科学家们正在寻找大脑衰老紊乱背后的时钟

为了了解衰老和神经退行性疾病(如阿尔茨海默病)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的基因时钟。他们发现，改变一种名为Cdk5的基因的活性，似乎会让生物钟跑得比正常速度快，而且果蝇的年龄会比实际年龄大。这导致果蝇在晚年行走或飞行出现问题，表现出神经退行性疾病的迹象，并过早死亡。

美国国立卫生研究院国家神经疾病和中风研究所的高级研究员爱德华·吉尼格博士说:“我们试图解开衰老在一些最具破坏性的神经疾病中所起的巨大作用。疾病模型与机制．“我们的研究结果表明，神经退行性疾病可能会加速衰老过程。”

平均而言，是正常的苍蝇在这项研究中，患者存活了47天。为了制造一个基因时钟，吉尼格博士的团队测量了果蝇出生后3天、10天、30天和45天头部和身体细胞中信使RNA分子中编码的每一种基因的水平。这使得研究人员能够使用先进的分析技术来搜索似乎对衰老敏感的基因，并创建一个标准曲线或时间轴，来描述它们变化的方式。

当他们在10天大的老鼠身上做同样的实验时变异果蝇并将结果与标准曲线进行比较，他们发现果蝇比他们的“年龄”大实足年龄．改变Cdk5的活性使果蝇的大脑在基因上看起来大约有15天的历史，而它们的身体大约有20天的历史。

临床前研究表明，Cdk5是一种基因，在早期发育期间对大脑的正常连接很重要，可能与一些神经退行性疾病有关，包括ALS、帕金森病和阿尔茨海默病。在这项研究中，吉尼格博士的团队发现，消除或增加Cdk5活性超过正常水平，会将果蝇的寿命缩短至30天左右。10天后，这些操作缩短了果蝇爬上管道的距离，这种改变导致老年果蝇出现神经退行性变的迹象，包括高于正常水平的脑细胞死亡和退化。

更多的分析表明，改变Cdk5活性会改变几组基因的水平，这些基因也受到衰老的影响，包括那些控制免疫、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对细胞中几种称为氧气的有毒化学物质的抗氧化防御能力自由基．最初的实验表明，衰老会降低正常果蝇的这些防御能力。3天大的健康果蝇在暴露于自由基后能存活约100小时，而且这个时间随着年龄的增长而减少。相比之下，Cdk5突变果蝇的防御能力甚至更弱，因为它们在所有年龄都比对照果蝇死得更快。

“我们的研究结果表明，衰老可能不像我们认为的那样，只会让一个人容易退化。衰老加速实际上可能是退行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帮助研究人员解开几种神经退行性疾病背后的谜团障碍．"

他的团队计划继续研究衰老在神经退行性变过程中的作用。

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