老化往往以我們熟悉的方式顯現出來,從白髮、皺紋到記憶力衰退。這引發了一個長期存在的科學問題:這些變化中的一些最終能否被減緩、阻止甚至逆轉?
由西安交通大學-利物浦大學、史丹佛大學、上海交通大學和中國科學院大學科學家組成的研究團隊揭示了一種引人入勝的可能性。在老年小鼠的實驗中,研究人員發現,含有與海鞘(俗稱海鞘)相關的化合物的膳食補充劑可以逆轉多種與老化相關的跡象。
一種不尋常的抗衰老化合物來源
海鞘是亞洲部分地區(包括韓國(當地稱為“meongge”或“멍게”)和日本(當地稱為“hoya”或“ホヤ”))食用的海洋動物。它們可以生吃,並且含有高濃度的稱為縮醛磷脂(Plasmalogens)的化合物。
縮醛磷脂是一種脂質或脂肪分子,是細胞膜的重要組成部分。它們天然存在於人體內,尤其在大腦、心臟和免疫細胞中含量豐富。隨著年齡增長,其含量往往會下降。
在包括阿茲海默症和帕金森氏症在內的幾種神經退化性疾病中,也觀察到了縮醛磷脂濃度降低的情況。這項關聯促使研究人員探索恢復縮醛磷脂濃度是否能夠幫助保護大腦免受一些與老化相關的變化的影響。
為了探索這種可能性,研究團隊在老年小鼠的飲食中添加了縮醛磷脂,並研究了這些補充劑對它們的行為和身體的影響。
結果令人矚目。接受治療的小鼠學習能力顯著提高,也出現了明顯的生理變化。
研究的通訊作者雷福教授表示:“我們的研究證明,縮醛磷脂不僅可以阻止認知能力下降,還可以逆轉衰老大腦的認知障礙。此外,餵食縮醛磷脂的老年小鼠長出了比未餵食該補充劑的老年小鼠更濃密、更有光澤的新黑髮。”
研究人員表示,這項研究首次詳細探討了縮醛磷脂如何影響老化的大腦。
老年小鼠記憶力增強
為了測量學習和記憶能力,科學家使用了一個常見的實驗室實驗—莫里斯水迷宮實驗。在這個實驗中,小鼠被放入一個水池中,水池裡有一個隱藏的平台,老鼠可以在平台上休息。
由於小鼠通常喜歡逃離水面,它們會逐漸學會平台的位置。經過幾天的訓練,幼鼠通常能記住平台的位置並迅速遊過去。而老年鼠則往往需要更多時間才能找到平台,這反映了隨著年齡增長而出現的學習和記憶能力下降。
經過五天的訓練,服用縮醛磷脂的老年小鼠的表現更接近年輕小鼠。它們到達平台的速度明顯快於未服用該補充劑的老年小鼠。
研究人員隨後檢查了動物的大腦,以確定是什麼原因導致了這種改善。
他們發現,接受縮醛磷脂治療的小鼠擁有更多的突觸,而且這些突觸的狀況似乎比未接受治療的老年小鼠的突觸更好。
突觸是神經細胞之間進行通訊的微小連接點。它們使信號能夠在神經網路中傳遞,對學習、記憶和許多其他大腦功能至關重要。
恢復老化大腦中的連接
突觸在生命早期具有強烈的適應性。這種改變和形成新連結的能力,通常被稱為神經可塑性,有助於大腦學習新資訊和技能。
然而,隨著年齡增長,突觸數量會減少,功能也會下降。類似的退化也與神經退化性疾病有關,並可能導致認知能力下降。
實驗證明,補充縮醛磷脂的老年小鼠比正常飲食的小鼠更能形成新的神經連接並學習新任務。這些發現提示,增加膳食縮醛磷脂的攝取量可能有助於保護突觸免受某些與年齡相關的退化影響。
研究人員還發現兩組小鼠之間存在另一個重要的差異:接受縮醛磷脂治療的小鼠大腦中的發炎明顯降低。
發炎是人體正常免疫反應的一部分,但大腦中的慢性或過度發炎可能造成損害。隨著腦部老化,免疫活動可能失調,進而損傷神經細胞並擾亂突觸間的通訊。持續性發炎也被認為是多種神經退化性疾病的重要誘因。
因此,在接受縮醛磷脂治療的小鼠中觀察到的發炎減少可能有助於解釋為什麼它們在學習和記憶測試中表現得更好。
縮醛磷脂可能如何發揮作用
科學家目前尚不清楚飲食縮醛磷脂究竟是如何產生這些作用的。傅教授概述了幾種可能的機制。
“我們發現,縮醛磷脂能顯著增加大腦中促進神經元和突觸生長發育的分子數量。這說明縮醛磷脂可以促進神經再生。”
「越來越多的證據證明,縮醛磷脂直接影響突觸的結構特性。縮醛磷脂可能增加突觸膜的流動性和柔韌性,從而影響神經元之間的衝動傳遞。”
神經再生是指神經細胞及其連接的修復、更新或再生。如果縮醛磷脂能夠支持這個過程,它們就有可能幫助老化的大腦維持或重建一些記憶和學習所需的神經迴路。
研究人員也認為,這些影響可能不僅限於大腦內部直接發生的事情。
傅教授指出腸腦連結是另一種可能的途徑。
「一些研究證實,飲食縮醛磷脂會影響腸道微生物。已有大量報告指出,腸道微生物與大腦之間的聯繫會影響神經退化性疾病。本研究中觀察到的學習和記憶力改善,可能正是由於縮醛磷脂對這種聯繫的影響。”
腸道內含有龐大的細菌和其他微生物群落,統稱為腸道微生物組。越來越多的研究發現,這些微生物可以透過免疫訊號、新陳代謝和其他生物途徑影響大腦。科學家通常將這種雙向溝通系統稱為腸-腦軸。
縮醛磷脂最終能幫助人類嗎?
傅教授對研究結果非常有信心,他自己每天都服用縮醛磷脂補充劑。
「我們首次證明,縮醛磷脂補充劑可能是一種阻止神經退化和促進神經再生的潛在干預策略。
“口服縮醛磷脂可能是改善老年人認知功能的可行治療策略。”
這些發現令人著迷,但它們來自動物模型。在小鼠身上觀察到的改善並不一定意味著食用海鞘或服用縮醛磷脂補充劑就能逆轉人類的衰老。還需要進行更多研究來確定類似的效果是否也適用於人類,哪些劑量可能有效,以及長期補充是否安全。
不過,這些結果提出了一種不尋常的可能性。在一種可食用海洋動物中發現的化合物,或許能為科學家提供一種新的途徑,來研究老化如何影響大腦,以及其中一些變化是否最終可以逆轉。
參考文獻:
- Jinxin Gu, Lixue Chen, Ran Sun, Jie-Li Wang, Juntao Wang, Yingjun Lin, Shuwen Lei, Yang Zhang, Dan Lv, Faqin Jiang, Yuru Deng, James P. Collman, Lei Fu. Plasmalogens Eliminate Aging-Associated Synaptic Defects and Microglia-Mediated Neuroinflammation in Mice. Frontiers in Molecular Biosciences, 2022; 9 DOI: 10.3389/fmolb.2022.815320