隨著年齡的增長，人體各項機能逐漸衰退，大腦也不例外。近期，一項發(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胞類型在基因表達層面發(fā)生了顯著變化，為我們揭示了大腦衰老的奧秘。本文將帶您走進這項研究，了解大腦衰老背后的故事。

為了深入了解大腦衰老的機制，研究人員對年輕和老年小鼠大腦進行了單細胞轉(zhuǎn)錄組分析。通過大規(guī)模、高質(zhì)量的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和詳細的細胞類型注釋，研究人員精確定位了大腦中易受衰老影響的區(qū)域和細胞類型。

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

研究發(fā)現(xiàn)大腦衰老的五大特征：

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

2.免疫反應(yīng)增強和炎癥：在老年大腦中，免疫細胞，特別是小膠質(zhì)細胞，極大可能會出現(xiàn)功能異常。這些細胞的主要作用是保護大腦免受病原體侵害，但在衰老過程中，它們會過度活躍，導致炎癥反應(yīng)加劇。長期反復的炎癥反應(yīng)會損害大腦組織，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)細胞軸突外的一層物質(zhì)，它能夠提高神經(jīng)信號傳遞的速度。在老年大腦中，髓鞘的形成減少，使神經(jīng)信號傳遞的速度降低，進而導致認知功能下降。

4.營養(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胞類型相比年輕小鼠的某些細胞類型在基因表達層面發(fā)生顯著變化。推測在衰老過程中，該區(qū)域的細胞開始出現(xiàn)功能性異常，導致食欲不振和能量代謝紊亂，進而影響整體健康和大腦功能。

5.表觀遺傳學改變：表觀遺傳學是指基因表達的變化，這些變化不涉及基因序列本身的變化，而是通過其他機制調(diào)控基因的活性。在衰老過程中，這些調(diào)控機制可能會出現(xiàn)紊亂，導致基因表達異常，會影響大腦的結(jié)構(gòu)和功能。

大腦衰老是一個復雜的生物學過程，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的與衰老相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。大腦衰老過程中的一些關(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)展的重要風險因素。

1.阿爾茨海默病：隨著年齡的增長，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）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)細胞之間的通訊，導致認知功能逐漸下降。

2.帕金森病：大腦中一個叫做“黑質(zhì)”的區(qū)域里存在著某些特殊細胞，這些細胞負責生產(chǎn)一種叫做多巴胺的化學物質(zhì)，它有助于我們控制肢體運動。當這些細胞數(shù)量減少時，人體就可能出現(xiàn)手抖、動作變慢、身體僵硬等運動方面的問題。

總之，單細胞轉(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。通過深入了解大腦衰老的細胞和分子機制，我們有望在未來開發(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，減輕家庭和社會的負擔。

參考文獻：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

來源: 康迅網(wǎng)