研究意义：本项突破性研究揭示了乳酸在大脑中的双重角色：正常状态下，它是维持神经信号传递和记忆形成的“能量快递员”；但在癫痫患者脑中，它却成了维持病态放电的“帮凶”。科学家通过抑制乳酸转运蛋白发现，健康脑组织会因能量短缺而降低神经活动效率，而癫痫脑组织中的异常放电频率却显著下降。这一发现不仅解开了大脑能量代谢的关键谜题，更指向了治疗耐药性癫痫的新靶点——通过阻断乳酸转运，或可开发出副作用更小的抗癫痫疗法。

核心机制解读

乳酸的“天使与魔鬼”双重身份

健康大脑中的乳酸

就像快递员在细胞间穿梭，乳酸通过单羧酸转运体（MCT）从星形胶质细胞输送给神经元（图1）。当研究人员用抑制剂4-CIN阻断这条通路时，发现：

能量危机：神经突触传递效率下降38%，恢复细胞内外离子平衡的速度延缓2倍

警报系统启动：能量敏感型钾通道（KATP）因ATP短缺而开启，主动抑制神经兴奋性

代谢代偿：细胞启动备用能量通路，线粒体复合体II活性异常升高

癫痫大脑的异常代谢

癫痫脑组织存在独特的“乳酸陷阱”：

血管上的转运体MCT1减少→乳酸无法排出脑组织

星形胶质细胞上的MCT4增多→更多乳酸堆积在细胞间隙

病理结果：乳酸浓度升高本应抑制神经活动（通过酸性环境），但实际却持续喂养癫痫放电

关键转折点发现

当用药物阻断乳酸转运时：

健康脑组织：神经活动受抑制（验证乳酸的正常供能作用）

癫痫脑组织：癫痫样放电频率直降66%，持续时间缩短50%

核心机制：能量短缺激活腺苷A1受体，天然抑制癫痫放电

Unisense微电极实验操作流程

大脑缺氧信号的精准捕捉者

实验设备核心

Clark式氧敏感微电极（Unisense，Denmark）

尖端直径：10微米（约头发丝的1/8）

检测精度：可测量0.5 mmHg氧分压变化

操作流程

电极校准（图1）

将电极依次浸入0%、50%、95%氧饱和的人工脑脊液

建立电流信号与氧分压的对应曲线

图1：电极校准示意图，"Clark式微电极在0%、50%、95%氧饱和溶液中的校准曲线，确保组织检测前信号线性稳定"

脑片检测

将大鼠海马/人脑切片置于恒温灌流槽

微电极垂直插入CA3椎体神经元层

电刺激神经通路时，实时记录组织耗氧波动

关键发现（图2）

"当阻断乳酸转运后，刺激引发的耗氧峰下降20%，基线氧分压升高12.7%，证明神经元正减少'燃料'消耗"

图2：乳酸抑制的耗氧效应，"4-CIN处理组（红色）较对照组（黑色）的耗氧幅度降低，基线氧分压升高，*p<0.001"

总结

本研究揭示癫痫脑组织中病理性乳酸累积通过单羧酸转运体（MCT4）维持异常放电的恶性循环机制，低浓度乳酸（1.8±0.3 mM，经Unisense微电极系统精确测定）在激活腺苷A1受体的同时抑制能量代偿通路，驱动癫痫风暴形成。Unisense氧敏感微电极凭借其10微米级空间分辨率与毫秒级时间精度，首次捕捉到乳酸转运抑制后耗氧峰降低20%（动物模型）至30%（人源组织）的关键代谢证据，并同步验证氧分压恢复速率提升2.1倍的代偿效应，为解析乳酸双向调控机制提供了不可替代的动态监测窗口。研究同时发现钙非依赖途径——乳酸阻断通过KATP通道激活实现自主抗癫痫效应，这一现象与MCT4介导的星形胶质细胞-神经元乳酸穿梭形成病理能量引擎的矛盾现象，凸显浓度阈值效应的关键作用。未来需借助Unisense梯度测量技术绘制"乳酸浓度-放电频率"剂量曲线，并开发多参数微电极阵列同步监测乳酸/氧/pH的动态耦合关系，以破解代谢风暴的时空传播路径；尤其在新型MCT抑制剂临床试验中植入微电极实时评估代谢重塑效应，将为闭环治疗提供理论锚点。当微电极的探针成为代谢显微镜，乳酸在癫痫中的双面调控密码终显形于浓度梯度毫厘之变——这把开启精准干预的钥匙，正藏在病理与生理的临界波动之间。