一项新研究发现，大脑的"垃圾处理"系统随年龄增长而失效，长寿神经元会将凝结的老化蛋白质卸载到其他脑细胞上。
这些蛋白质大多参与突触（神经元间微小间隙）的脑细胞信号传导。但在老年阶段，这些蛋白质难以被有效分解，开始堵塞突触。
研究人员推测，名为小胶质细胞的辅助细胞会介入清理堵塞的突触以维持神经元放电，但它们的清洁工作最终可能损害脑细胞通信功能。
该发现整合了我们对神经退行性疾病认知的多个线索，或可指向新的治疗靶点。
突触的丢失和功能障碍已与年龄相关认知衰退相关联，并在阿尔茨海默病及其他神经退行性疾病中被观察到，尽管导致这些突触问题的可能是一系列连锁事件。
"我们最初并非专门研究突触，而是探究年龄增长中神经元整体健康和功能衰退的机制，"斯坦福大学（Stanford University）神经科学家伊恩·格尔德纳解释道，"我们偶然发现突触蛋白对分解减缓和聚集特别脆弱。"
人类大脑约有860亿个神经元，每个神经元最多与1万个其他神经元通信，形成超过千万亿个突触。这些连接由突触蛋白维持，它们帮助神经元生长、引导突触形成位置，并调节神经递质（大脑化学信使）的释放。
在聚焦突触前，研究人员旨在观察活体动物脑细胞中蛋白质回收如何随年龄变化。他们为年轻、中年和老年小鼠的数千种蛋白质添加标记并追踪。
团队开发了新型生物标记物，在蛋白质由氨基酸构建时将其整合，从而观测蛋白质被分解回收前的存留时长。
实验显示，24个月龄（相当于高龄）小鼠的脑细胞无法像4个月龄幼年小鼠那样高效回收蛋白质。老年小鼠神经元回收蛋白质所需时间是年轻小鼠的两倍，意味着废弃蛋白质有更长时间积累。
研究人员发现，这种蛋白质周转减缓现象在中年后显现。
进一步实验揭示，神经元如何将蛋白质聚集体卸载到小胶质细胞——中枢神经系统的主要免疫细胞和垃圾处理单元。除清理废弃蛋白质外，小胶质细胞还修剪受损突触以维持脑细胞间健康连接。
"若小胶质细胞吸收了突触的受损蛋白质，可能使其超负荷运转并功能失调，最终对大脑健康产生有害影响，"格尔德纳表示。
研究人员尚不清楚为何突触蛋白比小鼠大脑中研究的其他数千种蛋白质更易形成聚集体。但该发现揭示了一种机制，将突触丢失与小胶质细胞功能障碍联系起来，这可能是导致老年神经退行性疾病的连锁反应环节。
小胶质细胞从过载神经元中摄取的部分蛋白质此前已与阿尔茨海默病和帕金森病相关联。有趣的是，研究人员还发现多种此前未与神经退行性病变关联的蛋白质。
"这项成就在于技术突破——能够专门观测神经元细胞中的蛋白质降解和聚集，"马克斯·普朗克生物化学研究所（Max Planck Institute of Biochemistry）所长、生物化学家F.乌尔里希·哈特尔评价道，"若我们能利用该系统研究衰老和疾病期间血液中的神经元源性蛋白质，"格尔德纳表示，"或可识别大脑健康的新生物标志物。"
本研究已发表于《自然》期刊。
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