人体最重要的保护特征之一是脑屏障系统，包括血脑屏障和血液-脑脊液(CSF)屏障。这些屏障由高度特化的细胞组成，允许必需营养物质进入，同时排斥可能在血液中循环的危险毒素和病原体。科学家们长期以来一直了解这些屏障的功能，但对它们在发育过程中如何形成知之甚少。
加州大学圣地亚哥分校研究人员进行的一项新研究并在《细胞》杂志上发表，揭示了一个关键贡献者：衰老细胞。这些细胞通常与衰老和疾病相关联，但研究发现它们实际上在发育过程中帮助构建和维护大脑的保护屏障。
他们新见解的核心是对衰老细胞的不断深入理解，这些细胞传统上被称为"僵尸"细胞，因为它们不再能够分裂，但也不会完全死亡。衰老细胞随着年龄增长而积累，已被证明与组织功能障碍、慢性炎症和认知能力下降有关，使它们成为旨在减缓年龄相关衰退的疗法的有吸引力靶点。
然而，近年来的新研究表明，衰老细胞并非严格与衰老和疾病相关。研究人员发现，在发育中的小鼠胚胎中暂时出现的衰老细胞在肢体和肾脏发育中发挥作用。其他研究发现，衰老细胞在伤口愈合中有短暂作用，表明这些细胞在某些情况下可能有益。这导致了一种观点，即衰老在短暂时可能是有益的，但当其持续存在时则有害。
生物科学学院助理教授希鲁伊·梅哈雷纳(Hiruy Meharena)实验室的研究表明，衰老细胞在大脑发育中扮演着先前未被认识的角色。
项目科学家阿什利·沃森(Ashley Watson)在研究小鼠发育中的大脑时，发现衰老细胞在两个关键脑屏障系统形成过程中的特定阶段出现：血脑屏障和血液-CSF屏障。
沃森作为该研究的第一作者表示："我们发现，这些与衰老相关的状态出现在非常特化的屏障细胞类型中，并在大脑发育的精确时刻出现，表明它们可能在构建大脑的保护屏障中发挥专门作用。"
研究人员在研究中使用了多种方法，包括单细胞RNA测序、成像和遗传谱系追踪。他们发现，三种细胞类型在发育过程中进入衰老状态：血管内皮细胞、脑内巨噬细胞和脉络丛上皮细胞。这些细胞以不同方式促进大脑保护屏障的形成。在内皮细胞和巨噬细胞中，衰老似乎有助于协调血管模式和血脑屏障的形成。在产生CSF并形成血液-CSF屏障的脉络丛中，衰老似乎支持屏障的发育和功能。
他们发现，衰老的血管内皮细胞和脑内巨噬细胞仅在形成血脑屏障的胚胎血管生长和重塑过程中短暂出现。相比之下，脉络丛上皮细胞在发育后长期保留衰老特征，并一直存在于成年期。
梅哈雷纳表示："这是最出人意料的发现之一。发育性衰老通常被视为一个短暂的过程。在这里，我们发现大脑中有一群细胞似乎将衰老相关特征维持到成年期。这项研究表明，衰老在大脑中可以采取多种形式，取决于细胞类型和发育阶段。"
为了测试这些细胞是否具有功能重要性，研究人员在胚胎发育过程中消除了衰老细胞。缺乏这些细胞的小鼠胚胎在脑屏障形成和液体平衡方面出现异常，表明与衰老相关的细胞有助于正常的大脑发育。
沃森表示："最让我们惊讶的是，衰老不是一个单一的状态。它在不同细胞类型中看起来非常不同，并且根据发生的位置和时间似乎发挥着不同的功能。此外，这些细胞并不是独立行动的。衰老似乎帮助不同类型的细胞协同工作，以构建并在某些情况下维持大脑的保护屏障。" 研究人员目前正在研究衰老及相关过程如何在脑部疾病中展开。
参考文献：Watson LA, Adelsheim Z, Carter MJ, et al. Persistent and transient senescent cells contribute to brain-barrier development. Cell. doi: 10.1016/j.cell.2026.05.022
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