“大自然”:大脑重返青春,斯坦福大学的科学家发现了逆转认知能力下降的关键-科学探索-cnBeta.COM

顶级学术期刊“自然”最近在线发表了斯坦福大学医学院的研究论文。 科学家指出,影响大脑衰老和认知能力下降的关键因素是巨噬细胞,巨噬细胞是一种与炎症相关的免疫细胞。 。 在使用药物帮助巨噬细胞补充能量后,科学家成功地改善了认知功能,例如老年小鼠的记忆。

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衰老影响整个身体,导致虚弱,记忆力减退,神经变性,动脉粥样硬化等。这些全身症状被认为与长期的低度炎症有关。 如果全身发炎就像野火在森林中蔓延,谁在“放火”?

对于这个重要问题,在本研究中,神经科学家教授Katrin Andreasson及其同事给出了答案。

该研究的相应作者卡特琳·安德里亚森教授(史蒂夫·费施摄)

该研究的通讯作者卡特琳·安德里亚森教授(史蒂夫·费施摄)

研究小组发现,与35岁以下的年轻人相比,65岁以上的老年人的巨噬细胞合成了更多的促炎激素前列腺素E2(PGE2)。 这一结果也反映在实验动物中:比较不同年龄的小鼠,无论是在大脑还是在身体的其他部位,老小鼠的巨噬细胞都会产生更多的PGE2。

PGE2在体内执行许多不同的功能,具体取决于激素接收的细胞类型以及细胞表面上与哪种受体结合。 研究人员进一步分析发现,在老年和老年小鼠的巨噬细胞表面存在大量的EP2受体,远远超过了年轻的巨噬细胞。

由于PGE2与受体EP2结合,这些巨噬细胞的能量代谢已发生改变:氧化磷酸化和糖酵解受到抑制,并且葡萄糖不能有效地用于产生足够的能量。 长期缺乏能量使巨噬细胞无法执行其应有的有益功能(例如监视病原体入侵,清理死细胞碎片等),并且也将进入炎症状态。

“这是一个积极的反馈,也可以理解为双重打击。” 安德里亚森教授解释。

电子显微镜照片显示,在老年小鼠的巨噬细胞中,负责产生能量的线粒体(箭头所示)与幼鼠的数量和密度不同,并且这种异常与细胞的EP2受体有关

电子显微镜照片显示,在老年小鼠的巨噬细胞中,负责产生能量的线粒体(箭头所示)与幼鼠的数量和密度不同,并且这种异常与细胞的EP2受体有关

巨噬细胞的这些变化是否是老年人认知能力下降的重要原因? 为了验证这种关系,研究小组使用了两种实验药物来干扰PGE2和EP2的结合,以抑制信号通路。 在培养的人类巨噬细胞中,这些药物可使衰老的巨噬细胞恢复青春,像年轻细胞一样重新代谢葡萄糖,并逆转炎症状态。

将这些药物施用于老年小鼠后,小鼠整个身体和大脑的炎症也减轻了。 更令人惊奇的是,由于年龄的增长而减少的内存已经恢复。 在空间记忆测试中,年老小鼠的表现与年幼小鼠相当。 大脑的海马区是一个对学习和记忆非常重要的大脑区域,已显示出功能和可塑性的改善。

这项研究的示意图:抑制衰老的巨噬细胞的PGE2-EP2信号通路,改善能量代谢,减少炎症并恢复小鼠的认知能力

这项研究的示意图:抑制衰老的巨噬细胞的PGE2-EP2信号通路,改善能量代谢,减少炎症并恢复小鼠的认知能力

值得一提的是,在科学家使用的化合物中,有一个药物分子无法穿透血脑屏障。 换句话说,它不能直接重置大脑中的巨噬细胞(称​​为大脑中的小胶)。 浆细胞)。 但是,即使只是抑制周围的免疫信号也会影响大脑,足以改善老年小鼠的认知。

在论文的最后,研究人员得出结论,这些发现不仅揭示了衰老引起的脑功能下降的一些关键变化,而且还表明认知下降的症状可能不是永久的,但可以逆转。

当然,研究人员当前发现的方法仅对衰老的小鼠和培养的人类细胞有效。 它是否同样适用于人类还需要后续研究。 此外,研究人员还提醒说,目前使用的药物仍处于实验阶段,需要药物化学家进一步修改以避免对人的潜在毒性。 但是,当衰老的大脑通过药物恢复到年轻状态时,也许未来并不遥远?

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