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eLife:化腐朽为神奇!只需几天,就能逆转大脑损伤,让衰老大脑恢复年轻状态

首页 » 《转》译 2020-12-07 Bio生物世界 赞(2)
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导读
随着世界人口老龄化形势越来越严峻,阿尔茨海默病,即俗称的“老年痴呆症”的发病率也在不断攀升,对社会和家庭造成了巨大压力。开发一种可以缓解老年痴呆症等与年龄相关的认知能力下降的治疗方法是一项十分重要的、对人类社会贡献极大的研究。


  随着世界人口老龄化形势越来越严峻,阿尔茨海默病,即俗称的“老年痴呆症”的发病率也在不断攀升,对社会和家庭造成了巨大压力。不仅如此,即使在没有可识别的神经退行性疾病的情况下,与年龄相关的认知能力下降也日益受到关注。

  因此,开发一种可以缓解老年痴呆症等与年龄相关的认知能力下降的治疗方法是一项十分重要的、对人类社会贡献极大的研究。
  2020年12月1日,美国加州大学旧金山分校的研究人员在 eLife 杂志上发表了题为:Small molecule cognitive enhancer reverses age-related memory decline in mice 的研究论文。
  这项新研究表明,只要服用一种名为ISRIB的实验药物就可以逆转老年小鼠与年龄相关的记忆力下降。

  更具体而言,ISRIB可以在创伤性脑损伤(TBI)数月后恢复记忆功能,逆转唐氏综合症的认知障碍,防止与噪音相关的听力损失,对抗某些类型的前列腺癌,甚至增强健康动物的认知能力。


  2013年,本研究的通讯作者之一 Peter Walter 教授发现了ISRIB,其工作原理是在细胞受到一种应激反应的抑制后,重新启动细胞的蛋白质生产机制。这种细胞质量控制机制被称为综合应激反应(ISR),而ISRIB则代表ISR的抑制剂。
  综合应激反应(ISR)通常负责检测细胞中蛋白质生成的问题——这是病毒感染或致癌基因突变的潜在信号,如发现异常,ISR可以通过抑制细胞蛋白质合成机制做出反应。
  Peter Walter 教授的研究团队发现,虽然这种安全机制对于清除那些行为不正常的细胞至关重要,但如果发生在大脑中,反而会导致认知能力障碍。
  众所周知,衰老过程会损害整个身体的细胞蛋白生成,这是因为衰老组织中会累积更多的损害以及发生慢性炎症,这些因素都会逐渐侵蚀细胞,从而有可能导致ISR的广泛激活。值得一提的是,创伤性脑损伤(TBI)患者的认知缺陷与衰老表现十分相似。

  因此,研究团队在创伤性脑损伤(TBI)模型中验证了ISRIB是否有效。他们发现,ISRIB可以恢复创伤性脑损伤动物的认知,这在很多方面就像与年龄相关的认知衰退的加速版本。这似乎是一个疯狂的想法,但也促使研究团队进一步验证ISRIB能否逆转衰老本身的症状。


  ISRIB可以重置老年小鼠大脑中的ISR
  在研究中,研究人员训练老龄小鼠从迷宫中逃出,而这个任务通常对年长的动物来说是很困难的。但是,在为期三天的训练过程中,每天接受少量ISRIB剂量的老年小鼠和年轻小鼠一样能够顺利完成任务,并且比没有接受药物的同龄动物要好得多。

  紧接着,研究人员测试了这种认知恢复能持续多久以及它是否也能恢复小鼠其他认知技能。在最初的 ISRIB 治疗几周后,他们持续对这些小鼠进行每日变化的迷宫训练,结果表明,三周前接受过短暂ISRIB治疗的老年小鼠仍能以年轻水平完成任务,而未经治疗的其他老年小鼠则仍在迷宫中挣扎。


经ISRIB短暂治疗的老年小鼠能很好地完成迷宫实验

  不仅如此,为了了解ISRIB如何改善大脑功能,研究人员在给老年小鼠注射一剂ISRIB后,对其海马区——一个在学习和记忆中起关键作用的大脑区域,进行了细胞活动和解剖学分析。

  研究人员发现,这些经ISRIB治疗后的老年小鼠的神经元衰老特征在很短的时间内消失不见:它们的神经元的电生理活动变得更加活跃,对刺激的反应也更加灵敏,细胞与细胞之间的联系更为紧密,而这些特征通常只能在年轻小鼠身上看到。


经ISRIB治疗后的老年小鼠的神经元衰老特征被明显改善

  除此之外,研究团队还发现ISRIB也改变了免疫系统中T细胞的功能,使其变得更为年轻!这一发现表明,ISRIB不仅可以改善老年动物的认知能力,还能改善一些与免疫系统老化相关的疾病,比如,阿尔茨海默氏症和糖尿病等。

  对此,文章的另一位领导者 Susanna Rosi 教授说道:“ISRIB的极快效应首次表明,与年龄相关的认知损失的一个重要部分可能是由一种可逆的生理‘阻塞’而不是更永久的退化损伤造成的。”

  换而言之,老年大脑并没有像人们通常认为的那样永久丧失基本的认知能力。实际上,大脑负责认知的部分仍然存在,但在某种程度上被细胞压力的恶性循环所困,而ISRIB可能正打破了这种循环,从而快速恢复老年小鼠的认知能力。


ISRIB还能改善老年小鼠的免疫系统中T细胞的功能

  总而言之,此项研究发现一种实验药物——ISRIB,可能对神经系统疾病有广泛的影响,它可以改善甚至逆转阿尔茨海默病、帕金森病、唐氏综合症、肌萎缩性侧质硬化症(ALS)以及与年龄相关的认知衰退等神经系统疾病。

  如今,ISRIB的神奇力量使得它备受制药公司的青睐,未来将会进行一些相关的临床试验。更重要的是,虽然ISR是一个很关键的细胞安全机制,但到目前为止,研究团队并未观察到ISRIB可以引起严重的副作用。
  由此看来,也许在不远的将来,ISRIB可以成为一种神奇而强大的抗衰老药物,仅需少量服用几剂,便可以重置人体健康状态,逆转衰老!
  论文链接:
  https://elifesciences.org/articles/62048

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