大脑的“垃圾处理系统”随年龄增长而衰退，一项新研究发现，长寿的神经元会将成团的旧蛋白质转交给其他脑细胞。
其中许多蛋白质参与突触（神经元之间的微小间隙）的脑细胞信号传递。但在老年时，这些蛋白质的某些特性导致它们不易被分解，并开始堵塞突触。
称为小胶质细胞的支撑细胞介入帮助，修剪堵塞的突触以保持神经元放电，但研究人员推测，它们的清理工作最终可能损害脑细胞通信。
这些发现将我们对神经退行性疾病理解中的几个线索联系起来，并可能指出新的治疗靶点。
突触的丧失和功能障碍已被认为与年龄相关的认知衰退有关，并在阿尔茨海默病和其他神经退行性疾病中观察到，尽管一系列事件可能导致这些突触问题。
“我们起初并非专门研究突触，而是想了解随着衰老，一般神经元健康和功能下降背后的机制，”斯坦福大学的神经科学家伊恩·古尔德纳解释说。“我们恰好发现突触蛋白质在减缓分解和聚集方面特别脆弱。”
在我们耳边那个摇晃的生物计算机中，大约有860亿个神经元，每个神经元与多达10000个其他神经元通信，因此大脑拥有超过一千万亿个突触。
这些连接由突触蛋白质维持，它们帮助神经元生长、指导突触形成的位置，并调节神经递质（大脑的化学信使）的释放。
神经元通过称为神经递质的信号分子跨越突触发送信息。
在聚焦于突触之前，研究人员只是想观察活体动物脑细胞中蛋白质回收如何随年龄变化。于是他们在年轻、中年和老年小鼠中标记并追踪了数千种蛋白质。
该团队开发了一种新型生物标签，在蛋白质从氨基酸构建时将其整合进去。这样，他们就能看到蛋白质在被分解和回收之前能持续多久。
实验表明，年龄为24个月（相当于老年）的小鼠脑细胞无法像仅4个月大的年轻同类那样高效地回收蛋白质。
老年小鼠的神经元回收神经元蛋白质所需的时间是年轻动物的两倍，这意味着用过的蛋白质有更多时间积累。
研究人员发现，这种蛋白质周转速度的减缓在中年之后出现。
小鼠脑细胞以红色显示，而蛋白质聚集体以绿色显示。左侧的年轻小鼠脑细胞与右侧的老年小鼠脑细胞相比，蛋白质团块（即聚集体）的发生率要低得多。
此外，实验揭示了神经元如何将蛋白质团块卸载到小胶质细胞中，小胶质细胞是中枢神经系统的初级免疫细胞和垃圾处理单元。
除了清理废物蛋白质外，小胶质细胞还会修剪受损的突触，以帮助维持脑细胞之间的健康连接。
古尔德纳说：“如果小胶质细胞正在接收突触受损的蛋白质，这可能会使小胶质细胞不堪重负，导致它们功能失调。总体而言，这将是对大脑健康的有害影响。”
研究人员不知道为何突触蛋白质比其他数千种在小鼠大脑中研究的蛋白质更容易在这些团块中纠缠在一起。
但这些发现指向了一种机制，该机制连接了突触丧失和小胶质细胞功能障碍，这可能是导致老年时神经退行性疾病的部分级联反应。
小胶质细胞从过载神经元中吞噬的一些蛋白质此前已被认为与阿尔茨海默病和帕金森病有关。但有趣的是，研究人员还识别出许多以前未与神经退行性变联系起来的蛋白质。
“成就在于技术上的进步，即能够专门观察神经元细胞中的蛋白质降解和聚集，”马克斯·普朗克生物化学研究所所长、生物化学家F.乌尔里希·哈特尔告诉《发射器》的霍莉·巴克。哈特尔未参与该研究。
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古尔德纳说：“如果我们能利用我们的系统在衰老和疾病期间研究血液中神经元来源的蛋白质，我们就有可能识别出大脑健康的新生物标志物。”
这项研究发表在《自然》杂志上。
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