후지타 의과 대학 등 세계 7개국, 총 131명의 연구자에 의한 국제 공동 연구에서 뇌의 pH(수소 이온 농도) 및 젖산량의 이상이 다양한 정신·신경질환 모델 동물에서 공통된 특징인 것 알았다.

 지금까지의 연구에서 정신분열증이나 양극성장애 등의 정신·신경질환 환자에서는 글루코오스 등의 당을 분해하여 에너지를 생산하는 대사 과정에 이상이 있는 것이 시사되고 있다. 그 결과, 당의 대사산물인 락트산이 증가하고, 뇌의 pH가 저하된다(산성으로 기울어진다)라고 되어 있다.

 본 연구 그룹은 정신 분열증, 발달 장애, 양극성 장애, 자폐증의 모델 마우스에서 뇌의 pH 저하와 젖산량의 증가가 공통으로 관찰되는 것을 선행 연구에서 발견했다. 그러나 다른 정신 및 신경 질환 동물 모델에서 뇌의 변화는 체계적으로 분석되지 않았다. 그래서 이번 지적장애, 우울증, 간질, 알츠하이머병 등 유명한 정신·신경질환을 포함한 실로 109종류의 모델 동물의 뇌의 pH 및 젖산을 측정하여 대규모 포괄적 해석을 실시했다. .

 그 결과, 약 30%에서 뇌의 pH 저하·젖산량 증가라는 공통 현상을 찾아내고, 질환간에 공통적으로 뇌의 대사 이상이 발생하고 있을 가능성을 발견했다.

 한편, 건강한 동물에서도, 심리적 스트레스를 준 우울증 모델 마우스나, 우울증의 병발 리스크가 높은 당뇨병이나 장염의 모델 마우스로 뇌의 pH 저하·젖산량 증가가 보였다고 한다. 즉, 뇌의 pH·젖산량은 환경 요인으로 인해 후천적으로 변화하는 것으로 생각된다고 한다.

 또한, 모델 동물의 행동 패턴과의 관계를 조사하면, 인지 기능 장애와 뇌의 젖산량 변화가 강하게 상관되어 있는 것을 확인하였다. 그 중에서도 작업기억이라 불리는 인지기능의 저하는 젖산량 증가와 깊게 관련되어 젖산이 증가하고 있는 모델 동물일수록 작업기억을 반영하는 미로 테스트 과제에서 정답률이 나빴다고 한다.

 이상에 의해, 뇌의 pH 및 젖산량의 변화가, 다양한 정신·신경 질환에 공통되는 뇌내 메카니즘인 것과 동시에, 행동 레벨에서의 기능적 의의도 가지고, 인지 기능 장애와 관련되는 것을 시사했다. 이 성과는 기존 질병 분류의 틀을 넘어 새로운 병태 연구를 발전시킬 것으로 기대된다.

논문 정보:【eLife】Large-scale animal model study uncovers altered brain pH and lactate levels asa transdiagnostic endophenotype of neuropsychiatric disorders involving cognitiveimpairment

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