站长之家 - 业界 2021-11-07T14:13:43 +08:00

MIT研究人员发现了跟老年人的认知能力有关的基因

许多人随着年龄的增长会出现阿尔茨海默症或其他形式的痴呆症。然而也有一些人即使他们的大脑显示出潜在的神经变性迹象,但到了晚年仍然保持敏锐。在这些认知能力强的人中,研究人员已经发现教育水平和花在智力刺激活动上的时间是有助于预防痴呆症的因素。

麻省理工学院研究人员的一项新研究表明,这种丰富的活动似乎激活了一个名为MEF2的基因家族,该家族控制着大脑中的一个遗传程序并促进了对认知能力下降的抵抗。

研究人员在人类和小鼠身上都观察到了MEF2和认知能力之间的这种联系。这些发现表明,增强MEF2或其目标的活性可能会保护人们免受与年龄有关的痴呆症的影响。

MIT Picower学习和记忆研究所所长Li-Huei Tsai说道:“人们越来越明白,有一些复原力因素可以保护大脑的功能。当我们考虑治疗性干预或预防认知衰退和神经变性相关的痴呆时了解这种弹性机制可能是有帮助的。”

Tsai是这项研究的资深作者,该研究于2021年11月3日发表在《cience Translational Medicine》上。其他作者还包括MIT最近的博士学位获得者Scarlett Barker和MIT博士后研究员、波士顿儿童医院医生Ravikiran (Ravi) Raju。

保护性作用

大量的研究表明,环境刺激对神经变性的影响提供了一些保护。研究表明,教育水平、工作类型、使用的语言数量及花在阅读和做填字游戏等活动上的时间跟较高程度的认知复原力有关。

MIT的研究小组开始尝试找出这些环境因素如何在神经元水平上影响大脑。他们同时研究了人类数据集和小鼠模型,这两条线索都集中在MEF2上,认为它是一个关键角色。

MEF2是一个转录因子,最初被认为是对心肌发育很重要的一个因素,但后来发现它在神经元功能和神经发育中起作用。在两个人类数据集中(总共包括略多于1000人),MIT的团队发现,认知能力跟MEF2及其调节的许多基因的表达高度相关。

这些基因中有着许多编码离子通道,它们控制着神经元的兴奋性或说控制着神经元发射电脉冲的容易程度。研究人员还从人类脑细胞的单细胞RNA测序研究中发现,MEF2似乎在有复原力的人的前额皮层的兴奋性神经元亚群中最为活跃。

为了研究小鼠的认知能力,研究人员比较了在没有玩具的笼子里长大的小鼠及被放在一个更有刺激性的环境中的小鼠(该环境中有一个跑步轮和玩具,每隔几天就会被换掉)。正如研究人员在人类研究中发现的那样,MEF2在暴露于丰富环境中的小鼠的大脑中更加活跃。这些小鼠在学习和记忆任务中的表现也更好。

当研究人员敲除额叶皮层中的MEF2基因时,这阻止了小鼠从丰富环境中成长的能力,它们的神经元变得异常兴奋。

Raju表示:“这特别令人兴奋,因为它表明MEF2在决定对环境中的变量的整体认知潜力方面发挥着作用。”

研究人员随后探讨了MEF2是否能逆转一种小鼠模型中的一些认知障碍症状,这种模型表达一种能在大脑中形成缠结并与痴呆症有关的tau蛋白。如果这些小鼠在年轻时被设计成过度表达MEF2,它们就不会显示出生命后期由tau蛋白产生的通常认知障碍。在这些小鼠中,过量表达MEF2的神经元的兴奋性较低。

Raju说道:“许多关于神经变性的人类研究和小鼠模型研究表明,神经元在疾病进展的早期阶段变得过度兴奋。当我们在神经变性的小鼠模型中过度表达MEF2时,我们看到它能防止这种过度兴奋,这可能解释了为什么他们的认知表现比对照小鼠更好。”

增强复原力

研究人员称,这些发现表明,增强MEF2的活性可能有助于防止痴呆症;然而由于MEF2还影响其他类型的细胞和细胞过程,因此需要进行更多的研究以确保激活它不会产生不利的副作用。

MIT的研究小组现在希望进一步研究MEF2如何通过暴露在一个丰富的环境中而被激活。除了在这项研究中探索的离子通道之外,他们还计划检查MEF2控制的其他基因的一些影响。此类研究可能有助于揭示药物治疗的其他目标。

Raju说道:“你有可能想象出一种更有针对性的疗法,通过确定一个子集或一类效应器,对诱导复原力和神经保护至关重要。”

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