科學家利用基因表達來了解星形細胞是如何隨年齡變化

【博科園-科學科普】Salk的研究人員已經發現，在大腦發育的早期，基因會被激活，從而切斷神經元之間的連接，而大腦的細微調節功能又被激活，這種基因被稱為星形膠質細胞。這項工作於2018年1月2日在細胞報告中出現，表明星形膠質細胞可能是預防或逆轉正常衰老作用的良好治療靶點。

alk分子神經生物學實驗室的助理教授尼古拉·艾倫說：研究非神經元的腦細胞，特別是星形膠質細胞對神經元功能的影響，在很大程度上影響了大腦發育過程中的神經元功能S。但我們想要了解，為什麼在一個健康的衰老大腦中，神經元之間的交流並不像以前那樣好。

星形膠質細胞的核糖體被標記為紅色，使用核糖標記法。綠色染色顯示星形支持細胞的細胞核。圖片版權：Salk Institute

雖然沒有像神經元一樣被研究，星形細胞——以其星形外觀命名——佔大腦細胞的三分之一到二分之一，並且越來越多地被發現對神經元功能至關重要。艾倫之前發現了一種由星形膠質細胞分泌的蛋白質，幫助神經元形成活躍的連接，即突觸。沒有這種幫助，神經元就無法交流。神經科學家們知道，在年輕的大腦中，突觸被激活並被激活，而在成人的大腦中，它們大多是穩定的。但在衰老的大腦中，神經元開始失去聯繫，也無法交流。Allen和研究生Matthew Boisvert想知道，在衰老過程中，突觸和神經元之間的交流變化是否與星形膠質細胞的變化有關。

為了找到答案，他們決定比較成年大腦中星形膠質細胞的基因表達和老鼠的老年大腦。這將使他們知道哪些基因在這兩個階段是活躍的。Boisvert選擇比較了4個月大的老鼠，它們在老鼠的年齡是成年人，對兩歲大的老鼠進行比較。他使用了一種名為ribo-tag的分子技術，使他能夠發現由星形膠質細胞製造的蛋白質。它的工作原理是將蛋白質製造的細胞(稱為核糖體)分離，將DNA(基因)的mRNA拷貝轉化為蛋白質。通過一種星形細胞核糖體的分子快照，可以看到所有的mRNA拷貝在進展中，從而知道哪些基因是活躍的。

為了全面了解星形膠質細胞基因的表達，他們在小鼠大腦的四個不同區域使用了該技術:大腦皮層的兩個區域和下丘腦和小腦。令他們吃驚的是，他們發現，使星形膠質細胞成為星形膠質細胞的大部分特性並沒有隨著年齡的變化而改變，這與時間是相當一致的。但變化的是:在發育過程中，基因會導致神經元之間的連接丟失，而這些基因在衰老的星形膠質細胞中再次被激活。

隨著年齡的增長，這些星形膠質細胞會重新激活某種基因程序，導致神經元失去聯繫。有趣的是星形膠質細胞看起來最不一樣的區域是大腦區域，那裡的神經元在年齡、甚至是小腦和下丘腦都有明顯的功能。這也許可以解釋為什麼新陳代謝減少和協調會隨著年齡增長而變差，因為這些功能是由下丘腦和小腦協調的。

該團隊已經將他們的研究數據公開供其他研究人員使用。在未來，實驗室計劃將老化的星形膠質細胞與疾病模型中的星形膠質細胞進行比較，以觀察是否有可能發生的病理改變，從而導致疾病的轉移。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：Cell Reports

內容：「博科園」判定符合今主流科學

來自：Salk Institute

編譯：中子星

審校：博科園

解答：本文知識疑問可於評論區留言

傳播：博科園

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