研究人員在1月21日發表于《干細胞報告》中的一項研究中表示，破壞老化干細胞生態位中的衰老細胞可以增強小鼠的海馬體神經發生和認知功能。
“我們的研究結果進一步支持了這一觀點，即過度衰老是老化背后的一個驅動因素，即使在晚年，這些細胞的減少也能更新和恢復干細胞生態位的功能。”論文通訊作者、加拿大多倫多病童醫院的David Kaplan說，“此外，他們確定了干細胞是一個關鍵的細胞靶點，這可能解釋了衰老細胞對組織衰退的廣泛影響。”
由于慢性壓力而被不斷抑制的衰老細胞，是衰老過程中組織衰退的部分原因。幾項研究表明，衰老細胞在與年齡相關的神經退行性疾病中也起著負面作用。但是在衰老過程中導致組織衰竭的細胞機制仍未完全搞清。
一些研究指出，干細胞是老化和與衰老相關的功能衰退的靶點。成年哺乳動物的大腦中含有干細胞，后者不斷生成新的神經元，這些神經元對認知能力至關重要。海馬體中新神經元的生成隨著年齡的增長而迅速下降，而這種下降與干細胞活性的降低有關。這增加了一種可能性，即與年齡相關的衰老細胞積累可能會使神經干細胞失調，從而對大腦功能產生負面影響。
“就像我們一樣，干細胞在整個生命過程中都存在，并受到老化、環境壓力和使其發揮最佳功能的機制退化的破壞。”Kaplan解釋說：“為了生存，許多干細胞恢復到一種休眠、無反應和不活躍的狀態。我們的目標是喚醒這些休眠的細胞，而這樣做，使它們能夠執行促進學習、記憶和大腦修復的生物功能。”
在這項新的研究中，Kaplan與同一所醫院的Freda Miller和Paul Frankland合作，以中年小鼠的大腦為研究對象，測試了神經干細胞生態位中的衰老增加對成年神經發生有負面影響的想法。他們觀察到，在海馬干細胞生態位中有一種依賴于年齡的衰老細胞(主要是衰老干細胞)的積累，這與成年神經發生的下降相一致。利用一種名為ABT-263的藥物對衰老細胞進行藥理消融，可以帶來正常干細胞增殖和神經發生的迅速增加，而對衰老細胞進行遺傳消融，同樣可以激活海馬體干細胞。
這種神經發生的暴發對中年小鼠產生了長期影響。使用ABT-263治療1個月后，成年生成的海馬神經元增加，依賴于海馬的空間記憶增強。“讓我們驚訝的是，只注射一次藥物就足以調動海馬體中的正常干細胞，而且僅僅5天后就能做到。”Kaplan說，“新喚醒的干細胞在接下來的30天里持續正常工作。”
這些結果支持了這樣一個觀點，即衰老細胞(包括海馬生態位中的衰老干細胞)與衰老相關的積累，對正常干細胞功能和成年神經發生產生負面影響，導致依賴于海馬的認知能力出現與年齡相關的下降。此外，該結果為之前觀察到的海馬干細胞和神經發生與年齡相關的減少提供了一個可能的解釋。大量干細胞會衰老，使它們無法產生新的神經元，并且這些衰老的干細胞可能會對其未衰老鄰居的神經發生產生不利影響。
“當我們通過去除干細胞生態位中的有害細胞來改善周圍環境時，我們就開始調動和喚醒休眠的干細胞，使它們能夠為空間學習和記憶生成新的神經元。”Kaplan說:“我們認為，正是我們去除的衰老干細胞，負責改善生態位中正常的非衰老干細胞的功能。”
雖然這些發現暗示了干細胞在與年齡相關的衰退中的衰老，但干細胞顯然不是神經系統中與衰老有關的唯一重要的細胞基質。大腦中細胞衰老的一個潛在作用已經在神經退行性疾病的背景下得到了最廣泛的研究。特別是，衰老的小膠質細胞、星形膠質細胞和少突膠質細胞祖細胞在老年退化人腦中的積累，以及在小鼠模型中清除這些衰老細胞，可以改善神經變性和肥胖的一些不良后果。但這些研究的重點是神經病理條件下衰老的小膠質細胞和膠質細胞，而不是正常衰老。
“此外，大多數關于喚醒休眠干細胞的研究都集中在調動細胞本身。”Kaplan說:“然而，當我們衰老時，一個關鍵的問題是，究竟是干細胞內在的某種東西導致它們進入休眠狀態，還是它們所處的環境引發了這種休眠狀態。眾所周知，隨著年齡的增長，干細胞的生態位或周圍環境會惡化。如果喚醒休眠的干細胞時，其周圍的細胞不讓它們發揮最佳功能，那么這一過程本身可能就沒有什么用了。”
根據作者的說法，一項研究的局限性是使用了中年小鼠而不是老年小鼠，后者可能與老年人認知能力喪失的潛在治療策略更為相關。盡管如此，這些發現可能對治療與年齡有關的疾病有一定意義。
“剩下的一個問題是，單單減少衰老干細胞的數量是否就能改善正常干細胞的功能和認知，或者是否去除其他類型的衰老細胞也很重要。”Kaplan說，“雖然我們的條件更適合去除衰老干細胞，但減少大腦中所有有害衰老細胞數量的治療可能會產生最好的結果。”