基于美国国立卫生研究院(NIH)资助的新脑图绘制研究,科学家们发现大脑中的不同细胞类型并不会以相同的方式衰老。他们发现某些细胞,例如一小群控制激素的细胞,可能会经历更多与年龄相关的基因活动变化。这项发表在《自然》杂志上的结果支持了一种观点,即某些细胞对衰老过程和衰老相关的大脑疾病更为敏感。
“衰老是阿尔茨海默病和其他许多毁灭性脑部疾病最重要的风险因素。这些结果提供了一张高度详细的地图,表明哪些脑细胞可能最受衰老影响,”美国国立老化研究所主任理查德·霍德斯医学博士说。“这一新地图可能会从根本上改变科学家对衰老如何影响大脑的看法,并为开发新的治疗老年相关脑疾病提供指南。”
科学家们使用先进的遗传分析工具,研究了2个月大的“年轻”小鼠和18个月大的“衰老”小鼠大脑中的单个细胞。对于每个年龄段,研究人员分析了位于16个不同广泛区域的各种细胞类型的基因活动,这些区域占小鼠大脑总体积的35%。
与先前的研究一致,初步结果显示与神经回路相关的基因活动减少。这些减少出现在神经元(主要的回路细胞)以及被称为星形胶质细胞和少突胶质细胞的“胶质”细胞中,这些细胞通过控制神经递质水平和电绝缘神经纤维来支持神经信号传导。相反,衰老增加了与大脑免疫和炎症系统以及脑血管细胞相关的基因活动。
进一步的分析帮助确定了哪些细胞类型可能对衰老最为敏感。例如,结果显示衰老减少了至少三个不同脑区中新生神经元的发展。先前的研究表明,其中一些新生神经元可能在控制某些形式的学习和记忆的电路中起作用,而另一些则可能帮助小鼠识别不同的气味。
对衰老最为敏感的细胞围绕第三脑室分布,这是使脑脊液通过下丘脑的主要通道。下丘脑位于小鼠大脑底部,产生可以控制身体基本需求(包括体温、心率、睡眠、口渴和饥饿)的激素。结果显示,随着年龄的增长,第三脑室周围细胞和下丘脑邻近神经元的基因活动发生了最大变化,包括免疫基因增加和与神经回路相关的基因减少。
作者指出,这些观察结果与之前关于几种不同动物的研究一致,这些研究表明衰老与身体代谢之间的联系,包括间歇性禁食和其他限制热量饮食如何增加寿命。具体来说,下丘脑中的年龄敏感神经元已知会产生控制进食和能量的激素,而脑室衬里细胞则控制激素和营养物质在大脑和身体之间的传递。需要更多的研究来检查这些发现背后的生物学机制,以及任何可能与人类健康的相关性。
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