研究结果表明，大脑pH值和乳酸水平的变化可以作为伴随认知障碍的神经精神疾病的生物标志物。未来的研究将集中于揭示在大脑pH值变化的不同动物模型中有效的治疗策略，这可能会有助于为特定患者亚群开发量身定制的治疗方法
在一项全球研究工作中，科学家发现了大脑代谢问题与一系列神经精神疾病和神经退行性疾病（从自闭症到阿尔茨海默病等）之间的关系。尽管症状各异，但这些疾病——以及抑郁症、癫痫症、精神分裂症、智力障碍和双相情感障碍——都涉及一定程度的认知障碍，并且通常具有共同的遗传或代谢特征，暗示着共同的生物学基础。
国际大脑 pH 项目联盟的广泛合作涉及七个国家 105 个实验室的 131 名科学家，确定动物大脑酸度和乳酸水平的变化是这种代谢功能障碍的关键迹象。
研究小组在发表的论文中写道：“我们之前证明，这种改变在五种精神分裂症、双相情感障碍和自闭症小鼠模型中常见。”
“然而，在动物模型中对这种现象的研究仍然有限，使其在其他疾病动物模型中的普遍性尚不确定。”
他们的发现可能会带来诊断和治疗这些影响全球大部分人口的复杂疾病的新方法。
日本琉球大学的分子和细胞生理学家 Masayuki Matsushita 表示：“这项研究可能成为确定各种神经精神疾病的共同治疗靶点的垫脚石。”
乳酸变化可以通过破坏兴奋性和抑制性大脑网络之间的功能平衡来影响神经元的信息传递。大脑中乳酸水平的增加会导致 pH 值降低，有证据表明这是本文研究的大多数疾病的另一个共同特征。
通过检查多种动物模型（包括小鼠、大鼠和小鸡）的全脑样本，其中一些模型经过基因改造以模仿不同的神经精神和神经退行性疾病，研究小组发现大脑 pH 值和乳酸水平发生了一致的变化。
“这是第一个也是最大的系统研究，评估一系列神经精神和神经退行性疾病动物模型的大脑 pH 值和乳酸水平，”第一作者、日本藤田保健大学的医学科学家 Hideo Hagihara 说。
值得注意的是，在 109 种不同模型中研究的 2,294 只动物中，约 30% 的 pH 值和乳酸水平出现了显着变化。这意味着这些干扰在许多神经精神疾病中很常见。
代表由压力、糖尿病或结肠炎引起的抑郁症的动物模型——所有这些都会导致抑郁症的风险更高——表现出大脑 pH 值降低和乳酸水平升高的一致模式。
这表明可能引起这些差异的各种遗传或环境因素（例如炎症）可能会影响大脑代谢并导致神经精神疾病的发展。
自闭症模型中观察到了不同的反应，其中一些表现出 pH 值升高和乳酸水平下降，而另一些则表现出相反的模式。这暗示自闭症谱系障碍患者可能存在多种代谢功能障碍亚组。
在行为测试中，研究小组注意到高乳酸水平与工作记忆表现受损之间存在密切联系，他们说这表明代谢功能障碍可能会直接影响各种神经精神疾病的认知能力。
线粒体功能障碍与多种神经精神疾病有关，这些疾病通常表现出工作记忆缺陷作为常见症状。神经元线粒体功能障碍可能导致能量产生所需的乳酸消耗减少，其积累可能导致学习和记忆功能受损。
但乳酸的产生对于记忆的形成也是必要的，因此乳酸水平的降低也可能导致功能障碍。
总体而言，作者表示，他们的结果表明，大脑 pH 值和乳酸水平的变化，即使这些变化有助于带来益处，也可以作为伴随认知障碍的神经精神疾病的生物标志物。
宫川说：“未来的研究将集中于揭示在大脑 pH 值变化的不同动物模型中有效的治疗策略。”
“这可能会极大地有助于为以脑能量代谢发生特定改变为特征的患者亚群开发量身定制的治疗方法。”
该研究已发表在《eLife》上。