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科学家逆转小鼠与年龄相关的记忆丧失

剑桥和利兹的科学家已经成功逆转了小鼠与年龄相关的记忆丧失,并表示他们的发现可能会导致治疗方法的发展,以防止人们随着年龄的增长而丧失记忆力。

在今天发表在Molecular Psychiatry 上的一项研究中,该团队表明,大脑细胞外基质的变化——神经细胞周围的“支架”——会导致记忆力随着年龄的增长而丧失,但使用基因治疗可以逆转这些变化。

最近的证据表明神经周围网络 (PNN) 在神经可塑性(大脑学习和适应的能力)以及记忆中的作用。PNN 是软骨样结构,主要围绕大脑中的抑制性神经元。它们的主要功能是控制大脑的可塑性水平。它们在人类 5 岁左右出现,并关闭增强可塑性的时期,在此期间大脑中的连接得到优化。然后,可塑性被部分关闭,使大脑更有效率但可塑性降低。

PNN 含有称为硫酸软骨素的化合物。其中一些,如 4-硫酸软骨素,抑制网络的作用,抑制神经可塑性;其他的,如 6-硫酸软骨素,促进神经可塑性。随着年龄的增长,这些化合物的平衡会发生变化,并且随着 6-硫酸软骨素水平的降低,我们学习和形成新记忆的能力也会发生变化,从而导致与年龄相关的记忆力下降。

剑桥大学和利兹大学的研究人员调查了操纵 PNN 的硫酸软骨素成分是否可以恢复神经可塑性并缓解与年龄相关的记忆缺陷。

为此,该团队观察了 20 个月大的老鼠——被认为非常老——并使用一套测试表明,与 6 个月大的老鼠相比,这些老鼠的记忆力出现了缺陷。

例如,一项测试涉及查看老鼠是否识别出一个物体。老鼠被放置在一个 Y 形迷宫的起点,然后离开去探索两条手臂末端的两个相同的物体。过了一会儿,老鼠再次被放入迷宫中,但这次一只手臂包含了一个新物体,而另一只手臂则包含了重复物体的副本。研究人员测量了老鼠探索每个物体的时间,以查看它是否记住了之前任务中的物体。年长的老鼠不太可能记住这个物体。

该团队使用“病毒载体”治疗衰老小鼠,这种病毒能够将 6-硫酸软骨素硫酸盐的数量重组到 PNN 中,并发现这完全恢复了老年小鼠的记忆,达到与年轻的老鼠。

利兹大学生物医学科学学院的 Jessica Kwok 博士说:“当我们用这种治疗方法治疗衰老的老鼠时,我们看到了显着的结果。记忆力和学习能力恢复到了他们自出生以来从未见过的水平。年轻多了。”

为了探索 6-硫酸软骨素在记忆力丧失中的作用,研究人员培育了经过基因操纵的小鼠,它们只能产生低水平的化合物来模拟衰老的变化。即使在 11 周时,这些小鼠也表现出过早失忆的迹象。然而,使用病毒载体增加6-硫酸软骨素水平后,它们的记忆力和可塑性恢复到与健康小鼠相似的水平。

剑桥大学 John van Geest 脑修复中心的 James Fawcett 教授说:“令人兴奋的是,虽然我们的研究只在老鼠身上,但同样的机制应该在人类身上起作用——人类体内的分子和结构。大脑与啮齿动物的大脑相同。这表明有可能防止人类在老年时发生记忆丧失。”

该团队已经确定了一种潜在的药物,已获准供人类使用,可以口服并抑制 PNN 的形成。当这种化合物被给予小鼠和大鼠时,它可以恢复衰老时的记忆,还可以改善脊髓损伤的恢复。研究人员正在研究它是否可能有助于缓解阿尔茨海默病动物模型的记忆丧失。

Fawcett 教授团队采用的方法——使用病毒载体进行治疗——越来越多地用于治疗人类神经系统疾病。该中心的第二个团队最近发表了一项研究,表明它们可用于修复青光眼和痴呆症造成的损伤。

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