脱离地球磁场的海马体还会好吗？

文献：Zhang, B., Wang, L., Zhan, A. et al. Long-term exposure to a hypomagnetic field attenuates adult hippocampal neurogenesis and cognition. Nat Commun 12, 1174 (2021).

DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-021-21468-x

作者：肖博文 | 封面：Alexander Cherkasov

地磁场（geomagnetic field，GMF）无处不在，我们只有失去了它，才懂得珍惜。宇航员在太空中不但要面对电离辐射，还要体验亚磁场（hypomagnetic field，HMF）带来的生理影响。

近日，来自中科院的研究团队在《自然-通讯》上发表文章，揭示了亚磁场对成年小鼠海马体内神经发生（hippocampal adult neurogenesis）以及相关认知活动的影响。他们用亥姆霍兹线圈（Helmholtz coil）创造了具有亚磁场环境的老鼠安置箱：当地的地磁场大约在55微特斯拉左右，而线圈内的磁场只有0.29微特斯拉。地磁场组和亚磁场组的老鼠受到的噪声和光照影响都相近，只有周遭磁场强度的区别。这个区别带来的影响在两周后就有所体现：海马体齿状回（dentate gyrus）中成年神经干/祖细胞（adult neural stem/progenitor cells，aNSCs）的细胞增殖（cell proliferation）显著地下降，但细胞凋亡（apoptosis）的标志物没有明显变化。该区域神经元的分化情况亦有异常，且神经元的树突长度也有所降低。

为什么会这样？研究人员对这些细胞进行RNA测序，其基因富集分析（gene ontology analysis）的结果显示，抑制蛋白质新陈代谢和细胞增殖的基因表达有所提高，而与活性氧（reactive oxygen species，ROS）有关的基因表达反而降低了。的确，齿状回细胞内的ROS水平均低于地磁场组，而这背后的原理或许与地磁场对细胞内化学反应的量子效应有关（参见自由基对效应，radical pair mechanism）。

亚磁场的效应不局限于细胞层面。认知上，研究人员测量了小鼠对新空间位置（novel objective location test，NOL）和新物品（novel object recognition test，NOR）的反应，发现亚磁场组并没有表现出辨识能力。同时，亚磁场组的小鼠对于情景恐惧反射（contextual fear conditioning）的学习不如地磁场组，但二者在学习对特定刺激的条件反射（cued fear conditioning）方面却没有差别——前者更加依赖海马体，在一定程度上体现了损伤的特异性。

- Zhang et al., Nat. Commun. -

值得庆幸的是，这一状况并不是永久的，因为离开亚磁场环境的小鼠多项指标在两周内就与地磁场组无异。更令人开心的是，包括二乙基二硫代氨基甲酸（diethyldithiocarbamate，DDC）在内的药物可以提高ROS水平，同时也能逆转亚磁场对小鼠海马体以及认知方面的效应——不过，如上图所示，这些药物会对地磁场组的小鼠产生一些不良影响。相应地，如果给刚刚脱离亚磁场的小鼠注射ROS的抑制剂，那么小鼠的认知障碍也会持续。总之，细胞内的ROS似乎与地磁场达成了某种微妙的平衡，而当这一磁场消失后，海马体的神经发生以及相应的认知过程也可能受损。

- Zhang et al., Nat. Commun. -