長壽文章

清除舊的大腦祖細胞為新神經元鋪路

清除舊的大腦祖細胞為新神經元鋪路

我們的大腦隨著年齡的增長而衰退,部分原因是細胞衰老,這是一種生長和複製停滯的現象。 但究竟是哪些腦細胞關閉進入老化的沉默狀態並驅使認知能力的衰退,仍有待充分了解。

新的 研究 多倫多病童醫院的研究表明,老化的神經祖細胞(NPC)是在成年後生成新神經元(神經發生)的細胞中心,隨著年齡的增長在大腦中累積。 當小鼠達到中年時,很大一部分 NPC 會衰老,使它們無法產生新的神經元,同時也會對非衰老鄰居的神經生成產生不利影響。 出版於 幹細胞報告這項研究表明,消除這些老化的 NPC 會導致基於非衰老 NPC 的新神經元生成迅速增加,並對中年小鼠產生長期影響,例如改善記憶和學習等認知功能。

“我們的研究結果進一步支持了這樣的觀點,即過度衰老是衰老背後的驅動因素,甚至這些細胞在晚年減少也可以恢復幹細胞生態位的功能,” 加拿大多倫多病童醫院 (SickKids) 的資深作者大衛‧卡普蘭 (David Kaplan)。 “此外,他們將幹細胞確定為關鍵的細胞靶標,這可能解釋衰老細胞對組織衰退的廣泛影響。”

成年哺乳動物的大腦會產生新的神經元…直到它不再產生

成年人的大腦包含數十億個細胞,這些細胞由越來越多的細胞類型組成。 這種多樣化的核心是產生新神經元的神經幹細胞和前體細胞。 這些細胞不僅對大腦發育過程中的生長很重要,而且對於在生命中維持多種認知功能也至關重要。

Npc 存在於哺乳動物大腦深處的兩個主要區域:海馬體和側腦室。 海馬體中的 npc 使神經元成為記憶形成和鞏固所必需的。 相較之下,心室 npc 產生有助於氣味辨別和嗅覺學習的嗅球神經元。

但 npc 促進神經發生的能力似乎隨著年齡的增長而減弱。 例如,海馬神經新生隨著年齡的增長而迅速下降,同時伴隨著幹細胞活性的降低和海馬依賴性認知功能(如學習和記憶)的降低。 雖然多種機制與年齡相關的神經發生衰退有關,但根本原因尚不清楚。

老化的神經前驅細胞隨著年齡的增長而積累

老化的神經前驅細胞隨著年齡的增長而積累

在這項研究中,kaplan 博士和他的同事表明,老化對小鼠海馬 npc 有兩種不同的影響。 首先,npc 的增殖減少,部分原因可能是老化加劇。 其次,維持一歲的非衰老 npc 的複製和製造神經元的能力有缺陷。 此外,透過阻斷神經發生,這些老化的 npc 似乎會破壞與學習和記憶相關的認知。

卡普蘭解釋說:“幹細胞在整個生命週期中都會持續存在,並且像我們一樣,會受到衰老、環境壓力以及使它們能夠發揮最佳功能的機制退化的破壞。” 「為了生存,許多幹細胞會恢復到休眠、無反應和不活躍的狀態。 我們的目標是喚醒這些休眠細胞,從而使它們能夠發揮促進學習、記憶和大腦修復的生物功能。

但多倫多的研究人員發現,為了喚醒一些 npc,他們必須消滅老化的 npc。 當病童醫院的研究小組使用一種名為 abt-263 的藥物專門針對衰老細胞進行消除時,他們觀察到 npc 複製和神經生成迅速增加。 僅使用一次 abt-263,kaplan 及其同事就能夠在 5 天後刺激 npc 增殖。

這種神經發生的急劇爆發對中年小鼠產生了長期影響,導致認知能力的改善。 具體來說,abt-263治療1個月後,成年出生的海馬神經元數量增加,海馬依賴性空間記憶增強。

卡普蘭說:“當我們通過去除乾細胞生態位中的有害細胞來改善周圍環境時,我們就開始動員並喚醒休眠的幹細胞,使它們能夠生成用於空間學習和記憶的新神經元。” “我們認為,正是我們去除的衰老幹細胞負責改善微環境中正常非衰老幹細胞的功能。”

剩下的問題是,僅減少老化幹細胞的數量是否會改善正常幹細胞的功能和認知,或去除其他老化細胞類型是否也很重要。 雖然這些條件對於去除老化幹細胞更為具體,但減少大腦中所有有害老化細胞數量的治療可能會產生最佳結果。

參考:

Fatt MP、Tran LM、Vetere G 等人。 透過消除衰老幹細胞生態位中的衰老細胞來恢復海馬神經前體功能。 幹細胞報告. 2021;S2213-6711(21)00649-4。 doi:10.1016/j.stemcr.2021.12.010



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