许多人随着年龄增长会注意到记忆力和思维能力的变化。名字变得难以记住，学习新信息需要更长时间，集中精力处理困难任务可能变得更加具有挑战性。
一定程度的精神迟缓被认为是正常衰老的一部分。然而，科学家们长期以来一直想了解为什么衰老的大脑变得更加脆弱，以及是否有可能减缓或防止这种衰退。
来自凯斯西储大学附属医院、凯斯西储大学和路易斯·斯托克斯克利夫兰退伍军人医疗中心的研究人员进行的一项新研究可能揭示了重要答案的一部分。他们的发现发表在《美国国家科学院院刊》上。
研究人员关注大脑中一种称为血脑屏障的保护系统。该屏障是人体最重要的防御系统之一。
它由紧密排列的细胞组成，这些细胞排列在大脑的血管内，起到高度选择性过滤器的作用。它允许氧气和营养物质进入大脑，同时阻止有害物质、毒素和致病生物进入。
血脑屏障还有助于清除正常大脑活动过程中积累的某些废物。此外，它可以根据大脑哪些区域最活跃来调整流向不同大脑区域的血流量。由于大脑需要大量能量，维持这一系统极为重要。
多年来，科学家们已经知道血脑屏障会随着年龄增长而变弱。老年大脑常常表现出渗漏和功能下降的迹象。然而，目前尚不清楚这些变化是否实际导致认知能力下降，还是仅仅与衰老同时发生。
这项新研究指出，一种名为KLF4的蛋白质是这一过程中的主要参与者。KLF4由内皮细胞产生，这些细胞排列在血管内并形成血脑屏障。根据研究人员的说法，随着人们年龄增长，这些细胞逐渐失去制造KLF4的能力。
为了了解KLF4减少时会发生什么，研究人员使用先进的成像技术研究了不同生命阶段的活体小鼠。他们监测了大脑活动和血管功能。
结果非常引人注目。当研究人员加速KLF4的流失时，大脑衰老的迹象比预期更早出现。血脑屏障变得渗漏，允许通常保留在血液中的物质进入脑组织。大脑中微小血管的数量也减少了。
更重要的是，屏障失去了将血液导向大脑最需要它的区域的能力。这意味着活跃的脑细胞不再获得足够的支持和营养。
后果很快显现出来。KLF4减少的中年小鼠出现了通常只在更年老动物身上看到的问题。
它们的大脑显示出增加的氧化损伤，这是有害分子损伤细胞时发生的现象。它们还出现了炎症、神经细胞损伤、类似焦虑的行为以及学习和记忆能力下降。
这些发现表明，血管健康可能与脑细胞本身的健康同样重要。许多关于衰老和痴呆症的研究主要关注神经元内部发生的变化。这项新研究表明，血脑屏障的问题可能会引发加速大脑衰老的广泛变化。
研究人员还使用了一种称为单细胞RNA测序的强大技术来研究基因活性的变化。他们发现KLF4的减少破坏了维持血脑屏障和调节免疫反应所涉及的基因。这些发现有助于解释为什么KLF4下降对大脑健康有如此广泛的影响。
尽管这项研究仍处于早期阶段，并且是在动物身上进行的，但这些发现令人兴奋，因为它们确定了一个可能被治疗的特定生物靶点。科学家们现在想了解KLF4为何随年龄增长而下降，以及是否可能保持或恢复其活性。
如果未来研究表明疗法可以安全地提高KLF4水平，它们可能有助于保护血脑屏障并减缓与年龄相关的认知衰退。此类治疗方法最终可能成为保护老年人大脑功能和独立性的重要工具。
这项研究也改变了科学家们对大脑衰老的看法。认知能力下降可能不仅仅是衰老神经细胞的结果。相反，它可能始于支持和保护大脑的系统中微妙的故障。理解这些早期变化可能会为终生维持大脑健康开辟全新的方法。
来源：凯斯西储大学附属医院、凯斯西储大学和路易斯·斯托克斯克利夫兰退伍军人医疗中心。
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