人体最关键的保护特征之一是脑屏障系统，包括血脑屏障和血液-脑脊液(CSF)屏障。这些屏障由高度特化的细胞构成，允许必需营养物质进入，同时排斥可能在血液中循环的危险毒素和病原体。科学家长期以来一直了解这些屏障的功能，但对它们在发育过程中如何构建却知之甚少。
加利福尼亚大学圣地亚哥分校研究人员发表在《细胞》杂志上的一项新研究揭示了一个关键贡献者：衰老细胞。这些通常与衰老和疾病相关联的细胞，实际上在发育过程中帮助构建和支持大脑的保护屏障。
他们新见解的核心是对衰老细胞不断演进的理解。传统上，这些细胞被标记为"僵尸"细胞，因为它们不再能够分裂，但又不会完全死亡。衰老细胞随着年龄增长而积累，并与组织功能障碍、慢性炎症和认知能力下降相关联，使它们成为旨在减缓与年龄相关衰退的疗法的有吸引力的目标。
然而，近年来的新研究表明，衰老细胞并不严格局限于衰老和疾病。研究人员发现，在发育中的小鼠胚胎中暂时出现的衰老细胞在肢体和肾脏发育中发挥作用。其他研究发现，衰老细胞在伤口愈合中具有短暂的作用，这表明这些细胞在某些情况下可能是有益的。这导致了这样一种观点：当衰老是暂时的时，它可能是有益的；但当它持续存在时，则可能是有害的。
生物科学学院助理教授Hiruy Meharena实验室的研究表明，衰老细胞在大脑发育中扮演着先前未被认识的角色。
通过研究发育中的小鼠大脑，项目科学家Ashley Watson发现，在两个关键脑屏障系统——血脑屏障和血液-CSF屏障形成的不同阶段，衰老细胞会相继出现。
Watson（该研究的第一作者）表示："我们发现这些与衰老相关的状态出现在非常特化的屏障细胞类型中，并且在大脑发育的精确时刻出现，这表明它们可能在构建大脑保护屏障方面发挥着特化作用。"
研究人员在研究中使用了多种方法，包括单细胞RNA测序、成像和遗传谱系追踪。他们发现，三种细胞类型在发育过程中进入衰老状态：血管内皮细胞、脑驻留巨噬细胞和脉络丛上皮细胞。这些细胞以不同方式促进大脑保护屏障的形成。在内皮细胞和巨噬细胞中，衰老似乎有助于协调血管模式和血脑屏障的形成。在产生CSF并形成血液-CSF屏障的脉络丛中，衰老似乎支持屏障的发育和功能。
研究发现，衰老的血管内皮细胞和脑驻留巨噬细胞仅在形成血脑屏障的胚胎血管生长和重塑期间短暂出现。相比之下，脉络丛上皮细胞在发育后很久仍保留衰老特征，并持续存在于成年期。
Meharena表示："这是最意想不到的发现之一。发育性衰老通常被视为一个短暂的过程。在这里，我们确定了大脑中一群似乎将衰老相关特征维持到成年期的细胞。这项研究表明，衰老在大脑中可以采取许多不同形式，具体取决于细胞类型和发育阶段。"
为了测试这些细胞是否具有功能重要性，研究人员在胚胎发育过程中消除了衰老细胞。缺乏这些细胞的小鼠胚胎在脑屏障形成和液体平衡方面出现异常，这表明与衰老相关的细胞有助于正常的大脑发育。
Watson表示："最让我们惊讶的是，衰老并不是单一状态。它在不同细胞类型中看起来非常不同，并且根据发生的位置和时间似乎发挥着不同的功能。此外，这些细胞并不是独立行动的。衰老似乎帮助不同类型细胞协同工作，以构建并在某些情况下维持大脑的保护屏障。"研究人员目前正在研究衰老及相关过程如何在脑部疾病中展开。
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