亚磁场暴露对小鼠海马成体神经发生影响机制研究《自然·通讯》

　　

　　在国家自然科学基金项目（批准号：41621004、31921002、31771123、41674071）资助下，中国科学院地质与地球物理研究所潘永信研究团队和中国科学院遗传与发育生物学研究所郭伟翔研究团队合作，利用多学科交叉研究方法，对长时间亚磁场暴露对小鼠海马成体神经发生的影响开展系统性研究，揭示出活性氧是磁场调控海马成体神经发生的重要因子。成果以“长期亚磁场暴露减弱小鼠海马成体神经发生和认知功能（Long-term exposure to a hypomagnetic field attenuates adult hippocampal neurogenesis and cognition）”为题，于2021年2月19日在《自然·通讯》（Nature Communications）上在线发表，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-21468-x。

　　地磁场保护地表生物圈免受太阳风及其它宇宙高能射线的伤害，为地球生命提供了“保护伞”。 随着航天科技水平和能力的提高，人们对于载人深空探测领域也充满了探索的热忱。但是，星际载人深空探测中生命将可能暴露于亚磁场（磁场强度低于5 μT）环境中。因而，长时间亚磁场暴露对生命的影响成为生物地磁学的前沿研究课题之一。针对这一科学挑战，合作研究团队对在亚磁场（0.3 μT）长期暴露条件下的小鼠脑内海马区成体神经发生进行了系统实验研究。研究发现连续6周以上的亚磁场暴露减弱了小鼠海马神经干细胞内的活性氧水平，影响其成体神经发生和认知功能；通过药物注射提高亚磁场组小鼠海马神经干细胞内的活性氧水平，可以抑制亚磁场暴露对小鼠海马成体神经发生的损害，但是，如药物注射提高地磁场组小鼠的活性氧水平，过高水平的活性氧又会损害地磁场小鼠的海马神经发生。研究还发现暴露亚磁场的小鼠返回地磁场4周后能够基本逆转神经发生减弱和认知功能缺陷。如通过药物降低小鼠海马神经干细胞内的活性氧水平，则返回地磁场对小鼠海马成体神经发生的挽救作用被抑制。

　　该研究证实了地磁场与亚磁场、活性氧与海马成体神经发生之间的联系，揭示出活性氧是磁场调控海马成体神经发生的重要因子。地磁场可以使地球生物维持其适当的内源性活性氧水平并调节海马神经发生和海马依赖性学习。然而，如长期暴露于亚磁场将会引起神经发生和认知功能缺陷，但是，通过药物提高活性氧水平或返回地磁环境可以得到挽救。

　　该研究有助于理解行星际旅行等长时间亚磁场环境的生物学效应，以及地球生物与地磁环境的协同演化关系。

图1 地磁场和亚磁场对小鼠海马成体神经发生影响的工作模型图