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原文作者：Jude Coleman 腦脊液中的一種蛋白能促進(jìn)增加維持腦功能的細(xì)胞。 幾十年來(lái)，科學(xué)家一直在嘗試解答為什么記憶力會(huì)隨著年齡增長(zhǎng)而退化。如今，他們似乎找到了一種解藥——年輕大腦的腦脊液[1]。 《自然》近日發(fā)表的一項(xiàng)研究顯示，年輕小鼠的腦脊液（cerebrospinal fluid，CSF）能改善老年小鼠的記憶功能。直接向大腦注射年輕的腦脊液，似乎能增強(qiáng)老年小鼠神經(jīng)元之間的傳導(dǎo)性，改善記憶的形成和調(diào)取過(guò)程。該團(tuán)隊(duì)還指出，這種改善在很大程度上要?dú)w功于腦脊液中的一種蛋白。 “無(wú)論是從基礎(chǔ)科學(xué)還是從治療前景的角度，這個(gè)發(fā)現(xiàn)都讓人無(wú)比激動(dòng)?！甭樗_諸塞州波士頓兒童醫(yī)院的神經(jīng)生物學(xué)家Maria Lehtinen說(shuō)。 腦脊液是中樞神經(jīng)系統(tǒng)版本的血漿，是包圍大腦和脊髓、起緩沖作用的液體，含有非常重要的離子和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)于正常腦發(fā)育而言必不可少。很多醫(yī)生將其作為衡量腦健康的指標(biāo)以及神經(jīng)學(xué)疾病的生物標(biāo)志物。但是，隨著哺乳類動(dòng)物的年齡增長(zhǎng)，腦脊液的能力也會(huì)變差。該研究共同作者、斯坦福大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家Tal Iram說(shuō)，這些改變可能會(huì)影響與記憶相關(guān)的細(xì)胞?！?strong>那么將這些細(xì)胞重新暴露在年輕腦脊液中有用嗎？”她問(wèn)道，“這正是我們想回答的主要問(wèn)題?！?/p> 記憶測(cè)試 Iram和她團(tuán)隊(duì)首先讓老年小鼠擁有一段它們能夠記住的經(jīng)歷。團(tuán)隊(duì)給20個(gè)月齡的小鼠的足部施加三種微小的電擊，同時(shí)伴隨一些光線和聲音，讓它們?cè)诠饩€和電擊之間建立聯(lián)系。之后，團(tuán)隊(duì)給一組8只小鼠的大腦灌注了10周齡小鼠的腦脊液，又給對(duì)照組的10只小鼠灌注了人造腦脊液。 三周后，團(tuán)隊(duì)給小鼠播放了相同的聲音和光線，但這次沒有電擊——重現(xiàn)它們害怕的環(huán)境，但沒有施加令它們害怕的行動(dòng)。接受年輕腦脊液的小鼠在40%的情況下能想起電擊并僵住，但接受人造腦脊液的小鼠只有18%的情況會(huì)這么做。研究結(jié)果表明，年輕腦脊液能修復(fù)衰老大腦退化的部分功能。“更大的啟示在于，大腦依然有可塑性，我們有辦法改善大腦的功能，”研究共同作者、斯坦福大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家Tony Wyss-Coray說(shuō)，“這些功能并沒有完全喪失?！?/p> 這項(xiàng)關(guān)于腦脊液的研究受到了Wyss-Coray過(guò)去研究的啟發(fā)——Wyss-Coray之前的研究表明，年輕小鼠的血漿或能修復(fù)老年嚙齒動(dòng)物的記憶功能[2,3]。（參見：年輕人的血液，能否讓衰老的大腦重新恢復(fù)活力？）Alkahest是Wyss-Coray在加州圣卡洛斯聯(lián)合創(chuàng)立的一家初創(chuàng)公司，該公司已經(jīng)開展的小規(guī)模試驗(yàn)顯示，患有癡呆癥的小鼠和人群在使用了該公司的血漿制品后有一定的認(rèn)知受益。雖然其他團(tuán)隊(duì)也在探索使用年輕血漿的不同方式，但整個(gè)領(lǐng)域仍屬于剛剛起步。 腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 海馬體是大腦的記憶中心，負(fù)責(zé)形成記憶、保留記憶、調(diào)取記憶。因此，該團(tuán)隊(duì)也選擇這個(gè)海馬形狀的結(jié)構(gòu)來(lái)闡釋年輕腦脊液為何能增強(qiáng)老年小鼠的記憶功能。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，海馬體會(huì)上調(diào)與少突膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)的基因。少突膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)在神經(jīng)元的尾巴周圍產(chǎn)生髓鞘，其作用類似于“腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的塑料涂層”，Wyss-Coray解釋道。和導(dǎo)線絕緣的原理一樣，這種保護(hù)層能增強(qiáng)神經(jīng)元的傳導(dǎo)性。具體而言，這些腦脊液能幫助產(chǎn)生更多的少突膠質(zhì)前體細(xì)胞，即早期的少突膠質(zhì)細(xì)胞。產(chǎn)生更多能讓神經(jīng)連接絕緣的細(xì)胞，就有助于維持正常的腦功能，Wyss-Coray說(shuō)道。 研究人員還從這些腦脊液里分離出了一種蛋白，另一項(xiàng)分析發(fā)現(xiàn)這種蛋白是改善記憶的一個(gè)很有希望的靶標(biāo)：成纖細(xì)胞生長(zhǎng)因子17（Fgf17）。注射Fgf17與注射腦脊液具有相似的記憶修復(fù)效果。不僅如此，將阻斷Fgf17功能的一種抗體輸入小鼠體內(nèi)，就會(huì)損傷這些小鼠的記憶能力。Wyss-Coray和Iram已經(jīng)為他們關(guān)于Fgf17的研究結(jié)果申請(qǐng)了專利。 技術(shù)難題 Iram用了一年多的時(shí)間才將從腦脊液抽取到向另一個(gè)大腦灌注的流程完全優(yōu)化。她說(shuō)，取腦脊液的過(guò)程很難，必需做到分毫不差。沾染血液的腦脊液都要報(bào)廢。大腦的顱內(nèi)壓處于一種非常精妙的平衡，因此灌注過(guò)程必須很慢，而且只能選擇腦內(nèi)特定位置：腦室。這種小心翼翼的操作過(guò)程對(duì)于人體應(yīng)用可能帶來(lái)了挑戰(zhàn)，在加州Buck衰老研究所研究阿爾茨海默病和帕金森病的Julie Andersen說(shuō)。 Lehtinen說(shuō)：“這些實(shí)驗(yàn)需要大量人力，而且很難成功。他們確實(shí)做了很多出色的工作。”Lehtinen在《自然》同時(shí)發(fā)表的一篇新聞與觀點(diǎn)文章中寫道[4]。 Iram和Wyss-Coray認(rèn)為，雖然Fgf17和腦脊液看上去就像保障腦健康的靈丹妙藥，但搞清楚腦脊液與少突膠質(zhì)細(xì)胞的相互作用方式，以及這些細(xì)胞如何參與了記憶過(guò)程，對(duì)于我們理解大腦衰老具有重要意義。除了Fgf17，腦脊液中的其他因子可能也影響了認(rèn)知功能，Andersen和Lehtinen說(shuō)。 雖然抽取腦脊液的過(guò)程很難，但Lehtinen認(rèn)為這種液體在病人群體中并不稀缺?！拔覀兇_實(shí)可以開始設(shè)想研發(fā)新療法的不同方式了?！?/p> 參考文獻(xiàn)： 1. Iram, T. et al. Nature 605, 509–515 (2022). 2. Villeda, S. et al. Nature Med. 20, 659–663 (2014). 3. Castellano, J. et al. Nature 544, 488–492 (2017). 4. Zawadzki, M. & Lehtinen, M. K. Nature https:///10.1038/d41586-022-00860-7 (2022). 原文以Young brain fluid improves memory in old mice為標(biāo)題發(fā)表在2022年5月11日《自然》的新聞版塊上 |
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