隨著年齡的增長,許多人會患上阿爾茨海默病或其他形式的失智癥。然而,即使他們的大腦顯示出潛在的神經(jīng)退化跡象,其他人在老年時仍然保持頭腦敏銳。

麻省理工學院11月3日消息

在這些具有認知彈性的人中,研究人員已將教育水平和智力刺激活動所花費的時間確定為有助于預防失智癥的因素。麻省理工學院(MIT)研究人員的一項新研究表明,這種彈性似乎激活了一個名為 MEF2 的基因家族,該家族控制著大腦中促進對認知能力下降的抵抗力的遺傳程序。

研究人員在人類和小鼠中觀察到 MEF2 與認知彈性之間的這種聯(lián)系。研究結果表明,增強 MEF2 或其靶標的活性可能會預防與年齡相關的失智癥。

麻省理工學院皮考爾學習與記憶研究所所長蔡立慧(Li-Huei Tsai )說:“人們越來越明白,存在可以保護大腦功能的彈性因素。當我們考慮治療干預或預防認知衰退和神經(jīng)退行性相關失智癥時,了解這種彈性機制可能會有所幫助。”

Tsai 是該研究的資深作者,該研究近日發(fā)表在《科學轉化醫(yī)學》(Science Translational Medicine)雜志上。主要作者是最近獲得麻省理工學院博士學位的Scarlett Barker 和麻省理工學院博士后研究員以及波士頓兒童醫(yī)院醫(yī)生 Ravikiran (Ravi) Raju。

研究于2021年11月3日發(fā)表在《Science Translational Medicine》(最新影響因子:17．956)雜志上

保護作用

大量研究表明,環(huán)境刺激提供了一些針對神經(jīng)退行性疾病影響的保護。研究已將教育水平、工作類型、所講語言的數(shù)量以及在閱讀和填字游戲等活動上花費的時間與更高程度的認知彈性聯(lián)系起來。

麻省理工學院的團隊著手試圖弄清楚這些環(huán)境因素如何在神經(jīng)元水平上影響大腦。他們同時研究了人類數(shù)據(jù)集和小鼠模型,并且兩條軌道都作為關鍵參與者匯聚到 MEF2 上。

MEF2 是一種轉錄因子,最初被確定為對心肌發(fā)育很重要的因子,但后來被發(fā)現(xiàn)在神經(jīng)元功能和神經(jīng)發(fā)育中發(fā)揮作用。麻省理工學院團隊發(fā)現(xiàn),在總人數(shù)略多于 1,000 人的兩個人類數(shù)據(jù)集中,認知彈性與 MEF2 及其調節(jié)的許多基因的表達高度相關。

其中許多基因編碼離子通道,控制神經(jīng)元的興奮性,或者它激發(fā)電脈沖的難易程度。研究人員還發(fā)現(xiàn),從人類腦細胞的單細胞 RNA 測序研究中,MEF2 似乎在彈性個體前額葉皮層的興奮性神經(jīng)元亞群中最為活躍。

為了研究小鼠的認知彈性,研究人員比較了在沒有玩具的籠子里飼養(yǎng)的小鼠,以及放在更刺激的環(huán)境中的小鼠,它們有跑輪和每隔幾天更換一次玩具。正如他們在人類研究中發(fā)現(xiàn)的那樣,MEF2 在暴露于豐富環(huán)境的小鼠大腦中更加活躍。這些小鼠在學習和記憶任務中也表現(xiàn)得更好。

當研究人員敲除額葉皮層中的 MEF2 基因時,這阻止了小鼠從豐富環(huán)境中受益的能力,它們的神經(jīng)元變得異常興奮。

“這特別令人興奮,因為它表明 MEF2 在確定響應環(huán)境變量的整體認知潛力方面發(fā)揮作用,” Raju說。

研究人員隨后探索了 MEF2 是否可以逆轉小鼠模型中認知障礙的一些癥狀,該模型表達了一種可以在大腦中形成纏結并與失智癥相關的 tau 蛋白版本。如果這些小鼠在年輕時被設計為過表達 MEF2,它們在以后的生活中不會表現(xiàn)出由 tau 蛋白產(chǎn)生的常見認知障礙。在這些小鼠中,過表達 MEF2 的神經(jīng)元不太容易興奮。

“許多關于神經(jīng)變性的人類研究和小鼠模型研究表明,神經(jīng)元在疾病進展的早期階段變得過度興奮,” Raju 說, “當我們在神經(jīng)退行性疾病的小鼠模型中過度表達 MEF2 時,我們發(fā)現(xiàn)它能夠防止這種過度興奮,這可能解釋了為什么它們在認知方面的表現(xiàn)優(yōu)于對照小鼠。”

增強韌性

研究結果表明,增強 MEF2 活性有助于預防失智癥;然而,研究人員表示,由于 MEF2 也會影響其他類型的細胞和細胞過程,因此需要進行更多研究以確保激活它不會產(chǎn)生不良副作用。

MIT 團隊現(xiàn)在希望進一步研究 MEF2 如何通過暴露于豐富的環(huán)境而被激活。除了他們在本研究中探索的離子通道之外,他們還計劃檢查 MEF2 控制的其他基因的一些影響。此類研究可能有助于揭示藥物治療的其他目標。

“你可以通過識別對誘導彈性和神經(jīng)保護至關重要的一個子集或一類效應子來想象一種更有針對性的治療,” Raju 說。

參考文獻

Source:Massachusetts Institute of Technology

Study links gene to cognitive resilience in the elderly

Reference:

Scarlett J． Barker, Ravikiran M． Raju, Noah E．P． Milman, Jun Wang, Jose Davila-Velderrain, Fatima Gunter-Rahman, Cameron C． Parro, P． Lorenzo Bozzelli, Fatema Abdurrob, Karim Abdelaal, David A． Bennett, Manolis Kellis, Li-Huei Tsai． MEF2 is a key regulator of cognitive potential and confers resilience to neurodegeneration． Science Translational Medicine, 2021; 13 (618) DOI: 10．1126/scitranslmed．a(chǎn)bd7695

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