三篇论文深入了解衰老带来的神经元变化

2014-1-26 11:17 来源: 生物通
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  衰老如何影响神经元之间的联系,目前还不是很清楚,这个空白使得各种疾病的治疗更加困难,包括老年痴呆症和帕金森氏病。

  斯克利普斯研究所(TSRI)佛罗里达分校的一项最新研究,为“衰老如何影响大脑的神经回路(有时候是明显改变单神经元中的基因表达)”提供了深入了解。这些发现,为更好地理解“衰老如何影响我们的认知能力和神经退行性疾病治疗的新治疗靶点”指出了一个方向。

  斯克利普斯助理教授Sathyanarayanan V. Puthanveettil指导了这项研究,他说:“虽然我们不知道确切的原因,但我们知道,随着我们衰老,存在一个信号不平衡,我们已经在单神经元水平上捕捉到了这些变化。如果我们能够确定这一机制的基础,我们就能够靶定特定的机制,来影响或逆转人类神经元中的衰老过程。”

  为了记录单神经元的电生理特性,科学家们发明了一种新方法,并将其应用于海洋蜗牛Aplysia californica(海兔)——一种广泛使用的动物模型。海兔的许多基因表达特征,与人类基因组中的相对应。这种新方法,发表在《Journal of Visualized Experiments》上。

  利用这种方法,科学家们就可以专注于研究神经元R15——一个与含水量和生殖调控有关的爆发放电神经元(burst firing neuron),显示其如何响应神经递质乙酰胆碱和随衰老而改变的基因表达。

  在《PLOS ONE》杂志上发表的一项研究中,研究团队描述了在R15衰老期间,爆发放电和动作电位中的具体变化——在细胞与细胞间联系中发挥关键作用,结果表明,衰老期间对乙酰胆碱的响应变化,在进化期间就已经保存在生物体中(从蜗牛到哺乳动物)。

  在《BMC Genomics》发表的另一项研究中,研究团队揭示出有关R15衰老期间基因表达的未预期信息。

  Puthanveettil说:“衰老带来基因表达的双向变化。一些基因的表达上调,一些下调。这是令人惊讶的,特别是一些基因表达上调——你不一定将此与衰老联系起来。”

  研究还指出,超过1000个DNA序列,在成熟和老的R15神经元中,受到不同的调控。被改变的特定生物通路包括下列网络:细胞信号传导和骨骼肌肉系统发育;细胞死亡和存活;细胞功能的维持和胚胎发育;神经系统疾病和发育及遗传性疾病。

  为了证实这些发现,Puthanveettil及其同事们还分离和检测了三种其它海兔的神经元。有趣的是,虽然所有神经元都随衰老表现出基因表达的变化,但是这些变化在神经元之间并不一定相同。而且,变化的幅度对单个神经元也是特定的。

  目前,科学家们正在研究,衰老是如何以及为什么有差异地影响神经元。