老化したマウスの脳アトラスは、時間の経過とともに白質の最も大きな変化を明らかにする

Aug 12, 2023

クレジット: Natalia Misintseva/1425352403/iStock / Getty Images Plus

老化による記憶力と認知力の低下の明らかな原因は依然として不明であり、その分子要因はさらに不明です。 今回、マウスを使った研究で、時間の経過とともに最も顕著な変化が起こるのは白質、つまり脳全体に信号を伝達するのに不可欠なニューロンであることが示唆されている。 この研究では、カロリー制限と若いマウスからの血漿注入という 2 つの老化防止治療が脳のさまざまな領域にどのような影響を与えるかについても調査されました。 加齢に伴う衰えを最も遅らせるのはどれですか? 若いプラズマ。

この結果は、正常な老化による認知機能の低下、さらには老化がアルツハイマー病やパーキンソン病、多発性硬化症などの神経変性疾患にどのように寄与するかについての洞察を提供します。

この研究は、「老化マウス脳のアトラスは、脆弱な病巣としての白質を明らかにする」という論文として Cell 誌に掲載されました。

「この研究は、そのやや不可解な地域の脆弱性を説明する方法であると考えました」と、スタンフォード大学医学部の神経学および神経科学の教授であり、スタンフォード大学ウー大学の脳回復力のためのフィルとペニー・ナイト・イニシアチブのディレクターであるトニー・ウィス・コーレイ博士は述べた。蔡神経科学研究所。

研究者らは、7つの年齢(3ヶ月から27ヶ月)にわたる59匹の雌雄マウスの脳の両半球の15領域からの1,076サンプルのプロファイリングを行った。彼らは、脳の各領域で見つかった細胞によって発現される上位の遺伝子を特定し、ランク付けした。 彼らは、頻繁に見つかり、10 以上の領域で濃度が異なる 82 個の遺伝子を特定しました。

この研究結果は、脳の深部に存在し、白色のミエリンで保護された神経線維を含む白質が、生後12か月と18か月のマウスで最も早く、最も顕著な遺伝子発現の変化を示したことを示唆している。

より具体的には、著者らは「空間的に定義された大きさの変化を示す、グリア細胞の老化を示す脳全体の遺伝子サイン」を特定したと書いている。 彼らは、空間的および単核トランスクリプトミクスを統合することにより、グリアの老化が「皮質領域と比較して白質で特に加速されるのに対し、特殊化された神経細胞集団は領域特異的な発現変化を示す」ことを発見した。

「白質における遺伝子発現の変化が記憶と認知にどのような影響を与えるかを明確に言うことはできません。 それには、より多くの遺伝子操作と神経生物学の研究が必要になるだろう」とウィス・コーレイ氏は語った。 「しかし、白質は脳のさまざまな領域を接続する配線であることはわかっています。」

過去の研究では、老化により脳内の安定した遺伝子発現パターンが破壊され、炎症や免疫反応を調節する遺伝子のスイッチがオンになり、タンパク質やコラーゲンの合成に関与する遺伝子のスイッチがオフになることが示されている。 炎症と免疫反応は、脳全体に信号を伝達する役割を担う神経の周囲の絶縁層であるミエリン鞘の完全性に影響を与えます。

「白質は、通常、皮質や海馬などのニューロンが密集した領域に焦点を当てている老化研究において、どちらかというと無視されてきた領域です」と、元ウィス・コレー研究室の博士研究員で現在は主任研究員であるオリバー・ハーン博士は語る。キャリコライフサイエンスにて。 「白質が老化に対して特に脆弱な領域としてデータに現れているという事実は、新しく興味深い仮説をもたらします。」

研究中、チームは遺伝子発現の領域特異的変化を防ぐかどうかを評価するために、カロリー制限と若いマウスからの血漿注入という2つの介入を検討した。 各介入はマウスが生後 19 か月のときに始まり、4 週間続きました。

研究者らは、カロリー制限により概日リズムに関連する遺伝子がオンになるのに対し、血漿介入により幹細胞の分化とニューロンの成熟に関わる遺伝子がオンになり、加齢に関連する遺伝子発現の選択的逆転につながることを発見した。

「介入は脳内の非常に異なる領域に作用し、著しく異なる効果を誘発するようだ」とハーン氏は述べた。 「これは、脳には高齢者の認知能力を向上させる可能性のある領域や経路が複数存在することを示唆しています。」