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在其20世纪20年代的开创性研究中，Otto Warburg 发现视网膜会产生大量乳酸。然而，当时并不清楚究竟是哪些视网膜细胞产生了乳酸，也不明确乳酸究竟是代谢废物，还是会被进一步利用。在本研究中，我们表明，由杆状光感受器产生的乳酸为能量需求极高的锥状光感受器的功能维持和存活提供燃料。在初步的表达分析中，我们发现单羧酸转运蛋白1（MCT1）、产乳酸的乳酸脱氢酶A（LDHA）以及磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1（PCK1）定位于杆状光感受器，而高亲和力的MCT2、产丙酮酸的LDHB以及PCK2则表达于锥状光感受器中。随后，我们将视网膜暴露于以葡萄糖或乳酸作为供能成分的限定培养基中，并施加特异性MCT抑制剂。在含葡萄糖的培养基中，^1H-NMR代谢组学显示，抑制杆状细胞中的MCT1会增加视网膜乳酸水平，提示杆状细胞是乳酸的主要来源。在仅含乳酸的培养基中，利用微型视网膜电图进行的功能记录显示，杆状细胞功能下降，而锥状细胞功能得以维持。在含葡萄糖的培养基中，阻断杆状细胞MCT1会消除锥状细胞功能。长期使用MCT抑制剂可选择性降低光感受器的存活率。相反，在限定培养基中补充乳酸可在视网膜色素变性 rd1 小鼠模型中维持锥状细胞的存活。综上，我们的数据表明，来自杆状细胞的乳酸穿梭对于锥状细胞的功能和存活至关重要。这一发现可能解释了多种视网膜疾病中观察到的锥状细胞变性，并为基于代谢的治疗策略开发提供了全新的途径。在两类功能相似但彼此不同的神经元之间发现乳酸穿梭机制，可能对我们理解整个中枢神经系统具有深远意义。
在他于20世纪20年代开展的开创性研究中，Otto Warburg发现视网膜会产生大量乳酸。然而，当时尚不清楚究竟是哪些视网膜细胞产生了乳酸，以及乳酸究竟是代谢废物还是会被进一步利用。在本研究中，我们表明，由杆状光感受器产生的乳酸为能量需求极高的锥状光感受器的功能维持和存活提供燃料。
在初步的表达分析中，我们发现单羧酸转运蛋白1（MCT1）、产乳酸的乳酸脱氢酶A（LDHA）以及磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1（PCK1）定位于杆状光感受器，而高亲和力的MCT2、产丙酮酸的LDHB以及PCK2则表达于锥状光感受器中。随后，我们将视网膜暴露于以葡萄糖或乳酸作为热量成分的限定培养基中，并施加特异性MCT抑制剂。在含葡萄糖培养基中，^1H-NMR代谢组学显示，抑制杆状细胞中的MCT1会导致视网膜乳酸增加，提示杆状细胞是乳酸的主要来源。在仅含乳酸的培养基中，采用微型视网膜电图进行的功能记录显示，杆状细胞功能下降，而锥状细胞功能得以维持。在含葡萄糖培养基中，阻断杆状细胞MCT1会完全消除锥状细胞功能。长期使用MCT抑制剂可选择性降低光感受器的存活率。相反，在用于视网膜色素变性（Retinitis Pigmentosa）rd1小鼠模型的限定培养基中补充乳酸，则可维持锥状细胞的存活。
综上，我们的数据表明，来自杆状细胞的乳酸穿梭对锥状细胞的功能和存活至关重要。这可能解释了多种视网膜疾病中观察到的锥状细胞退变现象，并为基于代谢的治疗开发提供了一条全新的途径。在两类功能相似但彼此不同的神经元之间发现乳酸穿梭机制，可能对我们整体理解中枢神经系统具有深远意义。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.21.744797v1?rss=1
🏷️ 视网膜代谢 乳酸穿梭 杆细胞 锥细胞 单羧酸转运蛋白 视网膜色素变性