这篇文章题为《哺乳類d-セリンの生理機能》（Physiological Roles of d-Serine in Mammals），作者为井上蘭（Ran Inoue），发表于2019年《生化学》第91卷第3期。文章详细探讨了d-セリン在哺乳类动物中的生理功能及其在神经系统中的作用。
d-セリン（d-serine）是一种在哺乳动物中发现的d-体氨基酸，长期以来被认为不参与哺乳动物的生理功能。然而，自1992年发现大脑中存在高浓度d-セリン以来，关于d-セリン的研究迅速展开。研究表明，d-セリン作为NMDA（N-甲基-D-天冬氨酸）型谷氨酸受体的主要共激动剂，参与中枢神经系统中的兴奋性神经传递、突触可塑性、神经回路形成以及学习和记忆等高级脑功能的调控。此外，d-セリン的功能异常与阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症、精神分裂症和抑郁症等神经精神疾病的病理密切相关，因而成为了这些疾病新型诊断生物标志物的候选对象。
d-セリン的合成机制最早在1999年通过克隆serine racemase（SRR）基因被揭示，SRR催化l-セリン转化为d-セリン。通过在培养细胞中表达SRR，研究发现d-セリン的合成量与l-セリン浓度相关。进一步研究显示，SRR不仅催化l-セリン的异构化，还涉及d-セリン及l-セリン的脱氢反应。在SRR基因缺失的鼠模型（SRR KO）中发现，大脑皮层和海马中的d-セリン量仅为野生型（WT）鼠的10%，因此SRR在前脑部位d-セリン的合成中发挥了重要作用。尽管d-セリン在肠道菌群和食物中也可能存在，尚未有充分证据证明其来源。
此外，d-セリン的分解酶d-氨基酸氧化酶（DAO）在大脑中的分布与d-セリン的分布呈负相关。DAO在小脑和脊髓中浓度较高，而在前脑部位浓度较低。DAO缺失鼠显示，d-セリン水平在小脑和延髓显著增加，说明DAO在后脑的d-セリン降解中发挥作用。SRR则不仅合成d-セリン，还参与其分解，因此前脑部位的d-セリン中有一部分可能由SRR降解。
d-セリン对突触可塑性的调控至关重要。突触可塑性是指突触强度随经验的变化而动态调整，这一机制被认为是学习和记忆的细胞基础。在海马齿状回中，施加高频电刺激可诱导长期增强（LTP），这种现象在其他脑区如海马CA3-CA1和视床-扁桃体外侧核（LA）也有观察到。LTP的诱导需要NMDA受体的活化，而NMDA受体的活性必须由谷氨酸和d-セリン或甘氨酸共同激活。研究表明，d-セリン对NMDA受体的活性有重要的调节作用。
关于d-セリン在神经活动依赖性释放机制上的研究，存在两种主要的假设。一种认为d-セリン是由星形胶质细胞释放的，这一假设得到了多个研究支持。例如，体外实验中，AMPA型谷氨酸受体的激活可以提高d-セリン的释放。另一种假设认为d-セリン也可能由神经元释放。研究发现，d-セリン通过特定的氨基酸转运体从神经元释放，并参与调控NMDA受体介导的兴奋性突触传递。
d-セリン在多个神经精神疾病中的作用被广泛研究。d-セリン在阿尔茨海默病、精神分裂症、抑郁症等疾病的病理过程中扮演了重要角色，可能作为这些疾病的新型生物标志物。研究发现，d-セリン水平的异常可能与这些疾病的发生和发展密切相关。
本文综合了d-セリン在哺乳动物中主要的生理功能及其在神经系统中的复杂作用。d-セリン作为NMDA受体的共激动剂，具有调控突触可塑性、兴奋性神经传递和学习记忆的重要作用。它在神经精神疾病中的潜在应用也表明，d-セリン有可能作为新型的诊断和治疗靶点。研究还揭示了d-セリン合成和降解的复杂机制，并为未来相关疾病的研究和治疗提供了重要线索。
总之，d-セリン在神经系统中的作用远超以往认识，它在突触功能和神经疾病研究中的重要性不断显现。未来的研究需要进一步探索d-セリン的动态调节机制及其在神经疾病中的具体作用，以推动相关领域的科学进步。