PNAS：年轻血液中的突触增强因子有望让年老小鼠返老还童
2019/6/21 15:34:36 世界医疗科技资讯
2019年6月18日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学的研究人员在年轻小鼠的血液中发现突触增强因子(synapse-boosting factor)。相关研究结果近期发表在PNAS期刊上，论文标题为“Specific factors in blood from young but not old mice directly promote synapse formation and NMDA-receptor recruitment”。在这篇论文中，他们研究了来自年轻小鼠的血液在被注入到年老小鼠体内时所产生的恢复青春的效果，以及他们从中学到的知识。
图片来自Kathlyn J. Gan。
之前的研究已表明将年轻小鼠(12～15个月大)的血液注入到年老小鼠体内可以逆转大脑中某些衰老迹象，有时甚至可以逆转身体其他部位的某些衰老迹象---这一过程称为异种共生(parabiosis)。虽然科学家们已研究了这种效应，但是仍不清楚年轻血液中的哪些因子提供这种恢复青春的效果。在这项新的研究中，这些研究人员深入研究了这一现象，并找到了两个可能的答案。
为了更多地了解小鼠中的异种共生，这些研究人员将来自年龄在12到15个月之间的小鼠的血清注入到年老小鼠体内来研究它的影响。这些年老小鼠也确实表现得与15天大的小鼠一样好。通过这样做，他们发现来自最年轻小鼠的血液要比来自不那么年轻的小鼠的血液，导致更明显的神经元树突分支，更多的突触数量增加，神经递质的释放增加更多。他们还发现它在年老小鼠中让N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体介导的突触功能得到更多改善。他们接着发现将年轻血液添加到实验室培养的神经元中也是如此。最后，他们发现这样做也增强了突触连接性。相反，他们发现将年老小鼠的血清添加于较年轻的小鼠神经元中具有相反的效果。
为了找出年轻血清中具有这种恢复青春效果的特性，这些研究人员使用串联质谱法研究样品 ---他们分离出两种蛋白---血小板反应蛋白4(thrombospondin-4, THBS4)和SPARC样蛋白-1(SPARC-like protein-1, SPARCL1)---在较年轻的血清中显得更丰富。当将这两种蛋白添加于较老的血清中时，一些相同的恢复青春效果发生了，这表明它们至少是导致这种恢复青春效果的两种因子。他们提出，年轻小鼠的血液可能含有多种突触增强因子，其中这些突触增强因子随着小鼠年龄的增长而下降。(生物谷 Bioon.com)
认知功能在衰老期间减少，但所涉及的机制仍不清楚。革命性的近期研究表明，将年轻小鼠的血液引入老年小鼠会增加认知能力和突触连接，这表明年轻的血液含有支持认知功能的特定因素。在这里，我们询问年轻的血液是否富含直接作用于神经元以促进突触形成的因子。我们显示来自年轻但未老的小鼠的血清确实直接促进培养的神经元中的突触形成，并且鉴定了两种因子，血小板反应蛋白-4和SPARCL1，其富含年轻血液并介导这些效应。因此，我们的实验表明，年轻的血液富含多种因素，直接促进神经元之间的突触连接。
衰老促使认知逐渐下降，并减少大脑中的突触数量和突触功能，从而增加神经退行性疾病的风险。开创性研究表明，将年轻小鼠的血液引入老年小鼠可以逆转年龄相关的认知障碍并增加大脑中的突触连接，这表明年轻的血液含有特定的因子，可以修复与年龄相关的脑功能减少。然而，来自幼小动物的血液中的这些因子是否直接作用于神经元以增强突触连接，或者它们是否通过间接机制起作用仍然是未知的。此外，尚未完全了解年轻血液中哪些因素介导老鼠的认知改善。在这里，我们显示从年轻但不是老鼠的血液中提取的血清，?甲基D天冬氨酸(NMDA)受体，从而提高突触连接。质谱分析显示，血小板反应蛋白-4(THBS4)和SPARC样蛋白1(SPARCL1)富含来自幼小鼠的血清。引人注目的是，重组THBS4和SPARCL1均增加树突状树枝状化并使培养神经元中的突触数量加倍。此外，SPARCL1但不是THBS4使NMDA受体介导的突触反应增加三倍。因此，至少两种富含年轻血液的蛋白质THBS4和SPARCL1直接作用于神经元作为突触发生因子。这些蛋白质可能代表通过增加树突树枝状突起，突触形成和突触传递来增强突触连接的复兴因子。
参考资料：
Kathlyn J. Gan et al. Specific factors in blood from young but not old mice directly promote synapse formation and NMDA-receptor recruitment, Proceedings of the National Academy of Sciences (2019). DOI: 10.1073/pnas.1902672116.
https://www.pnas.org/content/116/25/12524
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