科学家们发现了老年小鼠大脑中发生的分子转变，并确定了一个特定区域，这里通常集中着这种损伤。该区域的细胞与代谢相关，暗示饮食与大脑健康之间存在关系。
来自艾伦脑科学研究所的研究人员识别了老年小鼠中出现显著变化的特定类型的脑细胞，以及一个关键的热点，在这些变化中占据重要位置。他们的研究成果发表在期刊自然上，可能会导致旨在减缓或管理大脑衰老的新疗法。
主要发现
- 脆弱的细胞：研究人员识别出许多特定细胞类型，主要是胶质细胞—大脑中的支持细胞—随着年龄增长发生重要的基因表达变化。受影响的关键细胞包括小胶质细胞、边缘相关的巨噬细胞、少突胶质细胞、Tany细胞和室管膜细胞。
- 炎症与神经元保护：在老年个体的大脑中，与炎症相关的基因活动增加，而负责神经元结构和功能的基因则出现下降。
- 衰老热点：下丘脑中特定区域被确定为热点，表现出神经元功能下降和炎症加剧。基因表达的最显著变化主要发生在位于下丘脑第三脑室附近的细胞中，包括Tany细胞、室管膜细胞和与食物摄入、能量平衡、代谢和营养利用相关的神经元。这表明饮食、生活方式选择、大脑衰老以及与年龄相关的大脑疾病风险之间可能存在联系。
“我们相信这些细胞类型在处理来自我们周围环境或我们饮食的信号方面变得不那么有效，”艾伦脑科学研究所研究员、该研究的首席作者Kelly Jin博士指出。“这种效率的下降可能会影响我们在体内观察到的更广泛的衰老过程。使用我们的方法能够检测到如此具体的变化，真是非常吸引人。”
为了进行这项由美国国立卫生研究院（NIH）资助的研究，研究人员使用了先进的单细胞RNA测序和通过NIH的BRAIN倡议®开发的复杂脑成像技术，分析了来自16个不同脑区的120多万个年轻（两个月大）和老年（18个月大）小鼠的大脑细胞。老年小鼠被认为与晚中年人类相当。小鼠大脑在结构、功能、遗传和细胞方面与人脑有许多相似之处。
“衰老是阿尔茨海默病和许多其他使人衰弱的脑疾病最重要的风险因素。这些发现提供了一张详细的地图，指出哪些脑细胞可能对衰老最为脆弱，”NIH国家衰老研究所所长Richard J. Hodes博士表示。“这张新地图可能会显著改变科学家们研究衰老对大脑影响的方式，并为开发新的与年龄相关的大脑疾病的治疗方法提供框架。”
通向新疗法的道路
识别出下丘脑中的这个热点为进一步研究奠定了基础。了解具体需要针对哪些细胞类型进行干预可能有助于推进旨在保持功能和预防神经退行性疾病的与年龄相关的治疗。
“我们的目标是创造能够与这些细胞类型互动的工具，”艾伦脑科学研究所的执行副总裁兼主任Hongkui Zeng博士表示。“如果我们能增强这些细胞的功能，我们是否可以推迟衰老过程？”
最近的研究结果也与之前的研究相一致，这些研究表明衰老与代谢变化之间存在联系，并且有研究指出间歇性禁食、均衡饮食或卡路里限制可能影响或延长寿命。
“我们在研究中并没有直接检查这些，”Jin提到。“不过，我相信这突显了这个过程中潜在的因素，这一点很重要，因为这涉及一组独特和稀有的神经元，表达非常特定的基因，研究人员可以开发针对性的工具进行进一步研究。”
未来脑衰老研究
这项研究为新的饮食策略和旨在维护人们年龄增长时大脑健康的治疗方法奠定了基础，并加深了对复杂的高级脑衰老的调查。随着研究人员进一步探索这些联系，他们可能会发现更精确的饮食或药物干预，以抗击或减缓细胞衰老。
“我们研究的关键在于我们识别了关键参与者—实际的关键参与者—以及这个过程的生物基础，”Zeng强调。“为了解开这个难题，识别正确的参与者至关重要。这是为什么在细胞类型特定的层面上检查大脑和身体是如此重要的一个典型例子；否则，特定细胞类型的变化可能在不同细胞类型混合在一起时被忽视。”
这项研究得到了NIH资助项目R01AG066027和U19MH114830的支持。内容反映了作者的观点，并不一定代表美国国立卫生研究院的官方立场。
