中國發現：曬太陽能刺激大腦，增強學習和記憶能力

曬太陽可增加大腦中的谷氨酸，從而改善學習記憶，圖片來自theleader.info

編者按：

每年很多北歐人都舉家前往地中海享受日光浴，不僅因為冬天的北歐缺乏陽光，還因為曬太陽還會令他們心情愉快。最近，來自中科大的一組學者在Cell雜誌上發表論文稱，曬太陽還有助於改善學習和記憶。研究者發現適度的紫外線照射能夠增加血液中的尿刊酸，而尿刊酸能夠通過血腦屏障進入大腦，在大腦中通過一系列轉化，再生成谷氨酸，從而有助於改善學習和記憶。

撰文 | 王 寧

責編 | 葉水送

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眾所周知，適度的陽光照射對人體有很多好處，包括維生素D的合成以及多種皮膚疾病的治療等。此外，人們還發現陽光照射對神經系統也有一定程度的影響，例如適度的日光照射可以改善人們的情緒和認知。

然而，由於研究手段的局限，對日光照射引起與神經系統相關的行為變化的深層機制目前並不清楚。而且日光照射皮膚最終如何影響腦內神經細胞的代謝以及神經環路的功能，也一直是個未解之謎。

中科大生命學院博士後以及博士研究生朱洪影、王寧為該論文的共同第一作者。熊偉、黃光明教授為論文的通訊作者，圖片來自Cell.

適度紫外線照射提高腦內谷氨酸水平，從而影響小鼠的學習和認知水平，圖片來自Cell.

5月17日，中國科學技術大學生命科學學院熊偉教授研究組與中科大化學學院黃光明教授研究組合作，通過單細胞質譜、光遺傳、分子生物學、電生理及動物行為學等技術方法，揭示了一條腦內谷氨酸合成新通路及其參與日光照射改善學習記憶的分子及神經環路機制。

該研究成果以「Moderate UV Exposure Enhances Learning and Memory by Promoting a Novel Glutamate Biosynthetic Pathway in the Brain」為題在線發表在國際期刊Cell雜誌上。

2017年，熊偉教授及黃光明教授研究團隊層開發出單細胞質譜技術，相關研究發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。這項工作結合此前開發的單細胞質譜技術，以及神經科學的多種研究手段，發現適度紫外照射動物皮膚後會使得血液里一種叫做尿刊酸（UCA）的化學物質含量大幅度增加。尿刊酸是L-組氨酸分解代謝的中間體。

至於此前開發的單細胞質譜技術在這項研究中起到了哪些作用？這項研究的通訊作者之一熊偉表示，「我們之前開發的單細胞質譜技術使得我們首次在神經系統中發現了尿刊酸這種小分子，而在這以前研究人員通過腦組織勻漿則並沒有發現過這種小分子，說明該技術可以高靈敏的檢測一些在神經細胞內的物質。」

日光照射改善人類情緒、學習和記憶的分子及神經環路機制

隨後他們發現，增加的尿刊酸可以透過血腦屏障進入大腦神經細胞，在細胞內尿刊酸通過一系列的生物代謝酶最終轉化成谷氨酸。細胞內的谷氨酸在運動皮層以及海馬的神經末梢釋放，進而激活運動學習以及記憶相關的腦內神經環路，從而增強動物的運動學習能力以及物體識別記憶能力。

這是自1970-80年代之後，再度發現新的腦內谷氨酸生物合成通路。

由於谷氨酸在大腦內具有參與細胞內蛋白合成、能量代謝以及興奮性神經信號傳遞等多種重要的生理功能，因此該通路的發現對於了解大腦工作機理以及探索相關疾病發生機制都將起到非常重要的作用。

至於未來是否通過該通路開發相關的治療技術，研究者對《知識分子》表示，「接下來我們打算進一步研究該通路在神經系統中的生理功能，以及該通路對某些腦疾病的影響。不過，針對該通路目前的研究還比較初步，暫時還無法確認是否能針對該通路研發相關的治療技術，還需要大量的深入研究。」

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Zhu HY et al. Moderate UV Exposure Enhances Learning and Memory by Promoting a Novel Glutamate Biosynthetic Pathway in the Brain. Cell. 2018. Doi:10.1016/j.cell.2018.04.014.

製版編輯：黃玉瑩 |

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