就像不打碎鸡蛋就无法制作煎蛋卷一样,阿尔伯特·爱因斯坦医学院的科学家们发现,如果没有 DNA 损伤和大脑炎症,就无法形成长期记忆。他们令人惊讶的发现发表在《自然》杂志上,题为“通过 DNA 传感 TLR9 通路形成记忆组件”。
“大脑神经元的炎症通常被认为是一件坏事,因为它可能导致阿尔茨海默病和帕金森病等神经系统问题,”研究负责人、多米尼克·P·紫癜系教授耶琳娜·拉杜洛维奇 (Jelena Radulovic) 博士说。神经科学博士、精神病学和行为科学教授,以及爱因斯坦神经科学西尔维娅和罗伯特·S·奥尔尼克主席。 “但我们的研究结果表明,大脑海马区某些神经元的炎症对于形成持久记忆至关重要。” 海马体长期以来被认为是大脑的记忆中心。 Radulovic 博士和她的同事发现,刺激会在某些海马神经元内引发 DNA 损伤和修复的循环,从而形成稳定的记忆组件——代表我们过去经历的脑细胞簇。伊丽莎白·伍德,博士学生和拉杜洛维奇实验室的博士后安娜·西瓦里克(Ana Cicvaric)是爱因斯坦研究所这项研究的第一作者。 从震惊到稳定的记忆研究人员通过给予小鼠短暂、轻微的电击,足以形成对电击事件的记忆(情景记忆),从而发现了这种记忆形成机制。然后他们分析了海马区的神经元,发现参与重要炎症信号通路的基因已被激活。 “我们观察到 Toll 样受体 9 (TLR9) 通路相关基因的强烈激活,”拉杜洛维奇博士说,他也是蒙特菲奥里爱因斯坦精神病学研究所 (PRIME) 的主任。 “这条炎症通路最出名的是通过检测病原体 DNA 的小片段来触发免疫反应。因此,一开始我们假设 TLR9 通路被激活是因为小鼠受到了感染。但更仔细地观察,我们惊讶地发现,TLR9 通路被激活了。”仅在显示 DNA 损伤的海马细胞簇中被激活。” 大脑活动通常会引起 DNA 的微小断裂,这些断裂在几分钟内就会被修复。但在这群海马神经元中,DNA 损伤似乎更加严重和持续。 引发炎症以创造记忆进一步分析表明,DNA片段与DNA损伤产生的其他分子一起从细胞核中释放出来,之后神经元的TLR9炎症通路被激活;这条途径反过来刺激 DNA 修复复合物在一个不寻常的位置形成:中心体。 这些细胞器存在于大多数动物细胞的细胞质中,对于协调细胞分裂至关重要。但在不分裂的神经元中,受刺激的中心体参与了 DNA 修复循环,似乎将单个神经元组织成记忆组件。 拉杜洛维奇博士说:“数百万年来,细胞分裂和免疫反应在动物生命中高度保守,使生命能够继续,同时提供免受外来病原体侵害的保护。” “在进化过程中,海马神经元似乎已经采用了这种基于免疫的记忆机制,通过将免疫反应的 DNA 感应 TLR9 通路与 DNA 修复中心体功能相结合,形成记忆,而无需进展到细胞分裂。” 抵制无关信息的输入在完成炎症过程所需的一周内,小鼠的记忆编码神经元被发现以各种方式发生了变化,包括对新的或类似的环境刺激变得更加抵抗。 “这是值得注意的,”拉杜洛维奇博士说,“因为我们不断地被信息淹没,而编码记忆的神经元需要保存它们已经获得的信息,而不是被新的输入‘分散注意力’。” 重要的是,研究人员发现,阻断海马神经元中的TLR9炎症通路不仅会阻止小鼠形成长期记忆,还会导致严重的基因组不稳定,即这些神经元中DNA损伤的频率很高。 “基因组不稳定被认为是加速衰老以及癌症、精神疾病和神经退行性疾病(如阿尔茨海默病)的标志,”拉杜洛维奇博士说。 “抑制 TLR9 通路的药物已被提议用于缓解长期新冠肺炎的症状。但需要谨慎,因为完全抑制 TLR9 通路可能会带来重大的健康风险。” (责任编辑:泉水) |