今日《自然》：年纪大了，脑子真的会变“僵硬”

今日《自然》：年纪大了，脑子真的会变“僵硬”
2019/8/15 11:33:16学术经纬学术经纬





     ▎学术经纬/报道

     随着年龄增长，很多朋友们可能都会感到脑子“不如年轻时好使”。原来要记个什么东西，一目十行都可以过目不忘；现在纯靠脑子记忆已经很费力了，最靠谱的还是依赖纸笔和各种APP。也有朋友打趣说，自己老了，脑子变僵硬了。

     万万没想到，这句玩笑话居然还有科学上的依据……拟今日上线的一篇《自然》论文中，来自英国剑桥大学(University of Cambridge)的科学家们发现，衰老会让脑组织开始变硬，而这真的会影响大脑细胞的功能!

     在这篇论文里，科学家们的研究对象叫做少突胶质祖细胞(oligodendrocyte progenitor cells，下称OPC细胞)。这是一种大脑祖细胞，对于维持正常大脑的功能有着重要作用。具体来看，神经周围会被一层叫做“髓鞘”的结构所保护，而OPC细胞能够协助髓鞘的再生，为神经提供持续的保护。

     但在老年动物体内，这些细胞却会逐渐失去功能，神经细胞的保护层也会由此而削弱。那么，为啥这些OPC细胞会随着衰老而失去功能呢？研究人员们猜测，这也许和老化的大脑环境有关。

     于是，他们设计了一个有趣的实验——将老年小鼠的OPC细胞，移植到了年轻小鼠的大脑中，给它们换个环境。有趣的是，这一效果可谓是立竿见影!老年小鼠的细胞开始“返老还童”，逐渐恢复功能。

     ▲把老年小鼠的OPC(aOPC)移植到新生小鼠的脑中(nCNS)，细胞的增殖和分化能力恢复(图片来源：参考资料[1])

     这是为什么呢？研究人员们将注意力放在了大脑结构的不同上。他们指出，年轻小鼠的大脑组织像海绵一样，更为柔软。这或许是OPC细胞重返新生的关键。

     为了测试这个想法，这支团队开发了一种新型的实验材料——它能根据研究人员们的需求，展现出不同的柔软度。在这些材料上，他们开始培育动物的OPC，其中一批细胞生长在模拟老年大脑的材料上(更硬)，另一批细胞则生长在模拟年轻大脑的材料上(更软)。

     “我们看到年轻且正常的大脑祖细胞生长在坚硬的材料上时，就会功能受损，失去再生的能力。事实上，它们看起来就像是年老的细胞一样。这些现象让我们着迷，”本研究的负责人之一Kevin Chalut教授说道：“更有趣的是，当年老的脑细胞生长在柔软的材料上时，它们会表现得和年轻细胞一样。换句话说，它们返老还童了。”

     ▲生长环境是柔软还是坚硬，影响了OPC的增殖分化能力(图片来源：参考资料[1])

     这些发现表明，大脑环境的“僵硬”程度，其实能影响到这些大脑祖细胞的功能。那么问题来了：这些细胞又是如何知道自己身处的环境是僵硬还是柔软呢？

     答案在于一种叫做Piezo1的蛋白质。它位于细胞表面，给细胞提供了“触感”，能分辨周围的环境是硬还是软。

     “当我们在年老大脑的OPC细胞里移除Piezo1蛋白后，就可以‘欺骗’它们，”本研究的另一位负责人Robin Franklin教授说道：“即便它们生长在更硬的材料上，它们也会感觉身处‘柔软乡’。此外，我们还敲除了年老小鼠大脑中OPC细胞里的Piezo1蛋白。它也能使得细胞重返年轻，继续行使正常的再生功能!”

     ▲特异性敲除OPC中的Piezo1蛋白，年老小鼠的细胞功能得到恢复(图片来源：参考资料[1])

     研究人员们指出，这一研究不仅解释了为啥一些大脑细胞会随着衰老逐渐失去功能，还找到了潜在逆转这种变化的方法。如果这一方面能在人体中得到重现，有望让我们的脑细胞回到更年轻、更健康的状态，并带来治疗大脑疾病的方法。

     备注：

     该论文原计划今日上线，截至发稿时间Nature网站尚未更新，本文已征得Nature的同意发表

     参考资料：[1] Michael Segel et al., (2019) Niche stiffness underlies the ageing of central nervous system progenitor cells. Nature. DOI: 10.1038/s41586-019-1484-9[2] Cambridge scientists reverse aging process in rat brain stem cells, Retrieved August 14, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-08/uoc-csr081319.php

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