神经

Cell:晒太阳还能变聪明!中科大发现全新脑内谷氨酸合成机制,竟与紫外线有关

作者:佚名 来源:奇点网 日期:2018-05-19
导读

         虽然紫外线会让我们变黑,但是它也有它的好。 首先,大家都知道的,紫外线能够帮助人体合成维生素D,爱晒太阳的孩子更不容易缺钙噢~其次,大家不一定知道的,紫外线照射还被用来治疗银屑病、湿疹等皮肤疾病;最有趣的是,晒太阳,还能够影响大脑呢!不少研究证实,适量晒太阳能够影响情绪、认知和记忆功能! 这可不是玄学。本周《细胞》杂志就发表了一项最新研究,中国科技大学熊伟教授、黄光明教授课题组联手为我们揭示了晒

关键字:  谷氨酸 

        虽然紫外线会让我们变黑,但是它也有它的好。

        首先,大家都知道的,紫外线能够帮助人体合成维生素D,爱晒太阳的孩子更不容易缺钙噢~其次,大家不一定知道的,紫外线照射还被用来治疗银屑病、湿疹等皮肤疾病;最有趣的是,晒太阳,还能够影响大脑呢!不少研究证实,适量晒太阳能够影响情绪、认知和记忆功能!

        这可不是玄学。本周《细胞》杂志就发表了一项最新研究,中国科技大学熊伟教授、黄光明教授课题组联手为我们揭示了晒太阳背后的小秘密。原来,紫外线照射能够增加谷氨酸合成前体尿刊酸的水平,使大脑内谷氨酸水平升高,谷氨酸能神经元更加活跃!晒过太阳的小鼠运动学习能力和记忆能力都有了显着提高!

        除此之外,这还是一项自上个世纪70年代以来久违的大发现,得益于我国研究者们独门发展的单细胞质谱技术,才有了今天这条全新的脑内谷氨酸合成通路的发现!

        其实不用刨根挖底,根据生活经验我们也会直觉地感到,晒晒太阳会心情好。其实就像引起维生素D和黑色素合成一样,紫外线照射还会增加诸如β-内啡肽、一氧化氮等很多物质的合成,这些物质又各有各的功能,哪一个穿过了血脑屏障、影响大脑也没啥不自然。

        就说说这个名字清奇的β-内啡肽吧,它是一种令人感到愉悦的激素,具有类似阿片、吗啡的镇痛作用。就因为紫外线照射能够增加它的水平,在实验中甚至让小鼠得上了“紫外线成瘾”,这可是够大开眼界的了。

        由此可见人体器官之间各有联系,只差找到那个神秘的信使分子。

        中科大研究者在利用单细胞质谱技术分析小鼠大脑的时候,就发现了这样一个奇妙的分子,这个分子名为尿刊酸(UCA)。

        尿刊酸的分子式

        尿刊酸是个好分子,它是一种体内产生的天然防晒剂,能够吸收UVB,还能够对UVB诱导的DNA光损伤产生一定的保护作用。但是吧,奇就奇在,科学家的认知里,尿刊酸是一种存在于汗液和尿液中的液体,大脑里也有还是头一回听说。

        而且检测到的这个尿刊酸也不是个例,研究者又分析了前额叶皮层、运动皮层、杏仁核、伏隔核、背侧纹状体、海马等六个关键的大脑区域,发现每个区域、每份样品里都能检测出尿刊酸!

        这说明尿刊酸绝对不是路过,它肯定有啥特别的功能!

        6个不同的区域都百分百检测到了尿刊酸

        除了抗紫外线,尿刊酸还有一个重要的身份。人体内合成的谷氨酸(GLU),都是组氨酸(HIS)经过一系列化学变化而来的,尿刊酸就是这个过程中的中间产物之一。而大脑里的谷氨酸,那真是神一样的地位,90%以上的神经突触都靠谷氨酸传递信息,各种认知功能都离不开它。

        难不成大脑里的尿刊酸是给谷氨酸铺路的?

        组氨酸到谷氨酸的合成通路

        大胆假设,小心求证!

        研究者们把小鼠背后的毛剃掉(不然这个物理防晒实在太牛了),让它们接受了2个小时的UVB照射,强度大约相当于正常晒太阳30分钟。很快,小鼠血清中的尿刊酸水平就升上来了,并且维持了4个小时。这些尿刊酸穿透血脑屏障,小鼠脑脊液(CSF)中的尿刊酸水平2个小时之后就翻倍了。

        血清和脑脊液尿刊酸水平变化

        与此同时,小鼠脑内的谷氨酸水平也有所增加。

        利用同位素标签标记之后,研究者的猜测得到了证实,这些尿刊酸果真在脑内转化为谷氨酸了!这说明,尿刊酸-谷氨酸的合成通路同样存在于大脑!

        在光遗传学技术的精准控制下,我们可以看到,晒过太阳的小鼠神经元活动明显幅度更大了。

        神经元活动电位幅度更大

        谷氨酸在大脑内的功能根据受体类型不同也有很大区别,实际上多了少了都会导致疾病。那么“晒太阳”带来的增加是好的吗?

        研究者马上安排小鼠进行了“智力测验”。先是一种让小鼠“踩轮”的测试,能够看出小鼠的运动学习能力;然后是一种有关于物体位置的测试,能够看出小鼠的长期记忆能力。

        晒过太阳的鼠真是不一样,两项测试中都表现得更优秀,学得更快,记忆力也更强。这种益处也会被抑制UCA-GLU生物合成的药物或者shRNA抵消。

        运动学习能力更强

        记忆力也更好一些

        这项研究可能会解决掉一些未解之谜。实际上,组氨酸和尿刊酸本身就与多种中枢发育障碍疾病有关的,比如说学习困难啦,语言障碍啦,亚正常智力啦。依据本项研究的结论,这很可能是因为组氨酸和尿刊酸的缺乏导致脑内谷氨酸合成偏低,影响到了大脑发育。

        好啦,想变聪明的小宝贝们可以放下手机出去晒晒啦~要注意的是,紫外线带来的尿刊酸升高24小时后就清零了,记得常晒常新呀~

        原始出处:Hongying Zhu, Ning Wang, Lei Yao, et al.Moderate UV Exposure Enhances Learning and Memory by Promoting a Novel Glutamate Biosynthetic Pathway in the Brain. Cell. May 17, 2018

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