由于慢性壓力而被長期抑制的衰老細胞,是衰老過程中組織衰退的部分原因。研究表明,衰老細胞在與年齡相關的神經退行性疾病中起著負面作用。但是,在衰老過程中導致組織衰竭的細胞機制仍未完全搞清。
一些研究指出,干細胞是衰老和衰老相關功能衰退的靶點。成年哺乳動物的大腦中含有干細胞,不斷生成新的神經元,這些神經元對認知能力至關重要。海馬體中新神經元的生成隨著年齡的增長而迅速下降,該現象與干細胞活性降低有關。因此,與年齡相關的衰老細胞積累可能會使神經干細胞失調,從而對大腦功能產生負面影響。
近日,加拿大多倫多病童醫院的研究人員在 Stem Cell Reports 期刊上發表了題為:Restoration of hippocampal neural precursor function by ablation of senescent cells in the aging stem cell niche 的研究論文。
該研究顯示,衰老干細胞微環境中的衰老細胞直接導致了大腦海馬區的神經源性衰退,清除這些細胞可以部分恢復海馬神經發生和功能。
通訊作者 David Kaplan 表示,干細胞在整個生命中都存在,并受到老化、環境壓力和使其最佳功能的機制退化的破壞。為了生存,許多干細胞恢復到休眠、無反應和不活躍的狀態。我們的目標是喚醒這些休眠的細胞,這樣做,使它們能夠執行促進學習、記憶和大腦修復的生物功能。
在這項研究中,研究團隊以中年小鼠大腦為研究對象,測試了神經干細胞微環境(Stem cell niche)衰老的增加對正常的干細胞功能和成年神經發生產生的負面影響。
使用抗衰老劑ABT-263藥物(由雅培制藥開發的一種可誘導細胞凋亡的小分子Bcl-2抑制劑)對衰老細胞進行藥理消融, 可以導致正常干細胞增殖和神經發生的迅速增加,同樣可以激活衰老細胞的海馬干細胞。這種神經發生的突然爆發對中年小鼠產生了長期影響。使用ABT-263治療一個月后,成年海馬神經元增加,海馬依賴性空間記憶增強。David Kaplan 表示,讓我們驚訝的是,只注射一次藥物就足以動員海馬體中的正常干細胞,新喚醒的干細胞在接下來的30天里繼續正常工作。
這些結果支持了這樣一個觀點,即衰老細胞(主要是衰老干細胞)在海馬干細胞微環境表現出衰老依賴性積累,導致依賴于海馬的認知能力表現出與年齡相關的下降。大量干細胞衰老,使它們無法產生新的神經元,且衰老干細胞可能會對未衰老神經產生不利影響。破壞衰老干細胞微環境中的有害細胞(衰老干細胞)改善周圍環境時,可調動和喚醒休眠干細胞,進一步增強海馬體神經發生和認知功能。
雖然這些發現暗示了干細胞在年齡相關衰退中的作用,但干細胞顯然不是神經系統中唯一重要的衰老細胞基質。在小鼠模型中,清除在衰老大腦中積累的衰老小膠質細胞、星形膠質細胞和少突膠質細胞祖細胞,可以改善神經退化和肥胖的一些不良后果。但這些研究的重點是衰老的小膠質細胞和神經病理條件下的膠質細胞,而不是正常衰老細胞。此外,隨著年齡的增長,干細胞微環境或周圍環境的惡化引發休眠狀態,但目前大多數關于喚醒休眠干細胞的研究都集中在動員細胞本身。
David Kaplan 表示,接下來要解決的問題是,僅僅減少衰老干細胞的數量是否就能改善正常干細胞的功能和認知能力,或者去除其他類型的衰老細胞是否也很重要。雖然這項研究是清除衰老干細胞,但減少大腦中所有有害衰老細胞數量可能會產生最好的結果。
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