人們總是認(rèn)為壓力是一件不好的事情.在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自加州大學(xué)伯克利分校的研究人員揭示急性壓力(acute stress,， 短期的而不是長(zhǎng)期的壓力)如何準(zhǔn)確地讓大腦準(zhǔn)備著提高性能.這些研究發(fā)現(xiàn)表明一定量的壓力是有好處的,，有助于提高警覺(jué)以及改善行為和認(rèn)知能力.相關(guān)研究結(jié)果于2013年4月16日發(fā)表在eLife期刊上，論文標(biāo)題為"Acute stress enhances adult rat hippocampal neurogenesis and activation of newborn neurons via secreted astrocytic FGF2".論文通信作者為綜合生物學(xué)副教授Daniela Kaufer博士.論文第一作者為Elizabeth Kirby.
星形膠質(zhì)細(xì)胞(粉紅色)似乎在對(duì)急性壓力作出的反應(yīng)中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用.壓力激素促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放FGF2(綠色),，從而導(dǎo)致新的神經(jīng)元(藍(lán)色)產(chǎn)生.
在這項(xiàng)針對(duì)大鼠的研究中,，研究人員發(fā)現(xiàn)重大但短暫的壓力事件導(dǎo)致它們的大腦中的干細(xì)胞增殖而產(chǎn)生新的神經(jīng)元，所形成的神經(jīng)元在兩周后成熟,，從而改善它們的精神表現(xiàn).
美國(guó)洛克菲勒大學(xué)哈羅德與瑪格麗特-米利肯神經(jīng)內(nèi)分泌學(xué)實(shí)驗(yàn)室(Harold and Margaret Milliken Hatch Laboratory of Neuroendocrinology at The Rockefeller University)主任Bruce McEwen(未參與這項(xiàng)研究)說(shuō),，這些研究發(fā)現(xiàn)，"總體上會(huì)加強(qiáng)這種概念：壓力激素有助于動(dòng)物適應(yīng),，畢竟記住有壓力的事情發(fā)生的地方有益于它們?cè)谖磥?lái)處理在同一個(gè)地方經(jīng)歷的同樣情形."
Kaufer和她的同事們特別對(duì)急性壓力和長(zhǎng)期壓力如何影響記憶感興趣.鑒于大腦中的海馬體在記憶形成中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用,，他們著重研究壓力對(duì)成年大鼠大腦海馬體中的神經(jīng)干細(xì)胞的影響.依賴于不同的化學(xué)觸發(fā)因子,，神經(jīng)干細(xì)胞能夠分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和大腦中的其他細(xì)胞.成年大腦中僅有兩個(gè)區(qū)域產(chǎn)生新的腦細(xì)胞,，海馬體齒狀回(dentate gyrus)就是其中之一.齒狀回對(duì)被稱作糖皮質(zhì)激素的壓力激素高度敏感.
之前的大多數(shù)研究已證實(shí)長(zhǎng)期壓力提高糖皮質(zhì)激素的水平,，而這會(huì)抑制海馬體中新的神經(jīng)元產(chǎn)生，從而損害記憶.此外,，長(zhǎng)期高水平的壓力激素對(duì)整個(gè)身體都產(chǎn)生影響,，如增加慢性肥胖、心臟病和抑郁癥的風(fēng)險(xiǎn).但是科學(xué)家們對(duì)急性壓力的影響了解甚少,，而且之前的研究結(jié)果也充滿爭(zhēng)議性.
為了弄清楚這個(gè)問(wèn)題,，研究人員讓大鼠遭受急性壓力(即短期壓力)，即讓它們固定在籠子中幾個(gè)小時(shí).盡管只是幾個(gè)小時(shí),，但是這會(huì)導(dǎo)致這些大鼠的糖皮質(zhì)激素水平與那些遭受長(zhǎng)期壓力的大鼠中的一樣高.這種急性壓力導(dǎo)致它們的海馬體中新的腦細(xì)胞增殖速度增加一倍,，特別是在背側(cè)齒狀回中，尤其如此.
與壓力相關(guān)的糖皮質(zhì)激素(綠色六角形)促進(jìn)大腦中的星形膠質(zhì)神經(jīng)釋放FGF2,，而FGF2會(huì)觸發(fā)神經(jīng)干細(xì)胞產(chǎn)生新的神經(jīng)元.
研究人員發(fā)現(xiàn)在經(jīng)歷這種壓力事件兩周而不是兩天后,，這些大鼠在記憶上表現(xiàn)得更好.利用特異性的標(biāo)記技術(shù)，他們確定經(jīng)這種急性壓力觸發(fā)而產(chǎn)生的新的神經(jīng)元就是兩周后參與學(xué)習(xí)新任務(wù)的那些細(xì)胞.
Kaufe說(shuō),，"就生存而言,，神經(jīng)元增殖并不在經(jīng)歷壓力時(shí)間之后馬上就產(chǎn)生益處，這是因?yàn)檫@些神經(jīng)元需要一段時(shí)間才能成熟和具有功能性.但是在急性壓力經(jīng)常發(fā)生的自然環(huán)境中,，它將有助于動(dòng)物變成更加警覺(jué),，更加適合于環(huán)境，也更快判斷出哪些才是真正的威脅."
研究人員還發(fā)現(xiàn)在急性壓力后發(fā)生的神經(jīng)元增殖是由星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放的成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-2(fibroblast growth factor 2,， FGF2)觸發(fā)的.星形膠質(zhì)細(xì)胞之前被認(rèn)為是一種支持性細(xì)胞,，但是如今它們似乎在調(diào)節(jié)神經(jīng)元中發(fā)揮著更加重要的作用.
Kaufer注意到，接觸到急性的高強(qiáng)度的壓力有時(shí)可能是有害的,，比如會(huì)導(dǎo)致創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙(post-traumatic stress disorder).進(jìn)一步研究可能有助于鑒定出哪些因子決定著對(duì)壓力作出的反應(yīng)是好的還是不好的.
她作出結(jié)論,，"我對(duì)此感到非常樂(lè)觀.壓力能夠讓人們表現(xiàn)更好，但是問(wèn)題在于人們?nèi)绾卫斫饣蚋兄啻蟮膲毫投嚅L(zhǎng)的壓力."（生物谷Bioon.com）
doi:10.7554/eLife.00362.001
PMC:
PMID:
Acute stress enhances adult rat hippocampal neurogenesis and activation of newborn neurons via secreted astrocytic FGF2
Elizabeth D Kirby, Sandra E Muroy, Wayne G Sun, David Covarrubias, Megan J Leong, Laurel A Barchas, Daniela Kaufer
Stress is a potent modulator of the mammalian brain. The highly conserved stress hormone response influences many brain regions, particularly the hippocampus, a region important for memory function. The effect of acute stress on the unique population of adult neural stem/progenitor cells (NPCs) that resides in the adult hippocampus is unclear. We found that acute stress increased hippocampal cell proliferation and astrocytic fibroblast growth factor 2 (FGF2) expression. The effect of acute stress occurred independent of basolateral amygdala neural input and was mimicked by treating isolated NPCs with conditioned media from corticosterone-treated primary astrocytes. Neutralization of FGF2 revealed that astrocyte-secreted FGF2 mediated stress-hormone-induced NPC proliferation. 2 weeks, but not 2 days, after acute stress, rats also showed enhanced fear extinction memory coincident with enhanced activation of newborn neurons. Our findings suggest a beneficial role for brief stress on the hippocampus and improve understanding of the adaptive capacity of the brain.
