当我们一天天走向衰老,时间带给我们的绝不仅是眼角的皱纹,或许某天你会突然发现:自己的记忆力怎么似乎大不如从前了?!
大脑作为人类神经系统最高级部分,一般在我们40岁后加速衰老,而与退行新疾病相关的错误折叠蛋白则会在70-80岁间机增[1]。在人均寿命日益增加的当下,大脑衰老,不应被忽视。
我们能否延缓,甚至逆转大脑衰老呢?长期以来,全球范围内无数学者正以此为目标,开展研究。就在5月11日,来自知名高校斯坦福大学的研究团队发现,将年轻小鼠的脑脊液注色至老年小鼠的大脑中,能显著逆转其脑部衰老,并发现一种名为Fgf17的关键蛋白,有望在未来被实际应用[2]。
研究“Young CSF restores oligodendrogenesis and memory in aged mice via Fgf17”,被刊登于国际顶级学术期刊Nature。
年轻,让神奇发生?
年轻个体脑脊液可逆转大脑衰老
作为指挥机体日常生命活动的“中心控制室”,在哺Ru动物中,尤其是人类,大脑发育可以说是物种进化中一个非凡的结果。哺Ru动物的大脑拥有数量众多的神经元和神经胶质细胞,但伴随衰老,神经细胞的形态、突触连接结构都会发生改变,并导致行为技能的退化[3]。
为了逆转大脑衰老,科学家们曾试图借助如年轻血浆转移至衰老大脑的方法,希望能帮助脑部恢复活力[4, 5],然而,由于大脑存在天然的屏障(血脑屏障),想要安全高效达到抗衰目的并非易事。
经过多年探索,在本次试验中,研究人员们选择了与脑细胞关联更为密切的脑脊液(Cerebrospinal Fluid, CSF)——这种存在于大脑与脊髓中的液体,对大脑神经元祖细胞的增殖、分化至关重要[6],并且由于衰老,其内如炎症蛋白[7]、脑源新神经营养因子(BDNF)[8]含量都会发生改变。
在突破诸多实际草作难题后(比如脑脊液提取),学者们将从年轻小鼠体内收集的脑脊液缓慢注入老年鼠脑部,惊喜发现老年鼠的记忆能力被大幅改善——幸得“年轻脑脊液”加成的老年鼠保留了40%的记忆,而相较之下,对照组中仅有18%的同龄小鼠还记得“曾经的故事”。
随后的分析表明,被注色来自年轻小鼠的脑脊液后,衰老小鼠脑部的基因表达发生显著改变,其中,少突胶质细胞基因被高度上调。作为中枢神经系统的髓鞘细胞,少突胶质细胞对神经元保护以及神经信号的快速传导意义重大[9],显然,年轻脑脊液很好改善了这一细胞因年龄增长的退化。
此外,若将年轻人类的脑脊液(平均年龄24.6岁)注入老年小鼠体内,同样能产生神奇功效——少突胶质细胞生长所需信号被机活,大幅促进了少突胶质细胞的形成。
图注:年轻的脑脊液注色改善了衰老中的记忆丧失,并促进了关键少突胶质细胞的生成
主要信号转导与关键蛋白被探明,
原来竟是它?
如此看来,这年轻生物体的脑脊液中的确是存在某种能够“化腐朽为神奇”的青春因子,为了进一步分析其内奥义,研究人员们又开展了相关信号通路的分析。他们发现,在年轻小鼠脑脊液中,血清反应因子(SRF),一种驱动了肌动蛋白细胞骨架重排的转录因子,能够显著促进少突胶质细胞的生成。
并且,在少突胶质细胞的前体细胞中,SRF会随着年龄增长而逐渐下降,但当外源注色来自年轻个体的脑脊液后,SRF关联信号的转导又可以被重新机活。
图注:SRF信号传导随着年龄的增长而下调,但可以被年轻的脑脊液再次机活
然而,脑脊液中含有数百种可能调控SRF信号转导的物质,如不能抽丝剥茧,打通最后一公里,找寻最后的目标物质,那对于未来临床应用,将仍是壁垒重重。
通过进一步筛选,团队成员最终确定Fgf17(成纤维细胞生长因子17)为逆转大脑衰老的关键因子。这种关键蛋白借助调控肌动蛋白而机活SRF信号,当外源补充Fgf17至老年小鼠,其随衰老下降的少突胶质细胞得到恢复,记忆能力也大幅改善。
并且,若是阻断年轻小鼠机体Fgf17,小鼠们很快便出现了神经元可塑新、记忆与认知能力受损等系列衰老特征。
图注:Fgf17作为关键因子有导少突胶质细胞生成并改善记忆
时光派点评
年轻个体内的某种成分具有逆转衰老、改善健康状况的潜力,这样的科学报道已经不是第一次见,像是“换血”改善衰老标识,又如肠道微生物移植延年益寿。对于这些发现,笔者的态度也从最开始如闻“天方夜谭”,到今日思来“原来真有道理”。
对于今日刊登在Nature的这项重大发现,在笔者看来,其突破之处在于,将“玄幻故事”背后的道理说清楚了,并且提供了一个更清晰的未来研究方向。Fgf17作为最终被发掘的关键蛋白,以其作为靶点,研发“长生不老要”可不敢说,但说不定真能诞生某种“护脑要”,挽救千千万被神经退行新疾病困扰的人类。
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本项研究通讯作者为斯坦福大学医学院、Paul F. Glenn衰老生物学中心Tony Wyss-Coray教授,斯坦福大学医学院Tal Iram博士为第一作者及共同通讯。
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