惊人发现！衰老大脑生成新神经元有良方

人类大脑中的大多数神经元能存续一生，这是事出有因的。

复杂且长期的信息被保存在它们突触之间的复杂结构关系里。

有趣的是，在成年人大脑中，仍有一些新的神经元是由一群被称作神经干细胞的细胞生成的。

然而，随着大脑的老化，它们生成这些新神经元的能力愈发薄弱，这种态势可能会引发毁灭性的神经后果，不光影响记忆，还会影响像阿尔茨海默病和帕金森病之类的退行性脑病，以及中风或其他脑损伤后的康复。

斯坦福医学院的一项新研究于 10 月 2 日发表在《自然》杂志上，为成年大脑中负责产生新神经元的神经干细胞随着大脑老化而活跃度降低的方式及原因带来了新的曙光。

这项研究还给出了一些有趣的后续举措，通过瞄准新发现的途径来化解旧的神经干细胞的被动状态，甚至刺激需要修复的年轻大脑中的神经发生（即新神经元的生成），进而重新激活干细胞。

安妮·布鲁内特（Anne Brunet）博士，身为遗传学教授，和她的团队运用 CRISPR 平台（一种准许科学家精准编辑活细胞遗传密码的分子工具），对全基因组展开搜索，寻觅那些在敲除后能够增强老年小鼠培养样本中神经干细胞活性，却对年轻小鼠无效的基因。

“我们首先发现了 300 个具有这种能力的基因——这数量可不少。”米歇尔和蒂莫西·巴拉克特捐赠教授布鲁内特强调说。在把候选基因缩小到 10 个之后，“有一个尤其引起了我们的注意，”布鲁内特说道。“它是名为 GLUT4 蛋白的葡萄糖转运蛋白的基因，这意味着老年神经干细胞内及周围升高的葡萄糖水平或许会让这些细胞处于不活跃状态。”

动态的大脑

泰森·鲁茨博士讲，大脑的有些部分，像海马体和嗅球，很多神经元的寿命较短，它们会定期消亡，并且有可能被新的神经元替换。泰森·鲁茨博士是布鲁内特实验室的前博士后学者，也是《自然》杂志这篇论文的主要作者。

“在大脑的这些更具动态的部分，起码在年轻且健康的大脑里，”他讲，“新的神经元不停地诞生，更短暂的神经元被新的神经元给取代了。”

鲁茨如今是 ReneuBio 的科学顾问和联合创始人，他研发出了一种在体内测试新发现的遗传途径的办法，“在那儿结果才是真的重要，”布鲁内特说道。

鲁茨利用了大脑中神经干细胞被激活的区域——室管膜下区，与新细胞增殖和迁移到的位置——嗅球之间的距离。在老鼠大脑中，这两个区域相距数毫米。

通过敲除室管膜下区中的葡萄糖转运蛋白基因，等待数周，然后计算嗅球中的新神经元数量，该团队证明，敲除该基因确实对神经干细胞具有激活及增殖的作用，导致活体小鼠中新神经元的产生显著增加。

通过采取顶级的干预措施，他们观察到小鼠新生神经元增加了两倍多。

“这让我们能够观察到神经干细胞的三个关键功能，”鲁茨说道，“首先呢，我们可以看出它们在增殖；其次呀，我们可以看到它们正在迁移到嗅球，这正是它们应该去的地方；第三呢，我们可以看到它们在那个部位形成新的神经元。”

鲁茨表示，同样的技术还能够应用于脑损伤方面的研究。“脑室下区的神经干细胞也在对由中风或创伤性脑损伤所导致的脑组织损伤进行修复。”

'一个充满希望的发现'

布鲁内特称，葡萄糖转运蛋白的这种关联“是一个充满希望的发现”。首先，这不但表明存在设计药物或基因疗法以开启老年或受伤大脑中的新神经元生长的可能性，而且存在开发更简便的行为干预手段的可能性，比如低碳水化合物饮食，其或许能够调节老年神经干细胞摄取的葡萄糖量。

研究人员发现了其他值得后续深入研究的具有刺激性的途径。与初级纤毛有关的基因，也就是某些脑细胞的一部分，在感知和处理诸如生长因子和神经递质等信号方面发挥着关键作用，并且也和神经干细胞的激活相关。

这一发现使研究小组坚信他们的方法是有效的，部分原因在于此前不相关的工作已经发现了纤毛组织与神经干细胞功能之间的关联。布鲁内特说，这也令人感到兴奋，因为与葡萄糖传递的新线索的关联或许能够指向可能同时涉及这两种途径的替代性治疗途径。

“初级纤毛——及其影响干细胞静止、代谢和功能的能力——与我们在葡萄糖代谢方面的发现之间可能存在有趣的交互作用，”她说。

“下一步，”布鲁内特继续说道，“是更仔细地研究葡萄糖限制，与敲除葡萄糖转运基因相反，对活体动物的作用。”