曬太陽讓人更聰明？

大家好，今天給大家分享一篇發表在Cell上的文章，題目是「Moderate UV Exposure Enhances Learning and Memory by Promoting a Novel Glutamate Biosynthetic Pathway in the Brain 」。論文的通訊作者至中科大的熊偉教授和黃光明教授。熊教授的研究興趣是質譜技術在神經科學中的應用，黃教授的研究主要是質譜技術的研發與應用。

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（牛皮癬和濕疹）等。更有意思的是，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分子機制目前並不清楚。日光照射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。在本文中，作者利用開發的單細胞質譜技術研究了單個神經細胞中的代謝過程，來探尋UV照射引起神經系統相關的行為變化的分子機制。

作者首先利用單細胞質譜技術發現在大腦的各個區域內廣泛存在的一種生物小分子UCA（咪唑丙烯酸）。在UV照射後血液和腦中的UCA含量增加，並且血液中的UCA能夠通過血腦屏障（BBB）運輸到大腦中。UCA是一種已知從組氨酸（HIS）到谷氨酸（GLU）的代謝轉化的中間體。

作者通過單細胞質譜技術在單個海馬神經元中驗證了從組氨酸（HIS）到谷氨酸（GLU）的代謝途徑，並找到了兩種新的代謝中間體IPPA和FMGA，隨後進一步通過C13標記技術、蛋白免疫印跡和酶抑制實驗驗證了代謝途徑中的產物和關鍵酶。

在UV光照後，腦內中的GLU含量升高，酶抑制和基因敲出實驗證明了GLU的濃度升高主要是源於從UCA到GLU的代謝通路增強。作者進一步通過對腦部的電生理實驗和神經元投影發現UV照射後，海馬CA3區到CA1區的谷氨酸能的突出傳遞增強，並且從次運動皮質區（M2）到背紋體區（DS）的GLU釋放也出現增加。最後作者通過旋轉和物體識別實驗發現UV照射能增強小鼠的運動學習能力和物體識別記憶能力，其中M2到DS的GLU神經環路與運動學習能力有關，海馬CA3區到CA1區的GLU神經環路與長時間的記憶相關。

總結：作者通過單細胞質譜、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。UV照射後，血液中UCA濃度增加，隨後UCA運輸到腦部中，隨後UCA代謝轉化為GLU，與谷氨酸釋放相關的神經迴路突出傳遞增強，從而改善學習和記憶能力。

link:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)30507-5?rss=yes

DOI:10.1016/j.cell.2018.04.014

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！