早在2005年,加州大學伯克利分校的研究人員就有了一個驚人的發現,用年輕小鼠血液替換老年小鼠血液,能夠使老年小鼠恢復組織活力,逆轉衰老跡象。這引發了一陣研究熱潮,科學家們開始研究年輕人的血液中是否含有某些特殊分子,可以作為人類的“青春之泉”。
近年來,一些研究發現,將年輕小鼠腸道菌群移植給老年小鼠,能夠逆轉老年小鼠的腸道、眼睛及大腦的衰老特征,還能在一定程度上抵消老年小鼠與衰老相關的認知能力下降。
這些研究發現,都提示了我們,年輕個體中或許蘊含著逆轉衰老的秘密。
大腦衰老是癡呆癥和神經退行性疾病的基礎,給家庭和社會帶來了巨大的壓力和負擔。移植年輕的血液或腸道菌群顯示出了逆轉大腦衰老、恢復認知能力的巨大希望。然而,大腦受到了血腦屏障的保護,這嚴重限制了這些方式對大腦的作用。
腦脊液(Cerebrospinal fluid,CSF)是大腦直接環境的一部分,負責向腦細胞輸送營養,轉導各種分子和生長因子信號。而人類腦脊液中的蛋白成分隨著衰老的進行而變化,其特征是炎癥相關蛋白增加,腦源性神經營養因子(BDNF)等生長因子減少。腦脊液中的這些變化是否會導致與年齡相關的認知能力下降?腦脊液究竟在大腦衰老過程中發揮什么作用?這些重要問題都還沒有答案。
斯坦福大學醫學院的研究人員在國際頂尖學術期刊 Nature 上發表了題為:Young CSF restores oligodendrogenesis and memory in aged mice via Fgf17 的研究論文。
這項研究顯示,將年輕小鼠的腦脊液輸注給老年小鼠后,會改善老年小鼠的記憶能力。并進一步揭示了其背后的可能機制:年輕小鼠腦脊液中的纖維細胞生長因子17(Fgf17)是誘導 SRF 信號轉導的激活劑,而 SRF 作為轉錄因子促進老年小鼠海馬體中少突膠質前體細胞的增殖和分化。
這項研究表明,年輕小鼠的腦脊液對衰老大腦具有潛在的再生性能,而 Fgf17 是促進衰老大腦再生的一個潛在因子。
為了驗證年輕小鼠的腦脊液是否具有再生性能,研究團隊收集了10周大(相當于人類10-20歲)的年輕小鼠的腦脊液,并緩慢輸注到18個月大(相當于人類60-70歲)的老年小鼠大腦側腦室中。
實驗結果顯示,年輕小鼠的腦脊液改善了老年小鼠的記憶功能,針對海馬體(大腦記憶中心)的無偏轉錄組分析顯示,少突膠質細胞對年輕小鼠的腦脊液環境最敏感。進一步研究顯示,年輕小鼠的腦脊液能夠促進老年小鼠海馬體中少突膠質前體細胞的增殖和分化,具有讓少突膠質細胞和髓鞘質再生的潛力。
為了進一步明確其背后的機制,他們研究了被年輕小鼠腦脊液激活的信號轉導通路。通過 RNA 代謝測序,確定了血清反應因子(SRF),一種驅動肌動蛋白細胞骨架重排的轉錄因子,介導了年輕小鼠腦脊液對少突膠質前體細胞的促增殖作用。而且,隨著年齡的增長,海馬體中少突膠質前體細胞的 SRF 表達降低。
接下來,研究團隊篩選了腦脊液中潛在的 SRF 激活劑,他們發現,成纖維細胞生長因子17(Fgf17)是誘導 SRF 信號轉導的候選分子。Fgf17 在老年小鼠中的表達水平降低,給老年小鼠輸注 Fgf17 足以誘導老年小鼠的少突膠質前體細胞增殖和記憶能力改善。而阻斷 Fgf17 則會損害年輕小鼠的認知能力。
這些研究結果表明,Fgf17 是促進衰老大腦再生的一個潛在因子。
Nature 期刊同期發表了的評論文章指出,該研究不僅提示了 FGF17 基因具有作為大腦衰老治療靶標的潛力,還提示了讓藥物直接進入腦脊液的給藥途徑可能有助于癡呆癥的治療。
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