科學家們發現大腦的下丘腦如何控制衰老和管理以減緩其衰弱
神經乾細胞被移植到小鼠大腦中,發育成神經元。
孫一瑞,惠康影像, CC BY-SA

如果你不抽煙的話 您死亡的主要風險因素可能是您的年齡。 這是因為,由於科學和工程的進步,我們幾乎消除了生命早期的死亡率。 但儘管取得了這些進展,我們仍然沒有找到消除衰老本身的破壞性影響的方法。

現在一項針對小鼠的新研究, 發表在大自然揭示了大腦特定區域的干細胞(一種可以發育成許多其他類型的細胞)調節衰老。 該團隊甚至通過在該區域移植或刪除乾細胞來減緩和加速衰老過程。

老齡化給社會帶來了重大挑戰。 到 2050 年,將會有 老年人(65 歲以上)與兒童(15 歲以下)一樣多 第一次來到地球。 這一變化體現在 前所未有的壓力 關於我們的健康和社會保健系統。 隨著年齡的增長,了解如何保持身體健康變得越來越重要。

保持有機體健康的機制 數量相對較少且在物種間保守,這意味著我們可以通過研究老鼠等動物來了解更多關於它們的知識。 其中最重要的是 衰老細胞 – 隨著年齡的增長,功能失調的細胞逐漸增多,並對組織造成損害 – 慢性炎症和乾細胞衰竭。 這些機制被認為在細胞和組織水平上相互關聯。 就像一圈多米諾骨牌一樣,任何地方的跌倒都可能引發災難性的倒塌。


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消失的細胞

這篇新論文背後的研究人員正在研究小鼠下丘腦,我們已經知道它有一段時間了 控制衰老。 大腦中心的這種杏仁大小的結構連接著神經和內分泌(激素)系統。 下丘腦有助於調節許多基本需求和行為,包括飢餓、睡眠、恐懼和攻擊性。 在人腦中,行為的啟動通常很複雜,但如果你盲目恐慌地逃跑或發現自己處於憤怒之中,那麼你的下丘腦就會暫時佔據主導地位。

研究小組觀察了下丘腦內的一組專門的干細胞,並監測了隨著小鼠群體衰老而發生的變化。 小鼠通常能活兩年左右,但他們發現這些細胞在大約 11 個月後開始消失。 到了 22 個月時,它們就完全消失了。 幹細胞丟失的速度與動物的衰老變化密切相關,例如學習、記憶、社交能力、肌肉耐力和運動表現的下降。

但相關性並不意味著因果關係。 為了查明這種衰退是否導致了這些衰老變化,他們使用一種專門設計的病毒刪除了乾細胞,這種病毒只有在更昔洛韋藥物存在的情況下才會殺死它們。 在 15 個月大的小鼠中,接受這種藥物組合會破壞 70% 的下丘腦幹細胞。 他們過早地表現出衰老跡象,並因此提前大約 200 天死亡。 這很重要,因為老鼠的壽命只有大約 730 天。

研究小組還將新生小鼠的下丘腦幹細胞植入中年動物體內。 在這種情況下,動物變得更加社會化,認知能力更好,並且比其他情況下多活了大約 200 天。

這些實驗還為了解下丘腦幹細胞最初是如何丟失的提供了線索。 只有當乾細胞經過基因工程改造以抵抗炎症時,植入才會起作用。 似乎隨著動物年齡的增長,下丘腦的慢性、低度炎症會增加。

這種炎症可能是由 衰老細胞的積累 或周邊 神經元進入類衰老狀態。 炎症會殺死下丘腦幹細胞,因為它們對損傷最敏感。 這會擾亂下丘腦的功能,並對整個生物體產生連鎖反應。 多米諾骨牌就這樣倒下了。

青春靈藥?

衰老研究的最終目標是確定改善人類晚年健康的藥物靶點或生活方式乾預措施。 雖然這是一項針對小鼠的研究,但如果我們能夠證明相同的機制在人類中發揮作用,我們有一天可能能夠使用類似的技術來改善晚年的健康。 但這在未來還有很長的路要走。

其他干預措施,例如去除衰老細胞,也可以改善健康, 延長壽命長達 180 天 在小鼠中。 合乎邏輯的下一步是看看這些干預措施是否“疊加”。

該研究還表明,下丘腦幹細胞通過分泌 miRNA 發揮重要作用,從而控制細胞功能的許多方面。 miRNA 是短的非編碼 RNA——一種比 DNA 更簡單但也可以編碼信息的分子。 當將 miRNA 單獨提供給缺乏幹細胞的小鼠時,它們實際上表現出與接受干細胞治療的小鼠類似的改善。

miRNA 作為藥物的遞送仍處於起步階段 但這項研究提出了補充缺乏幹細胞的下丘腦的潛在途徑:首先通過控制炎症來防止幹細胞的損失。 這可以通過開發殺死衰老細胞的藥物或使用抗炎化合物來實現。

這項研究很重要,因為它巧妙地展示了不同的健康維護機制如何相互作用。 然而,一個缺點是僅使用雄性小鼠。 眾所周知,下丘腦的結構在兩性之間存在顯著差異。 延長壽命的藥物和突變通常也會顯著地表現出 男性和女性之間的效力不同.

談話人類的壽命是否會比現在顯著延長 最長壽命125年 很難說。 但健康晚年生活的最大障礙似乎不再是進步的速度,而是我們將不斷增長的衰老生物學知識轉化為藥物和生活方式建議的速度。

關於作者

Richard Faragher,生物醫學教授, 布萊頓大學

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