肌动蛋白细胞骨架是维持细胞结构和体内平衡的关键决定因素。然而,在衰老过程中,尤其是大脑衰老,肌动蛋白动力学会发生哪些变化目前尚不明确。
2024年10月,来自加州大学洛杉矶分校的研究团队在Nature Communications 杂志发表题为“Accumulation of F-actin drives brain aging and limits healthspan in Drosophila”的文章。
该研究发现果蝇大脑中的丝状肌动蛋白 (F-actin) 会随着年龄增长而增加,而降低衰老神经元中的 F-actin 水平可延缓大脑衰老并以自噬依赖的方式促进健康寿命。
研究人员首先利用免疫荧光技术比较幼年、中年以及老年果蝇大脑F-actin的表达情况。结果发现,随着年龄的增长,大脑中总F-actin水平显著增加。此外,老年果蝇大脑中富含 F-actin杆状结构,而年轻大脑中则没有这种结构。与年轻大脑相比,衰老大脑中的整体肌动蛋白强度更高,增加脑部放大倍数后,发现富含 F-actin的视杆细胞随年龄变化最显著。
值得注意的是,利用两种公认可延长寿命的策略(饮食限制和雷帕霉素)干预后,大脑中富含 F-actin的视杆细胞明显减少。
随后,研究人员发现抑制Fhos基因(该基因编码的蛋白促进肌动蛋白微丝的形成)可以改善衰老果蝇的认知功能,并显著延长健康寿命。
肌动蛋白动力学对于大多数细胞囊泡(包括自噬体)的生物合成和运输至关重要。研究人员接下来评估针对与年龄相关的 F-action聚合的干预措施是否会影响大脑自噬,发现自噬体随着年龄增长而增加,反映出自噬通量减少。总的来说,这些发现表明随着年龄增长,自噬活性会逐渐降低。当在成年果蝇的衰老神经元中表达Fhos-RNAi时,自噬水平显著提高。
总而言之,该研究发现降低衰老神经元中的 F-actin 水平可减缓大脑衰老并以自噬依赖的方式促进健康寿命。