《自然·衰老》发表的新研究显示,大脑中单一蛋白质可能主导年龄相关记忆衰退,抑制该蛋白可恢复老年动物认知功能。加州大学旧金山分校团队发现,神经元中铁蛋白轻链1(Ftl-1)水平升高会导致年轻小鼠出现记忆障碍和突触功能损伤,而降低老年小鼠的Ftl-1水平则可逆转脑部衰老特征。
认知衰退是衰老的典型表现,即使无疾病状态下也会发生。先前研究证实其主因并非神经元死亡,而是突触功能(细胞间通讯节点)异常,后者对学习与记忆至关重要。
研究团队聚焦海马体(记忆核心区域)老化机制,通过RNA测序分析年轻与年老小鼠神经元基因表达差异,结合质谱分析蛋白变化,发现Ftl-1是关键分子靶点。该蛋白作为铁蛋白复合体组分负责细胞铁储存,年老小鼠海马体神经元中Ftl-1显著升高,且其表达水平与记忆任务表现呈负相关。
为验证因果关系,研究者采用病毒载体在年轻小鼠海马体特异过表达Ftl-1,导致神经元树突缩短、突触减少,并出现认知退化表型。相反,通过shRNA、CRISPR基因编辑和条件性敲除降低年老小鼠Ftl-1后,其空间记忆与识别能力恢复至年轻水平,突触标志物和信号传递能力同步改善。主要作者Laura Remesal指出:"单一衰老相关因子的调控即可产生显著功能改善,这一效果令人震撼。"
分子机制研究发现,Ftl-1过表达导致神经元内氧化态铁失衡,干扰线粒体ATP合成能力。过表达Ftl-1小鼠神经元ATP产量下降,而抑制Ftl-1可恢复能量代谢。补充NADH(氧化磷酸化关键辅酶)可修复线粒体呼吸链基因(如Sdhb、Atp5o)表达,逆转认知损伤。
研究团队强调,该发现突破了"衰老不可逆"的传统认知,证实老年大脑仍具可塑性。虽然小鼠模型与人类存在差异(FTL基因突变与罕见神经铁蛋白病相关),但保守的铁储存机制提示该靶点具有治疗潜力。下一步将探索其在阿尔茨海默病模型中的应用,并解析Ftl-1调控网络及全脑区效应。
研究合著者包括Laura Remesal(现为Babylon Biosciences创始人)、Saul Villeda教授等18位科学家。
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