难不成大脑里的尿刊酸是给谷氨酸铺路的?
组氨酸到谷氨酸的合成通路以前一直都认为这个通路只在肝脏
大胆假设,小心求证!
研究者们把小鼠背后的毛剃掉(不然这个物理防晒实在太牛了),让它们接受了2个小时的UVB照射,强度大约相当于正常晒太阳30分钟。很快,小鼠血清中的尿刊酸水平就升上来了,并且维持了4个小时。这些尿刊酸穿透血脑屏障,小鼠脑脊液(CSF)中的尿刊酸水平2个小时之后就翻倍了。
血清和脑脊液尿刊酸水平变化
与此同时,小鼠脑内的谷氨酸水平也有所增加。
利用同位素标签标记之后,研究者的猜测得到了证实,这些尿刊酸果真在脑内转化为谷氨酸了!这说明,尿刊酸-谷氨酸的合成通路同样存在于大脑!
在光遗传学技术的精准控制下,我们可以看到,晒过太阳的小鼠神经元活动明显幅度更大了。
神经元活动电位幅度更大
谷氨酸在大脑内的功能根据受体类型不同也有很大区别,实际上多了少了都会导致疾病。那么“晒太阳”带来的增加是好的吗?
研究者马上安排小鼠进行了“智力测验”。先是一种让小鼠“踩轮”的测试,能够看出小鼠的运动学习能力;然后是一种有关于物体位置的测试,能够看出小鼠的长期记忆能力。
晒过太阳的鼠真是不一样,两项测试中都表现得更优秀,学得更快,记忆力也更强。这种益处也会被抑制UCA-GLU生物合成的药物或者shRNA抵消。
运动学习能力更强
记忆力也更好一些
这项研究可能会解决掉一些未解之谜。实际上,组氨酸和尿刊酸本身就与多种中枢发育障碍疾病有关的,比如说学习困难啦,语言障碍啦,亚正常智力啦。依据本项研究的结论,这很可能是因为组氨酸和尿刊酸的缺乏导致脑内谷氨酸合成偏低,影响到了大脑发育。
参考资料:
[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.