在一項新的研究中，來自美國哈佛大學的研究人員的新發現為我們提供了炎症與隨著年齡增長而經曆的認知障礙之間的關係的新見解，並表明這可能是一種細胞鏈式反應的結果。相關研究結果近期發表在Cell期刊上，論文標題為“Molecular and spatial signatures of mouse brain aging at single-cell resolution”。

        論文共同通訊作者、哈佛大學化學與化學生物學係教授莊小威(Xiaowei Zhuang)說，“了解衰老是生物醫學中最重要的目標之一。這也是一個非常具有挑戰性的問題。一個原因是大腦非常複雜。它包含非常高的細胞多樣性，許多不同類型的神經元和非神經元細胞形成了複雜的相互作用網絡。”

        為了研究這樣一種複雜的係統，這些作者使用了一種名為MERFISH的成像方法，該方法由Zhuang實驗室開發。MERFISH(Multiplexed Error Robust Fluorescence In Situ Hybridization，多重誤差穩健熒光原位雜交)不僅能夠同時測量細胞中數千種RNA或數千種基因，還可以揭示它們之間的空間關係。

        論文共同通訊作者、哈佛大學分子與細胞生物學係教授Catherine Dulac解釋說，MERFISH使得科學家們能夠生成“基因表達圖譜”，研究細胞之間的“鄰居關係”。Dulac說，通過MERFISH，“我們不僅可以觀察不同年齡的基因表達的變化，還可以觀察基因表達的變化，特別是與它們的空間關係有關的細胞類型。”

        哈佛大學大三學生William E.Allen和來自其他兩名研究人員---Timothy R. Blosser和Zuri A. Sullivan---將這種大視角的方法應用於小鼠大腦，確定了神經元和非神經元細胞在衰老過程中的變化。特別是，這項研究揭示了衰老和炎症以相似和不同的方式以及以空間依賴的方式影響細胞表達基因的方式。

        Dulac說，“人們已提出大腦衰老過程的一部分與炎症有關的觀點。我們使用的MERFISH實驗策略與單細胞RNA測序相結合，使我們能夠非常具體、高粒度地觀察衰老過程。”

        Zhuang說，“我們發現，神經膠質細胞和免疫細胞等非神經元細胞在基因表達和細胞狀態方麵的變化似乎比神經元更為明顯。這些變化在大腦中並不均勻”，並指出皮層下白質比灰質表現出更為明顯的變化，特別是在非神經元少突膠質細胞、星形膠質細胞和小膠質細胞中。她說，“由於這些不同的細胞通過在軸突周圍產生髓鞘來確保整個大腦中的有效電脈衝，同時為神經元提供代謝支持，調節突觸功能，並提供免疫監視，這些變化可能會對神經回路的功能產生直接影響。”

        Dulac說，“如果少突膠質細胞不健康，開始脫落髓鞘”，這可能會引發連鎖反應，影響神經元和非神經元細胞，“基本上會擾亂整個大腦的許多功能”。

        Dulac說，這是令人關注的，因為“最終，衰老與認知受損有關，認知受損與神經元功能直接相關。但如果許多變化發生在非神經元細胞中，那麼我們可能已經確定了一個多步驟過程，在該過程中，炎症主要影響非神經元細胞，進而導致神經元功能受損。”

        破壞這一過程提供了影響(如果不是阻止的話)它的前景。Dulac說，“如果通過生活方式，例如通過飲食、鍛煉或其他過程，可以減少與衰老相關的炎症過程，那麼大腦衰老和相關損傷也可以減少。”

        目前，這些發現為正在進行的研究提供了路線圖，這些研究通過MERFISH等技術成為可能。Dulac說，能夠“全麵采樣完整組織中的所有不同類型的細胞和大量基因，提供了豐富的信息資源，可以讓我們為未來的研究提出新的假設”。