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Cell子刊:不是神经元,而是胶质细胞最受大脑衰老的影响

来源:生物谷 2017-01-13 07:06


2017年1月12日/生物谷BIOON/---老年大脑和年轻大脑之间的差异并不在于如此多的神经元数量,而在于被称作胶质细胞(glia)的支持细胞的存在和功能。在一项新的研究中,研究人员研究了年龄在16~106岁的480个人的死后大脑样品,结果发现一个人的胶质细胞的状态在多年内如此保持一致性以至于它能够被用来预测其年龄。这项研究为更好地理解胶质细胞在晚年的大脑疾病中所起的作用奠定基础。相关研究结果发表在2017年1月10日那期Cell Reports期刊上,论文标题为“Major Shifts in Glial Regional Identity Are a Transcriptional Hallmark of Human Brain Aging”。

论文共同通信作者、英国伦敦大学学院神经生物学家Jernej Ule说,“我们广泛地描述了10个人类大脑区域的年龄相关的基因表达变化,事实上,胶质细胞要比神经元经历更大的变化。存在相当多的大脑区域信息。这些信息将会吸引不同人的关注,比如一些人将会注意到黑质中发生的非常独特的星形胶质细胞特异性的基因表达变化模式。我们提供大量仍然需要分析的数据。”另一名论文共同通信作者是Ule的部门同事Rickie Patani。论文第一作者是Lilach Soreq。

人体存在三种类型的胶质细胞,每种类型给神经元提供不同的支持:少突胶质细胞形成绝缘的髓鞘结构,小胶质细胞起着免疫细胞的作用,星形胶质细胞辅助神经元的代谢、解毒和其他功能。基于对人类大脑组织样品(主要来自英国大脑表达协会)的分析结果,研究人员证实在大脑衰老时,少突胶质细胞和星形胶质细胞改变它们的大脑区域(特别是海马体和黑质)基因表达模式,而小胶质细胞特异性的基因表达在所有大脑区域中都会增加。

研究人员接下来对这些基因表达变化是否与大脑细胞群体中的变化相关联进行了初步研究。通过对来自3种年轻大脑的组织样品和来自3种老年大脑的组织样品进行比较,他们发现在额皮质中,少突胶质细胞的数量随着年龄的增加下降了。他们进一步确定这可能与少突胶质细胞特异性的基因表达下降相对应。其他类型的胶质细胞具有更加复杂的基因表达变化模式。

Ule说,“我们开发出一种非常好的机器学习程序,不得不仔细检查成百上千种少突胶质细胞和神经元以便获得可靠的数据,但是我们想要理解基因表达下降是否在分子水平或细胞水平上发生。我们确实观察到少突胶质细胞消失了,但是除了最大的神经元在数量上发生下降之外,我们并没有看到神经元数量发生显著的变化。这是令人关注的,这是因为这些最大的神经元通常与神经退行性疾病相关联。”

一项意料之外的发现是在普通人群中,某些胶质细胞基因表达模式能够预测年龄。尽管这种分析仅能够在人死后开展,而且某些人并不很好地符合这些基因表达模式,但是它确实给科学家们提供一种工具来理解大脑衰老如何与年龄相关疾病的病因相关联。研究人员的最终目标是观察基因突变或其他因素是否能够以一种导致疾病的方式影响基因表达。(生物谷 Bioon.com)

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Major Shifts in Glial Regional Identity Are a Transcriptional Hallmark of Human Brain Aging

Lilach Soreq, UK Brain Expression Consortium, North American Brain Expression Consortium, Jamie Rose, Eyal Soreq, John Hardy, Daniah Trabzuni, Mark R. Cookson, Colin Smith, Mina Ryten, Rickie Patani, Jernej Ule

doi:10.1016/j.celrep.2016.12.011

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