摘要：阿尔伯特·爱因斯坦医学院的科学家们发现，如果没有DNA损伤和脑部炎症，就无法形成长期记忆。
正如不打破鸡蛋就做不出煎蛋卷一样，阿尔伯特·爱因斯坦医学院的科学家们发现，如果没有DNA损伤和脑部炎症，就无法形成长期记忆。他们令人惊讶的发现今天发表在《自然》杂志的网络版上。
研究负责人、神经科学教授Jelena Radulovic说：“大脑神经元的炎症通常被认为是一件坏事，因为它会导致神经系统问题，如阿尔茨海默氏症和帕金森病，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。”
图1 通过DNA感应TLR9途径形成记忆组件
海马体一直被认为是大脑的记忆中心。Radulovic博士和她的同事们发现，刺激会在某些海马神经元中引发DNA损伤和修复的循环，从而形成稳定的记忆集合——代表我们过去经历的脑细胞群。
文章一作为Elizabeth Wood和博士后Ana Cicvaric。
从冲击到稳定记忆
研究人员通过对小鼠进行短暂、轻微的冲击，使其对冲击事件形成记忆（情景记忆，episodic memory，生物通注），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被激活了。
“我们观察到toll样受体9 (TLR9)通路中涉及的基因的强烈激活，这种炎症途径最著名的是通过检测病原体DNA的小片段来触发免疫反应。所以一开始我们假设TLR9通路被激活是因为小鼠被感染了。但更仔细地观察，我们惊奇地发现，TLR9只在显示DNA损伤的海马细胞群中被激活。”Radulovic博士说。
大脑活动通常会引起DNA发生小的断裂，并在几分钟内修复。但在这群海马体神经元中，DNA损伤似乎更严重、更持久。
图2 CFC后的核酸传感活性
引发炎症，制造记忆
进一步的分析表明，DNA碎片以及DNA损伤产生的其他分子从细胞核中释放出来，之后神经元的TLR9炎症通路被激活;这一途径反过来刺激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修复的循环，似乎将单个神经元组织成记忆集合。
“数百万年来，细胞分裂和免疫反应在动物生命中一直高度保守，使生命得以延续，同时为外来病原体提供保护，在进化过程中，海马神经元似乎采用了这种基于免疫的记忆机制，将免疫反应的DNA感应TLR9途径与DNA修复中心体功能结合起来，在不进行细胞分裂的情况下形成记忆。”
抵制外来信息的输入
在完成炎症过程所需的一周内，研究人员发现小鼠记忆编码神经元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有抵抗力。
“这是值得注意的，因为我们不断被信息淹没，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’。”
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、癌症、精神和神经退行性疾病(如阿尔茨海默氏症)的标志，已经提出了抑制TLR9途径的药物来缓解长冠状病毒的症状。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。”Radulovic博士说。
Weissman的团队正在研究一种类似的方法来重新平衡老化的人类血液干细胞。但他说，即使假设有充足的资金，没有意外的挫折，他们也至少需要三到五年才能开始在人身上进行测试。
与此同时，他的团队将继续对小鼠进行研究，以进一步了解抗体疗法的其他效果，比如它是否会影响癌症或炎症性疾病的发病率。“老年人和年轻人的造血系统有很大的不同，”Weissman说。“这不仅仅是骨髓的不同。全身都不一样。”
参考资料
[1] Formation of memory assemblies through the DNA-sensing TLR9 pathway
摘要：阿尔伯特·爱因斯坦医学院的科学家们发现，如果没有DNA损伤和脑部炎症，就无法形成长期记忆。
正如不打破鸡蛋就做不出煎蛋卷一样，阿尔伯特·爱因斯坦医学院的科学家们发现，如果没有DNA损伤和脑部炎症，就无法形成长期记忆。他们令人惊讶的发现今天发表在《自然》杂志的网络版上。
研究负责人、神经科学教授Jelena Radulovic说：“大脑神经元的炎症通常被认为是一件坏事，因为它会导致神经系统问题，如阿尔茨海默氏症和帕金森病，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。”
图1 通过DNA感应TLR9途径形成记忆组件
海马体一直被认为是大脑的记忆中心。Radulovic博士和她的同事们发现，刺激会在某些海马神经元中引发DNA损伤和修复的循环，从而形成稳定的记忆集合——代表我们过去经历的脑细胞群。
文章一作为Elizabeth Wood和博士后Ana Cicvaric。
从冲击到稳定记忆
研究人员通过对小鼠进行短暂、轻微的冲击，使其对冲击事件形成记忆（情景记忆，episodic memory，生物通注），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被激活了。
“我们观察到toll样受体9 (TLR9)通路中涉及的基因的强烈激活，这种炎症途径最著名的是通过检测病原体DNA的小片段来触发免疫反应。所以一开始我们假设TLR9通路被激活是因为小鼠被感染了。但更仔细地观察，我们惊奇地发现，TLR9只在显示DNA损伤的海马细胞群中被激活。”Radulovic博士说。
大脑活动通常会引起DNA发生小的断裂，并在几分钟内修复。但在这群海马体神经元中，DNA损伤似乎更严重、更持久。
图2 CFC后的核酸传感活性
引发炎症，制造记忆
进一步的分析表明，DNA碎片以及DNA损伤产生的其他分子从细胞核中释放出来，之后神经元的TLR9炎症通路被激活;这一途径反过来刺激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修复的循环，似乎将单个神经元组织成记忆集合。
“数百万年来，细胞分裂和免疫反应在动物生命中一直高度保守，使生命得以延续，同时为外来病原体提供保护，在进化过程中，海马神经元似乎采用了这种基于免疫的记忆机制，将免疫反应的DNA感应TLR9途径与DNA修复中心体功能结合起来，在不进行细胞分裂的情况下形成记忆。”
抵制外来信息的输入
在完成炎症过程所需的一周内，研究人员发现小鼠记忆编码神经元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有抵抗力。
“这是值得注意的，因为我们不断被信息淹没，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’。”
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、癌症、精神和神经退行性疾病(如阿尔茨海默氏症)的标志，已经提出了抑制TLR9途径的药物来缓解长冠状病毒的症状。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。”Radulovic博士说。
Weissman的团队正在研究一种类似的方法来重新平衡老化的人类血液干细胞。但他说，即使假设有充足的资金，没有意外的挫折，他们也至少需要三到五年才能开始在人身上进行测试。
与此同时，他的团队将继续对小鼠进行研究，以进一步了解抗体疗法的其他效果，比如它是否会影响癌症或炎症性疾病的发病率。“老年人和年轻人的造血系统有很大的不同，”Weissman说。“这不仅仅是骨髓的不同。全身都不一样。”
参考资料
[1] Formation of memory assemblies through the DNA-sensing TLR9 pathway
