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衰老常常以我们熟悉的方式显现——从白发、皱纹到记忆衰退。这长期以来激发了一个科学问题:这些变化最终能否被延缓、预防,甚至逆转?
来自西交利物浦大学、斯坦福大学、上海交通大学和中国科学院的一组科学家的研究指向了一个引人深思的可能性。在老年小鼠实验中,研究人员发现,含有与海鞘(Ascidiacea,俗称海鞘)相关化合物的膳食补充剂逆转了多种与衰老相关的迹象。
抗衰老化合物的不寻常来源
海鞘是一种海洋动物,在亚洲部分地区被食用,包括韩国(称为 meongge,멍게)和日本(称为 hoya,ホヤ)。它们可以生食,且含有高水平的化合物——缩醛磷脂(plasmalogens)。
缩醛磷脂是一种脂质(脂肪分子),是细胞膜的重要组成部分。它们天然存在于人体全身,在大脑、心脏和免疫细胞中尤为丰富。随着年龄增长,其水平往往会下降。
在多种神经退行性疾病中也观察到缩醛磷脂水平降低,包括阿尔茨海默病和帕金森病。这一关联促使研究人员探索:恢复缩醛磷脂水平是否有助于保护大脑免受衰老相关变化的影响。
为探索这一可能性,研究团队将缩醛磷脂添加到老年小鼠的饮食中,并检测这些补充剂对其行为和身体状况的影响。
结果令人瞩目。接受处理的小鼠在学习能力上表现出显著改善,身体也出现了可见变化。
该研究的通讯作者付磊教授表示:"我们的研究表明,缩醛磷脂不仅能阻止认知衰退,还可能逆转衰老大脑中的认知障碍。此外,喂食缩醛磷脂的老年小鼠长出了新的黑毛,比未喂食补充剂的老年小鼠更浓密、更有光泽。"
据研究人员称,这项工作首次详细揭示了缩醛磷脂如何影响衰老大脑。
衰老小鼠记忆力改善
为测量学习和记忆能力,科学家们使用了一种常见的实验室实验——莫里斯水迷宫(Morris water maze)。在该测试中,小鼠被放入一个含有隐藏平台的泳池中,平台可供其休息。
由于小鼠通常倾向于逃离水面,它们会逐渐学会平台的位置。经过数天训练后,年轻小鼠通常能记住平台位置并迅速游向它。老年小鼠往往需要更多时间才能找到平台,这反映了伴随衰老而来的学习和记忆能力下降。
经过五天训练后,接受缩醛磷脂的老年小鼠表现得更像年轻动物。它们到达平台的速度明显快于未接受补充剂的老年小鼠。
研究人员随后检查了动物的大脑,以确定这种改善的可能原因。
他们发现,接受缩醛磷脂的小鼠拥有更多的突触,且这些突触的状态优于未接受处理的老年小鼠。
突触是神经细胞之间进行通讯的微小连接点。它们允许信号通过神经网络传递,对学习、记忆和许多其他脑功能至关重要。
恢复衰老大脑中的连接
突触在生命早期具有高度的可适应性。这种改变和形成新连接的能力通常被称为神经可塑性,有助于大脑学习新信息和技能。
然而,随着年龄增长,突触可能变得数量减少、效率降低。类似的退化也与神经退行性疾病相关,并可能导致认知能力下降。
在实验中,接受缩醛磷脂补充剂的老年小鼠似乎比正常饮食的小鼠更能形成新的神经连接和学习新任务。这些发现表明,增加膳食中的缩醛磷脂可能有助于保护突触免受某些形式的年龄相关性退化。
研究人员还发现了两组之间的另一个重要差异:接受缩醛磷脂的小鼠脑内炎症显著降低。
炎症是身体正常免疫反应的一部分,但大脑中的慢性或过度炎症可能变得有害。随着大脑衰老,免疫活动可能失调,潜在地损害神经细胞并破坏突触间的通讯。持续性炎症也被认为是多种神经退行性疾病的重要促成因素。
因此,在缩醛磷脂处理小鼠中观察到的炎症减少,可能有助于解释它们为何在学习和记忆测试中表现更好。
缩醛磷脂可能的作用机制
科学家们尚不完全清楚膳食缩醛磷脂如何产生这些效应。付教授概述了几种可能的机制。
"我们发现,缩醛磷脂显著增加了大脑中促进神经元和突触生长发育的分子数量。这表明缩醛磷脂可以促进神经再生。
"越来越多的证据还表明,缩醛磷脂直接影响突触的结构特性。缩醛磷脂可能增加突触膜的流动性和柔韧性,从而影响神经元之间的冲动传递。"
神经再生是指神经细胞及其连接的修复、更新或再生长。如果缩醛磷脂支持这一过程,它们可能有助于衰老大脑维持或重建记忆和学习所需的某些神经回路。
研究人员还认为,这些效应可能不仅限于大脑内部直接发生的过程。
付教授指出,肠-脑连接是另一条可能的途径。
"一些研究表明,膳食缩醛磷脂会影响肠道中的微生物。已有广泛报道指出,肠道微生物与大脑之间的联系会影响神经退行性变。可能是缩醛磷脂对这一连接的影响,导致了本研究中观察到的学习和记忆改善。"
肠道中含有庞大的细菌和其他微生物群落,统称为肠道微生物组。越来越多的研究表明,这些微生物可以通过免疫信号、代谢和其他生物途径影响大脑。科学家们常将这种双向通讯系统称为肠-脑轴。
缩醛磷脂最终能否帮助人类?
付教授对这些发现充满信心,他本人每天都服用缩醛磷脂补充剂。
"我们首次证明,缩醛磷脂补充剂可能是一种阻止神经退行性变和促进神经再生的潜在干预策略。
"口服缩醛磷脂可能是改善老年人认知功能的一种可行治疗策略。"
这些发现令人振奋,但它们来自动物模型。在小鼠身上观察到的改善,并不意味着食用海鞘或服用缩醛磷脂补充剂就能逆转人类的衰老。还需要更多研究来确定人类是否会产生类似效果、有效剂量是多少,以及长期补充是否安全。
尽管如此,这些结果提出了一种不寻常的可能性。一种可食用海洋动物中含有的化合物,可能为科学家提供一种新途径,以探究衰老如何影响大脑,以及这些变化最终是否可能被逆转。