大腦衰老研究新突破！或成為破解阿爾茨海默病和帕金森病的新曙光

隨著年齡的增長(zhǎng)，人體各項(xiàng)機(jī)能逐漸衰退，大腦也不例外。近期，一項(xiàng)發(fā)表在《自然》雜志上的研究發(fā)現(xiàn)，老年小鼠大腦中的多種細(xì)胞類(lèi)型在基因表達(dá)層面發(fā)生了顯著變化，為我們揭示了大腦衰老的奧秘。本文將帶您走進(jìn)這項(xiàng)研究，了解大腦衰老背后的故事。

為了深入了解大腦衰老的機(jī)制，研究人員對(duì)年輕和老年小鼠大腦進(jìn)行了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析。通過(guò)大規(guī)模、高質(zhì)量的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和詳細(xì)的細(xì)胞類(lèi)型注釋?zhuān)芯咳藛T精確定位了大腦中易受衰老影響的區(qū)域和細(xì)胞類(lèi)型。

研究發(fā)現(xiàn)，老年小鼠大腦中有2449個(gè)基因在特定細(xì)胞類(lèi)型中表現(xiàn)出年齡相關(guān)的差異表達(dá)。這些基因表達(dá)變化導(dǎo)致老年大腦中出現(xiàn)了一些轉(zhuǎn)錄上獨(dú)特的細(xì)胞簇，其中包括小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、室管膜細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞等。

研究發(fā)現(xiàn)大腦衰老的五大特征：

1.干細(xì)胞數(shù)量減少：干細(xì)胞是能夠分化成多種細(xì)胞類(lèi)型，并且有助于修復(fù)和再生組織的特殊細(xì)胞。當(dāng)干細(xì)胞數(shù)量減少時(shí)，大腦的神經(jīng)再生和修復(fù)能力就會(huì)下降，這意味著隨著年齡的增長(zhǎng)，大腦在遭受創(chuàng)傷后的恢復(fù)能力會(huì)減弱。

2.免疫反應(yīng)增強(qiáng)和炎癥：在老年大腦中，免疫細(xì)胞，特別是小膠質(zhì)細(xì)胞，極大可能會(huì)出現(xiàn)功能異常。這些細(xì)胞的主要作用是保護(hù)大腦免受病原體侵害，但在衰老過(guò)程中，它們會(huì)過(guò)度活躍，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)加劇。長(zhǎng)期反復(fù)的炎癥反應(yīng)會(huì)損害大腦組織，影響其正常功能。

3.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受損：髓鞘是包裹在神經(jīng)細(xì)胞軸突外的一層物質(zhì)，它能夠提高神經(jīng)信號(hào)傳遞的速度。在老年大腦中，髓鞘的形成減少，使神經(jīng)信號(hào)傳遞的速度降低，進(jìn)而導(dǎo)致認(rèn)知功能下降。

4.營(yíng)養(yǎng)感應(yīng)和能量穩(wěn)態(tài)失調(diào)：下丘腦是調(diào)節(jié)攝食行為和能量代謝的關(guān)鍵區(qū)域。研究發(fā)現(xiàn)，老年小鼠下丘腦中的某些細(xì)胞類(lèi)型相比年輕小鼠的某些細(xì)胞類(lèi)型在基因表達(dá)層面發(fā)生顯著變化。推測(cè)在衰老過(guò)程中，該區(qū)域的細(xì)胞開(kāi)始出現(xiàn)功能性異常，導(dǎo)致食欲不振和能量代謝紊亂，進(jìn)而影響整體健康和大腦功能。

5.表觀遺傳學(xué)改變：表觀遺傳學(xué)是指基因表達(dá)的變化，這些變化不涉及基因序列本身的變化，而是通過(guò)其他機(jī)制調(diào)控基因的活性。在衰老過(guò)程中，這些調(diào)控機(jī)制可能會(huì)出現(xiàn)紊亂，導(dǎo)致基因表達(dá)異常，會(huì)影響大腦的結(jié)構(gòu)和功能。

大腦衰老是一個(gè)復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程，它不僅直接影響神經(jīng)功能，還與多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。

阿爾茨海默病和帕金森病是兩種最常見(jiàn)的與衰老相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。大腦衰老過(guò)程中的一些關(guān)鍵變化，如神經(jīng)元丟失、突觸功能障礙、神經(jīng)炎癥和代謝紊亂，都是這些疾病發(fā)展的重要風(fēng)險(xiǎn)因素。

1.阿爾茨海默?。弘S著年齡的增長(zhǎng)，大腦中淀粉樣蛋白和Tau蛋白（微管相關(guān)蛋白，主要在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元中表達(dá)）的異常沉積形成斑塊和纏結(jié)，這是阿爾茨海默病的主要病理特征。這些病變破壞了神經(jīng)細(xì)胞之間的通訊，導(dǎo)致認(rèn)知功能逐漸下降。

2.帕金森?。捍竽X中一個(gè)叫做“黑質(zhì)”的區(qū)域里存在著某些特殊細(xì)胞，這些細(xì)胞負(fù)責(zé)生產(chǎn)一種叫做多巴胺的化學(xué)物質(zhì)，它有助于我們控制肢體運(yùn)動(dòng)。當(dāng)這些細(xì)胞數(shù)量減少時(shí)，人體就可能出現(xiàn)手抖、動(dòng)作變慢、身體僵硬等運(yùn)動(dòng)方面的問(wèn)題。

總之，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析的研究成果為治療大腦衰老相關(guān)疾病，如阿爾茨海默病、帕金森病等，提供了新的希望。通過(guò)深入了解大腦衰老的細(xì)胞和分子機(jī)制，我們有望在未來(lái)開(kāi)發(fā)出更加有效的干預(yù)措施，以期提高老年人的生活質(zhì)量，減輕家庭和社會(huì)的負(fù)擔(dān)。

參考文獻(xiàn)：Jin K, Yao Z, van Velthoven CTJ, et al.Brain-wide cell-type-specific transcriptomic signatures of healthy ageing in mice.[J]. Nature (2025). https://www.nature.com/articles/s41586-024-08350-8