科学家寻找脑部老化背后的时钟

为了了解衰老与神经退行性疾病(例如阿尔茨海默氏病)之间的联系，美国国立卫生研究院的科学家们比较了正常和突变果蝇生命中tick嗒的基因钟。他们发现，改变名为Cdk5的基因的活性似乎使时钟比正常时钟运行得更快，并且果蝇的年龄也超过了它们的年代年龄。这导致苍蝇在晚年生活中行走或飞行时出现问题，表现出神经变性的迹象，并较早死亡。

美国国立卫生研究院国家神经疾病与中风研究所高级研究员，该研究的高级作者爱德华·吉尼格博士说：“我们试图弄清衰老在某些最具破坏性的神经系统疾病中扮演的重要角色。”发表在《疾病模型与机制》上。“我们的结果表明，神经退行性疾病可能会加速衰老过程。”

平均而言，这项研究中的正常蝇生活了47天。为了创建基因时钟，Giniger博士的团队在出生后3天，10天，30天和45天测量了苍蝇头部和身体的信使RNA分子中编码的每个基因的水平。这使研究人员可以使用高级分析技术来寻找对衰老敏感的基因，并创建描述其变化方式的标准曲线或时间表。

当他们对10天大的突变果蝇进行相同的实验并将结果与​​标准曲线进行比较时，他们发现这些果蝇比其年代年龄“年龄更大”。改变Cdk5的活性使果蝇的大脑在15天大的时候就处于遗传禁忌状态，而它们的身体大约在20天大时。

临床前研究表明，Cdk5是在早期发育中对大脑的正常连线很重要的基因，可能与某些神经退行性疾病有关，包括ALS，帕金森氏症和阿尔茨海默氏病。在这项研究中，吉尼格博士的研究小组发现，消除或增加Cdk5的活性超过正常水平会将果蝇的寿命缩短到30天左右。10天大以后，这种操作减少了苍蝇可以爬到管子上的距离，并且这种改变导致年长的苍蝇具有神经变性的迹象，包括脑细胞死亡和退化的水平高于正常水平。

更多分析表明，改变Cdk5活性会改变几组也受衰老影响的基因的水平，其中包括控制免疫力，能量和抗氧化活性的基因。

为了进一步探索这一想法，研究人员测试了果蝇抗氧化防御的能力，以抵抗细胞中称为氧自由基的几种化学物质的有毒形式。初步实验表明，衰老降低了正常果蝇的这些防御能力。三天大的健康苍蝇在接触自由基后存活了大约100个小时，并且该时间随着年龄的增长而减少。相比之下，Cdk5突变果蝇的防御力甚至更弱，因为它们在所有年龄段都比对照果蝇更快死亡。

“我们的研究结果表明，衰老可能不仅像我们认为的那样使个体容易退化。加速衰老实际上可能是变性疾病破坏大脑结构和功能的机制的一部分。”吉尼格博士说。“我们希望我们的方法能够帮助研究人员阐明一些神经退行性疾病背后的奥秘。”

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