一种被称为丝状肌动蛋白（F-actin）的蛋白在大脑中的积累抑制了细胞废物的清除，例如DNA、脂质、蛋白质和细胞器。这种废物的积累对神经元的功能产生负面影响，并导致认知能力下降。通过修改老化果蝇神经元中的特定基因，研究人员能够阻止F-actin的增加，维持细胞回收过程，并将这些果蝇的健康寿命延长约30%。
随着年龄的增长，人类不仅会经历记忆问题，果蝇也会如此。考虑到果蝇的寿命仅约两个月，果蝇成为研究与年龄相关的认知下降的有用模型。
最近发表在自然通讯上的一项研究表明，当在大脑中积累的F-actin（一种常见的细胞结构蛋白）时，它会阻碍清除不必要或功能失调的细胞成分的基本过程，包括DNA、脂质、蛋白质和细胞器。这种废物的积累干扰了神经元功能，加速了认知能力的下降。研究人员发现，通过改变老化果蝇神经元中的某些基因，他们能够防止F-actin的积累，增强细胞回收，并将果蝇的健康寿命延长约30%。
肌动蛋白是一种对细胞形状有贡献的蛋白质，遍布全身。F-actin创造了对维持细胞结构和其他各种功能至关重要的微丝。由前博士后研究员爱德华（Ted）施密德领导的研究团队观察到老化果蝇大脑中的F-actin累积，并开始调查其在大脑老化和生物整体健康下降中的潜在作用。
研究小组发现了第一个线索：限制饮食的果蝇寿命更长，F-actin的积累减少。第二个线索出现在接受雷帕霉素（一种已知可延长寿命的药物）处理的老年果蝇中，这些果蝇的大脑中F-actin水平也出现了下降。
“虽然这些观察结果暗示了某种联系，但并不能确凿证明F-actin对大脑老化的负面影响，”该研究的资深作者、洛杉矶加州大学（UCLA）整合生物学与生理学教授沃克表示。“为了建立因果关系，我们转向基因分析。”
得益于果蝇基因组的全面测绘，研究小组能够针对涉及老年果蝇中肌动蛋白微丝积累的特定基因。这些基因之一是Fhos，因其在延长和组织肌动蛋白微丝中起重要作用而受到认可。
施密德解释说：“减少老化神经元中Fhos的表达抑制了大脑中F-actin的积累。这项进展使我们能够直接研究大脑中F-actin的积累及其对老化过程的影响。”
值得注意的是，尽管基因修饰只针对神经元，但果蝇的整体健康得到了改善。它们的寿命增加了25-30%，大脑功能增强，并且其他器官系统的健康指标也有所改善。防止F-actin积累似乎能够保护认知能力，表明这种积累显著贡献于与年龄相关的认知下降。
沃克指出：“随着果蝇的老化，它们变得越来越健忘，学习和记忆能力在中年时期下降，与人类相似。通过阻止F-actin的积累，我们能够帮助果蝇在老化过程中保持学习和记忆能力，这表明这种积累是有害的。”
进一步的探索揭示F-actin正在干扰身体的细胞废物处理机制，即自噬，该机制负责分解损坏或不必要的蛋白质和其他细胞成分。老化研究显示，自噬通路随着时间推移而变得不那么有效，但具体原因之前尚不明确。
这项新研究表明，防止F-actin的积累导致老年果蝇大脑中的自噬活动显著增强。研究人员发现，消除F-actin的同时抑制自噬未能减缓老化过程，表明F-actin主要通过妨碍自噬驱动大脑老化。他们还显示，在老化大脑中破坏F-actin可以恢复自噬水平到年轻样本水平，并逆转若干大脑老化的细胞迹象。
虽然这些发现对减少大脑中F-actin的老化果蝇是鼓舞人心的，但这在人体中尚未得到证实，阻止F-actin积累的干预措施可能面临挑战。尽管如此，这一发现为研究人员指明了促进人类健康老化的有前景的新策略。
沃克表示：“我们许多老化研究社区的成员都希望把关注点从单纯延长寿命转向增强我们称之为健康寿命的概念。我们的目标是帮助个体保持良好的健康与高质量的生活，同时延长他们的寿命。我们的研究已经改善了果蝇的认知功能、消化健康、活动水平和整体健康寿命，为人类的类似结果带来了希望。”
这项研究得到了美国国立卫生研究院国家衰老研究所的资助。
