Cell子刊：大腦衰老變化最大的可能是膠質細胞，而非神經元

衰老大腦和年輕大腦之間的區別不在於神經元的數量，而是神經膠質的數量和功能。在1月10日Cell Reports上的一項研究中，倫敦大學學院的研究人員檢查了年齡從16歲到106歲的480名個體的屍檢大腦樣本，他們發現一個人的神經膠質狀態與年齡密切相關，以至於研究人員可以通過膠質細胞來於預測年齡。這項工作為更好地理解神經膠質細胞在晚年大腦疾病中的作用奠定了基礎。

本文的主要研究人員，弗朗西斯?克里克研究所及倫敦大學學院的神經生物學家Jernej Ule說，「我們廣泛地描述了10個人類腦區內的衰老相關基因表達變化，結果發現，神經膠質細胞比神經元的變化更大。」

大腦中主要有三種類型的神經膠質細胞，它們對神經元行使不同功能。其中，少突膠質細胞的主要功能是在中樞神經系統（CNS）中包繞軸突、形成絕緣的髓鞘結構、協助生物電信號的跳躍式高效傳遞並維持和保護神經元的正常功能；小膠質細胞是CNS中的免疫細胞，它們相當於腦和脊髓中的巨噬細胞，其介導的神經炎症在CNS的損傷及疾病的轉歸過程中起著非常重要的作用；星形膠質細胞是哺乳動物腦內分布最廣泛的一類細胞，也是膠質細胞中體積最大的一種。它們伸展充填在神經細胞的胞體及其突起之間，起支持、引導和分隔神經細胞的作用。同時也可以分泌一些神經營養因子和細胞因子，調節神經元功能。

基於對人腦組織樣品（主要來自UK Brain Expression Consortium）的分析，研究人員顯示，隨著衰老，星形膠質細胞和少突膠質細胞特異性基因在某些腦區表達發生改變，尤其是在海馬和黑質中，這兩個腦區對記憶和運動十分重要。而小膠質細胞特異性基因的表達在所有腦區域增加。

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接下來研究人員初步觀察這些基因表達變化是否可能與腦細胞群體變化有關。通過比較3個年輕和3個老年大腦的組織樣品，他們發現少突膠質細胞的數量隨著年齡在額葉皮層中減少，並進一步確認這可能對應少突膠質細胞特定基因的表達減少。其他類型的細胞具有更複雜的變化模式。

「我們開發了一個非常好的機器學習程序，通過成千上萬的少突膠質細胞和神經元獲得可靠的數據，但我們想了解是否基因表達減少確實能導致分子或細胞水平的變化，」Ule說， 「我們的確看到少突膠質細胞消失，但是我們沒有觀察到神經元細胞數量的劇烈變化，除了最大的神經元有所減少，這十分有趣，因為那些最大的神經元通常與神經退行性疾病有關。

一個意想不到的發現是某些膠質細胞基因表達模式可以預測普通人群的年齡。雖然這只能在死後進行，並且對某些不太適用，但它確實為科學家提供了一個新方法以理解大腦老化和年齡相關疾病的關聯。研究人員的最終目標是觀察基因突變或其他變數是否會引起基因表達差異，從而導致疾病發生。

參考資料：

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

Glia, not neurons, are most affected by brain aging

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