年纪大了,脑子真的会变“僵硬”

2019-08-16 10:15:16

随着年龄增长,很多朋友们可能都会感到脑子“不如年轻时好使”。原来要记个什么东西,一目十行都可以过目不忘;现在纯靠脑子记忆已经很费力了,最靠谱的还是依赖纸笔和各种APP。也有朋友打趣说,自己老了,脑子变僵硬了。

万万没想到,这句玩笑话居然还有科学上的依据……拟今日上线的一篇《自然》论文中,来自英国剑桥大学(University of Cambridge)的科学家们发现,衰老会让脑组织开始变硬,而这真的会影响大脑细胞的功能!

在这篇论文里,科学家们的研究对象叫做少突胶质祖细胞(oligodendrocyte progenitor cells,下称OPC细胞)。这是一种大脑祖细胞,对于维持正常大脑的功能有着重要作用。具体来看,神经周围会被一层叫做“髓鞘”的结构所保护,而OPC细胞能够协助髓鞘的再生,为神经提供持续的保护。

但在老年动物体内,这些细胞却会逐渐失去功能,神经细胞的保护层也会由此而削弱。那么,为啥这些OPC细胞会随着衰老而失去功能呢?研究人员们猜测,这也许和老化的大脑环境有关。

于是,他们设计了一个有趣的实验——将老年小鼠的OPC细胞,移植到了年轻小鼠的大脑中,给它们换个环境。有趣的是,这一效果可谓是立竿见影!老年小鼠的细胞开始“返老还童”,逐渐恢复功能。

[▲把老年小鼠的OPC(aOPC)移植到新生小鼠的脑中(nCNS),细胞的增殖和分化能力恢复(图片来源:参考资料[1])] ▲把老年小鼠的OPC(aOPC)移植到新生小鼠的脑中(nCNS),细胞的增殖和分化能力恢复(图片来源:参考资料[1])

这是为什么呢?研究人员们将注意力放在了大脑结构的不同上。他们指出,年轻小鼠的大脑组织像海绵一样,更为柔软。这或许是OPC细胞重返新生的关键。

为了测试这个想法,这支团队开发了一种新型的实验材料——它能根据研究人员们的需求,展现出不同的柔软度。在这些材料上,他们开始培育动物的OPC,其中一批细胞生长在模拟老年大脑的材料上(更硬),另一批细胞则生长在模拟年轻大脑的材料上(更软)。

“我们看到年轻且正常的大脑祖细胞生长在坚硬的材料上时,就会功能受损,失去再生的能力。事实上,它们看起来就像是年老的细胞一样。这些现象让我们着迷,”本研究的负责人之一Kevin Chalut教授说道:“更有趣的是,当年老的脑细胞生长在柔软的材料上时,它们会表现得和年轻细胞一样。换句话说,它们返老还童了。”

[▲生长环境是柔软还是坚硬,影响了OPC的增殖分化能力(图片来源:参考资料[1])] ▲生长环境是柔软还是坚硬,影响了OPC的增殖分化能力(图片来源:参考资料[1])

这些发现表明,大脑环境的“僵硬”程度,其实能影响到这些大脑祖细胞的功能。那么问题来了:这些细胞又是如何知道自己身处的环境是僵硬还是柔软呢?

答案在于一种叫做Piezo1的蛋白质。它位于细胞表面,给细胞提供了“触感”,能分辨周围的环境是硬还是软。

“当我们在年老大脑的OPC细胞里移除Piezo1蛋白后,就可以‘欺骗’它们,”本研究的另一位负责人Robin Franklin教授说道:“即便它们生长在更硬的材料上,它们也会感觉身处‘柔软乡’。此外,我们还敲除了年老小鼠大脑中OPC细胞里的Piezo1蛋白。它也能使得细胞重返年轻,继续行使正常的再生功能!”

[▲特异性敲除OPC中的Piezo1蛋白,年老小鼠的细胞功能得到恢复(图片来源:参考资料[1])] ▲特异性敲除OPC中的Piezo1蛋白,年老小鼠的细胞功能得到恢复(图片来源:参考资料[1])

研究人员们指出,扫码按摩椅这一研究不仅解释了为啥一些大脑细胞会随着衰老逐渐失去功能,还找到了潜在逆转这种变化的方法。如果这一方面能在人体中得到重现,有望让我们的脑细胞回到更年轻、更健康的状态,并带来治疗大脑疾病的方法。

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