Nature: 返老還童!大腦衰老可逆轉,只需注入年輕腦脊液

「老嘍,記不住嘍。」

隨著年齡的不斷增長,不少人都會發出這樣的感嘆——記憶力逐漸下降

那麼是否存在一種方法,可以讓這種自然現象「逆天改命」呢?

Nature說:有的。

史丹佛大學在Nature最新發表的一項研究發現:

年輕小鼠的腦脊液(CSF)注射到老年小鼠的大腦中,它的記憶力居然提升了!

具體來說,40%的老年小鼠在植入「小鮮肉」們的腦脊液幾周後,還能回想起之前體驗過的應激實驗。

相比之下的對照組,那一波老年小鼠的這個資料僅為18%

(這過程,頗有一種「吸星大法」的感覺了

研究人員認為,這種直接灌注年輕腦脊液的方法,能提高老年小鼠神經元的傳導性,從而改善記憶的形成和回憶過程。

對此,波士頓兒童醫院專家、哈佛醫學院神經病學家Maria Lehtinen表示:

這是第一個證明注射腦脊液能真正改善認知功能的研究,所以這項研究是一個里程碑

它所開闢的新方向令人非常興奮,我們可以將腦脊液作為一種治療方法來應對各種疾病。

也有網友認為,這將是「阿茲海默症的希望」

「吸」年輕的腦脊液,大腦「返老還童」

不難看出,在史丹佛這次的研究中,腦脊液是佩戴主角光環的關鍵點。

它是一種無色透明的液體,主要存在於我們的腦室和蛛網膜下腔:

腦脊液包圍並支持著整個腦及脊髓,對外傷起一定的保護作用;還起著身體其它部位淋巴液所起的作用——清除代謝產物及炎性滲出物。

研究人員就是基於此,展開了讓衰老大腦「返老還童」的實驗。

首先登場的是「老年團」——18只20個月大的小鼠。

團隊先給每一個「老年團」成員的腳上來3次輕微的電擊,電擊的同時還會伴隨幾次閃光和聲音。

這樣做的目的,是讓它們能夠形成一段特殊的記憶,也就是電擊的痛覺和外界刺激(閃光、聲音)建立聯繫。

然後登場的是「小鮮肉團」——年僅10周大的小鼠。

研究人員將「小鮮肉」們麻醉過後,從它們的大腦中提取腦脊液,一次大約10微升,這個容量大概是一滴血的十分之一。

當團隊收集夠了大約90微升的腦脊液後,便把它們放到一個特定的容器中,並且植入到8只「老年團」小鼠的後背。

容器中「小鮮肉」的腦脊液,會在7天時間裡,會通過一個小管慢慢進入到「老年團」小鼠的大腦中。

而另外10只「老年團」小鼠作為對照組,則是在相同實驗條件下,注入人工腦脊液

接下來,就是見證奇蹟的時刻。

接下來,就是見證奇蹟的時刻

再過了12天(距接受刺激記憶三週)之後,研究人員讓「老年團」再次去面對外部刺激。

也就是當時電擊時所伴隨的閃光和聲音,以此來觀察它們是否會想起那段「痛的記憶」

結果顯示,近40%「吸」了年輕腦脊液的老年小鼠,在受到外部刺激時會出現恐懼等應激反應。

與之相反的是,在注入人工腦脊液的老年小鼠中,僅有18%會產生「痛的記憶」。

因此,研究人員認為,年輕的腦脊液會可以恢復一些衰老大腦的能力。

正如這項研究的合著者、史丹佛大學的神經學家Tony Wyss-Coray所說:

這項研究更廣泛的含義是,衰老的大腦仍然是可塑的,並且有辦法改善它們的功能。

為什麼會這樣?

為了探尋為什麼年輕腦脊液會影響記憶力,研究人員對老年小鼠的海馬體進行了分析。

結果發現,在注射年輕腦脊液6天后,老年小鼠海馬體中的少突膠質細胞(Oligodendrocyte)基因表達明顯增加。

少突膠質細胞是一種會在神經元末梢產生髓鞘的細胞。

產生的髓鞘富含脂肪和蛋白質,可以將神經元軸突包裹起來

簡單來說,它可以類比為電線外部的絕緣層

作用也與之相似,主要是為了保證內部神經元之間的資訊傳輸更加通暢。

更進一步來看,少突膠質前體細胞的增殖與少突膠質細胞前體細胞(OPC)有關。

研究人員發現,注入年輕腦脊液後,老年小鼠海馬體中的少突膠質前體細胞增加了1倍多

在細胞增多3周後,髓鞘也隨之增加。

這表明,年輕腦脊液是通過調節少突膠質細胞來改善老年小鼠記憶力的。

OPC定量分析及實驗圖片(f中箭頭所指為增殖的OPC)

(YM-CSF代表注入年輕腦脊液組,aCSF為對照)

為了明確背後機制,團隊進一步研究了被年輕小鼠腦脊液激活的信號轉導通路。

結果表明,在注入年輕腦脊液後,基因表達中增量最明顯的是血清應答因子(SRF),它編碼一種啟動細胞增殖和分化的轉錄因子。

通過在培養皿中將年輕腦脊液注入到OPC中,研究人員發現6小時後,SRF表達恢復到基線水平,與細胞週期和增殖相關的下游靶點發生上調。

由此,實驗證明年輕腦脊液激活了老年小鼠體內的SRF通道。

與此同時,研究人員還發現,成纖維細胞生長因子FGF17是SRF信號轉導的候選因子。

在向普通老年小鼠腦脊液中加入FGF17後,發現它能誘導OPC增殖,小鼠的記憶也會有所改善。

並且在用年輕腦脊液處理過的OPC中,加入FGF17的抑制劑時,OPC增殖也會受到影響。

以上多種實驗均指出,FGF17是在衰老的大腦中恢復少突膠質細胞功能的關鍵靶點。

波士頓兒童醫院的專家Miriam Zawadzki和Maria K. Lehtinen在《Nature》發文點評了這項研究。

他們表示,這項研究對在腦脊液中加入藥物治療疾病有所啟發,尤其是治療衰老引起的疾病。

為讓大腦「重返青春」,科學家們腦洞大開

此項研究由Wyss-Coray教授領銜。

此項研究由Wyss-Coray教授領銜

他是史丹佛大學神經科學方面的專家,1992年博士畢業於瑞士伯尼爾大學免疫學。

他領導實驗室的研究方向主要有大腦老化、神經退化,重點關注與年齡相關的認知能力下降、阿爾茲海默症問題。

此前,他們曾發現將年輕小鼠的血液輸送給老年小鼠後,後者的大腦會恢復活力,這項研究曾登上《Nature Medicine》。

並找到了其中發揮關鍵作用的蛋白VCAM1,如果阻斷VCAM1的表達,就能讓老年小鼠的學習記憶能力有所恢復。

後面,Wyss-Coray教授還進一步發現,人類臍帶血也能讓老年小鼠的大腦「重返青春」。

當然,除了Wyss-Coray教授團隊,全球還有不少科學家都在讓大腦「重返青春」這件事兒上,腦洞大開。

去年,《Nature Aging》上一篇研究表明,移植糞便裡的菌群,也能讓衰老大腦逆轉。

來自艾爾蘭科克大學的研究人員表示,通過把年輕小鼠糞便中濾出的微生物,飼管餵給老年小鼠後,老年小鼠隨衰老而出現的一些免疫變化發生了逆轉。

這些變化包括外周血液中免疫細胞的增多,以及海馬體中的小膠質細胞回到了年輕時的形態。

另一邊,波士頓大學的科學家則招募了年輕人、老年人各42名進行試驗。

他們發現,短暫的腦部電刺激或可逆轉老年人大腦中由衰老造成的一部分影響。

One More Thing

值得一提的是,Wyss-Coray教授的相關研究,啟發了此前備受爭議的人類換血試驗

也就是那場著名的「矽谷富豪換血」

2016年,由美國公司Ambrosia主導,全世界首個利用年輕人的血液「治療」衰老的臨床試驗開展。

Ambrosia聯合創始人Karmazin表示,他正是被Wyss-Coray教授的研究所啟發,才發起了這項臨床試驗。

據報道,當時這項研究共招募了600名35歲以上的志願者,研究人員將在2天內給每名志願者輸入1.5升健康年輕人的血液。

前來參加試驗的志願者,每人還需支付高達8000美元的相關費用……顯然是富人的遊戲了。

當時爆料美國著名企業家與風險資本家、PayPal聯合創始人彼得·蒂爾(Peter Thiel)對此事表現出極大的興趣。

不過話說回來,這類「返老還童」的研究的確在推進過程中,的確更容易引發倫理方面的討論。

對此,你怎麼看呢?

論文地址:
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04722-0

參考連結:
[1]https://www.nature.com/articles/d41586-022-01282-1
[2]https://www.statnews.com/2022/05/11/transfusion-of-young-cerebrospinal-fluid-is-memory-elevating-elixir/
[3]https://baike.baidu.com/item/%E8%84%91%E8%84%8A%E6%B6%B2/1184536
[4]https://www.youtube.com/watch?v=7B1w6lDw-yM

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