科学家发现保持大脑健康的潜在关键：中年期自噬

线粒体自噬，或称线粒体回收，在线粒体老化过程中起着至关重要的作用，而中年期被确定为维持大脑健康的关键阶段。新的研究揭示了大脑中线粒体自噬的动态、区域特异性模式，为衰老和神经退行性疾病提供了新的见解。

线粒体自噬的动态变化随着年龄的增长而变化，特别是在中年期，影响大脑健康和老化。这些发现为开发神经退行性疾病的疗法提供了线索。

线粒体通常被称为细胞的动力工厂，在维持细胞健康方面发挥着重要作用。当这些细胞器受损时，它们通过一个称为线粒体自噬的回收过程被清除，这对于长寿命细胞（尤其是大脑中的细胞）的正常功能至关重要。线粒体自噬功能障碍与阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病密切相关，突显了其作为药物发现和治疗进展目标的重要性。

赫尔辛基大学麦克威廉姆斯实验室的研究人员安娜·拉佩（Anna Rappe，理学硕士）领导的新研究表明，在衰老过程中，不同脑细胞类型中的线粒体自噬呈现出变化和意外的景观。

例如，随着动物年龄的增长，负责运动的特定小鼠脑区的线粒体自噬水平增加，而在与记忆相关的脑细胞中，线粒体自噬先升高，然后在老年时急剧下降。这些发现将中年期确定为健康大脑老化的关键转折点，为维持哺乳动物大脑功能的分子机制提供了新的见解。

该研究的另一个重要发现是，一些负责分解细胞废物的溶酶体在大脑老化过程中失去酸性。这一令人兴奋的观察结果与阿尔茨海默病模型中观察到的变化平行，表明正常老化过程中看到的现象可能在神经退行性疾病的发展中加剧。这些结果挑战了先前认为线粒体自噬在所有物种中随年龄增长而减少的观点，显示在长寿命哺乳动物中，这种特殊的回收过程更加动态和复杂。

以前的研究通常使用酵母和蠕虫等短命模型，表明线粒体自噬水平随时间下降，这是衰老的一个标志。然而，由于大脑组织的复杂性和传统研究方法的局限性，研究哺乳动物衰老大脑中的这一过程一直具有挑战性。直到最近，才有了追踪哺乳动物不同组织和器官中线粒体自噬所需的工具。麦克威廉姆斯实验室利用小鼠遗传学、光生物学、神经科学和高级成像领域的尖端工具，追踪了不同脑细胞类型中线粒体自噬随时间的变化。他们的结果强调了在研究长寿命物种的大脑老化时发展新视角的重要性，中年期成为维持大脑功能的关键时期。

对于理解健康和疾病中的大脑老化的影响

负责这项研究的副教授托马斯·麦克威廉姆斯（Thomas McWilliams）解释了这些发现的意义：“毫无疑问，线粒体自噬在短寿命物种中减少。尽管我们共享重要的基因和机制，但长寿命哺乳动物的组织在进化过程中受到不同的压力，以应对不同的挑战。我们的工作揭示了在衰老的小鼠大脑中线粒体自噬的高度动态性，并表明中年期对于哺乳动物大脑健康至关重要。”

他补充说，虽然该领域在理解神经退行性疾病方面取得了进展，但当前疗法的高失败率凸显了需要新的方法。“还有很多工作要做，但我们对这些重塑我们对大脑老化理解的新发现感到兴奋。我们与临床合作者一起致力于推进这项研究，朝着更以人类为中心的应用方向发展。我们希望当前的结果能为公司和转化研究人员提供有价值的路线图，帮助加速开发针对脑部疾病的新疗法。”

参考文献：《The EMBO Journal》2024年10月4日，《哺乳动物大脑的纵向自噬谱分析揭示了整个健康老化过程中持续的线粒体自噬》，作者：Anna Rappe, Helena A Vihinen, Fumi Suomi, Antti J Hassinen, Homa Ehsan, Eija S Jokitalo 和 Thomas G Mc Williams。DOI: 10.1038/s44318-024-00241-y

该研究由赫尔辛基大学副教授托马斯·麦克威廉姆斯及其团队领导，得到了HiLIFE电子显微镜单元的海伦娜·维希宁博士（Dr. Helena Vihinen）和埃贾·约基塔洛博士（Dr. Eija Jokitalo）以及FIMM HCA单元的安蒂·哈辛宁博士（Dr. Antti Hassinen）的重要合作贡献。

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