老脑细胞在亡前意外地存活下来
对于少突胶质细胞(对大脑功能至关重要的中枢神经系统细胞)来说，年龄可能不会带来智慧，但它确实具有比科学家想象的更长久地坚持生命的力量。这是《神经科学杂志》 3 月 27 日封面上的一项新研究得出的结论。
达特茅斯研究人员报告称，致命创伤导致年轻细胞在预期的 24 小时内亡，成熟的少突胶质细胞在 45 天后才亡，令人震惊。研究结果表明，有一条新途径可以扭转或预防衰老和多发性硬化症等疾病对这些重要细胞造成的损害。
在大脑中，少突胶质细胞包裹在被称为轴突的神经细胞之间又长又细的连接周围，它们在轴突上产生一层称为髓鞘的脂质膜。轴突传输神经细胞用于交流的电信号;髓鞘——就像铜线上的塑料涂层——帮助这些信号更有效地传播。
老年和多发性硬化症等神经退行性疾病会损害少突胶质细胞。当细胞亡时，它们的髓鞘生成也随之消失，导致髓鞘分解，没有任何物质可以补充。由于神经元失去沟通能力，这可能导致运动功能、感觉和记忆丧失。
科学家们假设，受损的少突胶质细胞与所有受损的细胞一样，会引发一种称为细胞凋亡的细胞自毁，细胞会。但达特茅斯研究人员发现，成熟的少突胶质细胞在亡前可以经历前所未有的延长寿命。这些发现提出了一个关键问题：这些细胞在成熟过程中发生了什么变化，从而使它们能够持续存在。
“我们发现成熟细胞采取的途径仍然受到控制，但不是经典的程序性细胞亡途径，”生物科学助理教授、该论文的通讯作者罗伯特·希尔(Robert Hill)说。
希尔说：“我们认为，这向我们展示了随着年龄的增长，大脑中会发生什么，并揭示了很多关于老年人中这些细胞如何亡的信息。” “这种独特的机制对于我们进一步研究很重要。我们需要了解为什么这些细胞遵循这一途径，以便我们可以根据疾病情况鼓励或预防它。”
第一作者蒂莫西·查普曼(Timothy Chapman)是希尔研究小组的博士候选人，他表示，开发保护髓磷脂的治疗方法的重点是培养年轻的少突胶质细胞和保护成熟的少突胶质细胞。但这项研究表明，随着年龄的增长，细胞可能会发生显着变化，一刀切的治疗方法可能不起作用。
“对同一件事的反应是，年轻的细胞朝一个方向走，而年老的细胞朝另一个方向走，”查普曼说，他现在是斯坦福大学的博士后研究员。 “如果你想保护老细胞，你可能必须做一些与帮助年轻细胞成熟完全不同的事情。你可能需要双重方法。”
该论文以该团队于 2023 年 3 月在《自然神经科学》杂志上报道的活组织模型为基础，该模型使他们能够启动单个少突胶质细胞的亡，以观察其周围细胞的反应。他们报告说，当年轻大脑中的少突胶质细胞亡时，其周围的细胞立即补充丢失的髓磷脂。然而，在相当于 60 岁老人的大脑中，周围的细胞没有任何反应，髓磷脂也消失了。
“这个模型让我们尽可能接近大脑中发生的细胞亡过程，”希尔说。 “我们能够很好地模拟衰老的影响。我们能够选择单个少突胶质细胞，观察它的亡，并观察它的再生或无法再生，这使我们能够了解在细胞水平上驱动这一过程的因素以及它如何发挥作用。被控制。”
在最新的研究中，研究人员利用他们的模型，利用相当于细胞亡射线的东西——希尔开发的一种名为 2Phatal 的光子设备——对少突胶质细胞 DNA 造成致命损伤。他们还使用了去除髓磷脂的标准方法，该方法使用铜基素铜宗作为比较。
正如之前的研究报道的那样，未成熟的细胞很快亡。但较老的细胞仍然存活下来，达特茅斯研究小组最初将其解释为对 DNA 损伤的抵抗力。
当研究人员在 45 天后使用希尔实验室开发的长期高分辨率成像技术检查成熟细胞时，这项研究成为焦点。希尔说：“就在那时，我们发现细胞并没有抵抗损伤，而是经历了长期的细胞亡。”
“没有人在 DNA 损伤后那么长时间内检查细胞亡情况。这是我们在文献中找到的唯一一个细胞经历如此创伤性事件并停留超过一周的例子，”他说。
查普曼说，由于人类终生都有少突胶质细胞，因此这些细胞会积累 DNA 损伤，并且比其他细胞更有弹性。 “这就是为什么我们认为这种效应适用于衰老。这些细胞可能持续这么长时间的原因之一是因为它们习惯于在衰老过程中自然经历这种损伤，”他说。
希尔和查普曼说，这项研究为更多问题打开了第一扇大门，比如延长亡是否是一件好事。希尔说，这可能相当于髓磷脂功能失调，仅仅位于轴突上比根本没有髓磷脂更糟糕。它将细胞与周围组织隔离，基本上使其缺乏营养。
“这几乎就像是垃圾在轴突上停留了 45 天。我们是想保存这些垃圾还是加快其清除速度?直到看到这个，我们才知道这是一个问题，”希尔说。
“如果我们了解细胞亡机制，也许我们可以加速它并消除功能失调的髓磷脂，”他说。 “我们一直在努力拯救细胞和组织，但你必须知道它们是否值得拯救。”
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