Cell：適度照射太陽光讓你更聰明？我國科學家發現很可能如此

太陽紫外線（UV）照射是皮膚癌的主要原因，但它也提供了一些健康益處，比如促進必需維生素D的產生和改善情緒。如今，一項新的研究報道紫外線還有一些意想不到的好處：增強學習和記憶功能。相關研究結果於2017年5月17日在線發表在Cell期刊上，論文標題為「Moderate UV Exposure Enhances Learning and Memory by Promoting a Novel Glutamate Biosynthetic Pathway in the Brain」。

在這項新的研究中，來自中國科學技術大學、中國科學院昆明動物研究所和中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心的研究人員發現在小鼠中，紫外線照射可激活一種增加大腦化學物谷氨酸產生的分子通路，提高它們的學習和記憶能力。

圖片來自Viorika/iStock。

美國阿拉巴馬大學皮膚科醫生Andrzej Slominski（未參與這項研究）在發送給《科學家》雜誌的電子郵件中寫道，「這個問題引起了人們極大的興趣，這是因為它為最近提出的關於紫外線調節大腦和中樞神經內分泌系統的理論提供了進一步的支持。」

愛爾蘭都柏林大學生物醫學工程中心皮膚科學Martin Steinhoff（未參與這項研究）指出，「這是一篇有趣而及時的研究皮膚-大腦關聯的論文。這些作者們對適度的紫外線照射與尿刊酸（urocanic acid）分子產生之間存在的關聯進行了有趣的觀察。他們假設這種分子進入大腦，通過谷氨酸釋放激活谷氨酸能神經元，也因此記憶和學習的能力增加了。」

來自美國麻省總醫院和哈佛醫學院的皮膚科醫生David Fisher（未參與這項研究）說，儘管這項研究「是非常吸引人的、非常細緻的和非常詳細的，但是這並不意味著紫外線實際上對人是有益的. . . .總體而言，對於人類來說，紫外線確實是危險的。」

領導這項研究的中國科學技術大學生命科學學院教授熊偉（Wei Xiong）博士並未著手研究紫外線對大腦或皮膚-大腦關聯的影響。他在發送給《科學家》雜誌的電子郵件中解釋道，他是「近乎偶然地」獲得了他的最初發現。當熊教授和他的同事們在他們的研究結果中意料之外揭示出尿刊酸---作出對紫外線作出的反應，皮膚產生一種的鮮為人知的分子---存在時，他們使用了他們最近開發的用於分析單個神經元分子含量的質譜技術（PNAS, 7 March 2017, doi:10.1073/pnas.1615557114）。

熊教授寫道，「這是令人吃驚的，這是因為我們檢查了所有的文獻，並沒有發現關於這種小分子在中樞神經系統中存在的報道。」

在沒有任何可以繼續開展研究的信息的情形下，熊教授和他的同事們決定觀察紫外線是否也能夠增加大腦中的尿刊酸含量。他們讓剃光毛髮的小鼠接受低劑量紫外線B（UVB）---導致人體晒傷的短波紫外線---照射2小時，然後對這些小鼠的單個腦細胞進行質譜分析。果然，接受紫外線照射的小鼠神經元中的尿刊酸水平增加，但是對照小鼠神經元中的尿刊酸水平則沒有增加。

尿刊酸能夠吸收紫外線，也因此可能保護皮膚免受太陽的有害影響。不過在肝臟和其他外周組織中，已知尿刊酸是一種在將組氨酸轉化為谷氨酸的代謝途徑中產生的中間分子。考慮到谷氨酸在大腦中起著一種興奮性神經遞質的作用，熊教授和他的同事們想要測試一下這種在神經元中觀察到的紫外線依賴性尿刊酸增加是否可能與增加的谷氨酸產生存在關聯。它確實如此。

接下來，熊教授和他的同事們證實在從接受紫外線照射的小鼠體內獲取的大腦切片中，紫外線增加谷氨酸胺能神經元之間的電傳遞，但是對對照小鼠而言，這種情形沒有發生。當這些研究人員抑制將尿刊酸轉化為谷氨酸的尿刊酸酶（urocanase）活性時，這種紫外線誘導的效應被阻止，這就表明尿刊酸確實是紫外線誘導的谷氨酸能活性增加的調節物。

最後，熊教授和他的同事們證實相比於未接受紫外線照射的小鼠，接受紫外線照射的小鼠在運動學習和識別記憶任務方面表現得更好。如前所述，利用尿刊酸酶抑製劑處理這些接受紫外線照射的小鼠會阻止紫外線引起的學習和記憶能力改善。將尿刊酸直接注射到未接受紫外線照射的小鼠體內也會類似地促進在那些接受紫外線照射的小鼠中觀察到的學習和記憶能夠改善。

這些在小鼠（在夜間活動，很少看到太陽）中獲得的研究結果是否在人體中也是如此還有待確定。不過，Fisher說，如果這些結果確實也適用於人體，那麼單獨使用尿刊酸就可能增強學習和記憶能力的發現可能提示著「利用這種信息讓人們受益，同時無需遭受紫外線的破壞性影響。」

參考資料：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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