Nature丨心脏累时会偷懒吗？犹他大学团队揭示MCT1乳酸备用供能机制

心脏一刻不停地跳动，就像持续干活的小水泵，要不断烧燃料供能。葡萄糖、乳酸都是它能用的燃料。过去认为乳酸得先转化，再经过线粒体丙酮酸载体（MPC）才能进入线粒体产能。但心脏在劳累、缺血时急需能量，会不会还有一条直接利用乳酸的备用通道？

基于此，2026年10月28日，犹他大学生物化学系Gregory S. Ducker研究团队在《Nature》杂志发表了“MCT1-dependent mitochondrial lactate import sustains cardiac metabolism”揭示了MCT1依赖的线粒体乳酸摄入维持心脏代谢。

传统观点认为丙酮酸依靠MPC进入线粒体氧化供能。本研究在心肌中发现一条单羧酸转运蛋白1（MCT1）依赖的乳酸代谢旁路：MCT1定位于线粒体内膜，协同LDHB在线粒体内转化乳酸产能；该通路不依赖MPC，维持心脏代谢灵活性，在缺血等应激下保护心肌，延缓心衰。

图一 心肌里藏着一条乳酸供能旁路

人体绝大多数ATP都来自线粒体的底物氧化。碳水经糖酵解生成丙酮酸，丙酮酸既可变成乳酸，也能通过MPC进入线粒体供能。体内乳酸周转量很高，是心脏等器官重要的供能物质。以往认为乳酸要先在胞质变回丙酮酸，再靠MPC转运进线粒体，这条通路容易受限制。但心脏能同时利用乳酸和葡萄糖，说明存在别的代谢途径。

作者发现，MCT1不只是在细胞膜上，也位于心肌线粒体内膜，可以直接转运乳酸进线粒体氧化，作为备用供能通路。

动物实验显示，即使敲除MPC，心肌依旧能正常利用乳酸；可一旦缺少MCT1，乳酸的线粒体氧化就会中断，心肌难以承受缺血、激素刺激等应激，供能能力下降，心衰发展更快、死亡风险升高。

图二 MCT1是乳酸氧化过程所必需的

作者用MCT1抑制剂处理MPC敲除小鼠，同位素示踪发现：正常小鼠葡萄糖氧化不受抑制剂影响，但MPC敲除小鼠的葡萄糖碳代谢信号完全消失，证明 MCT1可和MPC相互代偿，转运三碳底物进入线粒体。

团队构建并验证了心肌 MCT1敲除小鼠：MPC敲除小鼠会上调MCT1、MCT4、LDHB 来代偿乳酸代谢，而单独敲除 MCT1不会改变这些蛋白的表达。细胞实验表明，敲除MCT1不影响乳酸进入细胞质、也不影响胞内生成丙酮酸，问题不出在细胞膜转运；MCT1缺失后，乳酸进入三羧酸循环明显变少，只保留线粒体时乳酸氧化也显著减弱。

在体示踪和离体灌流心脏实验也证实，去掉MCT1几乎阻断乳酸氧化，但葡萄糖氧化不受影响，还会代偿性增强。

图三 MCT1是损伤后维持心脏射血分数所必需的

确认MCT1对乳酸氧化不可或缺后，研究进一步观察其缺失的影响。

无应激时，敲除MCT1的幼鼠心脏功能正常，可由MPC代偿。但在压力负荷、心肌肥厚模型下，这类小鼠心脏泵血能力变差、心衰更重、死亡率更高。

缺少MCT1会造成心肌供能受阻、线粒体结构破坏，缺血再灌注后梗死范围更大、心功能难以恢复。晚期心衰患者心肌线粒体的MCT1会增多，说明MCT1是心脏抵御应激的保护因子。

总结

线粒体乳酸转运为碳水化合物进入线粒体提供了重要的代偿通路，使心肌细胞即便在MPC缺失时仍可维持葡萄糖氧化。本研究证实，该代偿机制对心脏在应激条件下快速、灵活地供给能量至关重要；线粒体乳酸代谢是决定心肌结构、功能与耐受损伤能力的核心因素。

文章来源

https://doi.org/10.1038/s41586-026-11182-3

原标题：《Nature丨心脏累时会偷懒吗？犹他大学团队揭示MCT1乳酸备用供能机制》

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