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Cell:适度照射太阳光让你更聪明?我国科学家发现很可能如此

来源:本站原创 2018-05-19 16:49

2018年5月19日/生物谷BIOON/---太阳紫外线(UV)照射是皮肤癌的主要原因,但它也提供了一些健康益处,比如促进必需维生素D的产生和改善情绪。如今,一项新的研究报道紫外线还有一些意想不到的好处:增强学习和记忆功能。相关研究结果于2017年5月17日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Moderate UV Exposure Enhances Learning and Memory by Promoting a Novel Glutamate Biosynthetic Pathway in the Brain”。

在这项新的研究中,来自中国科学技术大学、中国科学院昆明动物研究所和中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心的研究人员发现在小鼠中,紫外线照射可激活一种增加大脑化学物谷氨酸产生的分子通路,提高它们的学习和记忆能力。
图片来自Viorika/iStock。

美国阿拉巴马大学皮肤科医生Andrzej Slominski(未参与这项研究)在发送给《科学家》杂志的电子邮件中写道,“这个问题引起了人们极大的兴趣,这是因为它为最近提出的关于紫外线调节大脑和中枢神经内分泌系统的理论提供了进一步的支持。”

爱尔兰都柏林大学生物医学工程中心皮肤科学Martin Steinhoff(未参与这项研究)指出,“这是一篇有趣而及时的研究皮肤-大脑关联的论文。这些作者们对适度的紫外线照射与尿刊酸(urocanic acid)分子产生之间存在的关联进行了有趣的观察。他们假设这种分子进入大脑,通过谷氨酸释放激活谷氨酸能神经元,也因此记忆和学习的能力增加了。”

来自美国麻省总医院和哈佛医学院的皮肤科医生David Fisher(未参与这项研究)说,尽管这项研究“是非常吸引人的、非常细致的和非常详细的,但是这并不意味着紫外线实际上对人是有益的. . . .总体而言,对于人类来说,紫外线确实是危险的。”

领导这项研究的中国科学技术大学生命科学学院教授熊伟(Wei Xiong)博士并未着手研究紫外线对大脑或皮肤-大脑关联的影响。他在发送给《科学家》杂志的电子邮件中解释道,他是“近乎偶然地”获得了他的最初发现。当熊教授和他的同事们在他们的研究结果中意料之外揭示出尿刊酸---作为对紫外线作出的反应,皮肤产生一种鲜为人知的分子---存在时,他们使用了他们最近开发的用于分析单个神经元分子含量的质谱技术(PNAS, 7 March 2017, doi:10.1073/pnas.1615557114)。

熊教授写道,“这是令人吃惊的,这是因为我们检查了所有的文献,并没有发现关于这种小分子在中枢神经系统中存在的报道。”

在没有任何可以继续开展研究的信息的情形下,熊教授和他的同事们决定观察紫外线是否也能够增加大脑中的尿刊酸含量。他们让剃光毛发的小鼠接受低剂量紫外线B(UVB)---导致人体晒伤的短波紫外线---照射2小时,然后对这些小鼠的单个脑细胞进行质谱分析。果然,接受紫外线照射的小鼠神经元中的尿刊酸水平增加,但是对照小鼠神经元中的尿刊酸水平则没有增加。

尿刊酸能够吸收紫外线,也因此可能保护皮肤免受太阳的有害影响。不过在肝脏和其他外周组织中,已知尿刊酸是一种在将组氨酸转化为谷氨酸的代谢途径中产生的中间分子。考虑到谷氨酸在大脑中起着一种兴奋性神经递质的作用,熊教授和他的同事们想要测试一下这种在神经元中观察到的紫外线依赖性尿刊酸增加是否可能与增加的谷氨酸产生存在关联。它确实如此。

接下来,熊教授和他的同事们证实在从接受紫外线照射的小鼠体内获取的大脑切片中,紫外线增加谷氨酸胺能神经元之间的电传递,但是对对照小鼠而言,这种情形没有发生。当这些研究人员抑制将尿刊酸转化为谷氨酸的尿刊酸酶(urocanase)活性时,这种紫外线诱导的效应被阻止,这就表明尿刊酸确实是紫外线诱导的谷氨酸能活性增加的调节物。

最后,熊教授和他的同事们证实相比于未接受紫外线照射的小鼠,接受紫外线照射的小鼠在运动学习和识别记忆任务方面表现得更好。如前所述,利用尿刊酸酶抑制剂处理这些接受紫外线照射的小鼠会阻止紫外线引起的学习和记忆能力改善。将尿刊酸直接注射到未接受紫外线照射的小鼠体内也会类似地促进在那些接受紫外线照射的小鼠中观察到的学习和记忆能够改善。

这些在小鼠(在夜间活动,很少看到太阳)中获得的研究结果是否在人体中也是如此还有待确定。不过,Fisher说,如果这些结果确实也适用于人体,那么单独使用尿刊酸就可能增强学习和记忆能力的发现可能提示着“利用这种信息让人们受益,同时无需遭受紫外线的破坏性影响。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

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, Published online: May 17, 208, doi:10.1016/j.cell.2018.04.014

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