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中年启动的细胞更替,或关联神经退行性疾病风险

说起来,不少人跨过五十岁的门槛后,会隐约察觉记忆力大不如前。刚放下的眼镜转头就找不到,新学的操作记不住步骤,多数人只把这当成 “年纪到了” 的正常现象,很少有人深究背后的生理变化。

近期由美国国立卫生研究院(NIH)资助的一项研究,揭开了大脑深处藏了几十年的秘密:从中年开始,我们的记忆中枢正在经历一场完整的免疫细胞更替。相关成果作为 4D 核体计划的系列研究,发表在《科学》与《科学・进展》期刊上。

记忆中枢的免疫细胞,悄悄换了 “原住民”

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负责这项研究的团队来自加州大学圣地亚哥分校、纽约基因组中心与加州大学欧文分校。他们借助先进的单细胞测序技术,分析了 40 位年龄在 20 岁到 95 岁之间、神经系统健康的逝者的海马体组织 —— 也就是大脑里掌管学习与记忆的核心区域。

分析结果出乎很多人的意料:从 50 岁到 75 岁这段时间,海马体里的常驻免疫细胞 —— 小胶质细胞,数量会逐渐下降。取而代之的,是一批炎症信号更强、特征更接近外周血液来源的免疫细胞。

在此之前,学界的共识是小胶质细胞在胚胎发育阶段就已定居大脑,人这一辈子都靠自我更新维持数量,不会有外来免疫细胞替换它们。这项发现直接打破了维持多年的固有认知。

“只看基因表达,我们只能知道细胞当下在做什么;但表观遗传标记会保留细胞的来源信息。” 论文第一作者、加州大学圣地亚哥分校表观基因组中心单细胞基因组学主管内森・泽姆克博士解释道。团队结合了基因活性检测与基因组三维结构、表观遗传修饰分析,才揪出了这场藏在分子层面的身份转变 —— 如果只看常规的基因表达数据,根本发现不了这个秘密。

血脑屏障同步老化,边防防线逐渐松弛

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这场变化不是孤立的。研究团队同时发现,负责维持血脑屏障的细胞,也出现了明显的衰老相关衰退。

说起来,血脑屏障就像大脑专属的 “边境安检站”,严格管控着血液里的物质能不能进入脑组织。它的功能下降,意味着外周血液里的免疫细胞有了可乘之机,这也刚好和前面发现的 “外来免疫细胞入驻” 形成了对应。

不止如此,在多种脑细胞中,衰老都伴随着基因组三维结构的大范围、协调性改变。“这些渐进式的结构破坏,和基因调控、细胞身份的转变紧密绑定,很可能揭示了人类大脑衰老的一个核心特征。” 论文通讯作者、纽约基因组中心科学主任兼首席执行官任兵博士这样评价。

中年的免疫重塑,或是痴呆风险的伏笔

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“衰老是痴呆最大的单一风险因素,但我们至今没能完全搞懂它推动疾病发展的具体机制。” 美国国立卫生研究院下属国家衰老研究所所长理查德・霍兹博士表示,“这项技术进步带来的新发现,揭开了此前隐藏的小胶质细胞转变,或许就是补全拼图的关键线索。”

目前学界已经知道,神经退行性疾病往往伴随着长期的大脑炎症。而这次发现的免疫细胞更替 —— 常驻的小胶质细胞减少、炎症属性更强的细胞增多 —— 刚好能解释,为什么正常衰老会慢慢铺垫出神经退行性疾病的土壤。

当然,现在还不能直接下定论。研究团队接下来会进一步验证:常驻小胶质细胞的流失究竟是什么原因导致的?这场免疫细胞的更替,是不是直接推动了阿尔茨海默病等衰老相关神经系统疾病的发生?

“搞清楚这些细胞转变的机制,我们就能找到新的干预方向,更好地保护大脑功能,降低神经退行性疾病的发病风险。” 论文通讯作者、加州大学欧文分校神经回路图谱中心主任徐向东博士说道。

读懂衰老信号,不必提前陷入焦虑

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聊到和阿尔茨海默病相关的研究,很多人的第一反应都是紧张 —— 难道五十岁之后,大脑就注定走下坡路了?

实际上完全没必要这么焦虑。这场免疫重塑是正常衰老的生理过程,就像皮肤会长皱纹、肌肉会流失一样,是身体随年龄增长出现的自然变化。它不是疾病,只是给疾病的发生提供了某种可能性。换个角度想,我们的身体也在通过这种方式,调整大脑的免疫防御策略,只是这套新策略的副作用,是长期低度炎症的累积。

或许有人会问,既然这是自然过程,我们做什么都没用吗?倒也不是。目前没有任何药物能叫停这个过程,但早就被反复验证有效的健康习惯,本质上都在帮大脑减轻炎症负担。比如坚持规律运动、控制好血压血糖血脂、少熬夜、别让大脑长期闲着、多和人打交道,这些看似普通的生活方式,都在默默给大脑 “减负”。总不能因为衰老是必然的,就索性放任不好的习惯吧?

这项研究最实在的意义,其实是给我们划出了一个关键的时间节点。以前总觉得 “护脑防痴呆” 是七八十岁才要考虑的事,现在看来,五十岁前后的中年阶段,就是大脑免疫环境的转折点。从这个时候开始好好关照大脑,其实就是在给二三十年之后的脑功能储备底气。

当然,这还只是系列研究的开端。随着更多数据的积累,我们会越来越清楚衰老在大脑里留下的每一道痕迹。等到所有拼图都凑齐的那天,我们或许就能找到更精准的方法,让大脑老得更慢一点,也更稳一点。