有運動時的數(shù)據(jù)，運動后血清鐵的水平下降，這一發(fā)現(xiàn)表明運動后鐵調素的增加促使了血清鐵的變化，在游泳小鼠中也觀察到了類似的變化。
為了了解乳酸如何促進鐵調素表達，研究人員根據(jù)在健康參與者中觀察到的結果，用高濃度乳酸處理了各種正常肝細胞（NCTC-1469、AML-12 和 L02）和肝癌（Hepa1-6 和 HCCLM3）細胞系，重點研究了乳酸在相對高濃度下調節(jié)鐵調素表達的作用，鐵調素表達在短時間內對高濃度乳酸快速響應，而較低濃度要12小時才能發(fā)揮作用；該濃度與某些生理狀態(tài)（如運動）和各種病理條件具有更大的相關性。
GPR81與GPR132均為得到廣泛研究的與tmAC相關的乳酸受體。然而，在該研究中，敲低GPR81與GPR132或添加tmAC抑制劑并不影響乳酸在促進鐵調素表達中的作用，sAC抑制劑卻可以中和乳酸的作用。這些結果說明GPR81與GPR132可能參與乳酸誘導的鐵調素表達。
此外，乳酸對體內肝臟鐵調素表達也有類似的影響。研究人員發(fā)現(xiàn)乳酸與正常肝細胞中的可溶性腺苷酸環(huán)化酶結合，并通過增加鐵調素的表達來影響小鼠全身性鐵穩(wěn)態(tài)。體外、體內和計算機實驗均表明，LA-sAC相互作用提高了環(huán)磷酸腺苷（cAMP）的水平，從而激活了PKA-Smad1/5/8信號通路，進而增強了鐵調素的轉錄。
該研究將高乳酸血癥與缺鐵聯(lián)系起來，為運動員和乳酸酸中毒患者貧血的原因提供了解釋，認為乳酸可能是導致參加耐力運動的運動員出現(xiàn)多因素貧血的一大因素。據(jù)悉，在運動和許多疾?。ㄈ绨┌Y）中可能會產生過量的乳酸。高乳酸血癥患者通常具有貧血、血清鐵降低和鐵調素升高的癥狀。研究結果表明，乳酸會加劇缺鐵，從而建立了高乳酸血癥和缺鐵性貧血之間的聯(lián)系。研究人員還認為，乳酸誘導的鐵調素的產生可能具有生理和病理意義。過量的乳酸主要由肝臟通過糖異生（Cori 循環(huán)）和 ATP 生成（氧化磷酸化，TCA）清除，過程需要多種酶的參與。另一方面，鐵是多種蛋白質組成的關鍵成分，它可以以有機輔助因子的形式存在，如血紅素，也可以作為無機輔助因子存在，如鐵螯合酶中的元素鐵或鐵硫簇(ISCs)。乳酸誘導鐵調素降低細胞膜上 FPN 的濃度和活性，并升高細胞內鐵，可能有助于線粒體清除乳酸。
然而，長時間運動過程中，骨骼肌或浸潤的免疫細胞會合成和分泌IL-6，從而導致微炎癥。在該篇研究中，無法通過肌肉活檢評估志愿者的微炎癥。因此，要確認微炎癥不足以升高血清IL-6水平仍然具有挑戰(zhàn)性。此外，未來需要更多的酶動力學研究與乳酰化機制研究。
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文獻引用：
Liu W, Zhang S, Li Q, et al. Lactate modulates iron metabolism by binding soluble adenylyl cyclase[J]. Cell Metabolism, 2023.
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貨號 | 產品名稱 | 靈敏度 | 檢測范圍 |
EMC004 | QuantiCyto? Mouse IL-6 ELISA kit（小鼠白細胞介素-6） | 7.8pg/ml | 15.6-1000pg/ml |
EMC035a | QuantiCyto? Mouse IFN-α ELISA kit（小鼠α干擾素） | 3.9pg/ml | 7.8-500pg/ml |
EMC101g | QuantiCyto? Mouse IFN-γ ELISA kit（小鼠γ干擾素） | 3.9pg/ml | 7.8-500pg/ml |
EMC006 | QuantiCyto? Mouse IL-12p70 ELISA kit（小鼠白細胞介素-12p70） | 7.8pg/ml | 15.6-1000pg/ml |
EHC103a | QuantiCyto? Human TNF-α ELISA kit（人腫瘤壞死因子-α） | 7.8pg/ml | 15.6-1000pg/ml |
ERC003 | QuantiCyto? Rat IL-6 ELISA kit（大鼠白細胞介素-6） | 31.25pg/ml | 62.5-4000pg/ml |
ERC007 | QuantiCyto? Rat IL-1β ELISA kit（大鼠白細胞介素-1β） | 31.25pg/ml | 62.5-4000pg/ml |
EMC005 | QuantiCyto? Mouse IL-10 ELISA kit（小鼠白細胞介素-10） | 1.95pg/ml | 3.9-250pg/ml |
EMC008 | QuantiCyto? Mouse IL-17/IL-17A ELISA kit（小鼠白細胞介素-17/IL-17A） | 7.8pg/ml | 15.6-1000pg/ml |
EHC124 | QuantiCyto? Human IgG(Total) ELISA kit（人總免疫球蛋白G） | 0.39ng/ml | 0.78-50ng/ml |
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