在脑部发育过程中,大脑的免疫细胞(小胶质细胞)会修剪不必要的突触,作为维护机制。这在儿童和成年人都是一种有益的过程,因为去除不必要的神经回路有助于形成更有意义的连接。
然而,正如身体的任何清理过程一样,疾病状态可能会使其过度活跃并造成损害。例如,在血液败血症引起的炎症过程中,小胶质细胞会破坏功能性突触,从而导致认知能力下降。
像其他细胞一样,小胶质细胞也会变得衰老,无法进一步增殖。然而,这并不意味着它们完全“关闭”了。虽然衰老的小胶质细胞与疾病相关的小胶质细胞有一定关联,但两者并不完全相同。
本实验开始时,研究人员让8至10周大的C57BL/6小鼠接触脂多糖(LPS)一周,以引发神经炎症。基因表达分析显示,在上调最明显的20个基因中,整整8个与吞噬作用(清除碎片)有关,包括与补体1q相关的基因,而补体1q与突触修剪有关。另有5个上调的基因与细胞衰老相关。
这些发现通过溶酶体和活动标志物的检测得到了确认。LPS暴露小鼠的小胶质细胞在吞噬作用方面明显更活跃,并且根据p16生物标志物的显著增加,它们的衰老程度也更高。另一项检查还显示,LPS暴露小鼠中的衰老小胶质细胞与对照组中的衰老小胶质细胞存在一些形态学差异。LPS也增加了星形胶质细胞的活性。有趣的是,这种吞噬作用似乎仅限于兴奋性突触,而不是抑制性突触,后者并未受到这种化学物质的影响。
不出所料,LPS处理导致了可测量的认知衰退。接受LPS的小鼠在Y型迷宫中的导航能力较差,对新物体的兴趣较低,也不太愿意在开阔场地中移动。然而,使用清除衰老细胞的化合物ABT-737进行治疗逆转了这种衰退,使它们的大多数测量结果与对照组无法区分。
这种改善并非由于神经炎症的益处;多个基本的炎症生物标志物,包括SASP生物标志物,都未受到ABT-737的影响。相反,它影响的是与细胞衰老更直接相关的标志物,例如p16和p21。这种减少伴随着这些小鼠海马体中衰老小胶质细胞数量的减少。
最重要的是,ABT-737治疗似乎实现了其预期目标。接受治疗的小鼠兴奋性突触的吞噬作用减少了,尽管与行为分析类似,并非所有标志物都降低到对照组的水平。树突棘的数量在LPS处理后减少,但通过ABT-737治疗得以恢复,而通过突触后电位测量的神经可塑性也部分恢复。
这些实验使用的是接受炎症化合物处理的小鼠,而不是老年小鼠。未来还需要进一步研究,以确定ABT-737或其他清除衰老细胞的药物是否能够缓解衰老背景下由衰老小胶质细胞引起的认知衰退。
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