研究人员已通过靶向调控在脑细胞中积累的一种蛋白质,在老年小鼠中逆转了记忆衰退,为对抗衰老导致的认知能力下降指明了潜在路径。
在一项新研究中,加利福尼亚大学旧金山分校的研究人员考察了一种名为铁蛋白轻链1 (FTL1) 的蛋白质。研究发现,随着小鼠年龄增长,该蛋白质会在大脑记忆中心不断积累。
当研究人员人为增加年轻小鼠体内的该蛋白质时,这些动物出现了记忆障碍。但当他们降低老年小鼠体内的蛋白质水平后,其认知表现显著提升至接近年轻小鼠的水平。
该蛋白质被认为会破坏细胞内的能量生成过程,本质上使神经元缺乏形成和存储记忆所需的能量。
FTL1与正常的年龄相关记忆衰退相关,这类衰退包括影响几乎所有老年人的常见认知变化,即使没有阿尔茨海默病等疾病。聚焦该蛋白质的研究覆盖了更广泛的衰老人群。
加利福尼亚大学旧金山分校巴卡尔衰老研究所副所长、该论文资深作者索尔·维列达博士表示:“这确实是功能障碍的真正逆转,远不止是延缓或预防症状。”
理解衰老如何改变脑细胞和分子,对于解释为何部分人会发展出包括阿尔茨海默病在内的神经退行性疾病至关重要。
美国65岁及以上人群中,已有600万至1200万人被诊断为轻度认知障碍(MCI),这是痴呆症的前兆。约三分之一的患者会在五年内发展为阿尔茨海默病。
科学家利用特殊基因工具和病毒,在小鼠大脑中特异性调控记忆中心的FTL1蛋白水平——该蛋白是人体细胞内铁储存系统的组成部分。
研究人员让小鼠接受各种记忆和学习测试,例如迷宫实验和识别新物体,以观察这些变化对其认知能力的影响。
测试后,他们在显微镜下检查小鼠脑组织,统计脑细胞间丢失或恢复的连接数量。随后测量脑细胞是否产生足够能量以正常运作,并使用染料观察铁在脑细胞中的储存情况。
研究发现,老年小鼠记忆中心的FTL1蛋白水平显著高于年轻小鼠。老年小鼠体内FTL1水平越高,其在记忆测试中的表现越差。
当科学家人为增加健康年轻小鼠体内的FTL1时,它们变得健忘,在记忆测试中的表现与老年小鼠一样糟糕。
但当他们降低健忘老年小鼠体内的FTL1水平后,其记忆能力显著改善,表现重新接近年轻小鼠水平。
重复实验验证了结果的可靠性。多轮试验中,采用不同基因方法降低FTL1均产生相同效果。
研究成果已发表于《自然·衰老》期刊。
尽管前景乐观,作者提醒该研究仅在雄性小鼠中进行,且人类应用仍需漫长探索。成功逆转小鼠脑部记忆衰退的过程,在更复杂的人类大脑中可能效果不同甚至无效。
痴呆症研究传统上聚焦于β-淀粉样蛋白和tau蛋白,这些蛋白在脑内积聚形成斑块和缠结。随着衰老大脑自然清除代谢废物的能力下降,有害蛋白堆积进一步加剧。
本研究显著扩大了可能从发现中受益的人群范围。淀粉样蛋白和tau蛋白研究主要针对阿尔茨海默病的治疗或预防,但并非所有老人都会患上该病。
然而对成千上万的患者而言,认知衰退已是当下残酷的现实。48岁的加拿大不列颠哥伦比亚省单亲母亲丽贝卡,在经历数月严重影响日常生活的认知症状后被诊断为早发性阿尔茨海默病。她出现严重记忆空白,最显著的是忘记姓名以及谈话中突然完全丧失思路。症状远超普通健忘,发展为无法处理信息——例如打开工作笔记本电脑后“完全不知如何工作”,即使看着自己的培训笔记。
与此同时,贾娜·尼尔森50岁时被诊断为早发性痴呆,此前经历了严重的人格变化,从随和女性变得易怒且情绪波动极端失控。她的认知能力急剧下降,表现为无法解决简单算术题(如计算五美元找零)或辨认不同颜色。她站立不稳、反复自言自语,在解决空间问题(如将钥匙插入形状孔洞或绘制钟面)时面临严重困难。
FTL1研究旨在解决影响几乎所有人的普遍年龄相关记忆衰退机制,即使年轻成年人也开始出现记忆空白。
维列达博士表示:“我们正看到更多机会来缓解衰老最严重的影响。从事衰老生物学研究是一个充满希望的时代。”
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