圖片來源：Ashley Frakes, UC Berkeley
儘管我們中的許多人擔心隨著年齡的增長，大腦中的蛋白質會聚集，從而導致阿爾茨海默氏病或其他類型的神經退化，但我們可能沒有意識到某些相同的蛋白質在我們的肌肉中聚集，導致我們在老年時肌肉萎縮。
加州大學伯克利分校的科學家們現在發現，至少在蠕蟲(秀麗隱杆線蟲)和老鼠身上，腦細胞可以幫助清除這些纏結並延長壽命。這可能會產生改善肌肉健康或延長健康人類壽命的藥物。
該研究小組的最新發現於1月24日發表在《科學》雜誌上，發現這一蠕蟲大腦中僅有4個神經膠質細胞控制著全身細胞的應激反應，並將蠕蟲的壽命延長了75%。這是一個驚喜，因為神經膠質細胞通常被認為是神經元的支持細胞，而神經元處理大腦真正的工作，比如學習和記憶。
這一發現是在2013年的一項研究之前進行的。在該研究中，加州大學伯克利分校的研究小組報告說，神經元可以調節周圍細胞的應激反應，儘管其作用方式不同於神經膠質細胞，並且可以使蠕蟲的壽命延長約25％。在小鼠中，加強神經元調節可使壽命延長約10％。
總之，這些研究結果描繪了大腦為保持人體細胞健康而採取的兩種方法。當大腦感覺到壓力環境（例如，細菌或病毒入侵）時，一部分神經元會向周圍細胞發送電信號，使它們動員起來以應對壓力，例如通過分解纏結，提高蛋白質產量和動員儲存的脂肪。但是由於電信號只會產生短暫的反應，因此神經膠質細胞會發出一種持久的荷爾蒙，這種荷爾蒙迄今尚未被發現，可以維持長期的抗應激反應。
加州大學伯克利分校分子和細胞生物學教授，霍華德·休斯醫學研究所（HHMI）研究者Andrew Dillin說，“我們已經發現，如果我們在大腦中打開這些反應，它們就會與周圍環境進行交流，從而保護整個生物體免受自然發作的年齡下降的影響。它重新排列了新陳代謝，也防止了蛋白質的聚集。”這項新研究的結果是，“我們認為神經膠質細胞將比神經元更重要。”
雖然蠕蟲秀麗隱杆線蟲距離人類還有很長的進化路要走，但膠質細胞似乎在小鼠中具有相似的作用這一事實表明，人類可能也是如此。如果是這樣，它可能導致抗擊肌肉消耗和肥胖症的藥物，並可能增加健康的壽命。
“如果看患有肌肉減少症的人或小鼠，他們的肌肉中就會有蛋白質聚集。”Dillin說，“如果我們能找到這種激素，也許它可以使老年人的肌肉質量更高。這裡有巨大的機會。”
在同一期《科學》雜誌1月24日發表的評論中，兩位斯坦福大學的科學家傑森·韋恩·米克拉斯和安妮·布魯內特也表達了這種潛力。他們寫道：“瞭解神經膠質細胞如何應對壓力以及它們分泌的神經肽可能有助於確定特定的治療性干預措施，以在衰老和與年齡有關的疾病中維持或重新平衡這些途徑。”
如何延長壽命
Dillin研究了隨著年齡增長而死亡的人體內似乎同時發生的細胞退化。他在蠕蟲和小鼠中證明，大腦釋放的激素和神經遞質會通過激活人體細胞的應激反應並調節其新陳代謝來阻止這種分解。該反應可能起源於抵抗感染，其副作用是保持組織健康並延長壽命。為什麼我們的細胞隨著年齡的增長而停止響應這些信號，這是一個大問題。
在過去的十年中，Dillin和同事們發現了蠕蟲使用三種技術來保持其細胞的健康，從而延長其壽命。例如，激活身體的熱休克反應可以保護細胞的細胞質；刺激展開的蛋白質反應保護細胞產生能量的結構，即線粒體；未展開的蛋白質反應是細胞確保蛋白質具有適當的三維結構的一種方式，這對細胞內的正常功能至關重要。
Dillin的最新發現是神經膠質細胞和神經元刺激內質網（ER）中未摺疊的蛋白質反應。內質網是宿主製造蛋白質的核糖體的細胞結構，據估計，內質網每分鐘負責多達1300萬個蛋白質的摺疊和成熟。
Dillin說：“我們所做的許多工作已經揭示出，大腦的某些部分控制著動物其他部分的衰老，從蠕蟲到老鼠，可能還有人類。”
另外兩種干預措施也可以延長蠕蟲的壽命：限制飲食（可能會引起其他抗衰老機制的作用）和減少稱為胰島素樣生長因子（IGF-1）的激素的產生。
Dillin的發現已經促進疾病的新療法。基於發現某些蛋白質有助於調節線粒體的發現，他與人共同創立了一家名為Mitobridge Inc.的公司（最近被Astellas Pharma Inc.收購）。該公司開發的一種藥物目前正在二期臨床試驗中，用於治療腎臟突然衰竭後（例如在手術過程中）重新啟動時所造成的損害。
Dillin還與他人共同創立了Proteostatis Therapeutics公司，以開發一種治療囊性纖維化的療法，該療法基於激活未摺疊的蛋白質反應來修復疾病患者的離子通道。
關於神經遞質和激素如何影響內質網的新發現可能對涉及肌肉萎縮的疾病（例如亨廷頓氏病和肌細胞形態）產生影響。
神經膠質細胞
2013年，Dillin及其同事發現，蠕蟲大腦中感覺神經細胞中一種名為xbp-1s的蛋白質表達增強，會增強蠕蟲體內錯誤摺疊的蛋白質反應。不久之後，博士後研究員阿什利·弗雷克斯（Ashley Frakes）決定查看包裹這些神經元的神經膠質細胞是否也參與其中。當她在這些神經膠質細胞的子集中（頭狀星形膠質細胞樣鞘神經膠質細胞，或CEPsh）中過表達相同的蛋白質xbp-1s時，她發現對周圍細胞的影響更大，這是通過它們如何處理高脂來衡量的飲食。
Frakes能夠查明引起ER反應的四個CEPsh膠質細胞，因為對秀麗隱杆線蟲的身體進行了充分的研究。整個蠕蟲中只有959個細胞，其中302個是神經細胞，而56個是神經膠質細胞。
CEP神經元和CEPsh膠質細胞的工作方式不同，但更重要的是，當蠕蟲變瘦，壽命是沒有高脂肪飲食保護的蠕蟲的兩倍時，它們能改善新陳代謝，清除蛋白質聚集。
Dillin說：“只有少數細胞控制著整個生物體的未來，這一事實令人難以置信。” “神經膠質細胞在促進這種反應方面的作用是神經元的10倍，而在延長壽命方面則是神經元的兩倍。”
Frakes目前正在試圖確定這些膠質細胞產生的激素信號,第一步找到激活反應細胞功能下降,或許創建一個藥物調節人體細胞和延緩衰老的影響,肥胖或其他類型的壓力。
Frakes還發現蠕蟲變瘦了，因為它們以脂滴形式存儲的脂肪變成了ER。 德克薩斯州的另一個研究小組表明，激活小鼠神經元中的xbp-1s還具有減少脂肪儲存和使小鼠變瘦，保護它們免受高脂飲食的影響並延長其壽命的作用。
“當在神經元中激活它時，他們會看到肝臟去除了脂肪，重新分配了代謝需求。” Dillin說，“我認為我們也將在人類身上看到同樣的事情。”
原文來源：https://phys.org/news/2020-02-brain-cells-muscles.html
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