Nature发文|猫脑衰老与人类类似:揭示认知退化之谜

文摘   2024-11-07 08:13   江苏  


为了揭示人类衰老的秘密,研究人员发现,与其观察实验室小鼠,不如研究在沙发上打盹的宠物。

在西雅图附近举行的比较与进化神经生物学湖会议上发布的研究指出,随着猫的年龄增长,它们的大脑会表现出萎缩和认知能力下降的迹象,这与人类衰老的脑部变化更为相似,而非实验室小鼠的大脑变化。
这一研究是“翻译时间”(TRANSLATING TIME)项目的一部分,该项目比较了超过150种哺乳动物的大脑发育,目前研究范围已扩展至包括衰老数据。研究人员希望这些数据能够帮助揭示与年龄相关的疾病的成因,特别是阿尔茨海默病等大脑疾病。
Workman AD,. et al.. 2013. Modeling transformations of neurodevelopmental sequences across mammalian species. J Neurosci. 33: 7368-7383.
阿拉巴马州奥本大学兽医学院的比较神经学家 Christine Charvet 指出,为了应对人类医学的挑战,研究者需要借鉴各种模型系统的经验。她强调,猫、狐猴和小鼠等动物都各有价值,不应仅依赖一种动物进行研究。
“翻译时间”项目始于20世纪90年代,旨在为发育生物学家提供工具。项目团队收集了各种哺乳动物大脑达到一系列发育里程碑所需的时间数据,利用这些数据绘制出物种间随时间变化的相对发育情况,以便将动物发育阶段与人类年龄对应起来。然而,研究人员在会议上不断请求扩展该数据库,以涵盖动物在年龄增长过程中大脑的变化。
科学家们长期以来对标准实验室模型的局限性感到不满,因为这些模型无法充分反映人类衰老及其对大脑的独特影响。小鼠寿命较短,不足以积累足够的损伤来诱发人类某些神经退行性疾病。俄亥俄州肯特州立大学的比较神经生物学家 Melissa Edler 提到,小鼠可能具有清除错误折叠蛋白质团块的机制,这种斑块是阿尔茨海默病的标志。
杜克大学的 Elaine Guevara 认为,小鼠与人类之间的进化差异可能是治疗开发常常失败的原因之一。小鼠不会表现出阿尔茨海默病的典型特征,其大脑结构与人类显著不同。
伴侣动物提供了另一种选择。它们寿命比小鼠长,与主人共享相似的环境,易患肥胖症和糖尿病等人类疾病。由华盛顿大学和德克萨斯农工大学研究人员主导的“狗衰老项目”追踪了数万只伴侣犬,旨在了解基因、生活方式和环境如何影响衰老。然而,Charvet 表示,几世纪的繁殖影响了狗的衰老和疾病模式。相比之下,猫的寿命通常略长,且因特定特征进行的高度近亲繁殖较少。
因此,Charvet 和团队一直在从兽医诊所和动物园收集数据,并启动了“猫咪项目”,邀请猫主人提供宠物信息。目前,他们已收集了数千只猫的健康记录和血液样本分析结果,并对50多只猫进行了脑部扫描。研究团队利用自有数据和已发表的文献,填补了猫与人类年龄间的非线性关系。例如,一岁的猫大致相当于18岁的人类,而两岁时则约等于22岁。
到15岁时,猫相当于80多岁的人类。部分猫在这个年龄会出现认知能力下降,研究显示老年猫的脑容量变化与人类老年人的情况相似。早期研究也表明,猫会积累类似于阿尔茨海默病的斑块和异常蛋白质缠结。
Edler 表示,研究人员最终可能会开发出针对衰老和神经退化不同方面的多种模型系统。尽管小鼠在某些方面有限,但它们在基因实验中仍然很有价值。其他动物,如猫或某些非人灵长类动物,可能更适合研究大脑衰老的其他方面。Caleb Finch 主张对裸鼹鼠进行更多研究,这种啮齿动物寿命极长,几乎不患癌症。

研究表明,猫的大脑衰老模式与人类更为接近,相较于实验室小鼠,它们提供了更有前景的研究模型。伴侣动物如猫和狗在研究年龄相关疾病,特别是阿尔茨海默病等大脑疾病方面,因其寿命更长且共享人类环境,具有一定优势。与小鼠不同,猫在衰老过程中表现出的脑部变化与人类类似,使其成为研究人类衰老的更好候选模型之一。

研究人员正扩展“翻译时间”项目,以包括更多关于衰老的数据,并通过“猫咪项目”收集宠物数据来更好地理解这种衰老过程。尽管猫提供了关键见解,科学家们强调需要结合多种动物模型,以全面探索衰老和神经退化的不同方面,因每种模型都有其独特的研究价值。

未来,研究人员可能会开发更加多样化的模型系统,综合利用从猫、犬类、小鼠及非人灵长类动物等获得的数据。探索这些不同物种间的差异和相似性,将有助于破解人类衰老的复杂机制,并推动针对神经退行性疾病的更有效治疗方法的开发。




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