斯坦福大學的神經科學家探索如何讓衰老的大腦重新煥發活力

斯坦福大學神經科學家Tony Wyss-Coray博士花了20年時間發現和研究各種具有神經保護和神經退行性的分子。這些分子存在於大腦的不同細胞類型中或其上,也存在於與之相鄰的血管上,或漂浮在血液和沐浴着它的腦脊液中。隨着我們的年齡增長,它們變得越來越重要。

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Wyss-Coray和他的同事已經發現血液中的物質可以加速或減慢大腦衰老的時鐘。他們已經確定了血管表面的蛋白質,儘管存在着血腦屏障,但其中一些分子可以通過這些蛋白質作用於大腦。他甚至表明,老年小鼠在接受年輕小鼠的腦脊液后,看起來和行動都更年輕。

ScitechDaily記者請Wyss-Coray把他在認知年輕化領域的發現聯繫起來。他是D. H. Chen神經學和神經科學特聘教授,也是菲爾和佩妮-奈特大腦復原力倡議的負責人。

請告訴我們與衰老有關的認知能力喪失。

對於大多數50或60歲以上的人來說,衰老的問題開始變得具體化。這時我們意識到,檢索一個人的名字或一個詞不僅僅是糟糕的一天的結果,而是變老的一種表現–就像皺紋或白髮。隨着這些記憶斷層變得越來越頻繁,我們開始說得更慢,以便能夠用其他的詞來代替缺失的詞。

雖然目前還不清楚這種與年齡有關的正常衰退與更嚴重的認知障礙和痴呆症有何關係,但85歲以上的美國人中有三分之一有阿爾茨海默病的癥狀,而且這個數字在接下來的10年生活中會翻倍。不幸的是,我們沒有工具來預測誰會從健忘症發展到痴呆症。

然而,並不是每個人都註定要經歷這條下降的軌跡。每三個百歲老人中就有一個人似乎能抵禦認知能力的下降。這不僅提供了希望,而且也是研究大腦老化和認知能力下降的跳板。

您是如何開始研究 “年輕液體”作為認知能力恢復的手段的?

因為很少有活體的腦組織,我們把研究重點放在脊髓液和血液上。這些早期的研究,現在已經超過15年了,對認知正常的老年人和阿爾茨海默病患者的液體的研究受到了不可靠的檢測方法的阻礙,但他們向我們展示了一件事:血液中的蛋白質成分與年齡有關的整體變化是深刻的。

我們證實,大量的蛋白質水平在人們生命的第20年和第90年之間發生了明顯的變化。因為到目前為止,年齡是阿爾茨海默病和其他神經退行性疾病風險的最重要驅動因素,問題是我們觀察到的變化是大腦老化的原因,還是後果。

為了找出答案,我們採用了前斯坦福大學醫學部神經學教授 Tom Rando博士(現在加州大學洛杉磯分校)的方法,他的實驗室就在我旁邊,他正在用這種方法研究肌肉乾細胞的老化:通過手術將一隻年輕老鼠和一隻老老鼠的循環系統連接在一起,使動物共享它們的血液。

我們所觀察到的是驚人的。暴露在年輕夥伴血液中的老小鼠顯示出多種年輕化跡象,包括某些類型的神經元數量增加,神經元活動增加,以及大腦炎症減少。

當我們用年輕的血漿(血液的液體部分)反覆靜脈注射治療老年小鼠時,這些小鼠變得更加聰明,在多種認知測試中表現得更像年輕小鼠。相反,暴露在老年血液中或用老年血漿治療的年輕小鼠經歷了大腦的加速老化和認知功能的喪失。

這些發現是否適用於人類?

這些發現在一定程度上已經轉化為人類。在臨床試驗中,年輕血漿的輸注對阿爾茨海默氏症患者產生了明顯的好處。在一項安慰劑對照的雙盲臨床試驗中(由其他人進行),移除血漿並以年輕獻血者的富含白蛋白的血漿替代,使阿爾茨海默氏症患者的功能得到明顯改善。這意味着換血小鼠的實驗可能與人有關,而且血漿可能掌握着恢復活力的秘密。

您和您的同事已經確定了在各種體液和組織中發現的許多物質和蛋白質,它們都在不同的部位發揮作用,以增強大腦中不同類型細胞的青春活力。你能解釋一下為什麼這麼多不同的物質、細胞類型和過程似乎會產生類似的結果?

生物學是一個複雜的相互聯繫的系統網絡。在這個我們稱為生物機體的網絡中,有幾十萬個節點,包括蛋白質、糖類、脂類和代謝物。這些組件中的每一個都履行着進化過程中磨練出來的功能;有時它是必不可少和不可替代的,但往往是多餘的。

想象一下美國上空的飛行地圖,包括所有航空公司,由數百個連接點組成,有些比其他的更重要。這個網絡通過將貨物和人員從一個地方帶到另一個地方,幫助經濟運行。移除一些節點可能會導致系統崩潰,而其他節點可以停止服務,但影響不大。

一些最成功的藥物–例如那種主力抗炎葯,阿司匹林–已被證明是針對許多不同的細胞類型和組織的多種生物途徑。年輕的血漿或脊髓液–似乎含有幾十種有益的蛋白質和可能的其他種類的分子,而且很可能仍然是最強大的靈丹妙藥。

至少在小鼠身上,使用我們已經確定的個別蛋白質因子似乎有可能實現治療效果。一種蛋白質可能對延遲肌肉流失特別有用,而另一種蛋白質可能促進大腦功能。

在此時此刻,我們都可以做些什麼來保持我們大腦的狀態?

壓力似乎是我們能夠對我們的身體造成損害的最大來源。它不僅導致身體癥狀,如高血壓、消化系統問題、胸痛和睡眠中斷;它還削弱免疫系統並導致炎症,可能加速衰老過程。慢性壓力是精神表現和不快樂的一個關鍵來源。

最近的一項大型研究表明,美國多達40%的痴呆症是由可改變的風險因素驅動的,包括高血壓、肥胖和缺乏運動。現在,對於認知能力下降和神經變性,還沒有好的藥物治療方法。在沒有藥物治療的情況下,一些有科學依據的對大腦功能最有力的好處來自於體育鍛煉。

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