细胞衰老

复旦团队发现大脑衰老的三个关键年龄节点,并找到大脑衰老标志物

你知道大脑也有“衰老时钟”吗?最新研究发现大脑衰老的三个关键年龄节点(57岁、70岁和78岁)及重要生物标志物BCAN,为预防阿尔茨海默症等神经退行性疾病提供了新思路。

 

随着全球老龄化加剧,神经退行性疾病如阿尔茨海默症和帕金森病的发病率不断上升,严重影响患者生活并给家庭和社会带来沉重负担。预计到2050年,全球65岁以上人口将超过15亿,年龄相关疾病将成为更大的挑战。

目前,针对这些疾病的治疗方法仍有限,多数药物只能缓解症状,无法根治。因此,早期发现大脑衰老的生物标志物并进行干预至关重要。

最近,复旦大学程炜研究员团队发现大脑衰老的三个关键年龄节点,并揭示了一个重要大脑衰老生物标志物——Brevican(BCAN)[1],为预防和干预神经退行性疾病提供了新思路。

如何找到并验证大脑衰老标志物BCAN?

在这项研究中,科学家们从英国生物银行数据库(UK Biobank)获取了10949名健康人大脑的多态核磁共振MRI图像数据,并结合机器学习,创建了一个“大脑衰老时钟”,能够量化大脑衰老的进程。

通过分析大脑的体积、表面积和白质分布等特征,研究者可以计算出一个人的“大脑年龄”。


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磁共振成像扫描显示 25 岁(左)和 74 岁(右)的大脑。来源:Zephyr/Science Photo Library


然而,研究者更感兴趣的是如何找出那些与大脑年龄差距(即大脑年龄与实际年龄之间的差异)相关的蛋白质。

为此,他们收集了近4700人的血液样本,分析了2922种蛋白质的水平,并结合模型计算出的大脑年龄与实际年龄的差值(BAG)。差值越大,表示大脑衰老得越快,生物年龄和实际年龄之间的差距也越大。

经过分析,研究团队发现了13种与大脑年龄差相关的蛋白质,其中一些已知与运动、认知及心理健康相关。

在进一步验证中,他们发现一种名为Brevican(BCAN)的蛋白,水平较高的人,大脑衰老的速度更慢。BCAN浓度每增加1个标准差,痴呆风险降低39%,阿尔茨海默病风险降低38%,脑卒中风险降低29%。

BCAN,又叫短小蛋白聚糖核心蛋白,早在之前的研究中就已被发现与神经系统密切相关。已有研究表明,它在海马体中的表达与空间记忆密切相关[2]。对于认知障碍的个体来说,BCAN水平较低通常意味着脑血管疾病的风险增加[3]。

综上所述,BCAN在大脑衰老中的作用可能比我们想象的更为关键,它在大脑衰老过程中的具体机制,依然是一个谜。

大脑衰老的三个关键年龄节点

这项研究最重要的发现则是,大脑衰老过程中,有些蛋白质水平的变化并不是线性的,而是呈现出波动的轨迹。

研究表明,近三分之一的蛋白质在衰老过程中变化呈现非线性,且在三个特定年龄节点达到峰值:57岁、70岁和78岁。这些节点揭示了大脑衰老的关键时期。

具体来说:

57岁:这个阶段的大脑衰老主要与心理健康相关,可能开始出现认知功能的小幅下降。此时,许多人可能会经历记忆力的波动,情绪和思维的敏感度也会有所变化。

70岁:到达70岁时,痴呆和中风的风险显著增加。BCAN蛋白的变化可能与这些神经退行性疾病的发生紧密相连,是这一阶段衰老的重要标志。

78岁:此时,大脑的免疫系统面临更大的挑战,免疫炎症水平显著波动,可能导致大脑面临更多的炎症压力。


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三个关键的年龄节点(参考文献[1])


这三个关键年龄节点不仅为我们揭示了大脑衰老的不同阶段,还可能为未来的干预和治疗提供了重要线索。

大脑衰老“关键年龄节点”的科学性

近年来,关于衰老关键年龄的研究层出不穷。不同的研究有不同的侧重点,有的聚焦于大脑的衰老进程,而有的则关注整个身体的衰老变化。

根据已有的研究,我们发现大脑衰老的关键年龄节点与本研究的结论高度一致。

2023年《细胞》杂志上发表的一项研究分析了衰老小鼠的大脑,发现大多数脑区在约18个月时(相当于人类56岁)表现出明显的转录组差异[4]。此外,还有研究表明,对于认知正常的人来说,脑萎缩的速度在约70岁开始加速[5],而脑脊液中多种细胞基因的异常表达峰值则出现在78岁[6]。

这些研究结果与本次报告的发现高度吻合,进一步佐证了大脑衰老关键转折点的科学性。

在整体衰老年龄的研究方面,长寿之家Changshou.com早前就曾报道过,人体在44岁和60岁这两个年龄段会经历“断崖式衰老”[7]。此外,中科院刘光慧研究员团队在2023年明确指出,女性在30岁和50岁时会迎来两次衰老的高峰[8]。

从这些研究可以看出,身体的衰老往往比大脑的衰老来得更早。因此,提前关注身体衰老的迹象,并采取预防措施,或许能有效延缓大脑衰老的进程。

我们应该怎样预防大脑衰老

为了有效预防大脑衰老和相关疾病,我们可以采取一系列行之有效的预防措施:适度锻炼、保持良好的心理健康、养成健康的饮食习惯,以及进行科学的认知训练

其中,前三点已经是大家耳熟能详的延缓衰老、提升健康寿命的重要手段。然而,今天我们要特别聚焦于认知训练在防止大脑衰老中的关键作用。

我们都知道,对于患有认知障碍或阿尔茨海默症等疾病的人,认知训练能显著改善他们的认知功能。但对于认知正常的人群,科学的认知训练却常常被忽视,事实上,它同样对保持大脑健康至关重要。

根据中国医师学会2022年发布的《认知训练中国指南》,科学的认知训练不仅能帮助认知正常的老年人维持思维敏捷,还能有效预防认知障碍的发生[9]。

那么,如何进行认知训练呢?长寿之家Changshou.com为大家总结了几种有趣且实用的训练方式:

1.记忆能力训练:通过回忆过去的事情或反复记忆数字、图形和字母,训练记忆力。

2.逻辑推理训练:解谜、玩数独、连线题和思维游戏,锻炼大脑的推理能力。

3.语言交流训练:通过看图说话的方式,鼓励表达和互动,保持语言沟通能力。

4.动手能力训练:做些抄写、画画、剪纸或手工活动,既能锻炼大脑,又能提升动手灵活能力。

5.计算能力训练:根据个人的认知水平,进行相应的数学计算测试。


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突击检查,做个数独吧


这些训练活动不仅有助于大脑保持活跃,还可以作为日常的娱乐和锻炼方式。一般来说,对于认知正常的老年人,每周进行三次,每次不少于30分钟的认知训练,累计达到20小时以上,就能见到显著的效果。而对于已有认知障碍或神经相关疾病的患者,适当增加训练时长,往往能带来不同程度的认知改善[9]。

大脑衰老往往比我们预期的更早,随着年龄增长,大脑的认知功能和记忆力会逐渐下降。然而,通过早期干预和积极的预防措施,可以有效减缓甚至逆转这一过程。保持大脑健康的关键在于生活方式的改变,包括规律的运动、均衡的饮食、充足的睡眠、持良好的情绪管理和科学的认知训练等

因此,预防大脑衰老不应等到老年,或者出现症状才做干预,在大脑衰老的关键年龄之前,采取适当的干预措施,早做准备,才能更好地应对衰老过程,保持大脑的活力和健康。

作者 | 朵朵海棠

编辑 | 玛洛恩



参考资料:


[1]Liu, W.-S., You, J., et al. Plasma proteomics identify biomarkers and undulating changes of brain aging. Nat Aging. Nat Aging. 2024 Dec 9. Online ahead of print.

[2]Saroja, S. R. et al. Hippocampal proteoglycans brevican and versican are linked to spatial memory of Sprague-Dawley rats in the Morris water maze. J. Neurochem. 130, 797–804 (2014).

[3]Chia, R. S. L. et al. Serum brevican as a biomarker of cerebrovascular disease in an elderly cognitively impaired cohort. Biomolecules 14, 75 (2024).

[4]Hahn, O. et al. Atlas of the aging mouse brain reveals white matter as vulnerable foci. Cell 186, 4117–4133.e22 (2023).

[5]Fujita, S. et al. Characterization of brain volume changes in aging individuals with normal cognition using serial magnetic resonance imaging. JAMA Netw. Open 6, e2318153 (2023).

[6]Piehl, N. et al. Cerebrospinal fluid immune dysregulation during healthy brain aging and cognitive impairment. Cell 185, 5028–5039 (2022).

[7]Shen, X., Wang, C., et al. Nonlinear dynamics of multi-omics profiles during human aging. Nat Aging. 2024 Nov;4(11):1619-1634.

[8]Li, J., Xiong, M., et al. Determining a multimodal aging clock in a cohort of Chinese women. Med. Med. 2023 Nov 10;4(11):825-848.e13.

[9]中国医师协会神经内科医师分会, & 认知训练中国指南写作组. (2022). 认知训练中国指南(2022年版) - 中华医学杂志. rs.yiigle.com. https://doi.org/10.3760/cma.j.cn112137-20220606-01256




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好文章,需要你的鼓励