连接代谢重编程与免疫调控的关键代谢物(L)-Sodium lactate介绍与应用

▲(L)-Sodium lactate (T4103)，CAS: 867-56-1 的化学结构式

(L)-Sodium lactate (T4103)，CAS: 867-56-1 是由乳酸脱氢酶（LDH）将丙酮酸还原生成的内源性代谢物盐，反应同步将NADH氧化还原于NAD+/NADH对，在无氧糖酵解及高增殖活性细胞中尤为显著。它广泛存在于血液和肌肉，剧烈活动后水平升高，并见于肝、肾、胸腺和羊水等多种组织与体液，因而常被用于解析糖酵解通量、氧化还原平衡与代谢物穿梭。

机制上，外源性 (L)-Sodium lactate 通过单羧酸转运体（MCT1–MCT4）跨膜进入细胞，改变乳酸/质子偶联通量与跨膜梯度。胞内LDH将其转化为丙酮酸并将NAD+还原为NADH，从而提高细胞质NADH/NAD+比值，既提供线粒体氧化所需的碳源与还原力，也奠定了“乳酸穿梭”概念：糖酵解细胞外排的乳酸成为邻近或远端组织的氧化底物，用于研究细胞间代谢耦联、运动生理与高糖酵解状态[1,2]。在信号层面，(L)-Sodium lactate 可激活乳酸感受的GPCR HCAR1（GPR81），经Gi抑制腺苷酸环化酶、降低cAMP，调节与能量状态相关的代谢与转录程序；同时它影响胞内pH缓冲，并通过诸如组蛋白赖氨酸乳酰化等机制联动代谢与表观遗传调控。

在路径组件上，(L)-Sodium lactate 通过质量作用影响LDH反应方向，依赖MCT的跨膜交换重分配碳与质子，并间接牵动葡萄糖摄取与磷酸果糖激酶活性等糖酵解节点。提高胞外乳酸可促使MCT1高表达细胞净摄取，增强LDH供给丙酮酸并生成NADH，继而支持TCA循环与氧化磷酸化[2]；而在强糖酵解背景下，前向LDH反应亦有助于稳定细胞质NAD+供给。

在微生物体系中，(L)-Sodium lactate 常作为抗菌压力因子被研究：有机酸阴离子及其质子化形式可耗散质子动力势、施加阴离子/渗透负荷并扰动胞内pH与能量代谢，适用于解析酸胁迫响应、膜转运与代谢耐受。研究应用还包括：外加乳酸模拟高糖酵解微环境；13C乳酸示踪碳流入TCA与糖异生[1,2]；阐明MCT底物特异性；评价HCAR1依赖信号；以及将乳酸驱动的氧化还原与染色质变化整合到运动与增殖相关的程序中。

■ 2. 文献分享
■ 2.1 Porcine epidemic diarrhea virus promotes viral replication via ROS/HIF-1α-mediated glycolysis
 

▲PEDV 感染激活细胞糖酵解通路并重塑三羧酸循环代谢 (A) 代谢物热图：Mock 对照组与 PEDV 感染组糖酵解、TCA 循环中间产物含量变化，红色代表上调，蓝色代表下调。 (B) Western blot：PEDV 感染上调糖酵解关键酶 GLUT1、HK2、PFKM、PFKFB3、LDHA 及病毒 N 蛋白，β-tubulin 为内参。 (C) 蛋白灰度定量，PEDV 组各糖酵解酶表达显著升高，*P<0.05，**P<0.01 vs Mock。 (D–E) 流式及定量检测葡萄糖摄取：PEDV 感染 12 h、24 h 细胞葡萄糖摄取能力呈时间依赖性上升，**P<0.01。 (F) L - 乳酸含量检测，PEDV 感染后乳酸大量积累，**P<0.01 vs Mock。 (G) 代谢通路示意图，红色标注 PEDV 感染后显著上调的糖酵解关键分子，绿色标注 TCA 循环关键酶，展示病毒诱导的代谢重编程。

(L)-Sodium lactate (T4103) 在本研究中与猪流行性腹泻病毒感染相关，其外源性加入使病毒核衣壳蛋白（N）与宿主因子HIF-1α在转录和蛋白水平均升高。研究同时提出并提供证据表明，(L)-Sodium lactate 的积累作为一种免疫代谢效应分子，可抑制抗病毒先天免疫反应，从而形成更有利于病毒复制的细胞代谢环境。基于这些结果，可以将 (L)-Sodium lactate 与增强病毒相关分子指标联系起来，并将其定位为感染过程中代谢重编程与免疫调节的关键纽带。一方面，外源性 (L)-Sodium lactate 与HIF-1α和N表达的显著上调相一致；另一方面，(L)-Sodium lactate 被证实具有抑制干扰素相关抗病毒防御的功能作用。整体而言，证据指向 (L)-Sodium lactate 既能提升反映病毒存在的关键分子读出，又能在功能层面重塑免疫状态，使其更趋向支持病毒复制的方向。[3]

■ 2.2 Hypoxia-Induced Ferroptosis Resistance Drives Orbital Fibrosis in Thyroid Eye Disease

▲TED 干预上调脂肪组织铁死亡抑制蛋白 GPX4、SLC7A11 表达 (A) 脂肪组织 HE 染色及 GPX4、SLC7A11 免疫组化切片，标尺 50 μm；TED 组阳性染色面积显著高于对照组（CTRL）。 (B) 免疫组化阳性面积定量统计，TED 组 GPX4、SLC7A11 阳性区域占比明显上升，*P<0.05，**P<0.01 vs CTRL。 (C) qPCR 检测 mRNA 水平，TED 处理后 GPX4、SLC7A11 转录表达上调，*P<0.05。 (D) Western blot 检测蛋白表达，β-actin 为内参，TED-OF 组 GPX4、SLC7A11 蛋白含量升高。 (E) 蛋白灰度小提琴图定量，TED-OF 组两种蛋白相对表达显著高于 CTRL-OF，**P<0.01，***P<0.001。

(L)-Sodium lactate (T4103) 在本研究的细胞模型中与缺氧相关代谢改变及铁死亡敏感性关联。结果显示，单独给予乳酸即可上调GPX4并促进纤维化活化，提示其对所测纤维化指标具有直接促进作用。研究同时指出，乳酸是缺氧诱导的铁死亡耐受与纤维化活化的关键放大因子；外源性给予可部分再现实验中观察到的缺氧信号。机制层面，细胞内乳酸升高上调GPX4与SLC7A11并抑制ACSL4，进而限制脂质过氧化并促进基质沉积。由此可见，(L)-Sodium lactate 有助于通过GPX4与SLC7A11强化抗氧化轴，同时伴随ACSL4下调与脂质过氧化减少，并与基质沉积增强及纤维化活化增加相一致。上述观察将(L)-Sodium lactate 的暴露与该模型下的促纤维化读出相联系，并强调其在缺氧相关信号与铁死亡耐受过程中的关键作用。[4]

■ 3. 结语
(L)-Sodium lactate 的机制主要通过单羧酸转运体（MCT）进入细胞，改变乳酸与质子的跨膜通量，并通过LDH介导的乳酸转丙酮酸反应调节胞内NADH/NAD+比值，影响细胞的氧化还原状态。文献表明，外源性 (L)-Sodium lactate 可提升病毒复制相关分子表达，抑制先天免疫抗病毒反应（如猪流行性腹泻病毒模型），同时在缺氧相关纤维化模型中促进抗氧化轴（GPX4、SLC7A11）活性，增强铁死亡耐受并促进纤维化活化。未来研究可聚焦于其在代谢与免疫调控中的交互作用，探索其作为病毒感染及纤维化治疗靶点的潜力，并深化其通过组蛋白乳酰化调控基因表达的表观遗传机制。

■ 4. Q&A
Q1: (L)-Sodium lactate 是如何进入细胞并影响细胞代谢的？
A1: (L)-Sodium lactate 通过单羧酸转运体（MCT1–MCT4）进入细胞，改变乳酸与质子的跨膜通量。胞内LDH将其转化为丙酮酸，同时将NAD+还原为NADH，提高胞质NADH/NAD+比值，促进线粒体氧化。

Q2: 文献中 (L)-Sodium lactate 在病毒感染中发挥了哪些作用？
A2: 在猪流行性腹泻病毒研究中，外源性 (L)-Sodium lactate 提升病毒核衣壳蛋白（N）和宿主因子HIF-1α表达，抑制干扰素相关抗病毒反应，从而营造有利于病毒复制的细胞环境。

Q3: (L)-Sodium lactate 如何参与纤维化及铁死亡耐受过程？
A3: (L)-Sodium lactate 通过上调GPX4和SLC7A11、下调ACSL4，限制脂质过氧化，促进基质沉积，增强纤维化活化和铁死亡耐受。

■ 5. 参考文献
[1] Brooks GA. The science and translation of the lactate shuttle theory. Cell Metab. 2018;27(4):757-785.
[2] Hui S, Ghergurovich JM, Morscher RJ, Jang C, Teng X, Lu W, et al. Glucose feeds the TCA cycle via circulating lactate. Nature. 2017;551(7678):115-118.
[3] Xu Y, Zhang J, Yin C, Liu L, Wang Z, Fu S, et al.. Porcine epidemic diarrhea virus promotes viral replication via ROS/HIF-1α-mediated glycolysis. Redox Biology. 2026;89():104008.
[4] Gong C, Liu S, Zhao J, Zhu J, Xing C, Li K, et al.. Hypoxia-Induced Ferroptosis Resistance Drives Orbital Fibrosis in Thyroid Eye Disease. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 2026;67(4):15.