身体衰老往往在外部表现之前就已悄然发生。科学家们长期以来一直在寻找简单方法来测量身体老化速度。如今,血液中的一种小蛋白可能提供重要线索。
一项简单的血液测试或可揭示动物衰老速度。图宾根大学的科学家研究了一种名为神经丝轻链(NfL)的蛋白。他们发现这种蛋白有助于衡量身体衰老程度。研究还表明,NfL水平可能帮助预测不同动物的预期寿命。
什么是神经丝轻链?
神经丝轻链是一种存在于脑部和神经系统其他部分神经细胞内的蛋白质。
当神经细胞受损或随年龄自然退化时,NfL会渗入血液。现代实验室工具能够检测血液样本中这种蛋白的微量水平。
医生已在人类医学中使用NfL。阿尔茨海默症和肌萎缩侧索硬化症(ALS)等疾病患者的NfL水平较高。然而,科学家也发现,作为正常衰老的一部分,健康人群的NfL水平会随年龄缓慢上升。
“在阿尔茨海默症和ALS等神经退行性疾病中,血液中NfL水平升高。但其浓度在健康人群随年龄增长也会升高。我们现在观察到小鼠、猫、狗和马中存在非常相似的年龄相关上升,”马蒂亚斯·朱克教授表示。
动物中相似的衰老模式
为验证这一模式是否存在于动物中,研究人员分析了来自57个物种的862只动物的血液样本。
研究团队根据各物种典型寿命,将动物分为幼年、成年和老年阶段。
在小鼠、猫、狗、马和人类中,NfL水平均随年龄显著上升。
这种上升幅度惊人——猫最高达36倍,小鼠和狗约14倍,人类约7倍,马约3倍。
各物种模式相似:NfL在成年期缓慢上升,接近生命终点时急剧增加。这一趋势表明,衰老的神经系统在哺乳动物中遵循共同的生物学过程。
性别对NfL水平影响不大。年龄是变化的主要因素。
血液测试预测动物寿命
该研究还检验了NfL能否预测动物寿命。在人类中,先前研究已将较高NfL水平与更高死亡风险关联。这项新研究在小鼠中验证了这一观点。
研究人员追踪了44只老年小鼠,随动物衰老多次采集血液样本。科学家未仅关注单次测量值,而是计算了NfL水平随时间的变化速率。
结果清晰明了:NfL上升较快的小鼠死亡更早,上升较慢的小鼠寿命更长。统计分析显示,NfL变化速率每增加一次,死亡风险显著升高。
“因此,我们的数据表明,小鼠预期寿命可通过NfL水平变化速率估算——这与衰老人类的研究报道相似,”伯格曼表示。
本研究使用的小鼠不会自然发展出类似人类的神经退行性疾病。这一细节表明,即使没有隐匿性脑部疾病,NfL也可能预测死亡率。
基线水平与寿命差异
研究团队还比较了13个物种幼年动物的NfL基线水平。寿命较长的物种往往基线NfL水平较低。
小鼠等小型动物的基线水平高于大象等大型动物。
然而,自然界中体型与寿命紧密关联:大型动物通常寿命更长。由于这种关联,科学家无法完全区分体重和寿命的影响。
研究人员提出了可能解释:大型身体可能更稀释脑源性NfL。
另一观点涉及新陈代谢:小型动物通常代谢率更快。较快代谢可能导致神经细胞更新加速和更多NfL释放。
先前研究表明,饮食限制会降低NfL水平。由于饮食限制减缓代谢,这支持了代谢解释。
跨哺乳动物及其他物种
研究团队在测试的每种哺乳动物中都检测到NfL,包括除核心五种外的39个额外物种。血液中测量的NfL片段氨基酸序列在各物种间高度相似。
这种相似性表明,NfL释放入血是一种古老且保守的生物学过程。
在爬行动物和鸟类中,结果参差不齐:鳄鱼和鹦鹉等部分物种显示可检测水平,但许多其他物种未检测到。
科学家认为,这可能由于NfL水平过低难以测量,或蛋白微小差异导致检测困难。
研究的更广泛意义
这项研究为人兽医学开辟了新可能。简单血液测试可帮助测量生物年龄、监测脑健康,甚至测试动物抗衰老疗法。
近期研究表明,释放的NfL片段可能激活脑内免疫细胞。衰老常涉及免疫变化,因此NfL可能连接神经老化与免疫反应。
“总体而言,我们的数据表明,痴呆症研究中的分析方法在评估动物生物年龄、神经系统健康和预期寿命方面,对兽医学同样具有前景,”朱克表示。
从小鼠到大象,血液中一种小蛋白可揭示神经系统衰老速度。随着更多研究,NfL或将成为理解跨物种衰老与生存的重要工具。
该研究发表在《PLOS生物学》期刊上。
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