一项由国立卫生研究院(NIH)资助的研究揭示了海马体免疫环境的重大变化，该部分大脑在学习和记忆中发挥着核心作用。研究结果表明，这种免疫重塑始于中年，可能有助于解释衰老如何导致在神经退行性疾病中常见的长期大脑炎症。NIH国家衰老研究所(NIA)主任理查德·霍德斯(Richard Hodes)博士表示：“衰老是痴呆症最大的单一风险因素，但我们对其如何驱动疾病的理解仍然不够完整。这种先前隐藏的微胶质细胞变化，现在通过技术和思维的创新得以揭示，可能是帮助我们完成这一难题的重要线索。” 中年时大脑免疫细胞开始变化 加利福尼亚大学圣地亚哥分校、纽约基因组中心和加利福尼亚大学欧文分校的研究人员使用先进的单细胞方法研究了40名年龄在20至95岁之间的神经正常成人的尸检海马体组织。分析发现，作为大脑主要免疫细胞的微胶质细胞，自50岁至75岁逐渐减少。同时，它们似乎被具有较强炎症信号的细胞和其他与周围血液中免疫细胞相似的特征的细胞取代。这一发现挑战了关于微胶质细胞的长期假设。这些细胞在胚胎生长期间首次发展，科学家通常认为它们留在大脑中并在人的一生中不断更新。 先进工具揭示细胞来源 为了以极其详细的方式研究衰老对人脑的影响，研究小组将基因活动的标准测量与绘制基因组3D结构和化学修饰（称为表观基因组）的新方法相结合。加利福尼亚大学圣地亚哥分校表观基因组中心单细胞基因组学主任纳森·泽姆克(Nathan Zemke)博士表示：“基因表达告诉我们细胞今天在做什么，但表观遗传标记保留了细胞来自何处的信息。通过结合这些方法，我们揭示了衰老人脑免疫细胞的身份和谱系的重大变化，这些变化仅靠基因表达数据无法揭示。”这些结合的方法使研究人员能够识别免疫细胞身份和来源的变化，如果仅研究基因活动，则这些变化会被隐藏。 衰老也影响血脑屏障 研究还发现，帮助维持血脑屏障的细胞在衰老过程中出现下降的迹象，血脑屏障是控制血液如何进入大脑的保护性边界。在许多种类的大脑细胞中，衰老也与基因组物理组织的广泛和协调变化相关。“这些渐进的结构性扰动与基因调控和细胞身份的变化密切相关，可能揭示了人脑衰老的一个基本特征，”参与研究的对应作者、纽约基因组中心的科学主任及首席执行官、哥伦比亚大学的遗传学与发育学教授宾·任(Bing Ren)博士说。 与阿尔茨海默病的潜在联系 未来的研究将探讨为什么常驻微胶质细胞随着年龄的增长而减少，以及新识别的免疫细胞转变是否直接与阿尔茨海默病和其他与衰老相关的神经病症有关。“了解这些细胞转变可能提供新的机会，以开发干预措施，保持大脑功能并减少对神经退行性疾病的脆弱性，”加利福尼亚大学欧文分校神经回路映射中心主任、该研究的对应作者徐相敏(Xiangmin Xu)博士表示。NIH通过NIA资助了这项研究，资助号为R01AG067153和R01AG082127，以及NIH共同基金4D Nucleome (4DN) 项目资助号1U01DA052769。该研究是由4DN资助并发表在《科学》和《科学进展》上的一系列研究的一部分。这些论文共同提供了有关基因组3D组织如何塑造人类发展、衰老及许多疾病的新见解。