歲月是把殺豬刀,曾經人們以為這把刀只會刺向增殖細胞,而不會向不再分裂的終末分化細胞出手。
作為一種終末分化的不分裂的細胞,神經元真的不會衰老嗎?既往有研究發現阿爾茨海默?。ˋD)患者的神經元表現出一些類似衰老的表型,但是并未引起重視[1,2]。
近些年的研究發現,即使是未分化的細胞,也存在細胞衰老的特征[3]。這使得人們對神經元是否會發生衰老感到好奇,如果神經元發生衰老,那么它與神經退行性**之間是否有聯系呢?
近期,由索爾克生物研究所Jerome Mertens,Fred H. Gage以及Joseph R. Herdy領銜的研究團隊在有名學術期刊《細胞·干細胞》上發表研究成果[4],他們發現,AD患者的神經元表現出一系列衰老的特征,并且具有促炎的衰老相關分泌表型(SASP),這會引起AD的典型病理特征——星形膠質細胞增生。這也代表,神經元的衰老可能是AD的一個重要特征,或能促進AD的進展。
更為重要的是,他們的發現表明靶向衰老神經元的療法可能是預防或者**AD的一種有效策略。
為了探究神經元是否也存在衰老現象以及它的衰老是否與AD有關,研究團隊收集了AD患者以及認知正常人群的尸檢樣本,檢測其中衰老細胞特異性標志基因CDKN2A(編碼p16INK4a和p14ARF)的表達。
他們發現,在富含神經元的前額皮質區(PCx),AD患者CDKN2A mRNA水平顯著高于正常人,而在神經元密度較低的額葉白質區(FWM)則沒有顯著區別。
為了進一步探究PCx區域CDKN2A mRNA水平增加是否由于神經元上CDKN2A表達增加所致,研究團隊收集了AD患者以及正常人的PCx組織進行了**熒光染色。結果顯示,AD患者的p16陽性神經元比正常人更多,并且p16陽性的神經元有相互聚集的趨勢。
這些數據表明,AD患者的PCx區域衰老的神經元比例更高,且可能具有“旁觀者效應”(即衰老細胞可能會誘導周圍的細胞也發生衰老)。
接下來,研究團隊借助體外誘導神經元(iNs)探究AD患者的神經元是否具備衰老相關的轉錄組以及表觀遺傳特征。他們發現,相比于正常人來源的iNs,AD患者來源的iNs(以下簡稱AD iNs)會高表達衰老相關基因(CDKN2A、MMP3、CXCL8、CXCL5、CDKN1C和IL-6)。同時,ATAC-seq結果顯示,AD iNs中這些衰老相關基因的染色質開放程度顯著增加,這與其表達上調是一致的。
這些數據表明,AD患者的神經元具有衰老相關的轉錄以及表觀遺傳特征。
上述的結果初步表明AD iNs可能具有類似AD患者神經元的衰老特征,為了更進一步確認這個發現,研究團隊使用毛細管蛋白質印記、**熒光和流式細胞術等技術手段檢測iNs中的衰老表征。
結果顯示,AD iNs中衰老標志物p16和β-半乳糖苷酶蛋白水平顯著升高,并且細胞核增大。這表明來自AD患者的iNs確實具有明顯的衰老特征。
因此研究團隊以iNs為實驗材料,使用單細胞轉錄組測序技術進一步分析衰老神經元的分子表型。結果顯示在AD iNs中,有氧呼吸、神經遞質合成等相關的基因明顯下調,而SASP相關基因有明顯的富集,這表明衰老神經元可能會觸發AD中的促炎級聯反應。
少數衰老細胞可通過旁分泌促炎性SASP分子對組織穩態產生巨大影響,而反應性星形膠質細胞增生現在被廣泛認為是AD的決定性病理特征之一[5]。鑒于上述研究結果已經表明衰老的神經元上調SASP相關基因的表達,研究團隊想知道AD患者的衰老神經元是否會分泌SASP相關分子并誘導星形膠質細胞增生。
為了探究這個問題,研究團隊收集了AD患者和正常人的iNs培養上清,用來培養原代人類星形膠質細胞。結果顯示,AD iNs會引起星形膠質細胞過度激活與增殖,同時還使其具有AD患者大腦星形膠質細胞的轉錄特征。
同時,經過AD iNs培養上清處理的星形膠質細胞中衰老標志物的水平也有上升,表明衰老的神經元可以通過SASP引起星形膠質細胞增生與衰老。
已有的研究表明,特定的**組合可以**衰老細胞。那么使用這些**是否能夠**衰老的神經元呢?
研究團隊使用衰老靶向**組合達沙替尼和槲皮素(D+Q)處理AD患者以及正常人的iNs,發現D+Q可以有效**AD iNs中的衰老神經元,將p16陽性率降低至正常人iNs同等水平。這表明使用靶向衰老細胞的**可以有效**AD相關衰老神經元。
總的來說,這項研究成果表明,AD患者的大腦神經元衰老水平更高,并且衰老的神經元具有SASP表型,可以引起AD的典型病理——星形膠質細胞增生。更為重要的是,這項研究還表明,衰老的神經元可以被抗衰老**組合**,這預示著我們或許可以通過特定**組合**大腦中的衰老神經元,進而預防或減緩AD。