曬太陽能變聰明！中科大發現全新腦谷氨酸合成機制，與紫外線有關

雖然這才不到六月，但是感覺北京已經提前入夏了。每天早起迎來第一束晨光，感覺就是……好曬啊我不要出門上班嚶嚶嚶~

不過嘛，雖然紫外線會讓我們變黑，但是它也有它的好。

首先，大家都知道的，紫外線能夠幫助人體合成維生素D，愛曬太陽的孩子更不容易缺鈣噢~其次，大家不一定知道的，紫外線照射還被用來治療銀屑病、濕疹等皮膚疾病；最有趣的是，曬太陽，還能夠影響大腦呢！不少研究證實，適量曬太陽能夠影響情緒、認知和記憶功能！

這可不是玄學。本周《細胞》雜誌就發表了一項最新研究，中國科技大學熊偉教授、黃光明教授課題組聯手為我們揭示了曬太陽背後的小秘密。原來，紫外線照射能夠增加谷氨酸合成前體尿刊酸的水平，使大腦內谷氨酸水平升高，谷氨酸能神經元更加活躍！曬過太陽的小鼠運動學習能力和記憶能力都有了顯著提高！[1]

除此之外，這還是一項自上個世紀70年代以來久違的大發現，得益於我國研究者們獨門發展的單細胞質譜技術[2]，才有了今天這條全新的腦內谷氨酸合成通路的發現！

其實不用刨根挖底，根據生活經驗我們也會直覺地感到，晒晒太陽會心情好。其實就像引起維生素D和黑色素合成一樣，紫外線照射還會增加諸如β-內啡肽、一氧化氮等很多物質的合成，這些物質又各有各的功能，哪一個穿過了血腦屏障、影響大腦也沒啥不自然。

就說說這個名字清奇的β-內啡肽吧，它是一種令人感到愉悅的激素，具有類似阿片、嗎啡的鎮痛作用。就因為紫外線照射能夠增加它的水平，在實驗中甚至讓小鼠得上了「紫外線成癮」，這可是夠大開眼界的了[3]。

由此可見人體器官之間各有聯繫，只差找到那個神秘的信使分子。

中科大研究者在利用單細胞質譜技術分析小鼠大腦的時候，就發現了這樣一個奇妙的分子，這個分子名為尿刊酸（UCA）。

尿刊酸的分子式

尿刊酸是個好分子，它是一種體內產生的天然防晒劑，能夠吸收UVB，還能夠對UVB誘導的DNA光損傷產生一定的保護作用。但是吧，奇就奇在，科學家的認知里，尿刊酸是一種存在於汗液和尿液中的液體，大腦里也有還是頭一回聽說。

而且檢測到的這個尿刊酸也不是個例，研究者又分析了前額葉皮層、運動皮層、杏仁核、伏隔核、背側紋狀體、海馬等六個關鍵的大腦區域，發現每個區域、每份樣品里都能檢測出尿刊酸！

這說明尿刊酸絕對不是路過，它肯定有啥特別的功能！

6個不同的區域都百分百檢測到了尿刊酸

除了抗紫外線，尿刊酸還有一個重要的身份。人體內合成的谷氨酸（GLU），都是組氨酸（HIS）經過一系列化學變化而來的，尿刊酸就是這個過程中的中間產物之一。而大腦里的谷氨酸，那真是神一樣的地位，90%以上的神經突觸都靠谷氨酸傳遞信息，各種認知功能都離不開它。

難不成大腦里的尿刊酸是給谷氨酸鋪路的？

組氨酸到谷氨酸的合成通路，以前一直都認為這個通路只在肝臟

大膽假設，小心求證！

研究者們把小鼠背後的毛剃掉（不然這個物理防晒實在太牛了），讓它們接受了2個小時的UVB照射，強度大約相當於正常曬太陽30分鐘。很快，小鼠血清中的尿刊酸水平就升上來了，並且維持了4個小時。這些尿刊酸穿透血腦屏障，小鼠腦脊液（CSF）中的尿刊酸水平2個小時之後就翻倍了。

血清和腦脊液尿刊酸水平變化

與此同時，小鼠腦內的谷氨酸水平也有所增加。

利用同位素標籤標記之後，研究者的猜測得到了證實，這些尿刊酸果真在腦內轉化為谷氨酸了！這說明，尿刊酸-谷氨酸的合成通路同樣存在於大腦！

在光遺傳學技術的精準控制下，我們可以看到，曬過太陽的小鼠神經元活動明顯幅度更大了。

神經元活動電位幅度更大

谷氨酸在大腦內的功能根據受體類型不同也有很大區別，實際上多了少了都會導致疾病。那麼「曬太陽」帶來的增加是好的嗎？

研究者馬上安排小鼠進行了「智力測驗」。先是一種讓小鼠「踩輪」的測試，能夠看出小鼠的運動學習能力；然後是一種有關於物體位置的測試，能夠看出小鼠的長期記憶能力。

曬過太陽的鼠真是不一樣，兩項測試中都表現得更優秀，學得更快，記憶力也更強。這種益處也會被抑制UCA-GLU生物合成的藥物或者shRNA抵消。

運動學習能力更強

記憶力也更好一些

這項研究可能會解決掉一些未解之謎。實際上，組氨酸和尿刊酸本身就與多種中樞發育障礙疾病有關的，比如說學習困難啦，語言障礙啦，亞正常智力啦。依據本項研究的結論，這很可能是因為組氨酸和尿刊酸的缺乏導致腦內谷氨酸合成偏低，影響到了大腦發育。

好啦，想變聰明的小寶貝們可以放下手機出去晒晒啦~要注意的是，紫外線帶來的尿刊酸升高24小時後就清零了，記得常曬常新呀~

參考資料：

[1]https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)30507-5

[2] Zhu H, Zou G, Wang N, Zhuang M, Xiong W, Huang G. Single-neuron identification of chemical constituents, physiological changes, and metabolism using mass spectrometry. Proc Natl Acad Sci U S A 2017, 114: 2586-2591.

[3] Fell, G.L., Robinson, K.C., Mao, J., Woolf, C.J., and Fisher, D.E. (2014). Skin

b-endorphin mediates addiction to UV light. Cell 157, 1527–1534.

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