大脑老化对神经胶质的影响最大,而不是神经元
老年大脑和年轻大脑的区别不在于神经元的数量,而在于被称为胶质细胞的支持细胞的存在和功能。在细胞的报道1月10日,研究人员检查了480个年龄从16岁到106岁的人的死后大脑样本,发现多年来神经胶质的状态是如此稳定,以至于可以用来预测一个人的年龄。这项工作为更好地理解神经胶质在晚期大脑疾病中的作用奠定了基础。
“我们广泛地描述了衰老改变基因表达10人的变化大脑区域并发现,事实上,神经胶质细胞经历的变化比神经元弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute)和伦敦大学学院(University College London)的神经生物学家Jernej Ule说。他与部门同事里基·帕塔尼(Rickie Patani, @PataniLab)以及第一作者利拉赫·索雷克(Lilach Soreq)共同领导了这项研究。“有相当多的区域信息会让不同的人感兴趣,比如有些人会注意到黑质中星形细胞特异性变化的独特模式,而我们提供的大量数据仍需要分析。”
神经胶质细胞有三种类型,每一种都为神经元提供不同的支持:少突胶质细胞起到隔离作用,小胶质细胞起到免疫细胞的作用,星形胶质细胞帮助神经元新陈代谢、解毒等许多功能。基于对人的分析大脑研究人员发现,星形胶质细胞和少突胶质细胞随着年龄的增长会改变其区域基因表达模式(例如,哪些基因被打开或关闭),特别是在海马体和黑质——大脑中记忆和运动的重要区域,而小胶质细胞特异性基因的表达在大脑的所有区域都有所增加。
研究人员接下来对这些基因表达的变化是否与脑细胞群的变化有关进行了初步研究。通过对3个年轻人和3个老年人大脑的组织样本进行比较,他们发现额叶皮层中少突胶质细胞的数量随着年龄的增长而减少。他们进一步证实,这可能与少突胶质细胞特异性基因表达的减少有关。其他类型的细胞有更复杂的变化模式。
乌勒说:“我们开发了一个非常好的机器学习程序,必须检查成千上万的少突胶质细胞和神经元才能获得可靠的数据,但我们想知道表达减少是否会导致分子或细胞水平的变化。”“我们确实看到少突胶质细胞消失了,但神经元细胞的数量没有显著变化,除了最大的神经元细胞减少。这很有趣,因为那些最大的神经元通常与神经退行性疾病有关。”
一个意想不到的发现是神经胶质基因表达模式可以预测一般人群的年龄。虽然这只能在死后进行,而且某些人不会完全符合这些模式,但它确实为科学家提供了一个更多的工具,以了解大脑衰老可能与年龄相关疾病的原因有关。研究人员的最终目标是看看基因突变或其他变量是否会以导致疾病的方式影响基因表达。
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