女性天生有两个X染色体，分别遗传自父母。但在她们体内每个细胞中，只需要一个X染色体——因此另一个会被随机失活。有些细胞仅使用来自母亲的X染色体；而另一些细胞则依赖于来自父亲的X染色体。
现在，加州大学旧金山分校（UCSF）的研究人员发现，当雌性小鼠的大脑细胞只表达来自母亲的X染色体时，它们的记忆和认知能力会比那些同时表达母系和父系X染色体的雌性小鼠更快衰退。这项发现发表于1月22日的《自然》杂志上，可能会解释男性和女性之间大脑衰老差异的原因，因为男性只继承了一个来自母亲的X染色体，也可能解释个体女性之间的差异。
“这些发现提示我们，一些女性由于纯属偶然地更多表达了母亲的X染色体，可能会随着年龄增长出现更多的认知障碍或增加患阿尔茨海默病的风险，”加州大学旧金山分校神经学教授、老龄化与神经退行性疾病大卫·A·科尔特讲席教授Dena Dubal医学博士兼哲学博士表示，她也是这篇新论文的资深作者。
“最终，这也可能帮助我们找到减缓两性大脑衰老的有效策略。”
X标记大脑
先前的研究暗示，大多数女性拥有两个X染色体，而大多数男性只有一个X染色体，这在大脑健康中起着至关重要的作用。X染色体上的突变通常会导致智力障碍，而患有特纳综合症（Turner Syndrome）的女性（即只有一条X染色体）可能会有认知障碍。一些研究人员推测，X染色体可能有助于解释性别在认知、言语记忆或脑部疾病风险方面的差异。
“鉴于X染色体富含与大脑相关的基因，了解它在大脑衰老中可能扮演的角色对我们来说变得非常重要，”加州大学旧金山分校博士后研究员Samira Abdulai-Saiku博士表示，她是该研究的第一作者。
Dubal和Abdulai-Saiku特别感兴趣的是X染色体的来源（来自母亲还是父亲）是否对细胞有影响。他们知道，在卵子和精子细胞形成时，某些基因上会添加化学标签，这些标签因染色体来自母亲（卵子）或父亲（精子）而异。这些标签会影响每个染色体在细胞中使用时哪些基因被激活。
在这项新研究中，研究团队培育了雌性小鼠，使其只表达来自母亲的X染色体，或同时表达母系和父系X染色体的混合物。
“X染色体偏斜在人类中很常见，确实存在一些女性携带较高或较低水平的母系X染色体，只是出于偶然，”Dubal说。“关于这种情况的潜在后果，研究甚少。”
母系染色体的影响
Dubal和Abdulai-Saiku发现，只活跃母系X染色体的雌性小鼠随着年龄增长表现出较差的记忆和学习能力。这些小鼠的大脑中，母系X染色体加速了海马区的生物衰老，而海马区是学习和记忆的关键区域。
“我们发现这些动物的大脑比它们遗传上相同的姐妹们（同时表达来自母亲和父亲的X染色体）更快老化，”Dubal解释道。
通过详细分析大脑细胞，研究团队确定了一些在母系X染色体上完全沉默但在父系X染色体上未沉默的基因。当研究人员使用CRISPR基因编辑技术激活母系X染色体上被沉默的基因时，老年雌性小鼠变得更聪明。
“所有这些实验都表明，X染色体的亲本来源对大脑健康有重大影响，”Abdulai-Saiku说。
进化根源？
这项新研究并未设计来测试为什么母系X染色体会比父系X染色体加速大脑衰老。然而，Dubal推测，母系染色体上被沉默的基因可能在生命早期具有优势。
“这种基因表达模式实际上可能对大脑发育非常有利，但到了晚年就会付出代价，”她说。
Dubal希望继续研究X染色体在大脑衰老中的作用，以及它能否解释人们患脑部疾病或记忆力丧失的风险。
“你从母亲那里继承的X染色体关闭了一些基因，加速了衰老，损害了认知功能，”她说。“我们能逆转这一过程吗？”
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